摘要：該工作圍繞南亞季風演化，通過青藏高原尼瑪盆地晚漸新世沉積物的綜合研究，約束了研究區(qū)構造及軌道時間尺度的干濕環(huán)境變化歷史，揭示了南亞季風北上高原腹地的時間及機制，為探究高原隆升與不同時間尺度亞洲季風演化的關系提供了來自高原內部的新數(shù)據(jù)。?

構造-氣候的相互關系，是地質學研究的熱點主題。印度-亞歐板塊碰撞導致的青藏高原隆升是新生代以來地球上最顯著的地質事件之一。青藏高原現(xiàn)今平均海拔超過4500米，作為世界上最大的高原，它的隆升顯著改變了北半球的大氣環(huán)流，導致了亞洲季風強化以及亞洲內陸干旱化。目前，關于亞洲季風早期演化的記錄主要來自青藏高原周邊地區(qū)，尚缺少高原腹地軌道尺度的古季風記錄。因此，仍不清楚季風何時到達高原腹地，在一定程度上阻礙了對亞洲季風系統(tǒng)演變的精確解讀。揭示南亞季風北上高原的時間，有助于解析季風的驅動機制。同時，過往研究經常強調高原隆升影響了季風演化，但是高原隆升與季風演化之間的耦合關系仍需進一步厘定。?

解決上述問題的關鍵在于獲得青藏高原內部古季風變化的地質記錄。隨著高原古高度、副特提斯海退、古氣候模擬等研究的推進，高原腹地尼瑪盆地晚古近紀地層的古氣候記錄為綜合探討高原自身對季風的響應及其與區(qū)域構造演化之間的關系提供了契機。中國科學院地質與地球物理研究所新生代地質與環(huán)境院重點實驗室（沉積與地球環(huán)境學科組）靳春勝、孫繼敏及其合作者們，以青藏高原班怒縫合帶尼瑪盆地達則錯剖面晚漸新世丁青組河湖相沉積物為研究對象，開展了詳細的磁性地層學、環(huán)境磁學及旋回地層學研究，深入探討了該時期區(qū)域古氣候的變化特征及其動力學過程，首次獲取了高原腹地軌道長、短偏心率及歲差尺度的晚漸新世南亞季風記錄，揭示了季風北上高原腹地的時間并探討了相關的驅動機制。?

達則錯剖面厚約1018米，主體為河湖交互相沉積。底部地層主體巖性為紫紅色泥巖與粉砂-細砂巖互層，剖面底部起400米以上的巖性為灰綠色泥巖-粉砂質泥巖層（共21層）與紫紅色泥巖-粉砂-細砂巖互層。為了厘定它們的形成時間及其周期性，他們采集了565塊古地磁定向樣品用于磁性地層學研究。結合剖面所夾的火山灰層提供的同位素年代學約束，最終的磁性地層結果顯示達則錯剖面的年代為27.4-22.9 Ma。他們在該剖面采得了2129塊古氣候散樣（平均間隔1.9 kyr），通過多種代用指標建立了剖面的古氣候序列。利用Acycle軟件進行天文軌道調諧，最終賦予古氣候序列的調諧年代為27.32-23.24 Ma。?

巖石磁學結果表明，剖面紅層的磁性礦物以硬磁性礦物赤鐵礦為主，綠層以軟磁性礦物為主，赤鐵礦較少。剖面的磁性礦物成巖轉化機制為：紅層發(fā)育時，氣候干旱，湖水較淺，富氧環(huán)境導致赤鐵礦積淀；綠層發(fā)育時，氣候濕潤，湖水較深，形成還原環(huán)境導致赤鐵礦溶解。磁學序列反映了不同湖水深度氧化-還原條件下磁性礦物的非穩(wěn)態(tài)保留-溶解過程，類似于地中海腐泥層的磁學特征，只是尼瑪剖面的還原環(huán)境尚未達到地中海腐泥層的硫還原環(huán)境。地中海腐泥研究程度較高，對于揭示非洲季風演化具有重要意義。達則錯剖面用于揭示南亞季風演化，可稱為地中海腐泥的“相似型”。?環(huán)境磁學序列表明剖面記錄的古氣候變化具有明顯的干-濕旋回特征。剖面400米以上的巖性紅-綠層相間，反映干旱和濕潤氣候期的交替出現(xiàn)，具有準10萬年的地球軌道短偏心率周期。紅層代表低湖面的相對干旱期，對應于短偏心率低值期；綠層代表降水更為豐沛的高湖面濕潤期，對應于短偏心率高值期。剖面400米以下的巖性砂-泥巖相間，反映相對偏干的干-濕環(huán)境變化，具有顯著的2萬年歲差周期。

他們認為剖面的磁性礦物變化受湖水深淺控制，湖水深淺受降水影響（排除構造作用之后），因此磁學序列揭示的干濕旋回反映了區(qū)域古降水變化，且響應地球軌道周期。前人研究表明晚漸新世高原中部的水汽來源主要是印度洋而非西風水汽，因此，他們認為這些降水是由南亞季風攜帶而來，綠層的出現(xiàn)可視為南亞季風強化的標志。地球軌道偏心率及歲差通過驅動南亞季風導致了尼瑪盆地的周期性古降水變化，這一現(xiàn)象起始于至少27.3 Ma，表明季風降水此時已經到達了尼瑪盆地（32oN）。達則錯剖面第一綠層的發(fā)育時間為25.8 Ma，指示南亞季風于此時開始強化。?

關于驅動機制，在構造時間尺度上，他們認為晚漸新世的全球升溫可能是促使季風降水于27.3 Ma到達尼瑪盆地的重要因素，因為地球升溫可通過“熱赤道”及ITCZ北移而導致降水帶北移。而25.8 Ma開始的季風降水強化恐與該時期青藏高原的隆升密切相關，在時間上大致對應于高原區(qū)域普遍存在的晚漸新世構造活動或隆升。此次隆升的熱效應是導致該時期季風強化的主控因素，并得到了數(shù)值模擬的支撐。?

在軌道時間尺度上，達則錯剖面偏心率、歲差周期信號的存在意味著尼瑪盆地季風降水對地球軌道參數(shù)的響應，受低緯過程驅動。他們認為季風降水與受偏心率調控的北半球太陽輻射有關，它們調控歲差尺度的海陸熱力和氣壓差，引起南亞季風的周期性強弱變化，并通過ITCZ和Hadley環(huán)流的經向移動及印度洋水汽負荷進而調控盆地古降水的周期性波動。尼瑪降水強弱與南極冰蓋縮脹在40萬年長偏心率尺度上同步，在10萬年短偏心率尺度上不同步。10萬年不同步，大概率可以排除晚漸新世冰蓋變化對尼瑪降水短偏心率周期的主控作用。40萬年同步，也很難說是冰蓋驅動了尼瑪降水的長偏心率周期性，因為40萬年周期常在，而冰蓋不常在，比如始新世、古新世；當然也難盡排冰蓋的影響，因為潛在缺失或弱發(fā)育的灰綠色層常發(fā)生于40萬年尺度的偏心率低值和冰蓋收縮期。高緯冰蓋和低緯過程二者間的相互作用關系實在糾纏不清，有可能都是地外因素生的“蛋”，蛋與蛋可以碰撞（通過大洋環(huán)流、碳循環(huán)等過程），但是蛋難以直接生蛋。無論是南極冰蓋還是熱帶過程主導了尼瑪盆地的古氣候變化，它們均需通過調配低緯水文循環(huán)以影響尼瑪降水。?

該研究揭示了晚漸新世構造作用和地球軌道參數(shù)共同驅動的熱帶季風北移過程。高原隆升作為地內因素，影響著大尺度的季風環(huán)流，是構造時間尺度上季風增強的主控因子。太陽輻射作為地外因素，是偏心率和歲差尺度季風水循環(huán)的主控因子。構造和地球軌道在不同時間尺度上同時影響著晚漸新世南亞季風的演化。?

研究結果發(fā)表于國際學術期刊PNAS（靳春勝^*，徐德克，李明松，胡鵬翔，姜兆霞，劉建興，苗運法，吳福莉，梁文天，張強，蘇柏，劉青松，張冉^*，孫繼敏^*. 2023. Tectonic and orbital forcing of the South Asian monsoon in central Tibet during the late Oligocene[J].?PNAS, 120(15): e2214558120. DOI:?10.1073/pnas.2214558120.）。研究受到基礎科學中心項目（41888101）、國家重點研發(fā)計劃（2022YFF0800800）、中科院先導專項（XDA20070202, XDB26000000）、二次青藏科考（2019QZKK0700）、國家自然科學基金（42177434, 41877452, 41772181及42071103）的聯(lián)合資助。?