神秘的“世界屋脊”——青藏高原系列讲座报道之一

  • 李煜珊 张之武 (科学新闻)
  • 创建于 2007-05-11
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青藏高原被誉为地球“第三极”,是全球海拔最高的独特地域单元。它的强烈隆起是近几百万年以来亚洲大陆乃至全球最重大的地质历史事件之一。它的存在对其本身和毗邻地区的自然环境和人类活动,以至于对全球环境变化都有深刻的影响。青藏高原研究已成为中国地学、生物学、资源与环境科学有特色的优势领域,也是国际上相关领域关注的热点研究地区,其研究成果在高原地区的资源开发、环境保护与区域可持续发展建设中具有广阔的应用前景。我国历来重视对青藏高原的研究,仅上世纪90年代以来国家就先后实施了“八五”攀登计划项目“青藏高原形成演化、环境变迁与生态系统研究”、“九五”攀登计划预选项目和中国科学院“九五”重大项目“青藏高原环境变化与区域可持续发展研究”、国家重点基础研究发展规划(973)项目“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”;进入21世纪又启动了973项目“青藏高原环境变化及其对全球变化的响应与适应对策”,进一步深入开展青藏高原研究。 青藏高原具有巨厚的地壳和复杂而独特的地质结构,记录了地球发展演化的历史和大陆裂解、漂移和拼合的丰富信息,是检验板块构造理论,解决某些全球性构造问题,产生地球科学新理论、新模式的关键地区。青藏高原平均海拔5023米、总面积为260万平方公里,包括西藏自治区和青海省的全部,以及新疆、甘肃、四川及云南等省区的部分地区,它是地球上最年轻、平均海拔最高的高原,它的形成过程和机制尚未完全研究清楚。 从2007年3月至5月,由中国科学院研究生院资源与环境学院、地球科学学院、中国青藏高原研究会共同举办的“青藏高原研究系列讲座”在中国科学院研究生院举行。讲座将陆续邀请钟大赉、滕吉文、李文华、郑度等长期从事青藏高原研究的院士和首席科学家,分别从大地构造、地质过程、地表过程、环境变化、生物响应、社会经济发展、研究范式等多方面展示几代科学家为青藏高原研究付出的艰辛努力及其主要成果。这是中国青藏高原研究会首次举行的面向研究生的系列讲座,目的在于展示青藏高原的研究热点问题和最新进展,拓宽研究生的科研视野,激发他们的科研热情。 青藏高原的隆升过程、机制和影响是青藏高原研究的核心问题之一,也是“青藏高原研究系列讲座”的重点内容。本文撷取各位大师的演讲精华,介绍青藏高原隆升研究的进展和各家观点。 过去关于青藏高原隆升的认识 70年代地质学家常承法第一次把板块学说应用到中国地质构造研究中,提出了青藏高原隆升的板块构造模式。他认为青藏高原是在大约3亿年的时间里,从北向南经历的4次大陆拼接过程中形成的,因此在高原上分别留下了4条大地缝合带。 这个理论为以后的构造学家提供了一个较高的理论起点,在第五条缝合线发现后,这一理论得到了进一步的完善。中国科学院地质与地球物理所潘裕生研究员在发现第五条缝合带后指出,亚洲大陆曾经像手风琴一样张开又合上达五次之多,并强调青藏高原是在印度板块和亚洲板块碰撞即第五次开合之后才开始隆升到现在的高度。中国科学院青藏高原所丁林研究员则认为早在最后一次开合之前,就已经有了众多高大山系拼合而成的青藏高原的雏形,这是以前几次碰撞的结果。因此,他提出今天的世界“第三极”是在原有基础上长成的巨人。 中国科技大学傅容珊教授提出青藏高原隆升的三阶段动力学模式:断离隆升——挤压隆升——对流隆升。中国地质科学院肖序常院士根据大地水准测量、GPS、同位素年代学结果分析研究了青藏高原的隆升过程和速率;提出高原隆升大体可分为三大阶段,即:白垩纪——始新世慢速隆升期;中新世——上新世中等速率隆升期;更新世——全新世快速隆升期;隆升过程逐渐增快,在空间上隆升速率则有自北而南由慢到快的趋势;同时在中新世和更新世,出现两次突变增快转折点。 钟大赉院士:青藏高原大陆汇聚、碰撞与地壳隆升 钟大赉院士是我国著名的构造地质与大地动力学家,长期从事构造地质领域的研究,在我国较早运用中、小、微构造相结合的方法,系统研究了矿田构造、断裂和褶皱形成的历史分析和力学机制,以及深层和浅层构造的关系。 钟院士介绍了青藏高原的地质历史概况,尤其是整个高原的东西构造结即雅鲁藏布江大峡谷及附近地区的构造背景、中国与巴基斯坦、阿富汗接壤地区的构造背景。在两亿年前,现在的喜马拉雅山地区是一片汪洋大海,地质学家称之为特提斯海,即今天地中海的前身。青藏高原的形成是数次碰撞的结果,并且在高原上留下几条洋岛遗迹。 根据野外考察、地震与地球物理、地球化学等实际工作,由雅鲁藏布江流域发现的化石确定,印度板块与欧亚板块的碰撞时间为距今6500万年,从那时起印度大陆持续向北运动,与欧亚大陆的碰撞推挤,使两个大陆之间缩短了约2500千米的水平距离。众多蛇绿岩带则是研究板块碰撞的重要的证据与研究碰撞模型的重点,随后钟院士介绍了国际上关于两大板块碰撞的推土机模型与挤出模型,指出在碰撞的中间部位推土机模型解释更加合理,而在东西端的构造结上挤出模型更具有说服力。 钟院士指出,青藏高原的形成影响了东亚乃至全球环境的变化,这一大陆汇聚与隆升过程是地球历史上最伟大的地质历史事件。由于研究两个大陆的汇聚碰撞和青藏高原的形成与演化涉及到地学、环境科学、生命科学等一系列领域,这一科学命题的研究是我国自然科学领域中一个得天独厚的野外实验室,是揭示地球系统作用独一无二的窗口,此外研究青藏高原的意义还在于它是我国矿产资源、能源、水资源的后备基地。 滕吉文院士:青藏高原两大板块陆—陆碰撞与汇聚的深层过程与动力学响应 滕吉文院士是我国著名的地球物理学家,长期从事岩石圈物理学研究,首次得出青藏高原壳—幔介质的层块速度结构,近来又提出了喜马拉雅陆-陆碰撞双层“楔板”新模型。对渤海湾潜在地幔热柱的深部背景、造山带与盆地的深层动力过程,东亚大陆动力学和地震各向异性等均取得了重要的新进展。 在报告中,滕院士阐述了青藏高原现今地壳构造运动的基本特征、青藏高原东缘的地壳细结构、青藏高原的深层过程与动力学响应等科学问题;根据GPS观测数据给出了中国大陆及周边板块的相对运动图像,指出欧亚板块与印度板块的碰撞与印度板块的持续北进,形成了全球海拔最高、规模最大和时代最新的喜马拉雅造山带,同时该区也是全球壳幔活动最活跃的地区之一。 青藏高原现今地壳构造运动的基本特征是连续变形和均匀地壳短缩。构造形变主要发生在高原的内部,其周边巨型活动断裂带的变形速率都不大。GPS速度观测的速度矢量揭示了青藏高原整体向北和东运动的趋势。 根据深部地震探测剖面、近垂直反射地震剖面、宽频带地震观测、大地电磁测深、深部重力与磁力测量、大地热流测量等地球物理观测资料,得出青藏高原地壳与地幔的分界Moho界面深度的变化特征,及地壳内部低速高导层的深度性质,岩石圈地幔的厚度并不厚等系列结论。 在前人关于青藏高原的隆升的观点基础上,滕院士提出了双层“楔板”新模型:在地壳内部存在两个低速层,并且在雅鲁藏布江以北和以南存在显著差异,在藏南地带地壳上部低速层向北倾斜,是一个与大型滑脱构造同步的低速层;第二低速层则位于地壳底部,喜马拉雅地带壳、幔物质的北向运移,即陆陆碰撞形成了一个碰撞带、挤压带、造山带及深部物质与能量强烈交换的场所。 最后他简要阐述了青藏高原地质过程与矿产资源形成、分布的关系,指出了青藏高原地质研究对国家战略需求的重要性,希望同学们在这块海拔最高、构造最宏伟的高原上继续探索,留下自己的足迹。 钟大赉、滕吉文院士的报告在研究生中产生强烈的反响,他们认为这种院士与研究生的面对面的交流,带给他们青藏高原的最新研究动态,这对于他们今后专业领域的学习以及研究方向的把握有着非常重要的作用,并纷纷表示一定要努力学好本专业知识,为中国的青藏高原研究贡献自己的力量。 青藏高原的研究越来越多地受到人们的关注,并且已经成为中国乃至全世界自然科学领域研究的热土,每年到高原进行科学考察的学者络绎不绝,成为高原上一道亮丽的风景线。可以预见随着科学技术的进步,许多新的观点会继续涌现,我们对于青藏高原的认识也将越来越深刻。正如刘东生院士所说:“青藏高原的隆起和地球各圈层结构、性质等问题,早已是人们所熟知但尚未能充分说明的问题,这将是地球科学家的一个永恒的课题。可能只有青藏高原是处于一个能够充分说明地球结构和地球运动之间关系的地区。青藏高原的隆起和岩石圈风化与大气圈及海洋之间关系的研究,这个从青藏高原开始提出来的地球物质演化的模式和达尔文的生物演化一样正在悄悄地丰富人们对地球物质演化的认识。青藏高原的研究在解释全球,而全球的研究也丰富了青藏高原的研究。” 青藏高原在这里 青藏高原研究系列讲座还在继续,青藏高原研究也在继续。通过青藏高原研究系列讲座,刚刚跨入科学研究领域的中科院研究生院的研究生们收获的不仅仅是院士们传播的渊博知识和崭新视野、老一辈科学家们严谨治学的科研作风,更重要的是他们不畏艰难困苦,为祖国科学事业的发展、为社会进步和民族振兴的那种淡泊名利,忘我献身的高尚的品德。 献身于珠穆朗玛峰的英国著名登山家马洛里,在上世纪20年代初当他准备出发再次攀登珠峰的时候,有人问他为什么要到那些人们视为畏途、白雪皑皑的大山的时候,他的回答是:”Because it is there!”(因为山在那里)。 “青藏高原在这里”代表着一个人生命中最强烈的愿望和人生最崇高的目的,因为这是一个世纪以来全世界的、中国的和外国的科学家们,特别是青藏高原科学考察队的队员们,包括那些一起并肩战斗过的行政、后勤的同志们共同创造的一个事实,因为这是历年来所有在青藏高原上进行过科学工作的人们,包括那些为此而光荣牺牲的同志们的共同的荣誉、心愿和希望。他们向全世界号召:来研究青藏高原吧!因为它就在这里。 (作者:李煜珊 张之武 来源:科学新闻 发布时间:2007-4-26)
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