GRL:青藏高原东缘早新生代水系格局演化与地表抬升历史

大型河流体系的建立,以及其展布样式的时空演变是岩石圈构造运动、气候系统演化以及地表过程共同作用的结果。因此,保存在盆地内的河流沉积物可能记录了地质历史时期河流地貌在构造-气候相互作用下的演化过程。现今青藏高原东缘-东南缘在平面上呈现金沙江、澜沧江、怒江“三江并流”的河流地貌奇观,在纵向上深切河谷和高海拔低起伏面相间并存。然而,关于高原东缘现今高海拔地形-地貌何时形成、大型河流形成演化过程及其驱动机制等问题仍然存在很大争议。


图1(a)青藏高原地形图。显示了主要构造单元、缝合带(灰色虚线)和大型边界断裂(红色实线);

(b)青藏高原东缘地质图,显示宁蒗盆地和其它主要的古近纪盆地的位置。YYTB—雅砻-玉龙逆冲带,LMTB—龙门山逆冲带;

(c)青藏高原东缘主要古近纪盆地之间的沉积年龄对比图;(d)宁蒗盆地地质图,包括本研究涉及的采样位置,以及沉积地层和火成岩的

锆石U-Pb年龄和/或磷灰石AFT年龄限制(部分火成岩锆石U-Pb年龄数据来自前人研究);(e)宁蒗组地层综合柱状图


地震动力学国家重点实验室赵旭东博士在张会平研究员指导下,联合美国地质调查局Richard Lease博士,选择位于青藏高原东缘与扬子板块转换地带的宁蒗盆地(图1),开展了系统的沉积学、年代学、及碎屑物源示踪工作。研究结果表明,宁蒗盆地在早始新世早期为内流盆地;~45 Ma时期,由于贡觉盆地及以西的高原中部在早始新世的大幅度地表隆升使得高原东缘-东南缘形成了向东南倾斜的区域地形,宁蒗盆地因此由内流转为外流模式,其上游可追溯至松潘-甘孜地块和扬子板块西缘(图2,图3)。至~40 Ma,雅砻-玉龙断裂带的初始逆冲活动使得水系偏离宁蒗盆地,造成了宁蒗盆地沉积作用的终止。结合本文及以往研究发表的低温热年代学及古高程重建结果,团队认为青藏高原东缘在始新世晚期就已形成中-高海拔的地形-地貌。尽管古水系重建无法定量地恢复地质历史时期的地表高程,但这项工作强调了大型水系的形成及演变模式可为地表抬升的发生和时间提供独立、有效的约束。

 


图2(a)宁蒗组、现今大型河流河沙和主要物源区碎屑锆石组分的多维尺度(MDS)图;(b) 通过DZmix模型计算的宁蒗组物源贡献相对比例;

(c)青藏高原东缘早新生代盆地中的古近纪锆石U-Pb年龄分布对比



图3(a)始新世时期青藏高原东缘地形和水系演变模型图;(b)早新生代高原东缘快速剥露和地表隆升事件对比图

(c)宁蒗盆地和贡觉盆地新生代火成岩锆石U-Pb年龄汇编图;(d)曲靖盆地代表性化学风化指标(前人研究)

 

本研究获得国家自然科学基金(42225205, 42202242,41888101,41572154)、第二次青藏科考项目(2019QZKK0704)、中国博士后科学基金(2022M712944)等项目的联合资助。

 

论文信息:Zhao, X., Zhang, H., Lease, R. O., Wang, Y., Pang, J., Li, Y., et al. (2023). Early Cenozoic drainage evolution and surface uplift of the eastern Tibetan Plateau: Insights from the Ninglang Basin. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL105499. https://doi.org/10.1029/2023GL105499