胡方泱等-GRL：利用全巖Sr/Y和La/Yb比值定量估計青藏高原白堊紀至今的古高度變化
造山帶的古高度研究壹直是造山帶演化和古氣候研究中的重要內容。目前，常用的古高度計算方法是通過古生物化石記錄和穩定同位素，如古動物和古植物化石，碳酸鹽的氫-氧同位素或團簇同位素等。然而這兩種方法均依賴於沈積巖，因此難以獲得與古高度直接對應的年代學數據，且難以應用於前新生代的古老造山帶。近年來，壹些學者利用巖漿巖的地球化學成分計算造山帶的古高度，但是這些方法或難以直接應用於其他造山帶，或需要給定變量值，從而增加了結果的不確定性。
青藏高原作為“世界屋脊”，是古高度研究最集中的地區。根據古生物化石的記錄，青藏高原的隆升主要發生在中新世，而穩定同位素的計算結果顯示青藏高原在始新世可能就已經隆升至4000米以上。對於青藏高原的隆升模型，目前也有多種觀點，包括整體同時隆升、由南向北階段/持續隆升以及差異隆升等。除此之外，關於印度-歐亞板塊碰撞前的“青藏高原”古高度研究，因受限於研究方法，目前仍處於空白狀態。
針對上述問題，中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室胡方泱博士後與合作導師吳福元院士等，通過建立全球造山帶海拔高度與巖漿巖Sr/Y和La/Yb比值的相關方程，對青藏高原白堊紀至今的古高度變化進行了計算，並對計算結果進行了驗證。考慮到島弧帶與碰撞帶平均地殼密度的差異，作者分別建立了適用於島弧帶與碰撞帶的相關方程（圖1）。
圖1 （a, c, e）全球現代島弧帶海拔高度與地殼厚度、巖漿巖全巖Sr/Y比值和(La/Yb)N比值之間的相互關系。（b, d, f）全球現代碰撞帶海拔高度與地殼厚度、Sr/Y比值和(La/Yb)N比值之間的相互關系
作者根據方程計算了青藏高原白堊紀至今的古高度變化（圖2）。結果顯示，南羌塘地塊與北拉薩地塊在早白堊世開始逐漸隆升。進入晚白堊世，北拉薩地塊隆升為壹個古高原（Northern Lhasaplano），且該古高原的海拔高度超過了同期的岡底斯弧。岡底斯弧在晚白堊世（ 75-70 Ma）經歷了壹次構造垮塌，並在古新世時期開始快速隆升。在始新世-漸新世時期，羌塘地塊發生顯著隆升，並且已基本達到 5000 m的高度。南拉薩地塊（岡底斯）的古高度在始新世早期相對穩定，隨後在始新世晚期至漸新世發生隆升，達到 5000 m的高度。然而，在始新世-漸新世時期，青藏高原中部（中拉薩和北拉薩地塊）具有相對較低的海拔（ 2500 m），這表明這壹時期青藏高原中部存在壹個谷地。進入中新世後，隨著青藏高原中部隆升至 5000 m，以及喜馬拉雅山脈的快速隆升，青藏高原整體已經基本達到現今的海拔高度，表明青藏高原在中新世已經基本形成。
圖2 青藏高原各地塊白堊紀至今的古高度變化
上述計算結果與已有的穩定同位素計算結果基本壹致，且符合區域沈積記錄、構造記錄以及熱年代學等方面的研究結果，表明利用該方法計算的古老造山帶古高度演化是可靠的。除此之外，本研究的結果表明青藏高原自白堊紀以來經歷了復雜的差異隆升 歷史 ，為進壹步研究青藏高原造山動力學過程及區域氣候效應提供了壹定支撐。
研究成果發表於國際權威學術期刊Geophysical Research Letters。（Hu F Y*, Wu F Y, Chapman J B, Ducea M N, Ji W Q,Liu S W. Quantitatively Tracking the Elevation of the Tibetan Plateau Since the Cretaceous: Insights from Whole‐Rock Sr/Y and La/Yb Ratios [J]. Geophysical Research Letters, 47: e2020GL089202. DOI: 10.1029/2020GL089202）。本研究受國家自然科學基金委員會基礎科學中心項目（41888101），國家自然科學基金青年科學基金項目（41902055）和中國博士後科學基金面上項目（2018M640177）等聯合資助。
校對：陶琴