中图分类号:X141 文献标识码:A 文章编号:1001—8166(2006)05—0451—08 1 引言 自20世纪50年代以来,我国对青藏高原进行了长期的科学考察研究,取得了重大进展。目前已初步揭示了青藏高原及周边地球物理场特征和壳幔结构;建立了高原形成和演化的基本框架,提出了从冈瓦纳古陆分裂出来向北漂移的若干地体在不同地质时期拼合的青藏高原大地构造演化模式,探讨了高原岩石圈演化和隆升机制的各种假设和模型;研究了高原强烈隆起的时代、幅度和形式;初步揭示了晚新生代以来自然环境急剧演变的事实,阐述了过去10多万年以来高分辨率记录所反映的重大环境变化特征;分析了高原动力、热力作用对大气环流的影响;阐明了高原气候大尺度特征及其可能成因;初步查明了高原的主要生物物种和生态系统类型与演化;揭示了自然地带三维空间分布的规律和格局。 国外科学家长期在高原周边也开展了一系列专题性考察。随着国际岩石圈计划(ILP)、国际地圈生物圈计划(IGBP)、世界气候研究计划(WCRP)、大陆动力学计划的相继实施,青藏高原已成为当前国际学术界强烈竞争的一个极为重要的场所。面对这一形势,我们应当抓住机遇,积极组织,发挥地利和综合优势,开展高原形成演化及其环境、资源效应研究,这是我国地球科学方面有希望产生理论突破和达到国际前沿水平的研究领域之一。 2 主要研究内容、目标和计划完成情况 本项目选择青藏高原为典型地区,特别注意高原与毗邻地区的联系,以从全球尺度探讨高原的各种过程。在内容上集中研究新生代以来碰撞过程和高原隆升过程及其影响,以过程为主线,揭示青藏高原形成演化动力学及其环境、资源效应[1]。 2.1 主要研究内容和目标 主要研究领域包括如下4个方面:①大陆岩石圈碰撞过程及成矿效应; ②青藏高原隆升过程与东亚气候环境变化;③青藏高原现代表生过程及相互作用机理;④青藏高原区域系统动力学及其与全球变化关系。在领域之下再分解为研究内容具体、目标明确的12个课题。具体研究内容如下: (1)大陆岩石圈碰撞过程及其成矿效应。以建立碰撞过程的时间坐标为主线,研究新生代碰撞变形的几何学、运动学和年代学;查明阿尔金断裂系东延情况及其特征,揭示弧前盆地沉积环境的变化与大陆碰撞的关系,高原变形的扩展方式及过程;研究高原北缘碰撞变形的深部过程,高原深部三维物性结构、物质状态及其形成的动力学过程;陆壳和岩石圈形成和演化的时空坐标;大陆碰撞过程中壳幔物质与能量交换、盆山转换过程对巨型矿集区形成及油气聚集的制约作用。 (2)高原隆升过程与东亚气候环境变化。通过对高原地貌、新生代剖面、 湖泊沉积、冰芯、湖岩芯、树轮等证据的研究,确定青藏高原隆升和环境变化过程的时空序列,建立青藏高原整体隆起及快速抬升时空坐标;高原环境变化及其对构造事件的响应;高分辨率气候环境动态过程及变化趋势;阐明青藏高原气候环境突变特征,揭示其可能机制;从高原外缘及邻近地区的气候环境记录,提取高原隆升过程信息,深入认识高原隆升过程对周边地区环境变化的影响。 (3)青藏高原现代表生过程及相互作用机理。 通过对高原现代表生过程的观测分析,研究高原现代气候与环境变化规律与机制;高原冰川冻土动态变化趋势和区域差异,阐明高原不同区域冰冻圈现代变化特征;高原生态系统界面过程及其与气候变化的相互作用,揭示高原主要生态系统类型碳循环过程与碳吸收排放规律;高原典型地区土地利用与土地覆被变化机理与驱动机制,阐明高原典型退化环境的形成过程并提出恢复途径。 (4)青藏高原区域系统相互作用的综合研究。 高原岩石圈构造、演化时空分布特征及动力学;揭示高原大陆碰撞过程的不同阶段与空间格局,阐明大陆碰撞过程与地球深部的制约关系;高原隆升与气候环境演化的时空耦合,阐明高原隆升与亚洲季风演化的关系;高原环境与生态资产的空间格局;高原气候、生态与环境演化趋势;高原环境与发展的协调对策。 本项目注意从全球尺度来探讨青藏高原新生代以来的各种过程,提出陆陆碰撞过程几个关键阶段的时间坐标和空间分异,探讨高原隆升过程及深部作用的制约关系;建立高原隆升过程的时空坐标;阐明高原隆升与区域气候环境演化的耦合;揭示高原现代表生过程的动态特征及环境的变化趋势,为青藏高原及其周边地区的资源开发和环境调控提供决策依据。 2.2 研究计划完成情况 自本项目实施以来,根据各课题的年度计划安排,进行了多次野外考察,全面完成了设计的剖面布设、试验观测和地球物理数据采集、野外地质地貌考察和采样工作,冰芯、湖岩芯、树轮、古生态等钻探取样;对地面气候、大气辐射、冰冻圈过程以及生态系统类型碳循环等进行定位、半定位的系统观测研究和生态与环境的样带和路线调查。在室内研究方面,对所采集的大量各类样品、标本进行分析、测试和鉴定。如各类样品的测年(热释光测年、[14]C测年、[39]Ar- 40Ar 测年、Ar/Ar等时线年龄、K/Ar年龄、U-Pb锆石定年等),岩石的常量、微量和稀土元素化学分析、电子探针分析,古地磁样品系统的磁性测量,部分湖泊水样、冰芯样化学成分及同位素含量测定,表土孢粉分析,树轮样品处理、读数及建立部分年表等;室内模拟实验研究,如岩石高温高压,地震波层析成像,青藏高原地体运动、碰撞过程数值模拟,岩石物性实验、“三轴变形实验”、在拉张、拱起与挤压环境下的物理模拟实验等;完成了许多图件的整编,卫片图像解译等工作,按计划完成了预期的研究任务。