青藏高原腹地班戈盆地新生代磁性地层年代学及其对南亚季风早期演化的制约

Theoretical analysis and numerical modelling suggest that the South Asian monsoon formed when the sea land comparison increased, and its northward expansion into subtropical / temperate zone is closely related to the Tibetan Plateau uplift. The traditional view says that the South Asian monsoon originated at 8Ma. Recently, some scattered evidences from tropical regions in low latitudes revealed that the South Asian monsoon might have been formed in the middle-late Eocene or even in the late Paleocene. However, this early formed monsoon can also be the result of the tropical monsoon driven by the “intertropical convergence zone”. Therefore, the key to verify the relationship between the evolution of the South Asian monsoon and the Tibetan Plateau uplift is to determine when the South Asian monsoon moved northward and entered the subtropical / temperate zone. The Bangoin section, located at the subtropical zone in the hinterland of the Tibetan Plateau, containing a set of red gypsum salt to gray green shale strata, represents a great transformation of climate and environment. Based on high resolution magnetostratigraphic study of these sediments, combined with volcanic tuff and biostratigraphic data, a complete and continuous Cenozoic chronostratigraphic sequence in Bangoin Basin will be presented in this study. Then, the paleoclimate records with accurate age control will be captured through the studies on lithofacies, sedimentary environment and paleoclimate proxy study. The above studies are of critical importance to discuss the northward evolution process and possible driving mechanism of the South Asian monsoon. The results of the above research can provide the chronological constraints and new insight to reasonably interpret and improve the evolution process and mechanism of the Asian monsoon.

理论分析和数值模拟显示，海陆对比度增加形成南亚季风，但其向北扩展进入亚热带/温带与青藏高原隆升密切相关。传统观点认为南亚季风起源于8Ma，最近一些零散的、来自低纬度热带地区的证据揭示南亚季风可能在始新世中晚期甚至晚古新世就已形成，但它们也可能是“热带辐合带”驱动的热带季风所致。因此，验证南亚季风发展演化与青藏高原隆升耦合关系的核心问题是确定南亚季风何时向北进入亚热带/温带。本项目拟选择位于亚热带地区的一套红色含膏盐至灰绿色油页岩地层，代表了气候环境巨大转型的高原腹地班戈剖面进行高精度磁性地层学研究，结合火山凝灰岩以及生物地层资料，建立该区精确的新生代地层年代序列。再通过岩相、沉积环境以及古气候代用指标研究，捕获研究区有准确年代控制的古气候记录，探讨南亚季风向北推进演化过程及其可能的驱动机制，以期为合理解释和完善亚洲季风演化过程和机制这个重大前沿科学问题提供强有力的年代学制约和新的独立视角。

青藏高原隆升与亚洲季风之间的关系是构造气候相互作用研究的典型范例。然而，作为亚洲季风两个子系统之一的南亚季风的形成演化及其与高原隆升的耦合关系目前争议巨大。因此，沿南亚季风推进演化路线的亚热带/温带地区构建有精确年代控制的长序列古气候记录成为解决上述问题的关键。基于此，本项目选择青藏高原高原腹地班戈盆地富含古生物化石、火山灰以及岩性岩相变化显著的班戈剖面开展高精度磁性地层学、古气候重建等研究，获取了研究区有准确年代控制的古气候记录，继而探讨了南亚季风从热带推进到亚热带地区的演化过程及其可能的驱动机制。研究结果为：（1）在班戈剖面发现的3层沉凝灰岩的锆石U-Pb同位素年龄和古生物化石宏观年代学的共同约束下，准确建立班戈剖面磁性地层年代为~34-23Ma，并据此修订在该剖面上发现的青藏高原著名“蒋浪植物群“的年代为25Ma，比前人粗略认定的47Ma晚了近22Ma。这也是班戈盆地新生代地层首次建立的年代学序列；（2）通过对有准确年代学控制的班戈剖面沉积物的环境磁学，色度和赤铁矿、针铁矿含量以及碳氧同位素等多种古气候代用指标测试分析，重建了班戈盆地~34-23Ma期间的古气候环境序列，发现青藏高原中部气候环境在~26Ma发生显著转型。结合研究区沉积环境、特征岩性、古生物生境的集成研究，推断南亚季风在~26 Ma向北推进到亚热带青藏高原中部地区；（3）通过将本项目获取的有精确年代控制的古气候环境序列与青藏高原隆升、全球气候变化、副特提斯海退却事件等记录进行综合对比研究，发现青藏高隆升和南极冰盖退缩共同驱动南亚季风在~26Ma扩展至高原中部。这为深入解析和系统完善亚洲季风演化过程和驱动机制提供了新的有力证据。