青藏高原的崛起,让华南大地从沙漠变成了“鱼米之乡”。喜马拉雅山的隆升奠定了今天的环境格局,使中国东部从以前干燥的沙漠变成现在的鱼米之乡。大家好,我是丁林,来自中国科学院青藏高原研究所。我们研究所分布在两个地方,一个在北京,另一个在拉萨。今年是建党100周年,我非常荣幸能够获得全国五一劳动奖章。
这既是对我们几代青藏人的肯定,也是对从第一次到第二次青藏高原科考队伍的鼓励和鞭策,它会激励我们更好地完成第二次青藏高原科考的任务。今天我要讲的是青藏高原这个世界屋脊是如何形成的,以及它对我国的环境和资源以及重大的工程建设产生的巨大作用。这些都是一代又一代的青藏高原人在几十年的奋斗过程中获得的一些成果。
青藏高原又叫世界第三极,是地球上一个非常重要的地质地理单元。
青藏高原非常大,如果我们以下图中的这条红线,即3000米的等高线来划定青藏高原的范围,那青藏高原大概有300万平方公里。青藏高原是全球最重要的地质-地理-资源-生态耦合系统。如果以1000米的等高线来划定青藏高原,这个范围就非常大了,可以大到3000万平方公里,涉及的国家有30多个,人口将近占了地球人口的一半,有35亿人。
所以,我们认为青藏高原这包括世界第三极的广大地区,对整个东亚乃至世界的环境都有重大影响。
高原地表形态特征。无论从南亚向北看去,还是从丝绸之路向南望去,青藏高原都是非常巨大的高原。从古到今,我们一直困惑的是,巨大的高原是如何在这儿形成的?历代科学家对这片地区做了孜孜不求的探索,来解开这个巨大高原的形成之秘。经过几代人的努力,我们现在了解到,青藏高原的形成是一个从海底到世界屋脊的隆升过程。
同时,青藏高原是由很多地块拼合而成的,它从南到北大概有五条巨大的缝合线,每条巨大的缝合线都是一个关闭了的古代的大洋。
大概在三亿年前的时候,地球上有两个大陆,北边的是劳亚大陆,南边的是冈瓦纳大陆。在西侧两个大陆是连接着的,向东有个开口呈喇叭型,开口处的大洋就是古特提斯洋。你能想象得到吗?在三亿年前的时候,现在的巍巍昆仑山是古特提斯洋南部海岸的一个海滨。所以,当时青藏高原根本不存在,那时候的青藏高原和所有组成青藏高原的陆块是在古特提斯洋的南部和冈瓦纳大陆的北缘分布着。
印度大陆和欧亚大陆的碰撞时间是什么时候?这是青藏高原研究最重要的科学问题。因为这次碰撞奠定了现在地球上海陆的格局和大气的环流,同时这种碰撞也是所有气候变化、成矿作用的一个起点。所以,这个问题非常重要。关于这个问题,最早是由西方科学家所主导的一项研究,他们认为印度大陆就像下图中画的这样,大概在5500万年或者5000万年的时候,在巴基斯坦的位置首先和欧亚大陆发生了碰撞。
在发现这片高山栎叶片化石的同时,他们还在喜马拉雅山北坡一个叫做扎达的盆地发现了三趾马化石。研究认为三趾马生活的高度在华北平原是1500米,同时在喜马拉雅山南坡、印度和巴基斯坦以及尼泊尔等地方,三趾马的化石也是被发现在2000米以下的位置。因此,生活在2000米以下高度的三趾马,和高山栎一起奠定了当时推测的青藏高原的隆升历史。
青藏高原有很多山脉,下图是它的地形图,颜色越红表示地势越高。
青藏高原从南到北有几排大山脉,最南侧的是喜马拉雅山,中间的是冈底斯山,再向北在青藏高原的中间位置还有一片红的地方,这里还没有命名,我称之为青藏高原中央造山带,再向北就到了与柴达木和塔里木盆地的分界线——昆仑山。我研究的地方叫做冈底斯山。冈底斯山是一座非常重要的山,它是藏族的神山,同时也是印度人和尼泊尔人心目中的一座神山。如果站在南亚大陆看青藏高原,需要仰着脖子看,就像看天堂一样。
所以他们认为青藏高原就是他们的天堂,特别是冈仁波齐这个地方,每年有很多印度人到这里来进行朝拜。
青藏高原是世界屋脊,而中国的屋脊都是有脊柱的,我们认为中央分水岭就是青藏高原的脊柱。但是这个山又没有一个统一的名字,我索性就给它命名为中央山脉。但是有科学家认为不行,因为中央山脉指的是秦岭。那我就在它的前面加一个定语,叫青藏高原中央山脉,或者青藏高原分水岭山脉。这个山脉在青藏高原的内部,不靠近板块边缘,它是由一个盆地发展起来的山脉。
总结起来,我们就能发现青藏高原不同山脉的隆升过程是不一样的。
图表中的这绿线是喜马拉雅山的隆升过程,红线是中央分水岭的隆升过程,最上边的蓝线是冈底斯山的隆升过程。青藏高原的不同山脉有着不同的隆升历史,所以它们的成矿特色也各不一样。这三条曲线和以前普遍接受的黑线完全不同,这条黑线表示青藏高原隆升是在大概3个百万年以后突然快速地整体抬升。这是我们目前所获得的一个非常新的认识,现在这种认识也得到了普遍接受。
接下来我要讲的是,大陆板块碰撞之后,高原出现会有什么样的环境效应?大家普遍认为,青藏高原最大的影响就是环境影响,特别是它和季风的形成有关。季风是我们星球特有的一种现象,就是在赤道的南北20度之内有一个信风带,它夏季在北半球,冬季在南半球,会来回地移动。全球有七大季风系统,都在南北纬度20度之内。但是唯独有一块非常特殊,超过了这个范围,就是图中标注的红色区域。
它超过了纬度20度,一直到北京的40度的范围之内都会受到它的影响。我们认为这一块向北大幅度移动的季风系统,就是由于青藏高原的隆升形成的。
最终喜马拉雅山隆升了,青藏高原最南部的那座山形成了。形成之后,大家可以看下图中非常抽象的曲线。喜马拉雅的隆升让高原越发干旱。图表中的绿线是喜马拉雅山的隆升过程。
我们发现喜马拉雅山隆升之后,青藏高原的降水有个突然的变化,即红线所示:降水量从之前每年1200毫米左右,突然下降到只有三分之一左右,从那时开始,青藏高原慢慢地越来越干。这是因为喜马拉雅山有巨大的阻挡作用,它阻挡了暖湿气流向北的传递,所以青藏高原及其以北都变得越来越干旱,刚才我们说的“香格里拉”也消失了。
喜马拉雅山不仅有巨大的阻挡作用,同时还有导流作用。这里引自安芷生先生发表的一篇文章,他发现在喜马拉雅形成以后,所有水气都要转到云南和中国的东部地方去。所以这个转换就奠定了我们现代的季风系统,使中国的东部、包括青藏高原的东部越来越湿润。喜马拉雅山的隆升奠定了今天的环境格局,使中国东部从以前干燥的沙漠变成现在的鱼米之乡。我的分享就到这里,谢谢大家。