常 宏，李樂意，，關(guān) 沖，

（1.中國科學院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀地質(zhì)國家重點實驗室，西安 710061；2.中國科學院大學，北京 100049）

doi：10.7515/JEE201505002

新近紀以來青海南山的隆起高度：再論青海南山的隆起

常 宏1，李樂意1，2，關(guān) 沖1，2

（1.中國科學院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀地質(zhì)國家重點實驗室，西安 710061；2.中國科學院大學，北京 100049）

新生代以來青海南山的隆起過程研究對解析青海湖—共和盆地地區(qū)盆地分異演化、現(xiàn)代地貌特征的形成等關(guān)乎青藏高原東北部生長的過程與形式等問題，具有重要的指示意義，而且隆起高度的研究為確定古青海湖盆地的范圍及其演化過程，提供地質(zhì)學證據(jù)。通過青海南山南側(cè)新生代野外地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)共和盆地西北部那頭溝剖面新近紀地層厚度超過2270m，記錄了新近紀以來盆地沉積環(huán)境變化及沉積地層構(gòu)造變形特征。依據(jù)地層變形形態(tài)及碎屑特征，可劃分為生長地層和生長前地層。根據(jù)生長前地層變形形態(tài)及厚度估算，獲得晚上新世以來青海南山的隆起高度在1601～ 1922m（生長前地層865m，傾角變化為57°～63°）。從剖面起點，沿地層傾向線反方向到青海南山頂部的最大高差為1070m左右，所以，青海南山大部分地區(qū)在隆起之前可能低于現(xiàn)在共和盆地底部和青海湖湖面高度。表明，青海南山隆起之前青海湖盆地和共和盆地可能為統(tǒng)一的“古青海湖”盆地。

青海南山；盆地演化；生長地層；生長前地層；隆起高度；上新世

青海南山是一弓形山脈，主要由強烈變形的三疊紀復理石層和花崗巖組成（Wang and Burchf el，2004），北臨青海湖盆地，南接共和盆地，是現(xiàn)今這兩個盆地的界山。青海南山的隆起高度歷史確定了青海湖和共和盆地分異演化的界限點。潘保田（1994）認為晚第三紀共和盆地、青海湖盆地、興海盆地、貴德盆地及西寧盆地的水體相連，構(gòu)成了廣闊的“青東古湖”，甚至到了早、中更新世這一區(qū)域依然是河湖環(huán)境。最近研究認為青海湖地區(qū)新近紀構(gòu)造運動開始于晚中新世或者上新世（Métivier et al，1998），本期構(gòu)造運動造成了青海湖北側(cè)的祁連山（George et al，2001）、西側(cè)的洼洪山（Wang and Burchf el，2004）、東側(cè)的拉脊山（Lease et al，2007）、南側(cè)的青海南山等的隆起（Colman et al，2007；常宏等，2009），之后青海湖盆地和共和盆地成為兩個獨立的盆地。顯然，青海湖盆地和共和盆地分異演化的時代成為這一區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)演化的重要問題。并且，青藏高原東北部的生長對青藏高原生長動力學（Yuan et al，2013）及亞洲季風氣候演化同時具有非常重要的意義（Kutzbach et al，1989；An et al，2001；安芷生等，2006）。而青海南山古高度的演化歷史的研究為這些問題的解決提供重要的區(qū)域地質(zhì)資料。

盆地沉積物記錄了盆地沉積區(qū)及物源區(qū)的地貌、構(gòu)造和氣候環(huán)境演化過程（Allen and Allen，2005；Fang et a1，2007；Sun et al，2008；Nichols，2009），為盆地及區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)、古環(huán)境演化提供了良好的研究材料。共和盆地西北部新生代地層出露厚度超過2000 m，記錄了盆地沉積特征、構(gòu)造及古環(huán)境演化過程。通過區(qū)域地層對比及生物地層學研究，可以確定沉積地層的地質(zhì)時代。地層傾向西南，指示了新生代沉積后其東北部青海南山的隆起。本文擬通過地層變形特征的測量，估算青海南山的隆起高度，判定地質(zhì)時期青海南山的古高度，分析其兩側(cè)盆地新近紀以來的分異演化過程。

1 地質(zhì)背景

共和盆地夾持于祁連山、昆侖山與秦嶺三大山系之間，大體上以NW—SE向展布，形態(tài)上顯示為菱形塊體。盆地斷陷發(fā)生在古近紀末期，盆地的基底為強烈變形的三疊紀復理石（Wang and Burchf el，2004），沉積了新近紀以來一套湖相—河湖相地層（徐叔鷹等，1984；常宏等，2009）。根據(jù)微體古生物化石組合特征 （徐叔鷹等，1984；青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991），將湖相地層的時代確定為新近紀，稱曲溝組；根據(jù)脊椎動物化石及孢粉組合特征（王吉玉和張興魯，1979；徐叔鷹等，1984；青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991），將河流相地層的時代確定為第四紀，稱共和組。曲溝組在盆地西部厚度遠遠大于東部，而共和組在現(xiàn)代盆地中心最厚，向盆地邊部逐漸減薄，顯示了新近紀以來盆地沉降中心從西部向東部遷移的規(guī)律。這可能與盆地周邊山體差異生長有關(guān)（Wang and Burchf el，2004；Colman et al，2007；常宏等，2009；Yuan et al，2011，2013）。

那頭溝剖面位于共和盆地西北部那頭溝兩側(cè)（圖1），剖面出露地層接觸關(guān)系清晰、地層產(chǎn)狀變化連續(xù)（圖2）。根據(jù)地層接觸關(guān)系、產(chǎn)狀變化等將地層劃分為三個部分：1）剖面零星出露角度不整合面及其上的產(chǎn)狀近水平的礫巖，厚約0～3 m，與附近小水橋剖面地層研究結(jié)果（常宏等，2009）對比，角度不整合面之上為共和組礫巖。2）生長地層，厚度約1155 m，主要為土黃 — 土灰色粉砂及黑灰色泥巖，夾有層狀或尖滅的雜色礫巖層，地層產(chǎn)狀變化較大，頂部傾角為39°，向剖面下部地層傾角逐漸變陡，下部地層傾角為57°。地層傾角的變化指示了地層沉積過程或者之后地層的變形情況。與下部生長前地層之間沒有明顯的侵蝕面，為漸變過渡。3）生長前地層，厚度約865 m，主要為褐紅 — 藍灰色泥巖夾灰綠 — 灰色砂巖層，地層產(chǎn)狀變化較小，基本在57°～63°，且沿地層沒有明顯的傾角大小變化趨勢。剖面底部厚約250 m地層傾角有變小的趨勢，含多層棱角狀 — 次棱角狀礫石層。根據(jù)與共和盆地新生代地層對比（徐叔鷹等，1984；青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991），生長地層和生長前地層為新近紀曲溝組。

2 方法與結(jié)果

生長地層是堆積在生長構(gòu)造的頂部和側(cè)翼的地層，這些地層記錄了可能解析自己沉積過程動力學歷史的信息（Suppe et al，1997）。生長地層變形特征計算，是分析同沉積區(qū)域構(gòu)造變形運動學過程比較有效的研究方法（Pochat et al，2009）。但是依據(jù)生長地層分析山體隆升高度，探討區(qū)域地貌演化過程，存在很大的誤差。因為生長地層沉積過程中伴隨著沉積區(qū)與剝蝕區(qū)之間地貌形態(tài)的變化，沉積區(qū)地貌特征同樣受到構(gòu)造運動之外其他動力作用的影響，所以，部分地層產(chǎn)狀傾斜并不一定是由構(gòu)造運動產(chǎn)生，沉積物在斜坡上沉積也能造成地層的傾斜。而且，山前坡積物也表現(xiàn)為地層傾向盆地方向（圖3）。短期水流的強烈侵蝕也可能影響計算的精度。但是生長前地層經(jīng)過了沉積后的地質(zhì)運動過程，地層傾角變化僅與后期構(gòu)造運動的總體特征有關(guān)（圖4），地層變形特征能夠較為準確地記錄地質(zhì)體的隆起高度。

依據(jù)生長前地層變形特征與地層厚度計算隆起區(qū)的隆升高度，存在三個前提條件：1）地層沉積時基本水平（或者已知且穩(wěn)定）。2）生長前地層出露情況良好，由于構(gòu)造運動造成的抬升被后期剝蝕作用剝露。3）生長前地層在頂部沒有明顯的缺失，否則會低估隆起高度。這樣可以保證計算數(shù)據(jù)更接近于真實結(jié)果。

圖1 （a） 青海南山地貌圖，（b）研究區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)1：200000 天峻幅地質(zhì)礦產(chǎn)圖修改①）Fig.1 （a）Geomorphic map in Qinghai Nanshan，（b）Geological map in research area（Modif ed from 1：200000 map of geology and mineral resources in Tianjun）

圖2 共和盆地那頭溝剖面新生代地層剖面圖Fig.2 Geological prof le map in Natougou section in the Gonghe Basin

圖3 生長地層形成過程示意圖Fig.3 Conception model showing formation of growth strata

圖4 （a）生長前底層形成過程，（b）生長前底層變形Fig.4 （a）Formation of the pre-growth strata，（b）deformation of the pre-growth strata

共和盆地西北部那頭溝剖面生長前地層主要為砂巖、粉砂巖和泥巖，地層傾角變化很小，主要為平行層理及水平層理，地層間未見明顯的剝蝕沖刷面，這些都是地層沉積時為基本水平的證據(jù)。生長前地層被生長地層覆蓋，接觸界面沒有明顯的沖蝕等痕跡，顯示生長前地層與生長地層間沒有明顯的地層缺失。底部出現(xiàn)傾角變小和礫石層增多的現(xiàn)象，地層傾角變小可能是盆地形成初期地層與現(xiàn)在地層傾向相反引起的，而礫石層增多可能與盆地形成初期的構(gòu)造地質(zhì)運動有關(guān)。底部與三疊紀花崗巖呈沉積接觸。顯然，那頭溝剖面新近紀前生長地層滿足計算山體隆起高度需要的三個條件。

根據(jù)簡單的幾何學原理，結(jié)合生長前地層的產(chǎn)狀特征與出露厚度，計算隆升高度如下 （圖5）：

H=T×cosα （1）

其中H為隆起區(qū)隆升高度，T為生長前地層厚度，α為生長前地層傾角。

圖5 地層變形過程中隆起高度計算示意圖Fig.5 Uplift height model in deformation of strata

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查與測量，由于剖面底部地層明顯變小，不作為典型的生長地層參與計算。所以，生長前地層厚度865m，地層傾角57°～63°。根據(jù)計算隆起高度H為1601～1922m。

3 討論與結(jié)論

青海南山的隆起高度和時代研究是青藏高原東北部盆—山構(gòu)造地貌形態(tài)形成最為重要的地質(zhì)事件之一，青海南山的隆起造成了青海湖盆地和共和盆地的隔離與獨立演化。根據(jù)地層巖石礦物學對比與元素地球化學研究，結(jié)合地層變形特征及構(gòu)造地質(zhì)學研究，確定青海南山隆起發(fā)生于上新世（Wang and Burchf el，2004；常宏等，2009）或晚中新世（Zhang et al， 2011）。青海南山地區(qū)地質(zhì)時期是否就有山體存在對解析本區(qū)地貌演化具有重要的意義。

通過共和盆地西北部新生代地層研究，并根據(jù)生長前地層特征計算，青海南山在上新世以來相對于生長地層沉積區(qū)的隆升高度為1601～1922m。這與Molnar等推算的青藏高原在晚中新世以來隆升了1000～2000m高度的結(jié)論基本吻合（Molnar et al，1993；Molnar，2005）。現(xiàn)在青海南山海拔高度為4000m，最高峰象鼻山海拔高度為4452 m。考慮到盆地在山脈隆起過程中也會有一定的抬升，青海南山隆起之前，青海南山所處位置大部分范圍的高度低于現(xiàn)在青海湖水面高度（3195m）。個別高峰可能比青海湖面高，就如現(xiàn)在的海心山高出青海湖水面的特征類似。

以上證據(jù)顯示，青海湖盆地和共和盆地在上新世青海南山隆起之前是一個聯(lián)通的盆地。最近的研究成果顯示，青海湖盆地上新世沉積環(huán)境發(fā)生了明顯的變化，這些可能與青海南山的生長與亞洲氣候變化相關(guān)（Fu et al，2013）?，F(xiàn)在的那頭溝剖面當時可能位于湖盆中心的南側(cè)，剖面位置湖相沉積初期傾向北東，含多層礫石的棱角和次棱角狀結(jié)構(gòu)顯示了早期的構(gòu)造運動。隨著湖泊沉積的發(fā)展，沉積物接近于典型湖相的水平沉積。上新世期間青海南山的隆起打破了統(tǒng)一湖相沉積的歷史，青海湖和共和盆地形成獨立的湖盆。隨著青海南山的隆起造成了生長前地層的變形和生長地層的形成。

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Uplifted height of the Qinghai Nanshan since Neogene：thinking over about uplift of the Qinghai Nanshan

CHANG Hong1，LI Le-yi1，2，GUAN Chong1，2
（1.State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology，Institute of the Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi'an 710061，China; 2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Uplift of the Qinghai Nanshan is very important to analyze evolution and modern geomorphic feature of the Lake Qinghai — Gonghe basin region.Its height may def ne the range and evolution of the paleo-Lake Qinghai.Geological explorations in southern side of the Qinghai Nanshan show that thickness of Neogene in this region is more than 2270 m.It recorded the regional deformation and environmental changes in this area.According strata attitude and clastic composition，the strata can be divided into growth strata and pre-growth strata.Estimated height uplifted was 1601～1922 m on the basement of stratigraphic dips of the pre-growth strata.The height difference between the start site of the section and summit of Qinghai Nanshan is about 1070 m.So，most areas of the Qinghai Nanshan were lower than basement of the Gonghe Basin and level of the Lake Qinghai before the uplift of the Qinghai Nanshan since Pliocene.This result suggests that the Gonghe Basin and the Lake Qinghai Basin perhaps composed one big "paleo-Lake Qinghai" Basin in late Miocene.

Qinghai Nanshan; evolution of basin; growth strata; pre-growth strata; uplifted height; Pliocene

P542

A

1674-9901（2015）05-0270-06

2015-09-21

國家自然科學基金項目（41420104008，41290250，41572166）

常 宏，E-mail： changh@loess.llqg.ac.cn