王新航，汪銀奎，旦增平措，巴桑曲珍，韓中鵬

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

2.西藏自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局，拉薩 850000

3.西藏自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局山南水文水資源分局，西藏山南 856000

4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）科學(xué)研究院，北京 100083

0 引言

印度和歐亞大陸的匯聚和碰撞是新生代時(shí)期全球重要的地質(zhì)事件之一，這一過(guò)程造成的大規(guī)模的地表隆升是塑造亞洲地形地貌和新生代以來(lái)全球氣候與環(huán)境變化的主要誘因[1-2]。因此，高原復(fù)雜的造山成原過(guò)程和機(jī)制一直是國(guó)際地球科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。圍繞這一重大科學(xué)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用不同的技術(shù)手段獲得了大量的研究成果，對(duì)高原地表的隆升過(guò)程形成了一個(gè)初步共識(shí)，即高原的地表隆升過(guò)程存在顯著的時(shí)空差異[3-4]，高原率先發(fā)生地表隆升的地區(qū)主要位于腹地的羌塘和拉薩地體[5-6]。然而，對(duì)于高原腹地新生代早期的地貌特征卻存在截然不同的認(rèn)識(shí)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，高原腹地至少在始新世時(shí)就已經(jīng)形成了接近現(xiàn)今海拔高度（4～5 km）的高原地貌[5,7-8]；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為在新近紀(jì)之前，高原腹地不僅沒(méi)有呈現(xiàn)出高原的地貌特征，反而存在一個(gè)相對(duì)周圍造山帶海拔較低（＜2.3 km）的寬闊谷地[9-11]。地貌特征的時(shí)空演變是了解青藏高原形成演化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[8]，而高原腹地存在爭(zhēng)議的地貌演變過(guò)程為探索這一復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程增加了一定難度。因此，探究高原腹地新生代時(shí)期的地貌演變過(guò)程與機(jī)制是全面認(rèn)識(shí)高原形成演化的重要前提。

高原隆升剝蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)在以水系搬運(yùn)為主要地質(zhì)營(yíng)力的作用下，從源區(qū)被搬運(yùn)至鄰近的盆地中沉積下來(lái)，在這一源—匯過(guò)程中，流域盆地內(nèi)的沉積物不僅記錄了其沉積場(chǎng)所的大地構(gòu)造背景、古氣候和古環(huán)境特征等重要信息，同時(shí)也記錄了源區(qū)的剝露歷史，以及整個(gè)流域盆地的時(shí)空展布、地貌演變、風(fēng)化強(qiáng)度和沉積通量變化等重要的地表過(guò)程[12-13]。源—匯系統(tǒng)由物源區(qū)、搬運(yùn)區(qū)及沉積區(qū)構(gòu)成[12]。根據(jù)最終沉積區(qū)的不同，源—匯系統(tǒng)可分為洋陸邊緣型和陸相盆地型[13]。目前國(guó)際上源—匯系統(tǒng)研究聚焦于洋陸邊緣型源—匯系統(tǒng)，以海相盆地為主要研究對(duì)象，半定量—定量研究深入。與洋陸邊緣盆地相比，由于復(fù)雜的湖盆邊界條件及多樣的控制因素，陸相湖盆源—匯系統(tǒng)研究仍處于早期階段，半定量—定量研究尚且較少[14-15]。

研究表明，現(xiàn)今高原中部的內(nèi)流水系至少在中新世早期已經(jīng)形成[15]。尼瑪盆地及其物源區(qū)構(gòu)成了一個(gè)龐大的、封閉的深時(shí)陸相盆地源—匯系統(tǒng)。在封閉的源—匯系統(tǒng)內(nèi)，源區(qū)剝蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)總量與匯區(qū)沉積物總量相等，碎屑物質(zhì)在源—匯系統(tǒng)內(nèi)的形成、搬運(yùn)和沉積過(guò)程主要受控于流域盆地內(nèi)的構(gòu)造活動(dòng)、氣候特征、地形起伏等因素。源—匯系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量平衡為了解高原中部新生代地貌特征提供新的思路。沉積通量數(shù)值模擬是定量計(jì)算源—匯系統(tǒng)內(nèi)沉積物質(zhì)量的新方法，可以模擬不同氣候、地勢(shì)等條件下流域盆地產(chǎn)出的碎屑沉積物通量。

本研究以高原中部尼瑪?shù)貐^(qū)新生代晚期陸相盆地源—匯系統(tǒng)為研究對(duì)象，以該地區(qū)已有的古地貌和古環(huán)境研究結(jié)果為依據(jù)，設(shè)計(jì)沉積通量模擬情景，定量計(jì)算不同背景下流域盆地的碎屑物質(zhì)總量與匯區(qū)沉積物總量，為進(jìn)一步探討高原中部古地貌特征提供約束。

1 地質(zhì)概況

尼瑪盆地位于班公湖—怒江縫合帶中段（圖1），盆地整體呈狹長(zhǎng)的豆莢狀，南北向?qū)?0～50 km，東西向長(zhǎng)約120 km，盆地面積大于1 500 km2，平均海拔約4 500 m，北以獅泉河—改則—安多逆沖帶（SGAT）為界，南以改則—色林錯(cuò)逆沖體系為界。尼瑪盆地北部與南羌塘地體為鄰，南部與北拉薩地體為鄰（圖1a）。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)背景圖（a）研究區(qū)大地構(gòu)造位置；（b）尼瑪盆地地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the study area(a)tectonic location of the study area;(b)Nima Basin

尼瑪盆地內(nèi)新生代地層包括古近系，新近系及第四系，分布在盆地南北坳陷內(nèi)（圖1b）。古近系以灰紅色中粗粒砂巖為主，與灰綠色細(xì)砂巖或粉砂巖互層，發(fā)育板狀、槽狀交錯(cuò)層理，為一套扇三角洲—湖相沉積。新近系以紫紅色砂礫巖為主，次為泥巖、砂巖，為一套灰紅色河流相碎屑沉積。新生代地層與中生代地層以角度不整合或斷層接觸，在盆地北緣，古近系以角度不整合方式覆蓋在侏羅系之上，在盆地南緣，三疊系逆沖于古近系之上。年代學(xué)研究表明[16]，盆地內(nèi)新生代地層屬于漸新世—上新世，黑云母40Ar/39Ar 法精確約束地層最老年齡為26 Ma。

2 研究方法

BQART模型是估算流域盆地沉積通量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚17-18]，是基于全球488 條大型河流的水文、氣象、地形、地質(zhì)、社會(huì)發(fā)展等數(shù)據(jù)，通過(guò)多元回歸分析得到的關(guān)于流域盆地沉積通量與水文參數(shù)、地貌參數(shù)等變量的數(shù)學(xué)關(guān)系（公式1～3；圖2）。該模型從ART模型[18]、QRT[19]模型發(fā)展而來(lái)。

式中：Qs 為沉積通量，單位為Mt/yr 或kg/s；ω為單位系數(shù)，當(dāng)Qs 單位為Mt/yr 時(shí)，ω=0.000 6；B 為綜合因子，無(wú)量綱，它代表了冰川剝蝕（I）、巖性（L）、壩庫(kù)截留（TE）和人類活動(dòng)（Eh）對(duì)沉積通量的綜合影響；Q為流量，單位為km3/yr；A為流域盆地面積，單位為km2；R為流域盆地內(nèi)最大地勢(shì)，單位為km；T為流域盆地內(nèi)平均溫度，單位為℃。

由于深時(shí)源—匯系統(tǒng)中的水文參數(shù)和地形參數(shù)等變量存在一定的不確定性[17，20-21]，因此僅由BQART公式計(jì)算的單一沉積通量數(shù)值存在一定誤差[20-21]。為了盡可能減小沉積通量的計(jì)算誤差范圍，常將BQART 模型與蒙特卡洛模擬（Monte Carlo Simulation,MCS）結(jié)合使用[22-23]。

蒙特卡洛模擬按照自變量的概率分布進(jìn)行隨機(jī)抽樣，模擬出因變量的概率分布[23-24]。BQART 公式中，綜合因子（B）符合三角分布，流域面積（A）、最大地勢(shì)（R）及溫度（T）符合正態(tài)分布，流量（Q）與流域面積、徑流量有關(guān)，因此其概率分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布[23]。模擬得到的沉積通量的概率分布中，P50是概率最大值，P10 和P90 代表模擬值的兩個(gè)方差的誤差，P30 和P70 近似代表模擬值的一個(gè)方差的誤差。

圖2 BQART 參數(shù)示意圖Fig.2 Schematic diagram of BQART parameters

3 源—匯系統(tǒng)沉積物總質(zhì)量計(jì)算

3.1 流域盆地碎屑物質(zhì)產(chǎn)出量

單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)流域出口的沉積物質(zhì)量稱為該流域盆地的沉積通量。流域盆地產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)總質(zhì)量為沉積通量模擬值與沉積時(shí)間之積。源區(qū)風(fēng)化剝蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)在搬運(yùn)路徑中一部分被低洼地帶所截留，不能到達(dá)最終沉積匯區(qū)[25]，因此源區(qū)剝蝕產(chǎn)生的碎屑沉積物質(zhì)總量等于模擬得到的碎屑物質(zhì)總質(zhì)量與沉積路徑上被截留的沉積物質(zhì)量之差（圖3）。

圖3 陸相盆地源—匯系統(tǒng)沉積物量分布示意圖Fig.3 Distribution of sediments in terrestrial source-sink system

3.1.1 BQART-MCS沉積通量模擬

BQART-MCS 沉積通量模擬基于高原中部物源分析、古氣候、古海拔等研究確定BQART所含變量的取值，從而模擬不同地貌背景下流域盆地沉積通量。

尼瑪?shù)貐^(qū)流域盆地內(nèi)未見到明顯的大規(guī)模冰川剝蝕地貌及與冰川相關(guān)的沉積物，參照現(xiàn)今高原內(nèi)流水系內(nèi)冰川的分布，認(rèn)為新生代晚期，冰川對(duì)流域盆地的影響可忽略不計(jì)。另外，在沉積時(shí)期，無(wú)水壩水庫(kù)和人類活動(dòng)，因此綜合因子（B）等于巖性因子（L）。尼瑪盆地新生代沉積物來(lái)自南羌塘地體和北拉薩地體的中生代海相和陸相地層，以及中生代—新生代巖漿巖[26-29]。按照巖石因子的分類（表1），巖石因子范圍為0.5～2.0，中位數(shù)為1。

表1 巖石因子分類Table 1 Lithological factor classification

流域盆地為沉積盆地提供碎屑物質(zhì)，等同于物源區(qū)，尼瑪?shù)貐^(qū)新生代流域盆地的面積即為盆地物源區(qū)面積。前人研究表明，新生代時(shí)期以尼瑪盆地為匯水中心的流域盆地最北不超過(guò)羌塘中央隆起帶。在尼瑪盆地新生代地層的碎屑鋯石年齡分布中缺少拉薩地體中部和南部的林子宗組火山巖的特征峰值[29]，因此可認(rèn)為該時(shí)期流域盆地的南部邊界未超過(guò)北拉薩地體南緣。中新世以來(lái)，高原中部的上地殼并未發(fā)生大規(guī)模南北向的縮短[6]，東西向也無(wú)大規(guī)模變化[27]。綜上，尼瑪盆地物源區(qū)南北向距離近似為現(xiàn)今羌塘中央隆起帶至北拉薩地體中部，約135 km，東西向長(zhǎng)約

210 km，流域盆地面積為28 663 km2。

流域盆地內(nèi)水系的流量（Q）與流域面積存在相關(guān)關(guān)系[18]。Eideet al.[30]基于全球水文數(shù)據(jù)，按照徑流分類，建立了干旱區(qū)（＜100 mm/yr）、半干旱區(qū)（100～250 mm/yr）、濕潤(rùn)區(qū)（250～750 mm/yr）和潮濕區(qū)（＞750 mm/yr）流量與流域面積的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（表2）。根據(jù)高原中部新生代古氣候?yàn)椤皾駶?rùn)”、“干燥”的多種觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)4種氣候背景下的水系流量。

表2 流量—流域面積經(jīng)驗(yàn)公式Table 2 Empirical formulae for water discharge-basin area

最大地勢(shì)（R）為流域盆地內(nèi)最高海拔與最低海拔之差。南羌塘地體與北拉薩地體在新生代海拔高度約為4～5 km[32-34]，高原中部海拔高度1～4.5 km 不等[35-38]。按照前人研究成果，流域盆地內(nèi)最低海拔有5 種情況，分別是0～1 km，1～2 km，2～3 km，3～4 km，4～5 km，因此最大地勢(shì)也存在5種可能。

古生物研究表明，高原中部漸新世—中新世年均溫為20 ℃～30 ℃[10-11,36-37]。碳氧同位素研究表明高原中部為寒冷干燥氣候[27,38]。按照深時(shí)全球氣候帶劃分方案[39]，始新世東亞地區(qū)為亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年均氣溫為9 ℃～23 ℃，最暖月平均氣溫大于21 ℃。因此尼瑪?shù)貐^(qū)流域盆地內(nèi)平均溫度有4種可能情況，分別為＜2 ℃、2 ℃～10 ℃、10 ℃～20 ℃、20 ℃～30 ℃。

除流域面積（A）及綜合因子（B）為固定值外，流量（Q）、最大地勢(shì)（R）和流域內(nèi)平均溫度（T）均為可變量。以上變量的排列組合共產(chǎn)生30 個(gè)模擬情景，包括“嚴(yán)寒干燥中—低地勢(shì)（S1～S6）”、“寒冷干燥中—低 地 勢(shì)（S7～S12）”、“溫 暖 濕 潤(rùn) 中—高 地 勢(shì)（S13～S22）”、“炎熱潮濕中—高地勢(shì)（S23～S30）”4 類古地貌情景（表3）。

表3 模擬情景分類Table 3 Scenarios

3.1.2 截留沉積通量

截留沉積通量為流域盆地內(nèi)低洼地帶存儲(chǔ)的沉積物通量（圖3）。在現(xiàn)今尼瑪盆地物源區(qū)內(nèi)，可見零散分布的新生代沉積[40]，其總面積約為2 700 km2，地層剖面厚度400～1 200 m不等（1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告帕度錯(cuò)幅、尼瑪區(qū)幅、日干配錯(cuò)幅）。因此假設(shè)被截留沉積物的平均厚度為1 km，沉積物總體積為2 700 km3。砂質(zhì)碎屑物密度取2 650 kg/m3[41]，則第三紀(jì)沉積物總質(zhì)量為7.155×106Mt。漸新世—上新世，尼瑪盆地接受沉積物沉積時(shí)間為23 個(gè)百萬(wàn)年[27]，在此期間截留的沉積通量為0.31 Mt/yr。

3.2 匯區(qū)沉積物總質(zhì)量

新生代晚期，高原中部南北向擠壓作用轉(zhuǎn)為東西向伸展作用[8]，尼瑪盆地發(fā)生反轉(zhuǎn)，盆地內(nèi)沉積物遭受剝蝕，因此匯區(qū)沉積物總質(zhì)量，不僅包括盆地內(nèi)沉積物質(zhì)量，還包括被剝蝕的沉積物質(zhì)量（圖3）。

以盆地內(nèi)新生代地層野外剖面厚度為厚度標(biāo)定點(diǎn)[27-28]，結(jié)合地球物理資料[40]，計(jì)算得到尼瑪盆地內(nèi)第三系沉積體積為2.31×1012m3（圖4）。按照40%的壓實(shí)率[41-42]及砂質(zhì)沉積物密度2 650 kg/m3[41-42]，計(jì)算出盆地內(nèi)沉積物質(zhì)量為1.53×107Mt。

前人對(duì)新生代晚期高原中部剝蝕速率有不同看法[43-45]。Hetzelet al.[43]認(rèn)為始新世早期高原中部剝蝕速率低至～10 m/m.y，Rohrmannet al.[44]則認(rèn)為早始新世（～45 Ma）高原中部地區(qū)剝蝕速率低于50 m/m.y。尼瑪盆地內(nèi)晚始新世—中中新世灰紅色中—粗粒厚層砂巖層與上覆晚中新世—上新世灰綠色礫巖層呈明顯的角度不整合接觸[27]，表明尼瑪盆地新生代地層至少自晚中新世（～10 Ma）開始反轉(zhuǎn)。取高原中部最大剝蝕速率50 m/m.y 為尼瑪盆地剝蝕速率，晚中新世（10 Ma）以來(lái)，尼瑪盆地最大剝蝕量為：

式中：K為單位換算系數(shù)，為1；g為剝蝕速率，單位為m/m.y；T為時(shí)間，單位為Ma；S為盆地面積，單位為km2，ρ為沉積物密度，單位為kg/m3。

因此，尼瑪盆地匯區(qū)自晚漸新世（26 Ma）以來(lái)接收的沉積物總質(zhì)量為2.96×107Mt。

4 結(jié)果

在BQART-MCS 模擬的30 個(gè)情景中，沉積通量最小值為0.11 Mt/yr，最大值為37.88 Mt/yr，沉積物質(zhì)量范圍為2.3×104～8.64×108Mt。為方便比較，將模擬情景中沉積物質(zhì)量值與匯區(qū)沉積物總質(zhì)量進(jìn)行對(duì)數(shù)變換（表4）。

模擬顯示，情景S1～S6，源區(qū)碎屑物質(zhì)總量最大模擬值為7.39（S6，P90），該值小于匯區(qū)沉積總量對(duì)數(shù)值（7.47），說(shuō)明年均溫低于2 ℃的情況下，源區(qū)碎屑物質(zhì)總量均小于匯區(qū)沉積物總量。S23～S30，源區(qū)沉積物總量最小模擬值為7.94，該值大于匯區(qū)沉積總量（7.47），說(shuō)明年均溫為20 ℃～30 ℃的情況下，源區(qū)沉積物總量均大于匯區(qū)沉積總量。結(jié)果表明在“嚴(yán)寒干燥的高海拔”和“炎熱潮濕的低海拔”背景下，流域盆地內(nèi)產(chǎn)生碎屑物總量與沉積匯區(qū)實(shí)際沉積量不一致。

圖4 尼瑪盆地新生代地層等厚圖Fig.4 Isopach map of Cenozoic strata in Nima Basin

源區(qū)沉積物總量估算值與匯區(qū)沉積總量基本一致的情況出現(xiàn)在年均溫為2 ℃～10 ℃及10 ℃～20 ℃的情景中（S9，S10，S11，S12 和S13）（圖5），其中完全一致的情景為S10，S11。年均溫2 ℃～10 ℃、最大地勢(shì)1～2 km、干旱條件下，沉積物總量模擬值范圍是6.85～7.57（S9，P30～P90），P50 為7.14，略小于匯區(qū)沉積物總量。年均溫2 ℃～10 ℃、最大地勢(shì)1～2 km、半干旱條件下，沉積物總量模擬值范圍是6.51～7.83（S10，P10～P90），P50 為7.45，最接近匯區(qū)沉積物總量。年均溫2 ℃～10 ℃、最大地勢(shì)2～3 km、干旱條件下，沉積物總量模擬值范圍是6.62～7.81（S11，P10～P90），P50為7.46，與S10一樣，最接近匯區(qū)沉積物總量。年均溫2 ℃～10 ℃、最大地勢(shì)2～3 km、半干旱條件下，沉積物總量模擬值范圍是7.07～8.06（S12，P10～P90），P50 為7.73，略大于匯區(qū)沉積物總量。年均溫10 ℃～20 ℃、最大地勢(shì)1～2 km、干旱條件下，沉積物總量模擬值范圍是7.31～7.95（S13，P10～P90），P50 為7.67，略大于匯區(qū)沉積物總量。盡管情景S13的沉積物模擬總量與匯區(qū)沉積物總量一致，但該情景的古地貌條件不成立，參照現(xiàn)代全球地貌，年均溫10 ℃～20 ℃與海拔3～4 km及干旱氣候是矛盾的。

相同地勢(shì)高度和徑流量，流域盆地內(nèi)平均溫度越高，沉積物總量越大，例如S13～S22 整體大于S1～S6。流域盆地在相同平均溫度和地勢(shì)高度下，徑流量越大，沉積物總量越大，例如S6＞S5，S10＞S9，S12＞S11，S18＞S17。相同平均溫度和干旱條件下，流域盆地內(nèi)地勢(shì)越大，沉積物總量也越多，例如S11＞S9，S12＞S10，S22＞S20。

由BQART-MCS 模擬結(jié)果可知，新生代晚期，在年均溫為2 ℃～10 ℃、最大地勢(shì)1～3 km、干旱—半干旱氣候下，高原中部尼瑪?shù)貐^(qū)封閉陸相盆地源—匯系統(tǒng)達(dá)到質(zhì)量平衡。

5 討論

5.1 沉積通量模擬的適用性分析

關(guān)于西藏高原古地貌重建，前人應(yīng)用了地球化學(xué)、古生物學(xué)、熱年代學(xué)等多種方法，但通過(guò)沉積物定量分析恢復(fù)古地貌的方法尚且較少。本研究首次在高原中部使用沉積物通量估算與蒙特卡洛模擬結(jié)合的方法，利用前人成果作為模擬邊界條件，以尼瑪?shù)貐^(qū)陸相盆地源—匯系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所進(jìn)行古地貌重建。

在深時(shí)源—匯系統(tǒng)，由于沉積地層保存的不完整性，古河道的水文參數(shù)很難直接獲得，無(wú)法準(zhǔn)確估算水系的沉積通量。BQART模型提供了流域盆地氣候、地形特征與沉積通量的關(guān)系，以古溫度、古地勢(shì)等參數(shù)替代較難獲得的古河道參數(shù)進(jìn)行沉積通量計(jì)算[22]。在古氣候、古地形研究充分的地區(qū)，BQART是估算深時(shí)源—匯系統(tǒng)的沉積通量的有效方法。

表4 模擬情景設(shè)計(jì)及模擬結(jié)果Table 4 Scenarios and simulation results

蒙特卡洛模擬與BQART 相結(jié)合，可以獲得沉積通量的概率分布，有效地降低了單一使用經(jīng)驗(yàn)公式的誤差。盡管BQART-MCS法無(wú)法像葉臘烷烴、碳氧同位素等方法計(jì)算得到準(zhǔn)確數(shù)值，但是BQART 模型將溫度和地勢(shì)串聯(lián)起來(lái)，可以綜合碳氧同位素得到的古高程數(shù)據(jù)和古生物證據(jù)指示的古溫度數(shù)據(jù)。然而，不可否認(rèn)的是，該方法約束得到的古年均溫及古地勢(shì)范圍仍是偏大的。

5.2 新生代高原中部古地貌

沉積通量模擬顯示“嚴(yán)寒、干燥、中—低地勢(shì)”、“炎熱、潮濕、中—高地勢(shì)”或“溫暖、濕潤(rùn)、中—高地勢(shì)”背景下，新生代晚期高原中部陸相盆地源—匯系統(tǒng)的源區(qū)碎屑物總量與匯區(qū)沉積物總量無(wú)法平衡，在“寒冷、干燥、中—低地勢(shì)”背景下，源區(qū)碎屑物質(zhì)總量才有可能與匯區(qū)沉積物總量一致。

最新研究發(fā)現(xiàn)，與尼瑪盆地相鄰的倫坡拉盆地團(tuán)簇同位素研究結(jié)果顯示漸新世丁青湖組湖相泥灰?guī)r形成時(shí)湖泊夏季最高溫度為23.7±3.1 ℃[46]。對(duì)于寒冷氣候的湖泊來(lái)說(shuō)，湖泊夏季均溫可能比年均氣溫高10 ℃～20 ℃[47]，因此由湖相泥灰?guī)r記錄的夏季湖泊溫度可得到年均氣溫范圍為3.7 ℃～13.7 ℃，與模擬結(jié)果相似。

圖5 BQART-MCS 沉積通量模擬結(jié)果圖Fig.5 Results of BQART-MCS simulation

元素地球化學(xué)研究和沉積特征均表明高原中部第三紀(jì)為干燥氣候。物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)度受控于氣候條件（溫度及干濕程度），氣候越濕熱，化學(xué)風(fēng)化作用越強(qiáng)烈，反之氣候越干冷，化學(xué)風(fēng)化作用越弱。與尼瑪盆地相鄰的倫坡拉盆地內(nèi)第三系沉積物化學(xué)風(fēng)化指數(shù)（CIA=60～75）較低，指示物源區(qū)的化學(xué)風(fēng)化程度較弱[48]。有機(jī)質(zhì)樣品中的生物標(biāo)志物指示油頁(yè)巖形成環(huán)境為缺氧、成層的咸湖[43,47]，說(shuō)明湖泊的蒸發(fā)量超過(guò)補(bǔ)給量。其次，尼瑪盆地第三系沉積地層頂部發(fā)育石膏層[27-29]、土壤呼吸速率低[27]、砂礫巖呈紫紅色等沉積特征均表明沉積時(shí)期為干旱的氣候條件。

地貌學(xué)比例關(guān)系研究表明，源—匯系統(tǒng)內(nèi)，流域盆地面積與最大地勢(shì)、河道坡度存在相關(guān)關(guān)系。S?mmeet al.[48]發(fā)現(xiàn)流域盆地（y）與河道坡度（x）經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為：y=1.011 7x-0.441（R2=0.903 9，流域盆地面積單位為×106km2，河道坡度單位為m/km），尼瑪流域盆地面積為28 663 km2，那么河道最大坡度約為1 m/km。根據(jù)流域面積（y）與流域盆地最大地勢(shì)（x）的經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)=4 248.3x0.1307（R2=0.725 3，流域盆地面積單位為×106km2，最大地勢(shì)單位為km），尼瑪?shù)貐^(qū)流域盆地的最大地勢(shì)為3 600 m?；谌颥F(xiàn)代地貌數(shù)據(jù)庫(kù)，Nyberget al.[49]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于沉積通量大于1 Mt/yr 的源—匯系統(tǒng)，流域盆地面積（y）與河道坡度（x）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為y=22.735x-0.58（R2=0.62，流域盆地面積單位為×103km2，河道坡度單位為m/km），河道最大坡度約為3 m/km。根據(jù)流域面積（y）與流域盆地最大地勢(shì)（x）的經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)=0.103 4x0.29（R2=0.49，流域盆地面積單位為×103km2，最大地勢(shì)單位為km），尼瑪?shù)貐^(qū)流域盆地的最大地勢(shì)為2 010 m。因此，基于地貌學(xué)比例關(guān)系，流域盆地內(nèi)河道最大坡度為1～3 m/km，最大地勢(shì)為2～3 km，與BQART-MCS 模擬得到的地勢(shì)結(jié)果一致。

Sunet al.[50]研究了尼瑪盆地丁青湖組中部的孢粉組合，孢粉組合具有混合型特征。多樣的孢粉類型，證實(shí)了流域盆地內(nèi)有一定程度的地勢(shì)起伏[10]?；诠采ǎ–oA）得到3 190±100 m 的古海拔，代表了流域內(nèi)的最高海拔。有機(jī)地球化學(xué)研究表明，尼瑪盆地及相鄰的倫坡拉盆地內(nèi)第三系烴源巖和油頁(yè)巖中優(yōu)質(zhì)干酪根主要來(lái)源于浮游生物、藻類和細(xì)菌，少有高等植物的輸入[37，47]。

關(guān)于高原腹地新生代早期的古地貌特征，前人基于不同研究方法得到多種認(rèn)識(shí)。基于碳氧同位素古高程計(jì)，前人認(rèn)為高原腹地至少在始新世時(shí)海拔高度達(dá)4～5 km，接近現(xiàn)今海拔高度[16,38]。隨后這一觀點(diǎn)不斷地被新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)。古生物學(xué)者在尼瑪盆地和倫坡拉盆地新生代陸相地層中發(fā)現(xiàn)魚類、昆蟲類、植物葉片、哺乳動(dòng)物等化石，認(rèn)為高原腹地是海拔高度～2 km、溫暖濕潤(rùn)的低地環(huán)境[9-10,51]。通過(guò)孢粉組合和葉臘正構(gòu)烷烴的研究，部分學(xué)者得到高原中部海拔為～3 km的結(jié)論[50,52]。新的碳氧同位素和團(tuán)簇同位素研究也在不斷修正高海拔（4～5 km）數(shù)據(jù)。尼瑪盆地和倫坡拉盆地團(tuán)簇同位素研究表明[45]，漸新世晚期（24 Ma）高原中部古海拔為3.1～4.7 km。沉積通量模擬通過(guò)封閉源—匯系統(tǒng)的質(zhì)量平衡原則對(duì)高原古地貌特征進(jìn)行約束，結(jié)果表明，海拔過(guò)高或過(guò)低，均不能滿足封閉源—匯系統(tǒng)的質(zhì)量平衡原則，例如情景S1～S6、S23～S30。模擬得到在中等地勢(shì)（1～3 km）、年均溫2 ℃～10 ℃、干旱—半干旱的背景下，尼瑪?shù)貐^(qū)源—匯系統(tǒng)的沉積物總量可以達(dá)到平衡。這一結(jié)果與團(tuán)簇同位素、孢粉組合、葉臘正構(gòu)烷烴等研究得到的古海拔幾乎一致。

圖6 新生代晚期青藏高原中部古地貌模式圖Fig.6 Reconstruction of paleogeomorphology in central Tibetan Plateau in the Late Cenozoic

現(xiàn)今高原中部年平均氣溫為6 ℃～7.6 ℃，夏季平均氣溫為8 ℃～10.5 ℃，冬季平均氣溫為-0.4 ℃～2 ℃[53]，以色林錯(cuò)、納木錯(cuò)為中心構(gòu)成的內(nèi)流水系的最大地勢(shì)約為2～2.5 km，半干旱氣候。這表明漸新世—上新世高原中部的古地理面貌接近現(xiàn)代高原中部的古地理狀況。

結(jié)合地球深部活動(dòng)，我們推測(cè)受班怒帶區(qū)域下地殼流或地?！獛r石圈拆沉的影響[4,15]，高原中部在晚漸新世—晚中新世（26～10 Ma），地表高度達(dá)到2～4 km（圖6）。南部高達(dá)4.5 km 的岡底斯山脈及漸新世（～20 Ma）逐漸崛起的周緣山系阻擋了夏季潮濕的季風(fēng)，高原中部氣候愈發(fā)干燥，以致形成年均溫2 ℃～10 ℃、干旱—半干旱的古地理面貌，高原中部準(zhǔn)平原基本形成。

6 結(jié)論

（1）在高原深時(shí)陸相盆地源—匯系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用沉積通量數(shù)值模擬（BQART-MCS）有效地解決了高原中部古地貌問(wèn)題。

（2）尼瑪?shù)貐^(qū)陸相盆地源—匯系統(tǒng)沉積通量模擬結(jié)果表明，高原中部新生代晚期海拔至少為2 km以上且不超過(guò)4 km，年均氣溫10 ℃以內(nèi)且不低于2 ℃，降雨量少，呈干旱—半干旱氣候。

致謝 感謝美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校張瑨宇教授的交流指導(dǎo)。