中新世时期青藏高原(Tibet Plateau, TP)隆升对理解亚洲季风系统的演化和高山生物多样性具有重要意义。然而，青藏高原北部(northern Tibet Plateau, NTP)的研究仍然很少。
2022年12月8日，中国科学院西北生态环境资源研究院苗运法研究组、中国科学院青藏高原研究所方小敏研究组与中山大学黄康有研究组合作，在Science 杂志在线发表题为“A new biologic paleoaltimetry indicating Late Miocene rapid uplift of northern Tibet Plateau”的研究文章，该研究利用山地针叶树(Tsuga、Podocarpus、Abies和Picea)的花粉记录作为新的古高程测量方法，在NTP中中新世[~ 1500万年前(Ma)]分别在1332±189 m和433±189 m处构建了两个平行的中程古高程序列。
两个中程在晚中新世(~11 Ma)东部迅速上升至3685±87 m，在~7 Ma西部迅速上升至3589±62 m。研究估计在15 - 7ma期间NTP东部和西部的上升，以及TP其他地区的数据表明，晚中新世整个高原可能已经达到接近今天的高海拔，从而对大气降水和高山生物多样性产生了影响。
西藏高原(TP)是世界海拔最高的有人居住的地形，面积为>2.5×10 >海拔4000米(m asl);它也通常被称为6平方公里和平均海拔的“第三极”或“亚洲水塔”。它的抬升是印度-亚洲板块碰撞引起的地球内部地球动力学过程的直接表现，被认为是推动亚洲季风体制演化的主要因素和高山生物多样性。尽管存在相当大的争议，中新世时代现在被认为是理解青藏高原达到最高古海拔的时间、现代亚洲季风体制的发展以及高山生物多样性进化的加速的关键。然而，与青藏高原南部丰富的代用数据和古海拔重建(如基于哺乳动物生态学、植物化石)相比，沉积特征包括同位素地球化学和构造塌陷)，北部部分——尽管是TP的一个组成部分——仍然知之甚少。
构造和沉积证据表明，自中新世中晚期(18-23年)以来，NTP总体上呈上升趋势，但最近报道了更早的(渐新世或始新世)(24,25年)或更早的(上新世晚期)(26年)隆起。对于这种快速的隆升何时以及如何开始形成目前的range - basin构造也没有共识。古高程重建可以为阐明这一问题提供关键约束条件。然而，目前从同位素古高程和生物学角度对NTP高程历史的一些估计表明存在很大差异。基于有机地球化学的氢同位素组成和甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)古温升史表明，在中新世中晚期，NTP经历了~2100 ~ 1000 m的快速抬升，而柴达木盆地古土壤碳酸盐结核的氧同位素数据和化石叶的气候-叶分析多元程序(CLAMP)分析表明，盆地海拔从52 ~ 44 Ma的~2000 m迅速上升到30.8 Ma的~3300 m。
除了使用基于同位素的古高程的巨大不确定性所带来的困难，NTP中来自哺乳动物化石、树叶和花粉的生物证据揭示了一个非常不同的隆起情景，都表明在中新世，柴达木盆地周围的海拔要低得多，没有高山。这阻碍了对整个TP古高程历史的全面理解，并模糊了其在大气环流(降水)或生物多样性演化中的作用。
山地针叶树只生长在地球表面海拔较高的地区，因此它们的生长和繁殖对海拔的变化很敏感。该研究重点研究了四个针叶树属(Tsuga, Podocarpus, Abies和Picea)的花粉记录，这些记录从NTP的沉积序列中获得，具有易于识别的囊泡孢粉形态。研究目标是重建16ma以来的两个平行海拔历史，建立抬升的地球动力学端元模型，并将整个青藏高原的古海拔记录联系起来，以揭示抬升对气候和生物进化的影响。
图1. 亚洲地区以花粉为基础的古高程重建所使用的站点位置和表面花粉样本的分布（图源自Science ）
柴达木盆地面积约2.5 × 105 km2，平均海拔3000±200 m。它被三座山脉包围:昆仑山、阿尔金山和祁连山，海拔在4000到5500米之间(图1A)。在盆地东部，第一遗址[淮托托拉剖面](37°13′N, 96°43′E, 2950 m asl)的磁地层年龄为中新世中期至上新世(15.6 ~ 4.0 Ma)(18)，第二遗址[雅湖剖面](37°46′N, 93°36′E, 2838 m asl)的磁地层年龄为上新世至早更新世(5.3 ~ 1.8 Ma)(40)。我们把这两个地点统称为东柴达木。在盆地西部，地块3(核KC-1)(38°03′N, 91°45′E, 2820 m asl)和地块(核pg -1系列)(38°24′N, 92°30′E, 2900 m asl) (7 ~ 0 Ma(42)是同时期平行记录，并将它们统称为柴达木西部。这些东西部地点之间的最大距离为>400公里。
图2. 岩性，年龄和简化花粉组合（图源自Science ）
不仅如此，研究利用来自NTP的两条平行山地针叶树花粉记录，重建了中新世以来的古海拔记录。研究结果清楚地表明，在~10 ~ 7 Ma时，NTP的高程达到了较高的高度，支持了TP不同部分下地幔岩石圈移除的地球动力学模型。
综上所述，中新世时期NTP的兴起也可能通过地形对降水的影响，增强了地形在加速区域生物多样性变化率方面的作用。
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https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo2475
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