新近纪以来青海南山的隆起高度：再论青海南山的隆起

常 宏，李乐意，，关 冲，

（1.中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室，西安 710061；2.中国科学院大学，北京 100049）

doi：10.7515/JEE201505002

新近纪以来青海南山的隆起高度：再论青海南山的隆起

常 宏1，李乐意1，2，关 冲1，2

（1.中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室，西安 710061；2.中国科学院大学，北京 100049）

新生代以来青海南山的隆起过程研究对解析青海湖—共和盆地地区盆地分异演化、现代地貌特征的形成等关乎青藏高原东北部生长的过程与形式等问题，具有重要的指示意义，而且隆起高度的研究为确定古青海湖盆地的范围及其演化过程，提供地质学证据。通过青海南山南侧新生代野外地质调查，发现共和盆地西北部那头沟剖面新近纪地层厚度超过2270m，记录了新近纪以来盆地沉积环境变化及沉积地层构造变形特征。依据地层变形形态及碎屑特征，可划分为生长地层和生长前地层。根据生长前地层变形形态及厚度估算，获得晚上新世以来青海南山的隆起高度在1601～ 1922m（生长前地层865m，倾角变化为57°～63°）。从剖面起点，沿地层倾向线反方向到青海南山顶部的最大高差为1070m左右，所以，青海南山大部分地区在隆起之前可能低于现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为统一的“古青海湖”盆地。

青海南山；盆地演化；生长地层；生长前地层；隆起高度；上新世

青海南山是一弓形山脉，主要由强烈变形的三叠纪复理石层和花岗岩组成（Wang and Burchf el，2004），北临青海湖盆地，南接共和盆地，是现今这两个盆地的界山。青海南山的隆起高度历史确定了青海湖和共和盆地分异演化的界限点。潘保田（1994）认为晚第三纪共和盆地、青海湖盆地、兴海盆地、贵德盆地及西宁盆地的水体相连，构成了广阔的“青东古湖”，甚至到了早、中更新世这一区域依然是河湖环境。最近研究认为青海湖地区新近纪构造运动开始于晚中新世或者上新世（Métivier et al，1998），本期构造运动造成了青海湖北侧的祁连山（George et al，2001）、西侧的洼洪山（Wang and Burchf el，2004）、东侧的拉脊山（Lease et al，2007）、南侧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为两个独立的盆地。显然，青海湖盆地和共和盆地分异演化的时代成为这一区域构造地质演化的重要问题。并且，青藏高原东北部的生长对青藏高原生长动力学（Yuan et al，2013）及亚洲季风气候演化同时具有非常重要的意义（Kutzbach et al，1989；An et al，2001；安芷生等，2006）。而青海南山古高度的演化历史的研究为这些问题的解决提供重要的区域地质资料。

盆地沉积物记录了盆地沉积区及物源区的地貌、构造和气候环境演化过程（Allen and Allen，2005；Fang et a1，2007；Sun et al，2008；Nichols，2009），为盆地及区域构造地质、古环境演化提供了良好的研究材料。共和盆地西北部新生代地层出露厚度超过2000 m，记录了盆地沉积特征、构造及古环境演化过程。通过区域地层对比及生物地层学研究，可以确定沉积地层的地质时代。地层倾向西南，指示了新生代沉积后其东北部青海南山的隆起。本文拟通过地层变形特征的测量，估算青海南山的隆起高度，判定地质时期青海南山的古高度，分析其两侧盆地新近纪以来的分异演化过程。

1 地质背景

共和盆地夹持于祁连山、昆仑山与秦岭三大山系之间，大体上以NW—SE向展布，形态上显示为菱形块体。盆地断陷发生在古近纪末期，盆地的基底为强烈变形的三叠纪复理石（Wang and Burchf el，2004），沉积了新近纪以来一套湖相—河湖相地层（徐叔鹰等，1984；常宏等，2009）。根据微体古生物化石组合特征 （徐叔鹰等，1984；青海省地质矿产局，1991），将湖相地层的时代确定为新近纪，称曲沟组；根据脊椎动物化石及孢粉组合特征（王吉玉和张兴鲁，1979；徐叔鹰等，1984；青海省地质矿产局，1991），将河流相地层的时代确定为第四纪，称共和组。曲沟组在盆地西部厚度远远大于东部，而共和组在现代盆地中心最厚，向盆地边部逐渐减薄，显示了新近纪以来盆地沉降中心从西部向东部迁移的规律。这可能与盆地周边山体差异生长有关（Wang and Burchf el，2004；Colman et al，2007；常宏等，2009；Yuan et al，2011，2013）。

那头沟剖面位于共和盆地西北部那头沟两侧（图1），剖面出露地层接触关系清晰、地层产状变化连续（图2）。根据地层接触关系、产状变化等将地层划分为三个部分：1）剖面零星出露角度不整合面及其上的产状近水平的砾岩，厚约0～3 m，与附近小水桥剖面地层研究结果（常宏等，2009）对比，角度不整合面之上为共和组砾岩。2）生长地层，厚度约1155 m，主要为土黄 — 土灰色粉砂及黑灰色泥岩，夹有层状或尖灭的杂色砾岩层，地层产状变化较大，顶部倾角为39°，向剖面下部地层倾角逐渐变陡，下部地层倾角为57°。地层倾角的变化指示了地层沉积过程或者之后地层的变形情况。与下部生长前地层之间没有明显的侵蚀面，为渐变过渡。3）生长前地层，厚度约865 m，主要为褐红 — 蓝灰色泥岩夹灰绿 — 灰色砂岩层，地层产状变化较小，基本在57°～63°，且沿地层没有明显的倾角大小变化趋势。剖面底部厚约250 m地层倾角有变小的趋势，含多层棱角状 — 次棱角状砾石层。根据与共和盆地新生代地层对比（徐叔鹰等，1984；青海省地质矿产局，1991），生长地层和生长前地层为新近纪曲沟组。

2 方法与结果

生长地层是堆积在生长构造的顶部和侧翼的地层，这些地层记录了可能解析自己沉积过程动力学历史的信息（Suppe et al，1997）。生长地层变形特征计算，是分析同沉积区域构造变形运动学过程比较有效的研究方法（Pochat et al，2009）。但是依据生长地层分析山体隆升高度，探讨区域地貌演化过程，存在很大的误差。因为生长地层沉积过程中伴随着沉积区与剥蚀区之间地貌形态的变化，沉积区地貌特征同样受到构造运动之外其他动力作用的影响，所以，部分地层产状倾斜并不一定是由构造运动产生，沉积物在斜坡上沉积也能造成地层的倾斜。而且，山前坡积物也表现为地层倾向盆地方向（图3）。短期水流的强烈侵蚀也可能影响计算的精度。但是生长前地层经过了沉积后的地质运动过程，地层倾角变化仅与后期构造运动的总体特征有关（图4），地层变形特征能够较为准确地记录地质体的隆起高度。

依据生长前地层变形特征与地层厚度计算隆起区的隆升高度，存在三个前提条件：1）地层沉积时基本水平（或者已知且稳定）。2）生长前地层出露情况良好，由于构造运动造成的抬升被后期剥蚀作用剥露。3）生长前地层在顶部没有明显的缺失，否则会低估隆起高度。这样可以保证计算数据更接近于真实结果。

图1 （a） 青海南山地貌图，（b）研究区地质图（据1：200000 天峻幅地质矿产图修改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）

图2 共和盆地那头沟剖面新生代地层剖面图Fig.2 Geological prof le map in Natougou section in the Gonghe Basin

图3 生长地层形成过程示意图Fig.3 Conception model showing formation of growth strata

图4 （a）生长前底层形成过程，（b）生长前底层变形Fig.4 （a）Formation of the pre-growth strata，（b）deformation of the pre-growth strata

共和盆地西北部那头沟剖面生长前地层主要为砂岩、粉砂岩和泥岩，地层倾角变化很小，主要为平行层理及水平层理，地层间未见明显的剥蚀冲刷面，这些都是地层沉积时为基本水平的证据。生长前地层被生长地层覆盖，接触界面没有明显的冲蚀等痕迹，显示生长前地层与生长地层间没有明显的地层缺失。底部出现倾角变小和砾石层增多的现象，地层倾角变小可能是盆地形成初期地层与现在地层倾向相反引起的，而砾石层增多可能与盆地形成初期的构造地质运动有关。底部与三叠纪花岗岩呈沉积接触。显然，那头沟剖面新近纪前生长地层满足计算山体隆起高度需要的三个条件。

根据简单的几何学原理，结合生长前地层的产状特征与出露厚度，计算隆升高度如下 （图5）：

H=T×cosα （1）

其中H为隆起区隆升高度，T为生长前地层厚度，α为生长前地层倾角。

图5 地层变形过程中隆起高度计算示意图Fig.5 Uplift height model in deformation of strata

根据野外地质调查与测量，由于剖面底部地层明显变小，不作为典型的生长地层参与计算。所以，生长前地层厚度865m，地层倾角57°～63°。根据计算隆起高度H为1601～1922m。

3 讨论与结论

青海南山的隆起高度和时代研究是青藏高原东北部盆—山构造地貌形态形成最为重要的地质事件之一，青海南山的隆起造成了青海湖盆地和共和盆地的隔离与独立演化。根据地层岩石矿物学对比与元素地球化学研究，结合地层变形特征及构造地质学研究，确定青海南山隆起发生于上新世（Wang and Burchf el，2004；常宏等，2009）或晚中新世（Zhang et al， 2011）。青海南山地区地质时期是否就有山体存在对解析本区地貌演化具有重要的意义。

通过共和盆地西北部新生代地层研究，并根据生长前地层特征计算，青海南山在上新世以来相对于生长地层沉积区的隆升高度为1601～1922m。这与Molnar等推算的青藏高原在晚中新世以来隆升了1000～2000m高度的结论基本吻合（Molnar et al，1993；Molnar，2005）。现在青海南山海拔高度为4000m，最高峰象鼻山海拔高度为4452 m。考虑到盆地在山脉隆起过程中也会有一定的抬升，青海南山隆起之前，青海南山所处位置大部分范围的高度低于现在青海湖水面高度（3195m）。个别高峰可能比青海湖面高，就如现在的海心山高出青海湖水面的特征类似。

以上证据显示，青海湖盆地和共和盆地在上新世青海南山隆起之前是一个联通的盆地。最近的研究成果显示，青海湖盆地上新世沉积环境发生了明显的变化，这些可能与青海南山的生长与亚洲气候变化相关（Fu et al，2013）。现在的那头沟剖面当时可能位于湖盆中心的南侧，剖面位置湖相沉积初期倾向北东，含多层砾石的棱角和次棱角状结构显示了早期的构造运动。随着湖泊沉积的发展，沉积物接近于典型湖相的水平沉积。上新世期间青海南山的隆起打破了统一湖相沉积的历史，青海湖和共和盆地形成独立的湖盆。随着青海南山的隆起造成了生长前地层的变形和生长地层的形成。

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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

国家自然科学基金项目（41420104008，41290250，41572166）

常 宏，E-mail： changh@loess.llqg.ac.cn