青藏高原有確切證據的地質歷史可以追溯到距今4-5億年前的奧陶紀,其后青藏地區各部分曾有過不同資料的地殼升降,或為海水淹沒,或為陸地。到2.8億年前(地質年代的早二疊世),今青藏高原是波濤洶涌的遼闊海洋。這片海域橫貫現在歐亞大陸的南部地區,與北非、南歐、西亞和東南亞的海域溝通,稱為“特提斯?!?、或“古地中?!?,當時特提斯海地區的氣候溫暖,成為海洋動、植物發育繁盛的地域。其南北兩側是已被分裂開的原始古陸(也稱泛大陸),南邊稱岡瓦納大陸,包括今南美洲、非洲、澳大利亞、南極洲和南亞次大陸;北邊的大陸稱為歐亞大陸,也稱勞亞大陸,包括今歐洲、亞洲和北美洲。
青藏高原是世界上最年輕的一個高原。2.4億年前,由于板塊運動,分離出來的印度板塊以較快的速度開始向北向亞洲板塊移動、擠壓,其北部發生了強烈的褶皺斷裂和抬升,促使昆侖山和可可西里地區隆生為陸地。隨著印度板塊繼續向北插入古洋殼下,并推動著洋殼不斷發生斷裂,約在2.1億年前,特提斯海北部再次進入構造活躍期,北羌塘地區、喀喇昆侖山、唐古拉山、橫斷山脈脫離了海浸。
到了距今8000萬前,印度板塊繼續向北漂移,又一次引起了強烈的構造運動。岡底斯山、念青唐古拉山地區急劇上升,藏北地區和部分藏南地區也脫離海洋成為陸地。整個地勢寬展舒緩,河流縱橫,湖泊密布,其間有廣闊的平原,氣候濕潤,叢林茂盛。高原的地貌格局基本形成。地質學上把這段高原崛起的構造運動稱為喜馬拉雅運動。
隨著印度板塊不斷向北推進,并不斷向亞洲板塊下插入,青藏高原在對此上升階段中形成。青藏高原的形成并不是一次就完成的,其抬升過程不是一次性的猛增,也不是勻速的運動,而是經歷了幾個不同的上升階段。每次抬升都使高原地貌得以演進。其上升速度曾幾度達到停止,但有時也非常迅速。距今一萬年前,高原抬升速度更快,曾達到每年7厘米,使之成為當今地球上的“世界屋脊”。今天的青藏高原中部以風化為主,而邊緣仍在不斷上升。
●地質構造
青藏高原由北向南包括祁連-柴達木、昆侖、巴顏喀拉、岡底斯、喜馬拉雅、羌塘-昌都等6個構造帶,各構造帶之間為蛇綠混雜巖所代表的縫合帶隔開,大致以龍木錯-金沙江縫合帶為界。
高原北面的祁連-柴達木、昆侖、巴顏喀拉構造帶等屬于歐亞古陸南緣的構造帶,在早中元古代結晶基底上,發育了早古生代優地槽,加里東運動使地槽回返,形成褶皺基底,晚古生代轉化為穩定的蓋層。
高原南面的岡底斯、喜馬拉雅構造帶,在中晚元古代結晶基底上整合遞變,從早古生代開始發育了地臺蓋層,海相沉積一直延續到始新世,其中晚石炭世-早二疊世廣泛發育了岡瓦納相冰海雜礫巖和冷水型生物群,是岡瓦納古陸北緣的微陸塊。
●地層結構
青藏高原被若干條板塊縫合帶分為7個地層區:
祁連地層區:主體由中下元古界結晶片巖組成的結晶基底和由下古生界變質基性、中基性火山巖夾變質碎屑巖組成的褶皺基底構成。
柴達木地層區:被厚達6000~7000米的新生代碎屑巖所覆蓋,基底巖系包括中下元古界結晶片巖和下古生界巨厚的中酸性火山-沉積變質綠片巖系。
昆侖地層區:由下中元古界片巖、片麻巖、下古生界綠片巖和上古生界-中生界沉積蓋層組成。
巴顏喀拉地層區:在東昆侖-西秦嶺以南,龍門山以西與金沙江之間,以廣泛出露三疊系復理石砂板巖為特征。
羌塘-昌都地層區:介于龍木錯-金沙江縫合帶與班公錯-怒江縫合帶之間的廣大地區。
岡底斯地層區:介于班公錯-怒江縫合帶與雅魯藏布江縫合帶之間的廣大地區,中上元古界結晶巖系零星出露,叫念青唐古拉群和南迦巴瓦群。
喜馬拉雅地層區:中上元古界結晶片巖沿高喜馬拉雅出露,稱珠穆朗瑪群和聶拉木群。
●地殼結構
青藏高原地殼、上地幔介質在縱向與橫向上均呈現出明顯的不均一。巖石圈存在著清楚的塊-層結構:縱向分層,橫向分塊。巖石圈厚度約140~170公里,地殼平均厚度70公里左右。地殼厚度在東西方向上較均勻,變化不大,而南北方向上變化較大,在幾個主要斷裂帶上,莫霍面均發生錯斷。例如,雅魯藏布江斷裂帶北側,莫霍面比南側抬升了8公里。同周圍的地塊相比,青藏高原地殼厚度要大一倍。
●巖漿地帶
1.祁連構造巖漿帶
祁連構造巖漿帶除早古生代有巨厚中基性火山噴溢外,沿中祁連隆起帶還發育了兩條花崗巖帶,以花崗巖、片麻狀花崗巖、花崗閃長巖為主,形成巨大巖基。
2.柴達木構造巖漿帶
柴達木構造巖漿帶的巖漿活動主要見于盆地邊緣,下古生代堆積了巨厚的中酸性熔巖及其凝灰巖,成為褶皺基底的主體。
3.金沙江構造巖漿帶
金沙江構造巖漿帶有兩條花崗巖帶與金沙江蛇綠混雜巖及三疊紀巴塘群中基性火山巖帶相伴。主要為石英閃長巖和花崗閃長巖,具同熔型特征。
4.唐古拉構造巖漿帶
唐古拉構造巖漿帶與班公錯-怒江蛇綠巖帶相伴,在其南側以花崗閃長巖、黑云母花崗巖為主,形成巖基;在其北側,以黑云母二長花崗巖為主,呈小巖株,侵入于侏羅系中。
5.岡底斯構造巖漿帶
岡底斯構造巖漿帶由鈣堿性中酸性-酸性侵入雜巖組成巨大巖基,南北寬50~100公里,沿岡底斯山東西綿延千余公里,向西與拉達克花崗巖相連。
6.拉格崗日構造巖漿帶
拉格崗日構造巖漿帶沿喜馬拉雅低分水嶺,東起康馬,向西經拉格崗日,至馬拉山,展布著一個穹隆帶。穹隆核部為花崗巖。
●地震活動
青藏高原地區是世界上發生大陸內地震的主要地區,不但地震強度大、頻次高、而且活動規律性強。青藏高原十分強烈的地震活動,是現代構造活動的表現,高原四周都是逆沖事件,內部散布著拉張性的地震活動,這一地震活動規律表明,高原的隆生是現今青藏地區地質構造活動的主要形式和地震活動的背景。此外,青藏高原南部位于板塊碰撞邊界,但近代地震活動并不強烈。而高原西緣的逆沖性地震活動非常強烈。
青藏高原及周邊地區的總體地震活動總體呈現4大特點:
一是分布面廣,并伴有少量火山活動;
二是地震活動強度高,截至2013年的近50年間,青藏高原7級以上地震多達40余個,歷史最高震級達8.5級(1950年察隅地震);
三是地震密集發生在青藏高原和天山兩大特殊構造區,殼內強震活動基本位于地殼厚度大于35千米的地區;
四是有兩個中深源的地震活動中心,分別是帕米爾一興都庫什地區和緬甸地區,最大震源深度383千米。
青藏高原高山大川密布,地勢險峻多變,地形復雜,其平均海拔遠遠超過同緯度周邊地區。青藏高原各處高山參差不齊,落差極大,海拔4000米以上的地區占青海全省面積的60.93%,占西藏全區面積的86.1%。區內有世界第一高峰珠穆朗瑪峰(8844.43米),也有海拔僅1503米的金沙江;喜馬拉雅山平均海拔在6000米左右,而雅魯藏布江河谷平原僅有3000米??傮w來說,青藏高原地勢呈西高東低的特點。相對于高原邊緣區的起伏不平,高原內部反而存在一個起伏度較低的區域。
青藏高原是一個巨大的山脈體系,其由山系和高原面組成。由于高原在形成過程中受到重力和外有引力的影響,所以高原面發生了不同程度的變形,使整個高原的地勢呈現出由西北一東南的傾斜的趨勢。高原面的邊緣被強烈切割形成青藏高原的低海拔地區,山、谷及河流相間,地形破碎。
青藏高原邊緣區存在一個巨大的高山山脈系列,根據走向可分為東西向和南北向。東西向山脈占據了青藏高原的大部分地區,是主要的山脈類型(從走向劃分);南北向山脈主要分布在高原的東南部及橫斷山區附近,這兩組山脈組成了地貌骨架,控制著高原地貌的基本格局東北向的山脈平均海拔高度普遍偏高,除祁連山山頂海拔高度為4500米-5500米之外,昆侖山、巴顏喀拉山、喀喇昆侖山等的山頂海拔均在6000米以上。許多次一級的山脈也間雜其中。兩組山脈之間有平行峽谷地貌,還分布有數量廣泛的寬谷、盆地和湖泊。
青藏高原分布著世界中低緯地區面積最大、范圍最廣的多年凍土區,占中國凍土面積的70%。其中青南一藏北凍土區又是整個高原分布最為廣泛的,約占青藏高原凍土區總面積的57.1%。除去多年凍土之外,青藏高原在海拔較低區域內還分布有季節性凍土,即凍土隨季節的變化而變化,凍結、融化交替出現,呈現出一系列融凍地貌類型。另外,青藏高原上冰川及其雕塑的冰川地貌也廣泛分布。
2018年9月5日,第二次青藏高原綜合科學考察研究在拉薩發布了首期成果:科考發現,岡底斯山先于喜馬拉雅山隆升到現在的高度。喜馬拉雅山阻擋南亞季風氣團向北傳輸,使青藏高原逐漸變干變冷。高原隆升后,青藏地區生物形成“走出西藏”和“高原樞紐”共存的模式演化。
過去50年來,青藏高原及其相鄰地區冰川面積退縮了15%,高原多年凍土面積減少了16%;青藏高原大于1平方公里的湖泊數量從1081個增加到1236個,湖泊面積從4萬平方公里增加到4.74萬平方公里;雅魯藏布江、印度河上游年徑流量呈增加趨勢,中亞阿姆河、錫爾河和塔里木河數十條支流徑流量增長更為顯著。亞洲水塔失衡伴隨災害頻發,2016年西藏阿里地區阿汝冰川發生冰崩,造成嚴重人員傷亡和財產損失,威脅亞洲水塔命運,需要建立科學預警體系。
過去35年間,青藏高原生長季平均植被指數顯著增加,但2000年以來其增加趨勢減緩;青藏高原碳匯功能顯著增加,但未來氣候變暖導致的凍土融化可能降低生態系統碳匯功能;高山樹線上升增加了森林生物量,但壓縮了高寒灌叢—草甸的生存空間,可能提高高海拔特有物種消失的風險;氣候變暖對農業生態系統也造成潛在風險。
青藏高原介于北緯26°~39°,東經73°~104°之間,西起帕米爾高原,東到橫斷山,北界為昆侖山、阿爾金山和祁連山,南抵喜馬拉雅山,東西長約2800千米,南北寬約300~1500千米,總面積約250萬平方千米,除西南邊緣部分分屬印度、巴基斯坦、尼泊爾,錫金、不丹及緬甸等國外,絕大部分位于中國境內。
根據青藏高原不同地區的地形地貌特點,可將其分為6個亞(高原)區。
藏北高原
藏北高原位于西藏自治區北部,岡底斯山、昆侖山和唐古拉山之間。海拔一般在4500米左右,是青藏高原的核心部分。地面起伏不大,分布著一系列海拔很高的山脈,但它們的相對高度不大。很多山峰終年積雪,冰川廣布。
藏南谷地
藏南谷地又稱藏南山地。在西藏自治區南部,喜馬拉雅山同岡底斯山間。為雅魯藏布江等河上游河谷地。東西長約1200千米,南北寬約300~500千米。海拔3000~4000米。河谷沿岸多局部平原。
柴達木盆地
柴達木盆地地處東經90°16′~99°10′、北緯35°20′~39°25′之間,是青海省內最大的高原盆地。東西長800公里,南北最闊處400公里,總面積約27萬平方公里。屬青海省海西蒙古族藏族自治州轄區。
祁連山地
祁連山地位于青海省東北部,北與東同甘肅省河西走廊為鄰,南靠柴達木盆地,由斷塊山脈與谷地組成。東西長1200千米,南北寬250~400千米,面積約10萬平方千米。山間盆地和谷地海拔一般在3000~4000米之間,海拔5000米以上的山峰很多,西段地勢高,平行嶺谷緊密相間。
青海高原
青海高原為青藏高原東北部分。在今青海省中、南部。北起布爾汗布達山、祁連山,南至四川西北邊境,東到西傾山,西南抵唐古拉山。高原海拔4000米左右,最高點為昆侖山的布喀達坂峰,海拔6860米,最低點在民和縣下川口村,海拔1650米。
川藏高山峽谷區
川藏高山峽谷區在四川省西部、西藏自治區東部和云南省西北部。為青藏高原東南部,山河相間。自東向西,有九頂山、岷江、邛崍山、大渡河、大雪山、雅礱江、沙魯里山、金沙江、寧靜山、瀾滄江、怒山、怒江等。海拔3000~4500米。
青藏高原氣候總體特點:輻射強烈,日照多,氣溫低,積溫少,氣溫隨高度和緯度的升高而降低,氣溫日較差大;干濕分明,多夜雨;冬季干冷漫長,大風多;夏季溫涼多雨,冰雹多。
青藏高原年平均氣溫由東南的20℃,向西北遞減至-6℃以下。由于南部海洋暖濕氣流受多重高山阻留,年降水量也相應由2000毫米遞減至50毫米以下。喜馬拉雅山脈北翼年降水量不足600毫米,而南翼為亞熱帶及熱帶北緣山地森林氣候,最熱月平均氣溫18~25℃,年降水量1000~4000毫米。而昆侖山中西段南翼屬高寒半荒漠和荒漠氣候,最暖月平均氣溫4~6℃,年降水量20~100毫米。日照充足,年太陽輻射總量140~180千卡/平方厘米,年日照總時數2500~3200小時。冰雹日最多,如那曲年冰雹日20~30天以上。
青藏高原可分為喜馬拉雅山南翼熱帶山地濕潤氣候地區、喜馬拉雅山南翼亞熱帶濕潤氣候地區、藏東南溫帶濕潤高原季風氣候地區、雅魯藏布江中游(即三江河谷、喜馬拉雅山南翼部分地區)溫帶半濕潤高原季風氣候地區、藏南溫帶半干旱高原季風氣候地區、那曲亞寒帶半濕潤高原季風氣候地區、羌塘亞寒帶半干旱高原氣候地區、阿里溫帶干旱高原季風氣候地區、阿里亞寒帶干旱氣候地區及昆侖寒帶干旱高原氣候地區等10個氣候區。
青藏高原是北半球氣候變化的啟張器和調節器。該區的氣候變化不僅直接驅動中國東部和西南部氣候的變化,而且對北半球具有巨大的影響,甚至對全球的氣候變化,也具有明顯的敏感性、超前性和調節性。