青藏高原中北部沱沱河盆地新生代古纬度演化及其对构造和气候的指示意义

李乐意，常宏，关冲

1)黄土与第四纪地质国家重点实验室，中国科学院地球环境研究所，西安，710061；2)西安地球环境创新研究院，西安，710061；3)中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心，西安，710061；4)中国地质调查局西安地质调查中心，西安，710054

内容提要：古纬度演化可以为地质历史时期古气候变化以及构造变形过程等提供宏观的构造位置背景。加强青藏高原中北部可可西里盆地的古纬度研究，对于理解青藏高原中北部的构造抬升过程历史以及机制、阐明东亚季风起源和演化与高原隆升变形的耦合关系、探讨可可西里盆地晚始新世孢粉所指示的干旱气候的动力机制等具有重要的意义。笔者等选取青藏高原腹地研究相对薄弱的可可西里盆地的一个次级沱沱河盆地(TTHC剖面)作为研究对象开展了古地磁研究，重建其在新生代的古纬度演化历史。岩石磁学研究表明TTHC剖面的主要载磁矿物是磁铁矿和赤铁矿，但以赤铁矿为主。与同期(约35 Ma)欧亚极期望磁倾角以及研究区西边乌兰乌拉湖地区的火山岩磁倾角对比，TTHC剖面所记录的磁倾角存在明显的浅化现象，经E/I方法校正后，得到在约35 Ma的古地磁方向为Dec=358.5°，Inc=44.4°，a95=5.7°。综合已发表的贡觉盆地、改则盆地、尼玛盆地、囊谦盆地、下拉秀盆地和乌兰乌拉湖火山岩等古纬度数据以及本文的研究结果，得到沱沱河盆地新生代古纬度演化历史(以TTHC剖面坐标为参考点)，沱沱河盆地在约35 Ma古纬度为26.1°N，处于副热带高气压气候带内，可以解释孢粉和岩性所指示的暖干气候。在约24 Ma沱沱河盆地到达现在的纬度位置，盆地上地壳缩短在约24 Ma减小或者停止。

印度板块与亚欧板块的碰撞形成了面积超过2500000 km2，平均海拔在5000 m以上的青藏高原(Molnar and Tapponnier, 1975; Yin An and Harrison, 2000)，自南向北主要由喜马拉雅造山带、拉萨地体、羌塘地体、松潘甘孜地体以及柴达木—祁连地体组成(常承法和郑锡澜, 1973；Yin An and Harrison, 2000)(图1a)。

青藏高原的构造隆升不仅对于新生代亚洲季风的起源与演化具有明显的作用(An Zhisheng et al., 2001; Guo Zhengtang et al., 2002; Boos and Kuang Zhiming, 2010; Molnar et al., 2010; Wu Guoxiong et al., 2012；李乐意和常宏，2015)，而且通过风化剥蚀对全球气候的变冷具有促进作用(Raymo and Ruddiman, 1992)。高原的隆升不仅改变了亚洲大气环流格局(Yao Tandong et al., 2013；李乐意等，2021a, b)，同时也是我国、南亚、东南亚等地大江大河的“水塔”(Zheng Hongbo et al., 2013)，而且青藏高原在晚中新世达到现在的高度，使得适应寒冷的生物“走出西藏”，于第四纪冰期时期向周边扩散(Deng Tao et al., 2011)，因此青藏高原的隆升不仅改变了大气圈，还对水圈，生物圈等有明显的影响，是地球系统科学研究的绝佳场所，是“华夏山水”研究绕不开的枢纽。

正是因为青藏高原这个“触发器(trigger)”结合季风、西风、大江大河等“连接器(connectors)”将点(青藏高原)与面(东亚、东南亚、南亚)串联起来，“触发器”的构造变动通过各个“连接器”将会产生“牵一发而动全身”的效应。因此，对青藏高原在地质时期的挤压缩短，构造隆升等相关研究显的尤为重要，同时对于“点—面”的气候演化也具有重要的意义。

在讨论青藏高原在地质时期的气候效应、古高度等科学问题时，一个宏观的古地理格局背景即研究区在研究的时段内处于什么位置(古纬度)需要加以考虑，古纬度位置最近几年逐渐被重视(Zhang Ran et al., 2018; Fang Xiaomin et al., 2021; Xie Gan et al., 2021；颜茂都等，2021)。同时，古纬度的研究对于青藏高原南北向的地壳缩短历史等具有很好的指示作用(任海东等, 2013；Meng Jun et al., 2017)。沉积物的磁倾角是古纬度良好的记录者。目前，对于青藏高原古纬度的研究主要集中于印度板块与欧亚板块碰撞的时间(Dupont-Nivet et al., 2010；黄宝春等, 2010；Yi Zhiyu et al., 2011；Huang Wentao et al., 2015；孙知明等，2019；张大文和颜茂都，2019；van Hinsbergen et al., 2019)以及新生代之前的地质时期(Cheng Xin et al., 2011；任海东等，2013; 颜茂都和张大文，2014；Yan Maodu et al., 2016；Tong Yabo et al., 2017；曹勇等，2020，2021)，虽然对新生代以来青藏高原各块体的古纬度演化研究也有不少记录，但相对新生代之前的研究仍显薄弱，尤其是高原的腹部地区，如在羌塘地体，新生代以来的古纬度研究只主要集中在可可西里盆地、贡觉盆地和囊谦盆地等(Lin Jinlu and Watts, 1988; Halim et al., 1998; Ran Bo et al., 2016; Tong Yabo et al., 2017; Zhang Weilin et al., 2020)，因此强化高原腹地的新生代古纬度研究具有必要性。在青藏高原新生代的盆地中，沉积物记录的磁倾角发生了明显的磁倾角浅化(颜茂都等, 2012)，但需要注意的是，高原腹地已有的新生代古纬度研究较少进行磁倾角的浅化校正(如Lin Jinlu and Watts, 1988; Ran Bo et al., 2016)，导致得到的古纬度位置偏低。

青藏高原腹部研究薄弱的可可西里盆地的次级盆地即沱沱河盆地，位于羌塘地体的东北部，保存有晚白垩到新生代中期、较连续的沉积地层，记录了印度板块与欧亚板块碰撞开始到早中新世盆地的构造变形历史(Staisch et al., 2014)。开展沱沱河盆地的古纬度研究，对于理解青藏高原中北部的构造抬升过程历史以及机制、阐明东亚季风起源和演化与高原隆升变形的耦合关系(An Zhisheng et al., 2001)、探讨可可西里盆地晚始新世孢粉所指示的干旱气候(Miao Yunfa et al., 2016)的动力机制等具有重要的意义。在本次的古纬度研究基础之上，笔者等同时综合已发表的羌塘地体及边界的相关古地磁数据重建沱沱河盆地新生代的古纬度演化历史，讨论古纬度研究对于解释气候成因、地壳缩短构造变形等方面的指示意义。

1 区域概况与样品采集

沱沱河盆地位于羌塘地体的东北缘，唐古拉山逆冲断裂带的北侧，是唐古拉逆冲断裂的前陆盆地(李亚林等，2006；Li Yalin et al., 2012)。研究区域位于唐古拉山镇的东南缘，平均海拔约4500 m，坐标为34.1° N, 92.3° E。研究剖面的新生代地层从下而上分别为沱沱河组，雅西措组，五道梁组以及第四纪沉积物(图1b)，其中沱沱河组主要由砖红色砾岩、含砾砂岩和砂岩组成；雅西措组主要由紫红色砂岩、泥岩和页岩交替组成，夹杂灰色成层和结核状的石膏, 主要由河流和湖泊环境组成, 并以湖泊环境为主；五道梁组主要由湖泊碳酸盐和局部地区一些黑色油页岩组成(Liu Zhifei et al., 2003; 刘志飞等，2005；Li Yalin et al., 2012; Staisch et al., 2014; Jin Chunsheng et al., 2018)。在沱沱河组之下，地层是风火山群，是一套河湖相紫红色碎屑岩夹泥灰岩、石膏沉积，主要分布于唐古拉山向北延伸到昆仑山的可可西里盆地，不整合于结扎群、巴颜喀拉山群和雁石坪群之上(Liu Zhifei et al., 2003; Jin Chunsheng et al., 2018)。

在本次研究中，笔者等主要集中在沱沱河组，剖面命名为TTHC, 实测剖面约180 m，岩性主要为一套砖红色、紫红色、黄褐色复成分砾岩，含砾砂岩、砂岩、粉砂岩，局部夹有泥岩和灰岩，以山麓冲积相、洪积相为主，兼有少量河湖相沉积。TTHC剖面为单斜地层，倾向东北偏东，剖面的底部有一小的褶皱(图2)，应该是在地层形成之后产生。野外0～136 m采样间距为1 m，其中底部褶皱处采样位于岩层褶皱上部，避开褶皱变形的影响，136～180 m因为覆盖严重，采样间距为2～4 m。为了获得新鲜的岩石样品，我们把表面的风化部分刨去，用罗盘测量其走向和倾角，野外共采集样品146个。手采样品在实验室被加工成2 cm×2 cm×2 cm方块，用来进行退磁实验。

图2 TTHC剖面岩性变化以及部分野外照片[(c)图表示剖面底部的一个小褶皱;(a)图为交错层理]

关于可可西里盆地风火山群、沱沱河组、雅西措组和五道梁组的地层时代以及风火山群与雅西措组和沱沱河组等之间的地层接触关系，基于目前已经发表的研究结果来看还存有一定的争议(Liu Zhifei et al., 2003; 安勇胜等，2004；伊海生等，2004；刘志飞等，2005；Staisch et al., 2014；Jin Chunsheng et al., 2018；李乐意，2019)，在这篇文章里不详细赘述。但是目前相对确定的是风火山群的地层年龄。通过在风火山群上部地层发现的火山灰以及综合前人的生物地层、磁性地层年龄等，风火山群的沉积年龄被限定在85～51 Ma(Staisch et al., 2014)。最近，通过可可西里最新的高精度磁性地层学研究以及在地层中发现的火山灰的绝对定年结果，风火山群沉积的年龄被确定为约72～51 Ma(Jin Chunsheng et al., 2018)。目前相对可以确定的认为风火山群的顶部年龄至少应该在51 Ma。同时，通过我们近几年在沱沱河地区所开展的工作，沱沱河组的地质时代为晚始新世，雅西措组的地质时代是渐新世，五道梁组为早中新世(Lin Jie et al., 2020；李乐意，2019；下文阐述)，与前人在周边地区的研究结果基本一致(如Wang Chengshan et al., 2008)，所以目前来看，将风火山群与沱沱河组作为两套独立的地层单元相对比较合理，即可可西里盆地新生代地层从老到新分别是：风火山群、沱沱河组、雅西措组和五道梁组。

2 实验方法

所有样品通过ASC Scientific TD-48型热退磁仪对样品进行系统的退磁，退磁的温度以10～50℃为间隔一直加热到690℃，然后使用2G-755R型超导磁力仪进行剩磁的测量，所有的测量工作都在磁屏蔽室(<300 nT)进行。部分选取样品的等温剩磁获得曲线采用ASC IM-10-30脉冲磁力仪加场，最大脉冲磁场为2500 mT。用AGICO公司生产的JR-6A双速自动旋转磁力仪在零磁空间进行剩磁的测量，采用两个方向模式。磁化率随温度变化曲线采用AGICO公司生产的MFK1-FA多频各向异性磁化率仪完成，仪器的灵敏度为10-7SI，采用配套的CS3/CS3-L温度控制系统，精度为±2℃，加热区间为40～700℃，加热速率为11°/min，频率为976 Hz，磁场强度为200 A/m。磁滞回线在VSM 3900梯度磁力仪上完成，样品测量所加最大场为1.5 T和2 T，测量间隔为5 mT。以上实验在中科院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室完成。

3 结果

3.1 地层年代确定

TTHC剖面属于我们已开展的沱沱河剖面的最下面部分。已开展的沱沱河剖面长度为 1176 m，野外我们用任意面手采法采样，用罗盘测量样品的方向，后在实验室开展热退磁实验。所建立的古地磁极性柱由29个正极性带和29个负极性带组成(Li et al., under review；李乐意，2019)。另外，我们在沱沱河剖面开展了生物地层年代学，如介形虫、孢粉、轮藻和腹足类等，碎屑锆石年代学和附近火山岩绝对年龄等研究，限定了地层年代学框架。在以上地层年代学框架基础上，将沱沱河剖面的古地磁结果与标准极性柱(GTS 2012)进行了匹配(Gradstein et al., 2012)，最终限定沱沱河组的年龄为约37.0～32.7 Ma，雅西措组的年龄约为32.7～23.6 Ma，五道梁组的年龄是23.6～19.7 Ma(Li Leyi et al., under review；李乐意，2019)。本文TTHC剖面中用来重建古纬度段的沱沱河组年龄约为37.0～34.3 Ma。

3.2 载磁矿物鉴别

样品中载磁矿物的确定是确定退磁方法，磁倾角浅化等古地磁学研究的基础。为了确定TTHC剖面的主要磁性矿物，笔者等采用磁化率随温度变化曲线(k—T)，等温剩磁获得曲线(IRM)以及磁滞回线(Hys)等方法共同确定剖面的主要载磁矿物。

各种磁性矿物的居里或尼尔温度点提供了一种简单快捷的方法来确定岩石中的磁性矿物(McElhinny and McFadden, 1999)，磁性矿物在其居里温度或尼尔温度点附近，磁化率会显著的下降(Butler, 1992)。在TTHC剖面代表性样品C0和C132中，样品的磁化率在580℃附近急剧下降，说明磁铁矿是主要载磁矿物。但是C0样品在700℃左右磁化率才降低到接近零，而C132样品的磁化率在700℃左右始终也没有降低到零，说明这两个样品中不仅磁铁矿是载磁矿物之一，还有更高矫顽力的磁性矿物存在，如赤铁矿等，而这也与野外地层的颜色显示为红色相符合(刘秀铭等, 2014)。

等温剩磁获得曲线显示在磁场为300 mT的时候，其强度只达到饱和值约30%～40%，直到磁场加到1.5 T时其磁化强度才逐渐接近饱和，说明了高矫顽力磁性矿物的存在，如赤铁矿等，这与磁化率随温度变化曲线一致。

样品中磁性矿物颗粒在不同的外加磁场下，其磁学性质也会发生相应的变化。磁滞回线是一种快捷方便的手段来表示这种变化。原则上，通过等温剩磁获得曲线得到的信息在磁滞回线中也有反应(Tauxe et al., 2010)。图3显示两个样品的磁滞回线特征为“蜂腰型”(wasp-waisted)，在磁场加到300 mT之前，两个样品的磁化强度迅速增加到饱和磁化强度的约40%，但是直到磁场加到约1.5 T才闭合，这种特征可能是因为不同矫顽力的磁性矿物混合所导致，如磁铁矿和赤铁矿(Roberts et al., 1995)。

图3 青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面代表性样品的磁化率随温度变化曲线、等温剩磁获得曲线、等温剩磁分解以及磁滞回线

为了定量分析样品中主要载磁矿物磁铁矿和赤铁矿的贡献，运用累计对数高斯模型来对样品进行磁组份的分离(Kruiver et al., 2001)，选取的是两种组份分离。如表1和图3所示，在C0 和C132两个样品中，软磁性矿物的矫顽力都小于300 mT，所占的比例小于41%，而矫顽力大于450 mT的硬磁性矿物对全岩等温剩磁的贡献度大于59%。结合磁化率随温度变化曲线，等温剩磁获得曲线以及磁滞回线，TTHC剖面样品中的载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿，但是赤铁矿为主要的磁性矿物。

表1 青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面部分样品梯度获得曲线(GAP)结果

3.3 古地磁结果

所有样品经过热退磁以后，对古地磁数据采用主成分分析法(principal component analysis)来确定样品的特征剩磁方向(Kirschvink, 1980)，选取至少连续4个退磁步骤及最大角偏差(maximum angular deviation)≤15°的点用来进行拟合特征剩磁的方向(图4)。所有样品的特征剩磁方向用Fisher(1953)统计方法进行计算。从图4中可以看出，样品退磁温度加热到500℃左右时，低温次生组分基本已清洗干净，从500℃左右开始以后，退磁曲线基本开始稳定走向原点，代表样品特征剩磁方向。在本次研究中，为了排除可能存在的极性转换数据，我们选取VGP≥45°的数据用来进行统计计算和古纬度的求取，最后共有74个古地磁数据满足要求。

运用Fisher统计方法(Kirschvink, 1980)，对VGP≥45°的磁性地层样品数据进行地层的校正，地层校正前的特征剩磁方向为：Dec=338.3°,Inc=36°,a95=6°,k=9，地层校正后的特征剩磁平均方向为Dec=358.5°,Inc=28°,a95=5.7°,k=9(图5a，b)。同时期基于欧亚极预期(35 Ma)的平均方向为Dec=10.6°,Inc=54.5°,a95=3.9°(图5b)(Besse and Courtillot, 2002)。

为了确定获得的特征剩磁是否为原生剩磁，笔者等对样品进行了倒转检验(Tauxe et al., 2010)。倒换方向被转换至其对趾方向，两组数据各分量的95%置信区间相互重叠，正、负极性在95%置信水平上无法区分(图5c)，因此，通过了倒转检验(Tauxe et al., 2010)，表明样品热退磁剔除了次生剩磁，获得了原生剩磁。

图5 青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面地层校正前特征剩磁等面积投影及95%置信水平上的Fisher平均方向(a)、地层校正后特征剩磁等面积投影及95%置信水平上的Fisher平均方向(b)(红色的表示同时期, 35 Ma, 的期望方向)以及倒转检验结果(c)

在用特征剩磁平均值方向计算古纬度之前，对磁倾角浅化问题需要进行校正，因为倾角的浅化会导致古纬度结果存在大的偏差。许多研究表明沉积岩所记录的磁倾角存在浅化现象，尤其是在中亚地区(Gilder et al., 2001; Dupont-Nivet et al., 2002; Tan Xiaodong et al., 2003; Yan Maodu et al., 2005; Kodama, 2012; 颜茂都等，2012; Meng Jun et al., 2017)。沉积岩磁倾角浅化的主要原因一般有：

沉积时的倾角浅化：一般发生在获得沉积碎屑剩磁的过程中，尤其是颗粒较粗的沉积物容易发生倾角浅化；压实作用：沉积岩的倾角浅化也可以是因为压实作用，尤其是对于细颗粒沉积物；变形作用：沉积岩的褶皱变形包含应力作用，在应力的作用下磁性颗粒有可能会重新排列，从而导致倾角浅化；胶结作用：沉积岩沉积后迅速的被胶结有可能阻止后期因为压实等作用导致的磁倾角浅化(Butler, 1992)。关于磁倾角浅化的原因还有很多其它的解释，目前仍然在争议中(Kodama, 2012)，有一点肯定的是在运用沉积岩的古地磁数据进行古纬度重建时，磁倾角的浅化需要被考虑进去。

目前对于磁倾角浅化校正有岩石磁学和E/I(Elongation—Inclination)等方法(Tauxe and Kent, 2004；Kodama, 2012)。近几年E/I校正方法在青藏高原被普遍的应用(Yan Maodu et al., 2005; Tan Xiaodong et al., 2010; 颜茂都等, 2012；Meng Jun et al., 2017)。在我们的剖面中，地层校正后实测的磁倾角为28°，而同时期相对于欧亚极期望的倾角为54.5°，实测的倾角发生了明显的浅化现象，本文笔者等采用E/I方法对磁倾角进行浅化校正。

如图6所示，图中的绿线与按统计法模型f等于0.5时所预测的磁倾角为44.4°, 95%置信区间为35.4°～51.8°。校正后的磁倾角与附近大致同时期(38.6±0.5 Ma)的乌兰乌拉湖(34.5°N, 90.2°E)地区的火山岩磁倾角(46.1°±7.6°)结果基本一致，因为火山岩不受沉积浅化等因素的影响，所以火山岩的磁倾角数据是比较可靠的(Lippert et al., 2011)。通过与附近同时期火山岩的磁倾角数据对比说明用E/I方法成功校正了TTHC剖面的沉积浅化现象。

图6 青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面磁倾角E/I校正。(a)伸展率和倾角随浅化因子f的变化关系，绿线与浅化因子f的交点对应的是校正后的倾角。(b)倾角校正的累积分布图，平均校正的倾角以及95%置信度范围。(c)伸展率方向与倾角的关系

对TTHC剖面所有的数据进行倒转检验以及磁倾角浅化校正后，我们可以用校正后的结果来计算约35 Ma的古纬度，以剖面坐标(34.1°N, 92.3°E)为参考点，计算出古地磁极为81.9°N, 281.9°E,dp/dm=7.2/4.5，古纬度为26.1°N。乌兰乌拉湖地区，在约38.6 Ma的火山岩数据得到的古纬度为27.5°，转换到TTHC剖面的参考点，其结果为26.9°N，与剖面沉积岩浅化校正后得到的古纬度数据基本一致。

4 讨论

4.1 古地理位置(古纬度)对沱沱河盆地晚始新世气候成因解释的意义

现在赤道的年平均温度约25℃，两极地区约为-25℃。虽然在地质历史时期赤道到两极地区温度的变化范围可能会不一样，但是最基本的原理和事实是一致的，那就是赤道地区一年的太阳辐射量最大，两极地区最少，因此温度的变化遵循同样的趋势。热带气候环境作用下的沉积物在赤道地区分布最多，向两极地区逐渐减少甚至消失，如珊瑚，碳酸盐，蒸发岩等，而另外一些气候敏感性指标则在两极或者高中纬度地区分布较多，赤道很少或者没有，如冰川，落叶林等。古气候学家在过去几十年已经证明这些气候敏感性指标的分布与现在的气候区分布是基本一致的，大致与纬线平行(Habicht, 1979; Parrish et al., 1982)。因此，计算出来的古纬度与古气候敏感性指标两者之间可以相互印证和解释，如计算出某一地块在某一地质历史时期的古纬度为80°N，但是古气候敏感性指标出现的是珊瑚等分布于热带的沉积物，那么此时求取的古纬度应该是值得怀疑的。

在TTHC剖面中，在底部发现了孢粉，其主要种属为xerophyticEphedripites,Nitrariadites(Nitrariapollis)andChenopodipolli以及少量的针叶林，与柴达木盆地、西宁盆地、吐哈盆地、酒泉盆地以及河套盆地同时期的孢粉种类相似，指示当时的气候干旱(Miao et al., 2016)，结合红色的岩性地层，说明在晚始新世(约37 Ma)气候相对炎热干旱。孢粉的结果间接证明了我们计算的TTHC剖面晚始新世古纬度(26.1°N)是合理的，同时，因为TTHC剖面在晚始新世处于副热带高气压带范围内，可以很合理的解释孢粉和岩性结果显示的炎热干旱气候。

4.2 对沱沱河地区地壳缩短历史的指示意义

为了重建沱沱河地区新生代古纬度，我们根据Van der Voo(1990)提出的等权评判标准来评判已发表古地磁数据的可靠性。该方法用quality factor(Q)值来判断数据的质量，其7条评判标准为：采样地层的年代有较好的控制；有足够样品的数量以有效地平均掉样品的定向误差和地球磁场长期变化的影响。一般而言：一个可靠的古地磁极要求独立样品数≥24,精度参数k≥10, 95%置信区间≤16；特征剩磁分量是经过有效退磁之后获得的；特征剩磁有相关的野外检验；处于构造稳定区；通过倒转检验或存在双极性；显著区别于现今地磁极的位置。在以上判别标准中,古地磁极每通过一条判断依据,得到一个点数，最后所有点数的和为该古地磁极的质量因子(Q值)，其变化范围为0～7。一般而言，要求古地磁极的质量因子Q值≥4。最近，Meert等(2020)根据最新的古地磁研究进展对Van der Voo(1990)提出的等权评判标准进行了适当的修改，提出了新的可靠性判别标准，即Reliability(R)指标。新的R指标和之前的Q指标相比没有大的差别，但增加了几个新的判断标准，如载磁矿物的评价、碎屑沉积岩的磁倾角校正等。本文将会综合这两个评判标准，在选取评判古地磁数据时所依据的标准为：Van der Voo(1990)的7条标准同时加上：沉积岩磁倾角浅化校正；载磁矿物的确定。

目前在羌塘地块内部或者边缘取得了部分新生代的古地磁数据，笔者等收集了20条古地磁记录(表2)。在羌塘乌兰乌拉湖地区，Lippert等(2011)采集了能够平均掉古地磁场长期变化火山岩古地磁样品，对典型样品进行了岩石磁学分析，确定钛磁铁矿为主要的载磁矿物；进行了系统的热退磁实验，退磁曲线较好；火山岩的绝对年龄为38.6±0.5 Ma。根据上述的古地磁评判标准，Q+R值为5。以剖面坐标(34.5°N，90.2°E)为参考点，计算出的古地磁极为82.1°N，298.4°E，a95=7.8°，古纬度为 27.5°N，转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=356.1°，Inc=45.5°，a95=7.9°，古纬度为26.9°N。

表2 新生代羌塘地块内部或边缘地区已发表的古地磁数据及本文结果

在改则县城东约30 km的改则盆地，丁继凯等(2014)在康托组采集了磁性地层样品(32.2°N，84.3°E)，有效古地磁样品(690块)足以平均掉古地磁场长期变化；对典型样品进行了岩石磁学实验，确定磁铁矿和赤铁矿为主要的载磁矿物；进行了系统的热退磁实验，退磁曲线较好；用E/I方法进行了磁倾角浅化校正；特征剩磁通过了褶皱检验；根据凝灰岩的绝对年龄，将磁性地层年龄定为30～28.5 Ma。根据上述的古地磁评判标准，Q+R值为8。以剖面坐标(32.2°N，84.3°E)为参考点，计算出的古地磁极为71.7°N，340.3°E，a95=3.3°，古纬度为 25.9°N，转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=341.1°，Inc=44°，a95=3.3°，古纬度为25.8°N。

在尼玛盆地(31.78°N，87.17°E)，Meng Jun等(2017)在丁青湖组晚渐新世到早中新世的红层中进行了古地磁采样，在尼玛向斜的南翼丁青湖组的上部，采集了352个样品用于磁性地层研究，在向斜的两翼采集了36个样品用于褶皱检验，样品经过系统的热退磁且对特征剩磁进行了褶皱检验和倒转检验；在凝灰岩绝对定年的基础上，确定磁性地层的年代为25.1～22.3 Ma，样品平均掉古地磁场的长期变化；用E/I方法进行了磁倾角浅化校正。Q+R值为8。以剖面坐标(31.78°N，87.17°E)为参考点，计算出的古地磁极为78.9°N，164.1°E，dp=3.7°dm=2.6°，古纬度为 33.7°(-6.8°/+5.2°)N。转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=13.2°，Inc=56.3°，a95=2.2°，古纬度为36.9°N。

在羌塘地体东部贡觉盆地始新世的贡觉组和然木沟组，Tong Yabo等(2017)在褶皱的两翼采集了584块样品，53个采点，岩石磁学研究表明红层的主要载磁矿物是赤铁矿和磁铁矿；所有样品都经过逐步的系统热退磁；通过了倒转检验和褶皱检验；基于火山岩的年龄，确定地层的年龄在56.0～43.2 Ma；对古地磁样品进行了磁倾角浅化校正。Q+R值为8。以剖面坐标(31°N，98.2°E)为参考点，计算出的古地磁极为57.9°N，192.1°E，a95=2.9°，古纬度为 23.9°±2.9 N。转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=34.8°，Inc=41.1°，a95=3.3°，古纬度为23.6°N。

同样在贡觉盆地(30.9°N，98.3°E)，Li Shihu等(2020)在贡觉县周边采集了3个剖面，1766块古地磁样品，总厚度3325 m。剖面的主要载磁矿物是赤铁矿和磁铁矿；所有样品都经过逐步的系统热退磁；通过了倒转检验和褶皱检验；高分辨率的磁性地层学研究显示地层的年龄在69.0～41.5 Ma。需要注意的是构造旋转研究显示69～68 Ma、52～48 Ma两个时间段存在>15°的旋转。因构造旋转对古纬度的重建存在大的影响且对沉积岩而言，一般用于重建古纬度的古地磁数据要求其旋转量不超过15°(Vaes et al., 2021)，所以本文选取Li Shihu等(2020)文章中以下四个年龄段且经过E/I倾角校正的古地磁数据来转换到TTHC剖面参考点之下，分别是：61.0～55.4 Ma、55.4～53.2 Ma、47.1～45.3 Ma、45.3～41.5 Ma，对应的磁偏角和磁倾角参见表2，Q+R值为8。将以上数据转换到TTHC剖面参考点之下分别为：Dec=52.3°，Inc=40.8°，a95=4°，古纬度为23.4° N(61.0～55.4 Ma)；Dec=49.6°，Inc=43.9°，a95=4.8°，古纬度为25.7° N(55.4～53.2 Ma)；Dec=34.2°，Inc=48.7°，a95=2.7°，古纬度为29.7° N(47.1～45.3 Ma)；Dec=30°，Inc=47.6°，a95=2.7°，古纬度为28.7° N(45.3～41.5 Ma)。

在羌塘下拉秀盆地，Roperch等(2017)采集了能够平均掉古地磁场长期变化火山岩古地磁样品；进行了系统的热退磁实验；火山岩的绝对年龄为51～49 Ma。根据上述的古地磁评判标准，Q+R值为4。以剖面坐标(32.6°N，96.6°E)为参考点，计算出的磁偏角为11.9°，倾角为41.6°，a95是8.0°，转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=11.3°，Inc=42.6°，a95=7.8°，古纬度为24.6° N。

在青藏高原中部地区的囊谦盆地，Zhang Weilin等(2020)在1046 m厚的新生代地层采集了740块古地磁样品，主要载磁矿物是赤铁矿；所有样品都经过了逐步的系统热退磁；通过了倒转检验和褶皱检验；基于高分辨率的磁性地层学结果，确定地层的年龄在52.5～35.0 Ma。同时，旋转结果显示囊谦盆地在52～46 Ma经历了约26°的逆时针旋转、40.5～35.0 Ma存在约25°的顺时针旋转、46.0～40.5 Ma期间旋转不显著(Zhang Weilin et al., 2020)。因此，囊谦剖面46.0～40.5 Ma的古地磁数据用来重建古纬度较为合适。Zhang Weilin等(2020)对囊谦剖面第三段(约46～35 Ma)的磁倾角开展了浅化校正，由之前的36.5°校正到47.5°，浅化系数是0.69。但需要注意的是磁倾角校正过的第三段中间(40.5～35.0 Ma)有约25°的旋转，所以笔者等将第三段中46.0～40.5 Ma没有旋转的这一小段的古地磁数据重新进行了计算得到：Dec=16.8°，Inc=40.8°，a95=4.6°，但是这里的磁倾角结果是没有经过校正的，因原始数据限制，不能对这一小段的数据开展E/I校正。笔者等基于已知的第三段浅化系数(flattening factor)f=0.69，通过公式tanI=f×tanλ(Butler, 1992)，计算得到校正后的倾角为39°，与校正之前磁倾角几乎一致，这里还是用之前的磁倾角40.8°，转换到TTHC剖面参考点之下为：Dec=16.2°，Inc=42.1°，a95=4.8°，古纬度为24.3°N。

除了以上的研究，Lin Jinlu和Watts(1988)以及Halim等(1998)在风火山—二道沟盆地的古新世—早始新世地层开展了古地磁研究，但是地层的年代没有很好的限定且没有磁倾角浅化的校正；Liu Zhifei等(2003)对风火山—二道沟盆地的风火山群和五道梁盆地的雅西措组等开展了较为详细的磁性地层学工作，但是构建的风火山群地层年代学后续被修正(Staisch et al., 2014; Jin Chunsheng et al., 2018)且同样没有尝试开展磁倾角浅化校正；Chen Yan等(2002)在可可西里盆地中新世地层、Dai Jingen等(2012)在西可可西里盆地康托组、Ran Ranbo等(2016)在通天河盆地雅西措组和五道梁组以及伊海生等(2004)在乌兰乌拉湖风火山群等所开展的古地磁工作都存在着地层年龄的模糊和不可靠性以及缺乏地层的倾角浅化校正问题。虽然以上的研究工作的Q+R值都≥5，但是考虑到中亚地区存在着明显的沉积岩所记录的磁倾角浅化现象(颜茂都等，2012)，所以对沉积岩磁倾角浅化进行校正后来重建古纬度显得尤为必要，基于此，本文将上述的9项古地磁的结果排除，不参与TTHC剖面所在地区沱沱河盆地新生代古纬度重建恢复。

最终，根据以上通过古地磁评判标准的新生代羌塘地体或者地体边界的古地磁极研究结果(共11条)(Lippert et al., 2011; 丁继凯，2014；Meng Jun et al., 2017；Roperch et al., 2017; Tong Yabo et al., 2017; Li Shihu et al., 2020；Zhang Weilin et al., 2020)，将这些古地磁结果转换到TTHC剖面的坐标系统下(表2)，结合本次的研究结果，重建TTHC剖面所在的沱沱河盆地的新生代古纬度演化历史(图7)。

印度板块与欧亚板块的碰撞形成了现在平均海拔约5000 m的青藏高原(Molnar and Tapponnier, 1975; Yin An and Harrison, 2000)。从图7中可以看出沱沱河盆地从新生代早期(约60 Ma)到约24 Ma，TTHC剖面或者高原的上地壳一直处于纬向挤压缩短进程当中，以TTHC剖面为缩短时间起点，晚始新世以来沱沱河盆地纬向地壳缩短了1100±627 km，与羌塘地体东部昌都地区的缩短量基本一致(Fu Qiang et al., 2022)，形成众多的逆冲断裂带，如唐古

表3 青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面VGP≥45°的古地磁结果

拉山逆冲断裂等(Li Yalin et al., 2012)，在约24 Ma地壳缩短减小或者停止。这个结论也得到了青藏高原早中新世基本水平沉积的五道梁组，早中新世古大湖，不整合覆盖于风火山群之上未变形的玄武岩，风火山地区断层泥低温热年代学以及风火山、唐古拉山、囊谦等逆冲断层结束时间等地质证据的支持(Wu Zhenhan et al., 2008; Staisch et al., 2014; Li Yalin et al., 2015; Staisch et al., 2016；李乐意，2019)。

5 结论

(1)岩石磁学研究表明青藏高原沱沱河盆地TTHC剖面的主要载磁矿物是磁铁矿和赤铁矿，但以赤铁矿为主。与同期(约35 Ma)欧亚极期望磁倾角相比以及火山岩对比，TTHC剖面存在明显的磁倾角浅化现象，经E/I方法校正后，得到在约35 Ma古地磁方向为Dec=358.5°，Inc=44.4°，a95=5.7°，古纬度为26.1°N。

(2)综合贡觉盆地，改则盆地，尼玛盆地，囊谦盆地、下拉秀盆地和乌兰乌拉湖火山岩古纬度数据以及本文的结果，得到青藏高原沱沱河盆地新生代古纬度演化历史，结果表明在约24 Ma沱沱河盆地到达现在的纬度位置，印度与欧亚板块碰撞所导致的沱沱河盆地上地壳缩短在约24 Ma减小或者停止。

致谢：感谢两位评审专家和编辑部的宝贵建议和辛勤工作。