青藏高原东北部的构造隆升与亚洲季风-干旱气候系统演变,构成了揭示高原多阶段隆升扩展及其气候-生物协同响应机制的核心科学问题。该区域发育有一系列新生代菱形盆地和走向平行的山脉,其中,陇中盆地因地层出露完善、保存了大量渐新世-更新世哺乳动物化石,成为开展区域构造变形、古气候与古生物研究的绝佳窗口。
多年来,国内外研究团队在青藏高原东北部进行了广泛的年代学和古气候重建工作,积累了丰富的数据。但各次级盆地的沉积地层和哺乳动物化石年代认识在学术界仍存在分歧。基于哺乳动物化石开展的古环境重建多数集中于单一物种或局限于个别次级盆地,有限的时间和空间分辨率记录限制了对高原东北部更大范围构造-地貌-气候-生物耦合演化的系统理解。
为此,中国科学院青藏高原研究所新生代环境团队联合兰州大学、法国雷恩第一大学、中国科学院地球化学研究所等,对陇中盆地的新生代地层、古生物化石、地貌演化和季风演化等方面研究进展进行了全面系统的综述。研究团队首先梳理了兰州、西宁、临夏三大次级盆地的沉积地层、沉积相与磁性地层年代,重新评估了17个渐新世-第四纪哺乳动物化石群的精确时代。在此基础上,研究团队进一步汇总了这17个化石群已发表化石名录,参考这些物种已发表的生态习性,对其进行“生态分数”赋值,据此计算出各化石群的平均生态分数及其对应的栖息环境类型,实现了对每个化石群环境特征的半定量重建。
研究结果显示,陇中盆地由渐新世-早中新世的开阔林地,过渡至中中新世的茂密森林,并自晚中新世起逐步演化为以稀树草原和干草原为主的半干旱景观。这一生态演变趋势与东亚季风降水的长期变化高度契合。结合已有的沉积相、盆地物源和沉积速率等证据,研究进一步揭示了陇中盆地晚始新世至更新世期间如何在青藏高原东缘隆升与全球气候变冷的共同作用下,由低海拔、地形起伏小且干燥的开阔林地,演变为相对高海拔、高起伏、季风季节性显著且以C₄植物为主的干旱草原生态景观。
该研究成果已于近期以《Cenozoic paleoecological evolution of NE Tibet: a review of magnetostratigraphically-constrained mammal records》为题,发表在国际权威综述性期刊《Earth-Science Reviews》上,为深入理解青藏高原东北缘构造—气候—地貌—生物耦合演化提供了全新、系统的视角和数据支撑。我所冯展涛博士后为第一作者,冯展涛和张伟林研究员为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目(2022YFF0800502和2023YFF0804500)和国家自然科学基金青年科学基金项目(42302121)等联合资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2025.105156
图1 研究区域地质图展示了陇中盆地各个次级盆地含哺乳动物化石的典型剖面位置(a),及陇中盆地三个次级盆地—兰州(b)、临夏(c)和西宁盆地(d)—磁性地层年代对比方案
图2 西宁、兰州和临夏盆地哺乳动物群年代、平均生态得分及其 50%、90%和95%置信区间自抽样平滑结果与陇中地区基于孢粉重建的灌木和草本类群含量对比
图3 陇中盆地晚始新世以来五个阶段的地貌及生态演变示意图