Das „Dach der Welt“ war ursprünglich ein „Tal“! Was hat das Qinghai-Tibet-Plateau erlebt?

Autor: Han Yangmei

Das Qinghai-Tibet-Plateau, der dritte Pol der Erde, hat heute eine durchschnittliche Höhe von über 4.000 Metern und ist als „Dach der Welt“ bekannt. Doch bevor das Qinghai-Tibet-Plateau sein heutiges „hohes“ Erscheinungsbild annahm, entwickelte es sich in Wirklichkeit zu einem warmen „Tal“ in niedriger Höhe.

Wie entwickelte es sich von einem „Tal“ zum „Dach der Welt“? Welche Auswirkungen hat sein Hebungsprozess auf die heutige Umwelt des Qinghai-Tibet-Plateaus? Dies sind die ungelösten Rätsel des Qinghai-Tibet-Plateaus.

Über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren hat das Kollisions-, Hebungs- und Aufprallteam unter der Leitung von Ding Lin, einem Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Forscher am Qinghai-Tibet-Plateau-Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (nachfolgend „Qinghai-Tibet-Plateau-Institut“ genannt), mit Unterstützung der zweiten wissenschaftlichen Qinghai-Tibet-Expedition das Aussehen und den historischen Prozess des niedrig gelegenen „Zentraltals“ vor der Hebung des Qinghai-Tibet-Plateaus durch umfassende Forschung in mehreren Bereichen und mit mehreren Methoden dargestellt, darunter tektonische geologische Entwicklung, Tiefenstruktur der Lithosphäre, Paläohöhe, Paläotemperatur, Paläovegetationsanalyse und Paläoklimasimulation. Die entsprechende Forschungsarbeit wurde kürzlich in Science Advances veröffentlicht.

Der „Tiefpunkt“ vor dem Aufstieg

Die Hebung des Qinghai-Tibet-Plateaus war ein komplexer Vorgang, der sich über einen langen Zeitraum erstreckte, und der geodynamische Prozess seiner Hebung bleibt umstritten.

Einige glauben, dass während des Eozäns vor 53 bis 36 Millionen Jahren der südliche Teil des Plateaus zunächst die höchste Region wurde und sich dann nach Norden erhob. Eine andere Ansicht besagt, dass während des Eozäns der zentrale Teil des Plateaus das höchste Gebiet war und den Prototyp des Qinghai-Tibet-Plateaus bildete. Ab dem Miozän dehnte es sich dann nach Süden in den Himalaya und nach Norden bis zu den Kunlun-Bergen und Qilian-Bergen im nördlichen Teil des Qinghai-Tibet-Plateaus aus.

Der Erstautor des Artikels, Dr. Xiong Zhongyu vom Qinghai-Tibet Plateau Institute, stellte vor, dass sich nach der Kollision der Indischen Platte mit der Eurasischen Platte zwischen dem hohen orogenen Gürtel Gangdise und dem orogenen Gürtel Central Divide ein „Zentraltal in niedriger Höhe“ entwickelt habe, das sich völlig von der heutigen Landform unterscheide. Es erstreckt sich von Westen nach Osten entlang der aktuellen Linie Rutog-Getse-Nima-Bange-Nagqu-Dingqing.

„Wir wissen jedoch noch nicht, wann es sich auf seine heutige Höhe gehoben hat und welche endogene Antriebskraft die Hebung des Central Valley verursacht hat.“ Ding Lin, der korrespondierende Autor des Artikels, sagte, dass die genaue Quantifizierung des Hebungsprozesses und seiner Eigenschaften von entscheidender Bedeutung sei, um seine Auswirkungen auf die Atmosphäre und die Oberflächenprozesse einzuschätzen.

Seit 1997 führt Ding Lin mit seinem Team Felduntersuchungen im Lunpola-Becken mitten im Central Valley durch, um dieses Rätsel zu lösen.

Das Lunpola-Becken gehört zum Kreis Bange und hat eine Fläche von etwa 3.600 Quadratkilometern, eine Höhe von etwa 4.700 Metern, eine jährliche Durchschnittstemperatur von etwa 0 °C und einen jährlichen Niederschlag von 400–500 mm. Es herrscht ein typisches kaltes Monsunklima und ist ein idealer Ort für die Untersuchung der Hebungsgeschichte, der Mechanismen und der umweltbiologischen Auswirkungen des Qinghai-Tibet-Plateaus.

Den „Code“ in Vulkanasche finden

„Bei der Vulkanascheschicht handelt es sich um Vulkanasche aus urzeitlichen Vulkanausbrüchen, die sich im Becken abgelagert hat. Anhand dieser lässt sich das Entstehungsalter und das absolute Alter der Schichten genau bestimmen. Das absolute Alter der Schichten ist wie ein ‚Lineal‘. Nur anhand dieses Lineals können wir den Evolutionsprozess der verschiedenen Sphären der Erde genau rekonstruieren.“ Xiong Zhongyu sagte gegenüber China Science Daily.

Insgesamt entdeckte das Forscherteam in dem Becken neun Schichten Vulkanasche. Mithilfe der Zirkon-Uran-Blei-Datierungsmethode ermittelten sie das absolute Alter der Vulkanasche und erstellten einen absoluten Datierungsrahmen für die Sedimentschichten im Lunpola-Becken vor 50 bis 20 Millionen Jahren.

Untersuchungen zeigen, dass die untere Niubao-Formation vor 50 bis 29 Millionen Jahren und die obere Dingqing-Formation vor 29 bis 20 Millionen Jahren abgelagert wurde.

Basierend auf diesem chronologischen Rahmen arbeitete das Forschungsteam mit dem Paläoklima-Simulationsteam der Universität Bristol in Großbritannien zusammen und verwendete die Methode der Paläoklima-Simulation erstmals auf dem Qinghai-Tibet-Plateau. Sie stellten fest, dass das Niederschlagsmuster im Zentraltal des Qinghai-Tibet-Plateaus im Winter und Sommer ein bimodales Muster ist.

Gleichzeitig enthüllten sie in Kombination mit Niederschlag, Oberflächenverdunstung und Bodenfeuchtigkeitsgehalt die Entstehungssaison der kalkhaltigen Paläobodenknollen: Die Entstehungszeit der kalkhaltigen Paläobodenknollen in der unteren Niubao-Formation war März bis Juni, während die Entstehungszeit der kalkhaltigen Paläobodenknollen in der oberen Niubao-Formation auf zwei Phasen beschränkt war: Mai bis Juni und September.

Der tiefe Kreis ist die „endogene treibende Kraft“

Auf der Grundlage der historischen Oberflächentemperatur, die durch Isotopendaten von uralten kalkhaltigen Knollenhaufen im Boden bestimmt wurde, nutzte das Forschungsteam auf kreative Weise auch die Feuchtkugeltemperatur der Oberflächenluft und den Temperaturgradienten der Feuchtkugelluft, um die Geschichte der Oberflächenhöhenänderungen im Lunpola-Becken quantitativ wiederherzustellen.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass das Qinghai-Tibet-Plateau vor etwa 50 bis 38 Millionen Jahren die geografische Eigenschaft eines „Beckens zwischen zwei Bergen“ aufwies. Die Gangdise-Berge lagen etwa 4.500 Meter über dem Meeresspiegel, die Central Watershed Mountains etwa 4.000 Meter über dem Meeresspiegel und dazwischen befand sich das Central Valley mit einer Höhe von etwa 1.700 Metern. Im Central Valley herrscht ein warmes und feuchtes Klima, wobei die Niederschläge von Westwinden und Monsunen bestimmt werden. Subtropische Flora und Fauna gedeihen und machen es zum „Shangri-La“ innerhalb des Plateaus.

Vor etwa 38 bis 29 Millionen Jahren hob sich das zentrale Tal, das durch das Lunpola-Becken repräsentiert wird, rasch zu einem Plateau mit einer Höhe von über 4.000 Metern, was auch die Bildung des Hauptteils des Qinghai-Tibet-Plateaus markierte.

Mit der Hebung des Zentraltals und der Abkühlung des globalen Klimas sank die Temperatur im zentralen Teil des Plateaus deutlich, die Niederschläge nahmen ab und der Monsuneffekt im Süden wurde relativ verstärkt. Der Klimawandel hat dazu geführt, dass sich der zentrale Teil des Plateaus von einem warmen und feuchten subtropischen Ökosystem in ein kaltes und trockenes alpines Ökosystem verwandelt hat, wobei die vorherrschende Oberflächenvegetation aus alpinen Wiesen besteht.

In Kombination mit früheren Forschungsergebnissen wies das Team außerdem darauf hin, dass sich der orogene Gürtel nördlich der Yarlung-Zangbo-Sutur im späten Eozän bis frühen Oligozän (vor 38 bis 29 Millionen Jahren) zum Hauptkörper des Plateaus entwickelte, während der Himalaya südlich der Yarlung-Zangbo-Sutur seine heutige Höhe erst im frühen Miozän (vor 25 bis 15 Millionen Jahren) erreichte.

Ding Lin führte aus, dass der tiefe geodynamische Mechanismus, der zur Hebung des Central Valley führte, die subduzierende Delaminierung des Lhasa-Mantels, das Aufsteigen von Asthenosphärenmaterial und die Verkürzung der oberen Kruste sei. Die Hebung des Zentraltals markierte den Beginn der enormen Auswirkungen des Qinghai-Tibet-Plateaus auf die Oberflächenumwelt. Diese Forschung stellt einen wesentlichen Fortschritt bei der Untersuchung der räumlich-zeitlichen Entwicklung verschiedener Sphären auf dem Qinghai-Tibet-Plateau dar und hat einen wichtigen demonstrativen Effekt auf die wissenschaftliche Erforschung des Erdsystems auf dem Qinghai-Tibet-Plateau.

Zugehörige Papierinformationen:

https://science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0944

China Science Daily (02.03.2022 Seite 4, Originaltitel: Wie das „Tal“ zum „Dach der Welt“ wird)

Herausgeber | Zhao Lu

Schriftsatz | Zhihai