青藏高原是地球上海拔最高、面积最大的高原,其平均海拔超过4000米,总的面积达到250万平方公里,被称为世界屋脊。在地质历史时期,青藏高原地表的隆升（以下简称隆升）是最显著的地质事件之一。绝大部分研究学者认为青藏高原的强烈隆起主要是由印度板块与欧亚板块的碰撞引起的。自新生代以来,印度板块向北迁移,导致其与欧亚板块碰撞,由于青藏高原北缘受到远程应力的影响,使高原北缘地区在同时间发生响应,持续向北扩张,此外,新特提斯洋从西藏南部和塔里木盆地西南部自东向西后退。这些过程不但铸就了全新的亚洲区域的地貌格局,还对新生代全球和区域的气候变化形成了重大的影响。因此,青藏高原的形成、隆升及其对环境的影响一直是国内外地学领域的热点课题。循化盆地属于青藏高原东北缘典型的新生代断陷盆地,青藏高原的强烈构造活动对该盆地的形成和演化起到决定性作用。此外,该盆地处于东亚季风、印度季风和西风带的交汇区,对气候变化十分敏感。循化盆地保留了新生代连续的河湖相沉积物,保存了相对完整的高原东北缘变形隆起、源区风化剥蚀史、环境气候变化等记录,是研究高原隆升与气候变化相互作用过程和机制的理想区域。本文选取了青藏高原东北缘循化盆地西南部的西沟剖面,该剖面地层沉积连续,含有丰富的哺乳动物化石。自下而上系统采集微体古生物样品（孢粉和介形虫）、粘土矿物样品和沉积岩有机地球化学同位素样品。根据剖面发现三趾马动物群的组合特征和牙釉质碳氧同位素,恢复了该动物群的古食性和当时的古降水;根据孢粉化石、有机质碳同位素(δ13C)、总有机碳（TOC）以及碳氮比,分析循化盆地中中新世-早上新世古植被演变历程;结合循化盆地西沟剖面中沉积物孢粉、粘土矿物和有机质碳同位素的含量变化来恢复该地区气候演化历史,并通过对比中中新世-早上新世循化盆地气候变化过程与全球气候变化和青藏高原隆升之间的关系,探讨循化盆地该阶段气候演化的驱动机制。通过以上研究,本文主要取得了以下认识:1.根据循化盆地西沟剖面最新的高密度和高精度磁性地层学研究结果,并利用剖面上建立两个介形虫化石组合和发现的三趾马动物群组合与区域上对应的化石组合进行对比,成功构建出该盆地中中新世-早上新世的年代地层序列,自下而上厘定出东乡组、柳树组和何王家组的地层时代分别为14.6-9.6Ma,9.6-7.3Ma和7.3-5Ma。2.在循化盆地西沟剖面柳树组的底部采获大量的三趾马动物群化石,主要包括平齿三趾马,大唇犀属,高氏羚羊,保德羚羊和鹿属等。本文对保存较为完整的化石（平齿三趾马、大唇犀和高氏羚羊）牙釉质进行了碳氧同位素研究,为循化盆地-9Ma的古环境研究提供了重要依据。牙釉质δ13C数据表明,循化盆地三趾马动物群主要以C3植物为食,并非以当地生态系统含有一定数量的C4草类为食。结合三趾马动物群的化石组合特征,本文推断循化盆地在-9Ma为混合的森林-草原的生态环境;本文还利用牙釉质的氧同位素,揭示出循化盆地-9Ma的古降水δ18O明显低于循化盆地现代大气降水的δ18O,说明循化盆地在-9Ma受夏季风的影响明显强于现在;循化盆地同时期相同种属牙釉质的δ13C和δ18O高于临夏盆地,表明-9Ma循化盆地相对于临夏盆地气候相对干旱,这可能归因于位于循化盆地和临夏盆地之间的积石山隆升所致的造山雨影。3.循化盆地中中新世-早上新世沉积物有机质碳同位素(δ13C)值变化为-28.45‰-22.67‰,结合C/N比值,指示循化盆地是以陆源C3植物为主要来源,可能含有极少量的水生植物的贡献,表明C4植物在循化盆地还没有扩张或者所占比例很小。据循化盆地沉积物δ13Corg曲线变化特征,可以将其分为三个阶段:在14.6Ma-12.5Ma阶段内,δ13Corg值在-26.87‰--22.67‰,平均值约为-24.75‰,整体表现为增加的趋势;在12.5Ma-8Ma阶段内,δ13Corg值在-28.45‰--24.04‰,平均值约为-25.78‰,整体表现为减小的趋势;在8Ma-5Ma阶段内,δ13Corg值在-27.49‰-22.94‰,平均值约为-24.61‰,整体表现为升高的趋势。根据全球CO2和温度在中中新世-早上新世的变化,有机质碳同位素值在12.5Ma和8Ma的变化主要受控于气候的干湿变化。4.基于XRD和SEM的技术手段,对西沟剖面的粘土矿物组成和微观形貌进行了研究。粘土矿物学特征分析结果表明,该剖面的粘土矿物以伊利石为主,平均含量为59.3%;蒙脱石次之,平均为18.2%,绿泥石和高岭石平均含量相对较少,分别为12.3%和10.2%。SEM分析结果显示,沉积物中主要由碎屑粘土矿物组成,表明西沟剖面的粘土矿物是经表生风化作用,在沉积区改造形成的,后期的成岩压实作用对其影响较小,并且物源区与循化盆地之间的距离较近,为近源搬运。因此,循化盆地粘土矿物组合特征和相关比值可以有效地指示盆地及其周缘的古气候变化。5.据对循化盆地西沟剖面的孢粉分析,本文划分出3个孢粉组合,并重建了当时的植被类型:组合Ⅰ（14.0-12.5Ma）Ephedripites–Nitraridites–Chenopodipollis–Quercoidites,植被面貌为灌丛和草原相间混生;组合Ⅱ（12.5-8.0Ma）Pinaceae–Betulaepollenites–Ephedripites–Chenopodipollis–Graminidites,植被景观为森林–草原。组合Ⅲ（8.0-5.0Ma）Ephedripites–Nitrariadites–Chenopodipollis,植被类型可能为荒漠草原。根据以上划分的三个孢粉组合特征,本文利用共存分析法定量估算出循化盆地14.6-5Ma的古气候参数:在14.6-12.5Ma时段内,循化盆地的古高程为2400-2600mm,年均温为7.8-14.9℃,年均降雨量为466-1031mm;在12.5-8Ma期间,循化盆地的古高程为2400-2800mm,年均温为13.3-14.9℃,年均降雨量为798-1031mm;在8-5Ma期间,循化盆地的古高程为2400-4000mm,年均温为2.8-14.9℃,年均降雨量为403-1031mm。6.根据循化盆地西沟剖面中中新世-早上新世沉积序列孢粉组合中的草本-灌丛、针叶林、阔叶林含量变化,粘土矿物组合特征,有机质碳同位素δ13C和化学风化指数以及钡偲比值随地层由老到新的变化曲线,并综合循化盆地的沉积速率和全球深海氧同位素曲线,将循化盆地在中中新世-早上新世期间内划分出三个气候变化过程:14.6-12.5Ma,气候干冷期,与同时期全球性降温事件具有较好的一致性,可能是由北半球冰盖扩展所引起的;12.5-8Ma,气候相对温暖湿润,可能是盆地周围山体隆升引起截雨效应所致;8-5Ma,气候再次转向干冷期。在8Ma左右,一系列地质证据表明青藏高原发生剧烈隆升,从而阻挡了暖湿气流向内陆的输送,导致了循化盆地在该阶段内气候出现明显的干旱化。