青藏高原是世界上最高、最大、最厚、最年轻、体积最大高原,被誉为世界屋脊,自新生代以来发生了强烈的隆升。印度-欧亚板块的碰撞被认为是导致高原强烈隆升的主要因素。受印度-欧亚板块的影响,青藏高原北缘盆地继续向北漂移、新特提斯洋在塔里木盆地逐渐从东向西海退、高原从南向北逐渐且差异化隆升。印度-欧亚板块的碰撞以及“远程效应”对中国西部,乃至亚洲的构造格局发生重大的变化；同时,高原隆升到一定的高度和规模对大气环流产生重要影响,如对季风的形成、演化以及西风环流的行为。它阻挡了印度洋暖湿水分进入高原内部、促使了新特提斯洋的海退以及高原的向北漂移和中国周边甚至全球气候和环境发生重大变革,最为明显的是东亚季风的形成和亚洲内陆干旱化。因此,研究青藏高原的隆升和气候变化对于了解高原隆升以及产生的效应对高原周边气候造成的影响具有重要意义；同时也对认识构造运动-高原隆升-环境变化的耦合过程具有深远的科学价值。青藏高原的形成、演化、隆升过程及其环境效应的研究一直是国际地学研究的热点课题。本文利用粘士矿物学方法对青藏高原北缘典型新生代盆地,塔里木盆地、柴达木盆地和兴海盆地沉积物粘土矿物物相和含量进行研究,并结合粘土矿物形貌学特征对比了研究区和全球其他气候替代性指标,为探讨青藏高原北缘新生代以来的古气候环境演变潜在的驱动机制提供了新的证据。塔里木盆地记录了新生代以来连续的海相向陆相的沉积转变。沉积物中粘土矿物和非粘土矿物组合特征揭示出塔里木盆地地区完整的气候和构造演化信息。通过利用X射线衍射和扫描电镜对塔里木盆地新生代以来沉积物粘土矿物学进行了研究。在始新世-渐新世之交,高岭石和蒙脱石的消失,非粘土矿物石膏的相对含量的增多以及粘土矿物形貌的转变指示塔里木盆地古气候在晚始新世-早渐新世时期经历了明显的从温暖潮湿向干冷的变化。粘土矿物揭示的气候转型在青藏高原地区有广泛的记录,与新特提斯洋海退在时间上具有很好的一致性。塔里木盆地新特提斯洋海退以及全球气候变冷可能减少了水分向大陆内部的输入,导致了亚洲内陆的干旱化。矿物学数据还揭示出塔里木盆地渐新世以来的经历了多期次的构造和气候变化。矿物学结果表明其在其木干剖面中新世17 Ma±1 Myr突然变化。这次快速的变化包括蒙脱石、绿泥石和方解石含量的升高。这种矿物学特征指示了由于青藏高原西北缘的隆升引起的物源改变,导致了年轻侵入岩和老的片麻岩、片岩和古近系富蒙脱石和碳酸盐物源的剥露。这次隆升可能引起了区域的干旱化。虽然年代学是间接的来自于磁性地层控制的介形虫和有孔虫生物地层对比和碎屑锆石年代学控制,目前还不能很精确的与全球中中新世暖期气候事件相对比,但是区域构造可能在中中新世活动强烈,隆升加强从而造成塔里木地区气候变得干冷。矿物学揭示出塔里木晚中新世6.5Ma±0.5Myr的物源转型。这次事件以方解石、高岭石、绿泥石、和蒙脱石的升高以及伊利石含量的降低为特征。粘土矿物形貌指示出的由以物理风化为主向化学风化为主转变特征,与塔里木盆地晚中新世气候干旱化不符。这次事件更可能指示了物源改变,很可能与塔里木盆地沙漠化的风成建造有关。6.5Ma±0.5Myr之后的沉积物源很可能来自塔里木盆地周边经风力搬运沉积。柴达木盆地自新生代以来完整的沉积序列也为研究青藏高原北缘的气候和构造演变提供了良好的载体。利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电子显微镜对柴达木盆地早始新世(-53.3-49.70 Ma)路乐河组沉积物粘土矿物特征以及古气候进行了研究。早始新世-53.3-49.70 Ma包括了早始新世气候适宜期,是全球温室效应向冰室效应转化的关键时期。粘土矿物含量和指数以及非粘土矿物石膏、石盐和方解石的含量指示了柴达木盆地在该时期经历了多期次的气候变化,结果表明在～53.5-52.90 Ma,气候以温暖潮湿为主：在～52.90-51.0 Ma,气候以季节性干旱和湿润为主；在～52.0-49.70 Ma,气候以温暖潮湿为主。粘土矿物蒙脱石和伊蒙混层含量以及伊利石结晶度值的增加指示了三次短期强烈地温暖更加湿润的气候事件发生在52.7、51.0和50.5 Ma。柴达木盆地在该时期粘土矿物学研究所指示的气候演化的结果与全球早始新世气候变化具有很好的一致性。柴达木盆地早始新世温暖季节性干旱和湿润的气候时期是全球早始新世气候适宜期的区域响应。为了更好的了解青藏高原北缘隆升导致的区域气候变化,对柴达木盆地沉积物长尺度的粘土矿物学和非粘土矿物成分进行了研究。根据粘土矿物和石膏+石盐含量变化,结合磁性地层研究成果,结果表明柴达木盆地自～53.5 Ma以来的气候可分为4个演化阶段：-53.5-40 Ma气候以温暖和季节性干旱为主,-40-26 Ma气候以干冷为主,-26-13.5 Ma气候以温暖潮湿为主,-13.5-2.5Ma气候以更加干冷为主。-40Ma的气候干冷可能与新特提斯洋的海退有关；而～26-13.5 Ma的气候温湿是全球晚渐新世大暖期和中中新世大暖期的区域响应。伊利石结晶度和沉积相的变化表明柴达木盆地地区在>52-50,～40-38,～26-15,-10-8,和<5 Ma发生多期次的隆升事件。柴达木盆地盆地气候模式揭示出其在13.5 Ma可能主要受全球气候的影响；在青藏高原在13.5 Ma达到一定高度后,东亚季风的增强可能对该地区气候影响较大。兴海盆地形成于早中新世约22 Ma,并记录了完整的河相沉积序列。利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)深入研究了青海羊曲剖面砂岩中晚中新世高含量膨胀性粘土矿物的具体种属和光谱学特征。XRD结果表明,砂岩中粘土矿物以膨胀性粘土矿物为主,含量在97%以上。样品006面网在1.534 A和1.498 A均存在明显的衍射峰,表明样品可能同时含有二八面体和三八面体结构膨胀性粘土矿物。进一步的Li+-300℃加热后甘油饱和实验结果显示,大部分样品膨胀性粘土矿物doo1衍射峰塌陷至9.3-9.9A,少数样品膨胀至～18A,表明膨胀性粘土矿物以蒙皂石为主,部分样品含少量皂石。FTIR结果表明,膨胀性粘土矿物同时含有吸附水和结构水,与X射线衍射结果一致。样品在913 cm-1和842cm-1出现吸收峰,表明膨胀性粘土矿物八面体层间以Al-Al和Al-Mg为主；部分样品含有Al-Fe(吸收谱峰880 cm-1),指示其为二八面体结构。膨胀性粘土矿物中同时含有Si-O以及Al-O-Si振动峰,表明四面体只有部分Al取代Si。XRD和FTIR均指示研究样品与贝得石和绿脱石不一样的光谱学特征,而与蒙皂石极为吻合。本次光谱学研究能有效对膨胀性粘土矿物具体种属进行厘定,对粘土矿物学揭示沉积物物源和气候环境信息具有重要的作用。而长尺度的粘土矿物学研究表明兴海盆地羊曲剖面22-7 Ma沉积物粘土矿物可分为5个组合特征,反映了兴海盆地约22 Ma以来经历了5个阶段的气候演化：1)-22-19.7 Ma粘土矿物以高岭石和伊利石为主,反映气候以温暖潮湿为主：2)19.7-19.0 Ma,粘土矿物以伊利石、高岭石和蒙脱石为主,反映气候仍以温暖潮湿为主,但比前段时期相对干旱；3)19.0-12.6Ma,粘土矿物以蒙脱石和伊利石为主,反映气候变得以季节性干旱为主；4)12.6-9.8 Ma,粘土矿物以蒙脱石和伊利石为主,但蒙脱石含量略有下降,反映气候变得以季节性干旱为主,但更冷：5)9.8～7 Ma,粘土矿物仍然以蒙脱石为主,反映气候的季节性干旱进一步加强。扫描电镜显示,自生蒙脱石在19.7 Ma开始形成,呈初始的蜂窝状集合体。而在19 Ma以后自生蒙脱石以片状为主,形成完整的蜂窝状结构。19 Ma以来自生蒙脱石的生长与砂岩关系紧密,在中砂岩中具有较高含量,表明孔隙度对蒙脱石的生长具有一定的影响。气候变化对孔隙水中离子浓度的调节作用是促使自生蒙脱石形成的主要原因。19 Ma以后气候的季节性干旱化有助于解释自生蒙脱石的形成。青藏高原的隆升导致的亚洲气候的从行星风系控制向季风控制的气候转型可能是19 Ma以后的气候亚洲干旱化的主要驱动因素。综合青藏高原北缘不同地区长尺度代表性沉积剖面粘土矿物学分析,认为青藏高原北缘在晚渐新世以前气候主要由行星风系控制的,副热带高压导致青藏高原北缘气候干旱。持续的板块挤压导致的高原整体的北移可能使得早-中始新世青藏高原受副热带高压控制的面积扩大,干旱化区域增加。进一步的板块挤压导致了塔里木地区新特提斯洋的海退。新特提斯洋的海退和全球始-渐新世气候变冷减少了西风带的水汽向亚洲内陆输入,导致全球始-渐新世塔里木盆地气候变得干冷。柴达木盆地～40 Ma的气候变冷可能与新特提斯洋的海退有关,但未见全球始-渐新世气候变冷记录。晚渐新世之后高原整体隆升改变了青藏高原行星风系控制的气候模式,转变为季风控制为主,兴海盆地在～19 Ma和塔里木盆地约～17 Ma的气候干冷事件可能与气候模式转变有关。但在此期间,气候受到全球大的气候事件和持续降温的干扰,如柴达木盆地仍记录了全球晚渐新世大暖期和中中新世大暖气对青藏高原北缘的影响。中中新世和晚中新世高原加速隆升也进一步加强了季风强度,使得青藏高原北缘与隆升相关的主要时段季风气候特征明显。