炒个冷饭哈，因为这个和我最近做的课题强相关。

先直接回答这个问题，就是我们暂时无法知道，但是我们有尝试定量计算的方法。

^[1]

最先，科学家认为，在限定的纬度下，某地的平均气温（时限的单位是百万年）与海拔高度相关，如果能建立合适的气温模型，就可以用古气温推断出古海拔。

那么如何测得古气温呢？

水蒸汽自海洋生成，在向陆地运移的过程中，海拔升高会遇冷形成降水。貌似这个过程中水本身不会发生什么化学变化，但是

中氧原子的两种同位素的比值会发生变化。

其中，

（质量数为 18 的氧原子，是稳定同位素，无放射性）比

重，会优先从气相进入液相，优先变成降水，那么，水汽团在随海拔不断上升的同时，

的数量就会不断减少，产生的降水中

比值也会不断降低。而一个地方的氧同位素信息可以被记录于碳酸盐岩（如灰岩，

）中。在本世纪初，稳定同位素测温被应用于古高程复原，例如芝加哥大学当时就研究了青藏高原中部那曲地区的地层，并认为早在 40 Ma（Ma，百万年，地质学基本时间单位，也就是4000 万年）之前，青藏高原中部就达到了大于 4 km的，类似于现代的平均海拔。

^[2][3]

后来还开发了团簇同位素（即碳同位素 + 氧同位素），这种方法绕过了用降水估计温度的过程，可以建立温度和海拔的直接关系。

（也许有人会怀疑，四季更替、或者历史上的大小冰期，都会影响温度，这个方法不久没用了吗？请注意我们的年龄单位是百万年，在这种时间尺度下，某地的平均气温变化反而会特别稳定。）

那么这样就太好了，我们就可以广泛研究 66 Ma 之内的古海拔了。

可是，地球年龄有 4600Ma 之久。因为之前说到，形成降水的水蒸气是从海水生成的，科学家认为整个新生代（从我们现在上溯 66 Ma，6600 万年）海水的

不变，但在往下的海水我们就无法测量了，缺少氧同位素的标准值。此外，关于古海拔，我们就算能测得精度较高的海拔，但“古”的问题却不太好解决。因为这个方法的地质材料只能从沉积地层获得，而沉积地层的精确测年难度很大，成本极高，（而且往往折腾一套下来搞不好还是错的）。

因此，上文提到的青藏高原中部 40 Ma 的高海拔，至今仍存在争议。稳定同位素古高程方法虽然精确，但还是太吃地质年龄了，有没有更泛用的方法呢？

有的兄弟有的，这样的方法，我们需要向地球深部找。我们设想一下，一艘面积恒定密度恒定的船，它要高度越高，其吃水的深度一定会越深。把地幔视为一片“岩浆海洋”，而地壳就是漂泊的船，若使地壳海拔越高，其厚度会越大，这就是艾里均衡原理：

（其中，h 是海拔，H 是地壳厚度；c、m 两项分别代表地壳和地幔的密度，地质学家有办法解决。）

通过均衡原理，我们知道地壳厚度就能估测出海拔。视地球历史上地壳密度不发生太大变化的情况下，地壳越厚，压力越大，厚度与压力也是相关的了。

从地壳最下层或者地幔分界（莫霍面）产生的岩浆，喷发到地表，就可以给我们提供地质历史上任意时刻的地壳压力信息了。

这里，关于古海拔的要解决的两个问题（时间与海拔），岩浆岩可以为我们提供相当精确的年龄信息，具体原理看这个回答：

石头能测定大致的年代么？

压力测量方面，我们需要从岩浆中的矿物下手。固态的岩石在高压的深部地壳（>1.0 GPa），发生部分熔融或岩浆结晶分异时，微量元素 Y 与 Yb 等重稀土元素会优先进入石榴石、角闪石等固相矿物中；而 Sr 和 La 元素会更倾向于进入液相岩浆熔体。这一过程会随着地压的增高而更加剧烈。压力越高，产生的液相岩浆中 Sr、La 含量就越高，而 Y、Yb 全都进入固相矿物中了，液相岩浆中 Y、Yb 含量就越低。此外，斜长石矿物随压力增高而不稳定，高压情况下，其赋存的

会大量释放到岩浆中，这个过程会被液相岩浆中的锆石记录。

^[4]

岩浆的分离结晶过程可以参考

为什么同一种岩浆可以形成多种不同的岩浆岩？

总结一下，我们最终在地表看到的火山岩就是那些深部的液相岩浆喷发到地表凝固的结果，通过测定它们整块岩石的 Sr/Y 和 La/Yb 比值，以及锆石中

（可以被间接表示） ，就能知道压力。最近十年来，地球化学家校准了这些地化比值与压力及其对应海拔的关系，岩浆活动几乎涵盖地球上任一大块地区任一地质大尺度时刻。通过这种方法，地壳的古海拔重建得以进展，甚至你都不用知道这里高原的名字，以及是否存在过一片高原，你就能知道它的海拔。

^[5]

的确，一条具体的山脉的高度还要受到地表风化剥蚀的影响。虽然海拔越高，地表就会被剥蚀的越剧烈，但剥蚀的速率和厚度地质学家倒是可以估算出来：

^[6]

我们前文所说了，海拔是与地壳厚度相关的，剥蚀掉的厚度依旧会遵循艾里均衡原理，岩浆岩古海拔温度计算的是地质时间尺度上一瞬的古高程，我们依旧可以得到结果，剥蚀作用对我们的计算没有影响。此外，在大尺度时间下，地表风化剥蚀对海拔没有根本性影响^[7]。

但岩浆岩古高度计还是无法准确回答史前山脉的问题，原因非常简单，我们算的是高原……

这里可能有点难绷，但在这些计算过程中，对于“地壳”的理解，我们统一视为几何的柱状物单元。喜马拉雅山，既然是个山，那就是圆锥，把它削成柱状，也没八千米高不是……要算一个山尖尖，确实是有点难了。也许大伙能以现在存在的喜马拉雅和安第斯山为基础，往前推算它的高度，但是无法知道地球 46 亿年的历史上，是否存在过八千、九千、一万米甚至更高的，我们来不及为它命名的山脉了。

但我们还是可以回答一个问题， 用上面所说的方法，史前高原比现代高还是低？

没有比现代高的

^[8]

这是锆石 Eu 测高计的提出者在筛选并统计全球所有碎屑锆石后，得出地球历史的活跃陆壳平均海拔高度。地球上没有像火星奥林匹斯山那样 25km 的高原，甚至很少能稳定存在一个大于 6km 的大高原。

其中他发现，7-20 亿年间，全球陆壳平均海拔较低，那么对应时间内应该造山活动不剧烈。但很多地质学者提出质疑，因为地质学一直普遍认为的，7.5-11 亿年的阶段正值 Nuna-Rodinia 超大陆的形成时间，全球的陆壳都碰撞在了一起，应该有剧烈的造山活动。岩浆岩古高度计也并非完美，因为岩浆岩在形成过程中可能还会经历复杂的过程，它的化学成分也可能会被改变。上图的问题依旧在讨论中。

本文只提到了四种计算古海拔的方法，其他的还有利用玄武岩气泡、古植物叶相气孔密度与叶蜡烷烃、宇宙成因核素等方法，精力有限不再一一介绍，

地质力学可以解释过高的高原不能存在的具体原因，本人在此只是抛砖引玉。由于水平有限，岩浆岩古高度计的体系也在不断发展，我给出的结论可能有点武断，希望有大佬前来纠正赐教。