|
 |
图1 研究区域图。背景显示了160 km深度的P波速度异常，灰色粗虚线标记了俯冲印度岩石圈地幔的前缘，红色虚线表示印度岩石圈地幔撕裂的位置，黑色粗虚线表示扬子块体的边缘，黑色线段表示SKS横波分裂的快波极化方向，白色线段表示GPS 测量的地表位移方向
图2 新生代青藏高原由于东部印度岩石圈地幔南北侧差异俯冲导致的演化过程
青藏高原是印度板块和亚洲板块在新生代碰撞形成的，具有强烈的多圈层相互作用和广泛的资源环境效应，是地球科学研究的绝佳试验场。青藏高原隆升及东向生长的机制一直是地球科学研究的热点，目前流行的模式仍难以完满地解释观测到的所有地球科学数据，这需要重新认识高原东侧现今的地幔结构及其新生代地质演化过程。
在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目（42230101、42222304、42073038、92355302）等资助下，中国地质科学院地质所（深地实验室）侯增谦院士及其研究团队综合利用了地质-地球物理数据、地球化学示踪和地球动力学模拟等多学科交叉的方法获得了区域的地幔和岩石圈高分辨率速度模型，发现俯冲的印度板块在高原东侧、北纬26°线以北呈现缓俯冲，以南呈现陡俯冲特征，快横波的极化方向在这里出现了明显的从南北到东西方向的转变，这暗示了在高原东侧、北纬26°线附近存在着板块撕裂（图1）。一个重要的地质现象是，高原东部约70%的新生代岩浆岩大致沿26°线呈NEE向密集分布，这反映板片撕裂为深部地幔热物质提供了上涌通道，触发上覆岩石圈的强烈部分熔融。位于撕裂带内的火成岩具有复杂的岩浆组合，更低的SiO2含量，更高的Mg#和Nb/U比值，以及更大的Nd同位素变化范围，反映了板片撕裂引起的软流圈上涌与大规模的岩石圈地幔熔融。这些岩浆起始于50 Ma左右，以腾冲附近OIB型基性岩浆为代表，随后从腾冲逐渐向东迁移，在扬子克拉通西缘形成一系列钾质-超钾质岩和岩浆碳酸岩，而后在20 Ma之后发生反转并向西迁移，形成中新世以来的腾冲火山岩，记录了印度岩石圈撕裂带的时空演化过程（图2）。
基于以上发现研究团队提出了“板片撕裂-地幔涡流”青藏高原东向生长的新模式。并提出大约~50 Ma，东喜马拉雅构造结附近的应变集中导致俯冲的新特提斯板片和大印度板块交汇处发生了撕裂，伴随俯冲过程，撕裂逐渐向内陆迁移，期间青藏高原以北向生长为主；在40- 35 Ma, 俯冲的印度岩石圈地幔受到东侧的刚性扬子克拉通阻挡，导致撕裂的位置停止向内陆迁移，但是两侧的板片继续前行，该过程引起高原东部南北两侧的差异变形，并启动高原的缓慢顺时针旋转；大约20Ma开始，东南侧的印度岩石圈地幔开始失稳变陡，大大增强了俯冲板片内的顺时针扭矩和涡旋地幔流，进而加速板块向西撕裂和回撤。在此过程中，青藏高原内部积累的重力势能进一步加速了地幔涡流通过撕裂的板块窗口向东南方向逃逸，同时载着上方的高原向东生长。
该模型还可以解释渐新世-中新世沿着阿尔金断裂大规模的左旋走滑、拉萨和羌塘广泛分布的中新世净东向走滑断层活动以及中新世纪中期以来高原南部南北向裂谷的成因。相关研究成果以“印度板片撕裂控制青藏高原新生代的东向生长（Cenozoic eastward growth of the Tibetan Plateau controlled by tearing of the Indian slab）”为题于2024年3月7日在线发表在国际著名学术期刊《自然•地球科学》（Nature Geoscience）上（论文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-024-01382-9）。