地大新闻网讯（通讯员 蒋冰）近日，由地空学院熊熊教授带领的地震与地球动力学课题组与国外合作者，在国际著名期刊《自然-地球科学》(Nature Geoscience)发表了题为《上覆板块岩石圈地幔拆沉控制青藏高原的隆升》的学术论文。论文通过二维热-力学数值模拟的方式，提出了青藏高原生长的新机制，重现了青藏高原的隆升过程，为青藏高原的构造—岩浆演化提供了综合的解释。论文的第一作者与通讯作者为地空学院2020级博士生谢媛。

由于印度板块与欧亚板块的碰撞，诞生了地球上的一大地质奇迹——青藏高原。它以宽度超过1000公里，平均海拔超过4500米，被誉为“世界屋脊”与“第三极”。这一独特的地貌是由构造板块相互作用、地壳变形和造山过程的相互作用而形成，其生长是新生代以来最重要的地质构造事件之一，对亚洲地区乃至整个地球的气候变化，地质演化与生物演化具有重大影响。因此，青藏高原的起源一直是地球科学界研究的中心课题之一。而是什么机制形成并且维持着青藏高原如此宽广且高大地形一直备受争议。

任何关于高原的演化的模型，都必须解释以下观测结果：古高度研究所约束的高原多阶段生长，高原岩浆活动的时空分布，以及地球物理探测发现的高原底部地震波低速异常。这些一阶观测建立了深部动力过程、岩浆活动、构造活动和地表过程之间的联系，但一个能够整合所有这些观测的模型依旧缺失。因此，论文基于印度板块—欧亚板块汇聚的地质演化背景，通过二维岩石学—热力学数值模拟实验研究，首次提出了“上覆板块岩石圈地幔拆沉”这一概念，即由于俯冲与部分熔融作用而导致的上覆板块岩石圈地幔逐步剥离的深部动力过程。论文系统地测试了不同参数对于这一动力过程的影响，结合前人的研究结果和观测数据，分析对比了数值模拟结果与青藏高原生长的一阶特征，包括古高度数据所指示的青藏高原的地形演化、地球化学证实的岩浆活动分布以及地球物理探测的高原现今深部结构，旨在为青藏高原的生长及其一阶特征的来源提供一个新的、自洽的动力学解释。

覆板块发生的岩石圈地幔拆沉的数值模拟结果，显示了欧亚板块的岩石圈地幔从岩石圈中剥离的过程并造成了青藏高原的隆升(图1)。这一过程的发生来源于印度板块脱水形成的部分熔融物质的上涌与聚集，在弧前与弧后区域形成了一个软流圈窗口。通过该窗口，软流圈物质、部分熔融物质与地壳接触，并侵入莫霍界面，触发了岩石圈地幔拆沉。随着印度板块的持续推挤，部分熔融物质沿着莫霍界面向欧亚板块腹地迁移，将岩石圈地幔逐步剥离。这一过程使得欧亚板块地表逐步抬升，最终形成一个青藏高原（宽度超过1000 千米，高度超过4 千米）。在印度板块向下俯冲的过程中，由于地壳增生与浮力作用，抬升了高原的前端区域并且造成青藏高原的地壳增厚。

图1模型演化结果。图中展示了完全拆沉模式在不同时期的地形演化（上）与岩石学演化（下）。

青藏高原的隆升具有三大一阶特征，包括高原的多阶段隆升，新生代岩浆活动的北向迁移以及高原底部地震波低速异常。岩石圈地幔拆沉所伴随的地表响应解释了高原的古高度研究结果以及岩浆活动的北向迁移模式 (图2c,d和图3a)。同时，岩石圈地幔拆沉的结果与现今高原底部岩石圈结构一致，包括地震层析成像显示的地震波低速异常和接受函数图像揭示的双向结构与地壳厚度 (图3b)。这些对比有力地证明了，上覆板块岩石圈地幔拆沉这一动力过程塑造了整个印度—欧亚板块碰撞体系，是青藏高原生长背后的驱动力，同时该深部动力过程的提出，也为地球历史上富岩浆活动的造山事件提供了新的地球动力学解释。

图2 完全拆沉模型地形演化结果及其与古高度数据对比。

图3 完全拆沉模型与实际观测高原岩浆活动以及地球物理特征对比。

该研究成果收到国家自然科学基金委、科技部国家重点研发项目等的联合资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41561-024-01473-7

（编辑 王俊芳  审稿  陈华文）