青藏高原的隆升是世界上最重要的新生代地質(zhì)事件之一。不僅影響了歐亞大陸的構(gòu)造格局，還對新生代以來的全球氣候變化有著深遠(yuǎn)的影響。然而，很久以來，人們對于印度-亞洲大陸碰撞期間，青藏高原大陸巖石圈如何變形、地表抬升的時空變化機(jī)制仍不清楚。
近年來，隨著定量古高程數(shù)據(jù)的加速生成，學(xué)者們逐漸認(rèn)識到高原具有差異抬升的特征，某些地區(qū)的抬升時間早于或晚于先前的假設(shè)。而現(xiàn)有的動力學(xué)模型都不能充分反映高原的抬升過程。
“一個完整的青藏高原演化模型必須考慮到在印度-亞洲碰撞之前的構(gòu)造事件中亞洲的古地貌和巖石圈異質(zhì)性，這對于理解青藏高原的差異抬升至關(guān)重要。”中國科學(xué)院青藏高原研究所丁林教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊最近發(fā)表文章，系統(tǒng)解釋了白堊紀(jì)以來青藏高原的差異抬升過程及其相關(guān)的深部動力學(xué)機(jī)制。他說，目前，廣泛使用的古高度定量重建技術(shù)有氫 / 氧同位素、動植物化石、團(tuán)簇同位素等。這些古高度定量重建技術(shù)為大陸變形和高原生長提供了關(guān)鍵信息，可以更加清晰地認(rèn)識高原差異隆升過程和動力學(xué)機(jī)制。
通過對青藏高原白堊紀(jì)證據(jù)的詳細(xì)分析，研究小組提出，拉薩-羌塘地體的碰撞以及隨后拉薩巖石圈的向北俯沖導(dǎo)致了分水嶺山脈的初始生長；新特提斯洋板塊的持續(xù)俯沖在約 9500 萬年前將岡底斯山脈抬升到海平面以上，形成岡底斯山，但地表抬升的幅度仍有待量化。
印度-亞洲板塊碰撞的時間和模式是限制高原表面隆起和深部動力學(xué)幅度的關(guān)鍵。目前，關(guān)于新特提斯洋閉合歷史和印度-亞洲初始碰撞的假設(shè)包括大印度盆地模型、洋內(nèi)俯沖模型和單階段俯沖碰撞模型。這些假說對碰撞的結(jié)果和時間做出了截然不同的預(yù)測。
然而，所有這些模型都基于丁林教授團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)的一個關(guān)鍵證據(jù)，即印度-歐亞大陸碰撞形成的前陸盆地，該盆地在 6500 萬至 5900 萬年前開始接受岡底斯弧區(qū)的物源，這表明印度-歐亞板塊碰撞此時已經(jīng)開始。因此，團(tuán)隊認(rèn)為，單階段俯沖-碰撞模型是解釋印度-亞洲碰撞的最簡單且有地質(zhì)證據(jù)支持的模型。
結(jié)合現(xiàn)有的定量古緯度結(jié)果和深層動力學(xué)證據(jù)，研究團(tuán)隊進(jìn)一步恢復(fù)了大約 6000 萬年前到今天青藏高原的地表隆起歷史和巖石圈演化，表明青藏高原的不同造山帶具有不同的隆起歷史。
大約 4500-4000 萬年前，在新特提斯洋板塊破裂后，浮力更大的印度巖石圈水平向北楔入，激活了羌塘體北部和南部的縫合帶，進(jìn)行內(nèi)部俯沖，導(dǎo)致分水嶺山脈上升到 5000 米的高海拔。此時，岡底斯山脈和分水嶺之間的西藏中部山谷、西藏南部和北部的喜馬拉雅山仍然處于低海拔。西藏的古地形呈現(xiàn)為“兩山夾低谷”的地貌狀態(tài)。
大約 4000-3000 萬年前，拉薩巖石圈在中央谷地下方陷落，地殼縮短、軟流圈上涌等多種深部地球動力學(xué)過程的作用，使中央谷地抬升到目前 4500 米的高度。這時，青藏高原由造山帶正式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咴?/p>
大約 2500 萬至 1500 萬年前，由于印度大陸的持續(xù)俯沖，俯沖在喜馬拉雅山下的印度大陸巖石圈和俯沖在西藏北部昆侖山下的亞洲大陸巖石圈相繼俯沖，喜馬拉雅山和昆侖山相繼抬升到現(xiàn)代的高度，形成了現(xiàn)代意義上的高原。
然而，研究認(rèn)為，青藏高原北部地區(qū)的隆起歷史仍存在不確定性。包括整體要解決青藏高原隆起的時間和機(jī)制，還需要進(jìn)一步的研究，需要后續(xù)通過更多的定量古海拔數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。比如，要結(jié)合數(shù)值模擬和地質(zhì)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確重建高原地球系統(tǒng)演化歷史；結(jié)合地球物理成像技術(shù)和地球動力學(xué)模擬，闡明大陸巖石圈的循環(huán)過程和分布范圍，解析大陸碰撞如何影響鄰近板塊邊界的構(gòu)造以及全球規(guī)模的地幔對流等。
參考文獻(xiàn)：
1.Ding, L., Kapp, P., Cai, F. et al. Timing and mechanisms of Tibetan Plateau uplift. Nat Rev Earth Environ (2022). https://doi.org/10.1038/s43017-022-00318-4
2.Li, Y. (2022). Exploring the timing and mechanism of Tibetan Plateau uplift. https://phys.org/news/2022-08-exploring-mechanism-tibetan-plateau-uplift.html
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