侯增谦院士领衔研究团队在《Nature Geoscience》发表论文:提出青藏高原东向生长的新模式

2024-03-20 11:31:51 - 媒体滚动

由中国科学院院士侯增谦领衔的研究团队通过综合利用多尺度地震成像、地球化学示踪和地球动力学模拟等方法,对高原东侧现今的地幔结构及其在新生代的演化进行了深入研究,首次提出了“板片撕裂—地幔涡流”控制青藏高原东向生长的新模式。3月7日,相关研究成果以“CenozoiceastwardgrowthoftheTibetanPlateaucontrolledbytearingoftheIndianslab”为题,在线发表于国际著名学术期刊《NatureGeoscience》。

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学研究的热点。尽管国外学者提出了多种高原隆升和东向生长模式,但仍难以完满地解释目前观测到的所有地学数据。

以侯增谦院士为首的研究团队对高原东侧现今的地幔结构及其在新生代的演化进行了深入研究,模拟还原了印度岩石圈撕裂带的时空演化过程,揭示是新生代印度板块在高原东侧的撕裂控制了高原的东向生长。研究显示,大约~50Ma,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40–35Ma,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分布的裂谷。

研究团队由中国地质科学院地质所(深地实验室)、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学技术大学、中国地质大学等多家单位的科学家组成。侯增谦院士、刘丽军研究员和张海江教授为论文的共同通讯作者,合作研究单位还包括中国地质大学(北京)、南京大学、重庆大学、伊利诺伊大学香槟分校。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学技术大学创新团队培育基金等项目的支持。

侯增谦院士领衔研究团队在《Nature Geoscience》发表论文:提出青藏高原东向生长的新模式

研究区域图。背景显示了160km深度的P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。

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