岩浆底侵与地壳熔融对青藏高原早期隆升有重要贡献
岩浆底侵与地壳熔融对青藏高原早期隆升有重要贡献
在国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院广州地球化学研究所博士研究生魏译文在研究员王强、张修政的指导下，研究发现岩浆底侵与地壳部分熔融对青藏高原早期隆升具有重要贡献。相关成果近日发表于《美国地质学会会刊》（ GSA Bulletin ）。
青藏高原是地球上规模最大、海拔最高的新生代高原，其形成与演化深刻影响着亚洲季风、水系格局、区域生态乃至全球气候。因此，探明青藏高原的隆升机制，是理解地球深部过程与地表环境相互作用的关键。羌塘地块被普遍认为是青藏高原最早发生显著隆升的核心构造单元，然而关于高原早期隆升的驱动机制，长期以来缺少有效约束。
羌塘东部始新世埃达克质岩的地球动力学与岩石成因解释图。研究团队供图
多数模型强调地壳缩短的主导作用，但近年来不断有证据表明，岩浆底侵和地壳部分熔融等深部岩浆过程，也可能是高原早期隆升的重要驱动力。理想的研究对象是形成于榴辉岩相条件下的下地壳包体，但下地壳样品极难直接获取，使得这一观点长期缺乏直接的岩石学证据。在此背景下，源自加厚下地壳的低镁埃达克质岩成为识别上述过程的关键替代对象。
针对这一科学问题，研究人员以青藏高原羌塘地块东部囊谦地区新发现的一套始新世低镁埃达克质岩为研究对象，系统开展了锆石U-Pb年代学、全岩主微量元素与Sr-Nd同位素及锆石Hf-O同位素分析。研究表明，这套埃达克质岩形成于约37.3-36.5 Ma，包括石英二长斑岩和粗面斑岩，具有高Sr/Y和La/Yb比值、低Y和Yb含量以及低Mg#值和MgO含量等特征。
尤为关键的是，与羌塘地块中西部地区始新世埃达克质岩富集的同位素组成不同，囊谦地区这套岩石的同位素组成显示出亏损特征：全岩( 87 Sr/ 86 Sr) i = 0.7051-0.7054，ε Nd (t) = -0.23-+0.28，锆石ε Hf (t) = +5.3-+9.5，δ 18 O = 4.8‰-6.0‰。这些特征指示其来源于新生增厚下地壳在榴辉岩相条件下的部分熔融。这一发现为青藏高原东部始新世时期存在显著的岩浆底侵和新生增厚下地壳部分熔融作用提供了直接的岩石学证据。
综合地质、地球化学、构造和地球物理数据的分析，研究认为，金沙江缝合带下方以南倾的松潘–甘孜地块陆内俯冲作用为主导。这一陆内俯冲过程可能触发软流圈上涌，为基性岩浆底侵及上覆增厚地壳的部分熔融提供热源驱动。在此基础上，研究进一步整合高分辨率地震Vp/Vs成像剖面、碳酸盐团簇同位素古高程数据以及地壳均衡模拟，首次定量评估了岩浆底侵和地壳熔融对青藏高原早期隆升的贡献。结果显示，自晚始新世以来，岩浆底侵和地壳熔融对羌塘东部地区隆升的最大贡献可达约32%。
这一发现挑战了将高原早期生长单纯归因于地壳缩短的传统认识，揭示了深部岩浆作用在高原早期地形塑造中不可忽视的关键角色。该研究不仅为理解青藏高原的早期演化提供了新视角，也为探讨碰撞造山带中岩浆作用与地表隆升的耦合机制提供了重要启示。
相关论文信息：https://doi.org/10.1130/B38652.1