唐功建等–Geology:帕米尔高原岩石圈动力学过程与高原隆升
喜马拉雅-青藏高原经历了新生代以来的印度与亚洲大陆的陆陆碰撞,形成了现今地球上最高最大的高原。但目前关于高原的生长时间和机制,有许多不同的认识,包括陆内俯冲增厚、下地壳流和岩石圈拆沉等。
中国科学院广州地球化学研究所、深地科学卓越创新中心唐功建研究员、但卫副研究员、王强研究员及国外合作者通过对帕米尔高原的综合研究(图1),主要发现:(1)从中帕米尔到西昆仑地区存在一条长达1200 km的钾质-超钾质岩,其形成时代自西向东逐渐年轻(约20-0 Ma),该条钾质岩带与南部的喀喇昆仑-拉萨南部的钾质岩带相对应,南部钾质岩带也是自西向东逐渐年轻(约25-15 Ma),在同一经度上南部钾质岩比北部老15 Ma(图2A);(2)侵入岩低温热年代学数据(磷灰石裂变径迹和锆石(U-Th)/He)显示南部地区(喀喇昆仑-拉萨)的低温年龄与钾质岩年龄一致,自西向东逐渐年轻(图2B)。而帕米尔地区低温年龄显示自北向南逐渐年轻,与帕米尔地区穹隆退变质年龄相吻合(图2C),帕米尔低温年龄大部分比钾质岩年轻(15-2 Ma);(3)地球物理剖面显示帕米尔地区俯冲的印度岩石圈和亚洲岩石圈碰撞接触,而东部的西昆仑地区印度岩石圈俯冲至金沙江缝合带位置,与亚洲岩石圈之间存在一个岩石圈窗口(图1B)。
根据以上发现,该研究提出印度-欧亚大陆碰撞后,俯冲印度岩石圈自西向东逐渐断离(25-15 Ma),岩石圈断离和软流上涌形成南部钾质岩带和高原隆升;北部钾质岩位于俯冲印度岩石圈和亚洲岩石圈之间的窗口之上,形成于印度岩石圈的水平俯冲,塔里木岩石圈的阻挡和帕米尔-青藏高原岩石圈拆沉共同作用导致的软流圈上涌,北部钾质岩带的位置代表了俯冲印度岩石圈的前缘(图1A);由于印度大陆岩石圈自西向东俯冲,逐渐与亚洲岩石圈相接触,从而形成了帕米尔-西昆仑自西向东逐渐年轻的钾质岩带。在帕米尔地区,俯冲印度岩石圈与亚洲岩石圈在20 Ma时发生碰撞,导致帕米尔由北向南逐渐隆升。因此,帕米尔-青藏高原西部的高原隆升是由于俯冲印度岩石圈以及随后与亚洲岩石圈碰撞等深部岩石圈动力学过程所导致。
该研究成果近期发表在地学著名期刊《Geology》上。该项研究受到青藏高原第二次科考(2019QZKK0702)等项目的资助。
论文信息: Tang, G.-J. (唐功建), Wyman, D. A., Dan, W. (但卫), Wang, Q. (王强), Gadoev, M. & Oimahmadov, I. (2023). Magma migration and progressively deep India-Asia meets since Miocene beneath Pamir-western Kunlun. Geology. 10.1130/G51216.1
图1:(a)帕米尔–青藏高原西部地形图,显示新生代钾质–超钾质岩和帕米尔穹隆的分布以及低温年龄数据和地球物理剖面(紫色线),其中地球物理剖面线中蓝色位置代表俯冲印度岩石圈前缘位置。(b)地球物理剖面显示帕米尔地区俯冲的印度岩石圈和亚洲岩石圈碰撞接触,而东部的西昆仑地区印度岩石圈俯冲至金沙江缝合带,与亚洲岩石圈之间存在一个岩石圈窗口。
图2:(a)帕米尔–青藏高原西部新生代钾质–超钾质岩年龄。(b)喀喇昆仑-拉萨西部地区低温热年代学数据,显示自西向东逐渐年轻。(c)帕米尔地区低温热年代学数据,显示自北向南逐渐年轻。
图3:帕米尔–青藏高原西部新生代岩石圈动力学过程示意图:(a)俯冲印度岩石圈自西向东逐渐断离(25-15 Ma),岩石圈断离软流上涌形成南部钾质岩带和高原隆升。(b)断离后印度岩石圈自西向东逐渐水平俯冲至帕米尔和青藏高原西部。