青藏高原是印度−亚洲大陆新生代持续汇聚的产物，其如何吸收约4000公里的大陆汇聚量一直困扰着地质学界。基于传统板块构造理论，大陆岩石圈（特别是克拉通）因密度较低难以像大洋板块发生大规模俯冲，因此大陆之间的汇聚主要通过碰撞边界的岩石圈缩短和造山作用实现。这一理论框架下，若缩短量与汇聚量相当，则意味着印度大陆并未发生显著北向俯冲。然而高原构造缩短量的巨大争议使得印度大陆俯冲距离成为学界焦点。尽管地球物理探测试图揭示印度岩石圈北界，但是不同的全球或区域层析成像结果仍存在显著分歧。以争议最突出的藏东地区为例，有学者认为印度克拉通代表的厚高速体未越过雅鲁藏布江缝合带（图1E-F），而另一些则认为其已超过金沙江缝合带（图1A-D）。造成这种争议的原因可能包括西藏地震台站的分布稀疏、不同地震波相和反演算法的使用，以及地球物理方法无法区分俯冲的印度克拉通和加厚的西藏岩石圈。

中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队、徐义刚院士并联合青海地调院最近在北羌塘玉树地区（距离印度克拉通前缘逆冲断层~600 km远）发现了一套11Ma的低、中、高硅超钾质火山岩，其中低硅火山岩含有钾镁煌斑岩的标志性矿物——富铁白榴石和富钾碱镁闪石。这些钾镁煌斑岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb低至16.6，ɛNd值低至-20，这是首次在青藏高原发现Pb同位素位于地球等时线左侧的岩石。全球范围内，此类异常低Pb−Nd同位素特征仅零星见于克拉通环境的钾镁煌斑岩和下地壳麻粒岩，构成著名的“第一铅同位素悖论”（图2A）。由于克拉通在数十亿年间未经历显著构造−岩浆扰动，其低U/Pb和Sm/Nd的下地壳及交代岩石圈地幔有充足时间形成低Pb−Nd同位素。玉树钾镁煌斑岩三阶段Pb同位素增长的蒙特卡洛模拟及Nd同位素模式年龄表明，源区富集组分的封闭时间至少超过27亿年（图3A）。

玉树超钾质火山岩显示出随着SiO₂增加以及Mg#和Os降低，Pb−Nd−Os同位素显著增加，且新鲜白榴石、透长石和单斜辉石的原位Pb−Nd同位素记录了与全岩相似的变化趋势（图2）。这表明地壳混染和分离结晶控制了岩浆同位素变化，而低硅的钾镁煌斑岩最接近原始幔源岩浆成分。少量单斜辉石斑晶中出现了溶蚀状的绿核辉石，这些绿核辉石具有异常高的ɛNd和硬玉组分、以及异常低的Mg#（图2D），结合辉石压力计结果，表明它们的母岩浆来源于加厚（40–60km）下地壳的基底岩石熔融。这一发现揭示羌塘东部基底应具有比高硅火山岩更高的Pb−Nd同位素组成，与羌塘中部新生代火山岩中麻粒岩捕虏体同位素特征相吻合。因此，羌塘地块不具备克拉通古老下地壳那种极低Pb−Nd同位素的基底，统计的中−新生代岩浆岩数据也表明羌塘岩石圈在11Ma之前不存在如此低的Pb−Nd同位素储库（图3B）。作为微陆块或显生宙岛弧地体的羌塘地块，其相对较薄的岩石圈无法像克拉通那样长期抑制地幔熔融而保持岩浆寂静，因此缺乏形成极低Pb−Nd同位素储库的地质条件。所以，长距离（~600 km）水平俯冲的印度克拉通地幔才是玉树钾镁煌斑岩的源区。

地表热流值约束的热岩石圈厚度也表明藏东玉树地区存在巨厚（>200 km）的岩石圈（图1A）。这次的新发现表明这种巨厚岩石圈不是加厚的西藏岩石圈，而是水平俯冲的印度克拉通（图4）。通过筛选符合本研究结论的地震层析成像模型发现，高原中北部高热流区与南、东、西部低热流区存在显著地形差异：前者地势相对平坦，而后者地形起伏较大。考虑到加厚地壳熔融可通过流变学弱化作用促进地形夷平，本研究认为东西向差异俯冲的冷印度克拉通塑造了现今高原地形（图4）。相关研究成果已发表在国际地质学著名刊物Geology上，该研究受国家自然科学基金、第二次青藏科考和深地国家科技重大专项的联合资助。

论文信息：Wang J., Xu C.B., Wang Q.*, Hawkesworth C.J.*, Xu Y.G., Tang G.J., Wyman D., Kerr A.C., Wang B.Z., Liu J.H., Li W.F., Li S.P., Qi Y., Li J., Xiao Z., Wang C.T., 2025, Indian cratonic mantle beneath northern Qiangtang in eastern Tibet 11 Myr ago.

论文链接：https://doi.org/10.1130/G52845.1

图1.穿过研究区（黄色五角星）剖面的多个全球和区域P波层析成像结果

图2.玉树11Ma钾镁煌斑岩、中硅和高硅超钾质火山岩及其矿物的同位素组成

图3.玉树钾镁煌斑岩铅同位素增长的蒙特卡洛模拟结果以及羌塘、拉萨岩浆岩同位素

图4.印度克拉通东西段水平俯冲和内部撕裂以及西藏岩石圈拆沉诱发的岩浆作用