唐功建等–Geology:帕米爾高原巖石圈動(dòng)力學(xué)過(guò)程與高原隆升
喜馬拉雅-青藏高原經(jīng)歷了新生代以來(lái)的印度與亞洲大陸的陸陸碰撞,形成了現(xiàn)今地球上最高最大的高原。但目前關(guān)于高原的生長(zhǎng)時(shí)間和機(jī)制,有許多不同的認(rèn)識(shí),包括陸內(nèi)俯沖增厚、下地殼流和巖石圈拆沉等。
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心唐功建研究員、但衛(wèi)副研究員、王強(qiáng)研究員及國(guó)外合作者通過(guò)對(duì)帕米爾高原的綜合研究(圖1),主要發(fā)現(xiàn):(1)從中帕米爾到西昆侖地區(qū)存在一條長(zhǎng)達(dá)1200 km的鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖,其形成時(shí)代自西向東逐漸年輕(約20-0 Ma),該條鉀質(zhì)巖帶與南部的喀喇昆侖-拉薩南部的鉀質(zhì)巖帶相對(duì)應(yīng),南部鉀質(zhì)巖帶也是自西向東逐漸年輕(約25-15 Ma),在同一經(jīng)度上南部鉀質(zhì)巖比北部老15 Ma(圖2A);(2)侵入巖低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù)(磷灰石裂變徑跡和鋯石(U-Th)/He)顯示南部地區(qū)(喀喇昆侖-拉薩)的低溫年齡與鉀質(zhì)巖年齡一致,自西向東逐漸年輕(圖2B)。而帕米爾地區(qū)低溫年齡顯示自北向南逐漸年輕,與帕米爾地區(qū)穹隆退變質(zhì)年齡相吻合(圖2C),帕米爾低溫年齡大部分比鉀質(zhì)巖年輕(15-2 Ma);(3)地球物理剖面顯示帕米爾地區(qū)俯沖的印度巖石圈和亞洲巖石圈碰撞接觸,而東部的西昆侖地區(qū)印度巖石圈俯沖至金沙江縫合帶位置,與亞洲巖石圈之間存在一個(gè)巖石圈窗口(圖1B)。
根據(jù)以上發(fā)現(xiàn),該研究提出印度-歐亞大陸碰撞后,俯沖印度巖石圈自西向東逐漸斷離(25-15 Ma),巖石圈斷離和軟流上涌形成南部鉀質(zhì)巖帶和高原隆升;北部鉀質(zhì)巖位于俯沖印度巖石圈和亞洲巖石圈之間的窗口之上,形成于印度巖石圈的水平俯沖,塔里木巖石圈的阻擋和帕米爾-青藏高原巖石圈拆沉共同作用導(dǎo)致的軟流圈上涌,北部鉀質(zhì)巖帶的位置代表了俯沖印度巖石圈的前緣(圖1A);由于印度大陸巖石圈自西向東俯沖,逐漸與亞洲巖石圈相接觸,從而形成了帕米爾-西昆侖自西向東逐漸年輕的鉀質(zhì)巖帶。在帕米爾地區(qū),俯沖印度巖石圈與亞洲巖石圈在20 Ma時(shí)發(fā)生碰撞,導(dǎo)致帕米爾由北向南逐漸隆升。因此,帕米爾-青藏高原西部的高原隆升是由于俯沖印度巖石圈以及隨后與亞洲巖石圈碰撞等深部巖石圈動(dòng)力學(xué)過(guò)程所導(dǎo)致。
該研究成果近期發(fā)表在地學(xué)著名期刊《Geology》上。該項(xiàng)研究受到青藏高原第二次科考(2019QZKK0702)等項(xiàng)目的資助。
論文信息: Tang, G.-J. (唐功建), Wyman, D. A., Dan, W. (但衛(wèi)), Wang, Q. (王強(qiáng)), Gadoev, M. & Oimahmadov, I. (2023). Magma migration and progressively deep India-Asia meets since Miocene beneath Pamir-western Kunlun. Geology. 10.1130/G51216.1

圖1:(a)帕米爾–青藏高原西部地形圖,顯示新生代鉀質(zhì)–超鉀質(zhì)巖和帕米爾穹隆的分布以及低溫年齡數(shù)據(jù)和地球物理剖面(紫色線),其中地球物理剖面線中藍(lán)色位置代表俯沖印度巖石圈前緣位置。(b)地球物理剖面顯示帕米爾地區(qū)俯沖的印度巖石圈和亞洲巖石圈碰撞接觸,而東部的西昆侖地區(qū)印度巖石圈俯沖至金沙江縫合帶,與亞洲巖石圈之間存在一個(gè)巖石圈窗口。

圖2:(a)帕米爾–青藏高原西部新生代鉀質(zhì)–超鉀質(zhì)巖年齡。(b)喀喇昆侖-拉薩西部地區(qū)低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù),顯示自西向東逐漸年輕。(c)帕米爾地區(qū)低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù),顯示自北向南逐漸年輕。

圖3:帕米爾–青藏高原西部新生代巖石圈動(dòng)力學(xué)過(guò)程示意圖:(a)俯沖印度巖石圈自西向東逐漸斷離(25-15 Ma),巖石圈斷離軟流上涌形成南部鉀質(zhì)巖帶和高原隆升。(b)斷離后印度巖石圈自西向東逐漸水平俯沖至帕米爾和青藏高原西部。

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