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碰撞造山是板块构造研究的前沿领域。作为最经典的造山带，印度与亚洲大陆的碰撞造就了地球上最大、最高的高原——喜马拉雅-青藏高原，她强烈影响了新生代全球气候以及亚洲季风的形成与演化。今年8月8日和10日，《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）和《自然·地球科学》（Nature Geoscience）分别在线发表了中国地质大学（北京）地球科学与资源学院王成善院士团队与合作者完成的青藏高原系列研究成果，发现了白垩纪广阔的大印度岩石圈与碰撞前高海拔的青藏高原。 重建的大印度板块从冈瓦纳大陆裂解到俯冲至亚洲大陆之下，创造了世界屋脊——青藏高原 数亿年前，地球的海陆格局与现今截然不同：分为北方劳亚大陆和南方冈瓦纳大陆。白垩纪期间，印度板块从冈瓦纳大陆裂解出来，并向北漂移与亚洲大陆碰撞，发生了大规模的板内变形与大陆深俯冲。科学家将这部分俯冲消失的岩石圈称为“大印度”。大印度岩石圈的范围不仅是厘定印度-亚洲碰撞时间和位置的起点，更是理解青藏高原隆升机制的前提。发表于《美国国家科学院院刊》的论文" Strengthening the argument for a large Greater India"（https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2305928120），选择导致大印度争论困境的藏南桑单林剖面，从古地磁学、古生物学、构造地质学与沉积学角度，发现了（1）桑单林剖面由印度亲缘性的早白垩世（Barremian-Albian）地层与亚洲亲缘性的晚古新世地层堆叠的逆冲岩片组成，不同时代地层间为断层接触。（2）桑单林剖面底部与顶部紫红色硅质泥岩的放射虫动物群时代均为早白垩世（Barremian-Albian），且具有一致的古地磁结果；高温分量（660-680°C）通过褶皱与倒转检验，结合磁性地层年龄，古地磁结果表明大印度北缘在113-123 Ma 位于18.4°S/+3.3°/-4.2°。本研究在厘清了桑单林剖面存在的古纬度、地层年龄和构造属性争议之后，确定了白垩纪广阔的大印度岩石圈的存在，并且定量重建了它的范围为2000 km（东）-3000 km（西），建立了大印度 “整体北漂” 模式。大印度岩石圈的这一古地理模式限定了印度-亚洲为 55-50Ma 穿时碰撞，碰撞后面积 5×106 km2 的大印度岩石圈俯冲至青藏高原之下，造成了青藏高原隆升（图1）。我校王成善院士团队孟俊教授为论文第一作者和通讯作者。中科院南京古生物研究所李鑫副研究员和我校李亚林教授为共同通讯作者。合作者包括德国慕尼黑大学Stuart A. Gilder教授，中科院南海海洋研究所谈晓冬研究员和中科院南京古生物研究所罗辉研究员等。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目和深时数字地球国际大科学计划等经费支持。  青藏高原南部古高程重建与地表隆升历史。(a) 三氧同位素重建冈底斯地体古新世大气降水氧同位素，(b) 基于大气降水氧同位素重建古新世冈底斯地体海拔约3500米，(c) 青藏高原南部晚白垩世至新生代地表隆升历史。 青藏高原和喜马拉雅山脉地表隆升历史对于理解印度-欧亚大陆汇聚过程及其机制、新生代全球气候变化以及亚洲季风的形成与演化等具有重要意义。由于以往古高程重建技术主要基于沉积物（如植物化石、碳酸盐或有机质稳定同位素等），而印度-欧亚大陆碰撞前沉积地层极其有限，青藏高原新生代早期地表隆升的时间和幅度仍存在争议。发表于《自然·地球科学》的论文"High-elevation Tibetan Plateau before India–Eurasia collision recorded by triple oxygen isotopes"（https://www.nature.com/articles/s41561-023-01243-x），选择藏南冈底斯地体斯弄多浅成低温Ag–Pb–Zn矿床石英脉样品，应用三氧同位素古高程定量重建技术，取得认识包括（1）藏南现代河流水稳定同位素数据约束了大气降水三氧同位素线，结合石英脉三氧同位素数据推算，古新世早期（63-61Ma）藏南冈底斯地体大气降水氧同位素为-14.3‰，与同时期近海平面地区大气降水氧同位素的差值为-7.1‰，进而根据同位素衰变率计算古高程约3500米。（2）系统收集了青藏高原晚白垩世以来的定量古高程数据，证明冈底斯岩浆弧在印度-欧亚陆-陆碰撞之前就达到了其目前高度的60%以上，重建的晚白垩世以来冈底斯弧的地表隆升历史与印度-欧亚板块汇聚速度相吻合，提出新特提斯洋岩石圈俯冲导致了显著的地表隆升。本研究发展了基于石英脉的三氧同位素古高程重建技术体系，首次在青藏高原地区应用岩浆矿物三氧同位素开展定量古高程研究，是技术体系开发完成后全球首次应用三氧同位素古高程重建技术，极大拓展了青藏高原及其它造山带古高程重建的研究方法。研究成果表明印度-欧亚大陆“陆-陆”碰撞之前的“洋-陆”俯冲导致了冈底斯地体的主体隆升（图2）。王成善院士为论文通讯作者，我校地球科学与资源学院戴紧根教授、高远教授，斯坦福大学Daniel Ibarra博士为论文共同第一作者，合作者包括我校朱弟成教授、李亚林教授，中国地质科学院唐菊兴研究员，斯坦福大学Page Chamberlain教授和西安交通大学程海教授等。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目和第二次青藏高原科学考察与研究计划等经费支持。 王成善教授，中国科学院院士，长期从事青藏高原碰撞隆升过程与沉积环境响应、白垩纪温室地球海陆相沉积记录与古气候古环境研究。近两年来带领团队连续在PNAS（两篇）、Science Advances、Nature Geoscience发表创新性研究成果。团队成员李亚林教授主要研究领域为青藏高原构造地质学，戴紧根教授主要研究领域为青藏高原构造地貌学，孟俊教授主要研究领域为青藏高原构造古地磁学，高远教授主要研究领域为沉积学与深时古气候古环境。
论文信息与链接： Meng, J. *, Gilder, S. A., Tan, X., Li, X. *, Li, Y. *, Luo, H., Suzuki, N., Wang, Z. Chi, Y., Zhang, C. & Wang, C. (2023). Strengthening the argument for a large Greater India. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(33), e2305928120. (https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2305928120) Ibarra, D.E.#, Dai, J. #, Gao, Y. #, Lang, X., Duan, P., Gao, Z., Chen, J., Methner, K., Sha, L., Tong, H., Han, X., Zhu, D., Li, Y., Tang, J., Cheng, H., Chamberlain, C.P., & Wang, C*. (2023). High-elevation Tibetan Plateau before India–Eurasia collision recorded by triple oxygen isotopes. (https://doi.org/10.1038/s41561-023-01243-x) 相关国际媒体报道： -Cision PR Newswire https://www.prnewswire.com/news-releases/china-university-of-geosciences-beijing-research-offers-new-insights-into-the-expanse-of-greater-india-to-support-indiaasia-collision-in-the-western-himalayas-dating-back-to-circa-55-million-years-301911311.html) -skilloutlook: (https://skilloutlook.com/event/china-university-of-geosciences-beijing-research-offers-new-insights-into-the-expanse-of-greater-india-to-support-india-asia-collision-in-the-western-himalayas-dating-back-to-circa-55-million-years) -Stanford's press release: (https://earth.stanford.edu/news/reaching-skies-himalayas-had-leg-new-study-shows) -Phys.org and Eurekalert [url=https://phys.org/news/2023-08-paleoaltimetry-assumptions-formation-himalayas.html%20and%20https://www.eurekalert.org/news-releases/997905]https://phys.org/news/2023-08-paleoaltimetry-assumptions-formation-himalayas.html and https://www.eurekalert.org/news-releases/997905[/url]) -Live Science https://www.livescience.com/planet-earth/geology/a-single-massive-tectonic-collision-thats-not-how-the-himalayas-came-to-be-scientists-say) -Salon: (https://www.salon.com/2023/08/13/scientists-radically-rethink-how-the-himalayas-formed-millions-of-years-ago-adjusting-their-age/
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发表于 2023-8-31 13:28:09
