多数地质学家认为,喜马拉雅山脉的惊人高度源于地壳的大规模增厚。
但一项新研究指出,这座世界最高山脉下方的地质构造远比想象中复杂,并提出全新的"地壳-地幔-地壳"三明治结构。为解析深层动力学机制,意大利米兰-比可卡大学的研究团队通过运行复杂的二维数值模拟,对不同地壳与地幔属性进行推演。
解码造山之谜
约5000万年前亚欧大陆与印度次大陆的碰撞形成了喜马拉雅山脉。传统理论认为印度板块与亚欧板块持续碰撞导致两地地壳增厚至70-80公里。
但随着科学工具的进步,这一延续数十年的理论出现裂痕。研究指出:"超过40公里的地壳厚度意味着大陆岩石圈强度减弱,可能无法在整个新生代支撑青藏高原如此规模的隆起。"此外,越来越多地球化学和地震证据显示,地幔岩石出现在本不应存在的深度,这也与阿尔冈的经典模型相悖。
新模型破解矛盾
为化解这些矛盾,研究人员对大陆碰撞进行了逾百次数值模拟,并将模型与真实地震及地球化学数据比对。通过调整模拟中地壳与地幔的属性参数,他们发现了更具说服力的新解释:板块碰撞最可能形成的是"地壳-地幔-地壳"三明治结构,而非单一超厚地壳。
这种被研究者称为"地壳倍增"的结构,由印度地壳层、坚硬的亚洲地幔中间层及亚洲地壳上层组成。该排列表明区域巨大海拔的支撑体系并非单一地壳板块,而是复杂的层状架构。
层状结构形成机制
模拟显示印度地壳不仅俯冲到亚洲地壳下方,更移动至整个亚洲岩石圈(含地壳与上地幔的刚性层)之下。下沉过程中印度地壳受高温液化,部分熔融地壳上涌并被"底侵"至亚洲地幔段下方区域,最终形成深层状地质结构。
研究称:"印度地壳在亚洲岩石圈下方的黏性底侵作用,而非简单的地壳增厚,构成了喜马拉雅-青藏造山带的整体架构。"这一新模型更好解释了地幔岩石异常浅埋等既往观测现象。研究者认为该发现能更全面解读造山机制,并可应用于其他区域研究。
这项研究已发表于《构造地质学》(Tectonics)期刊。
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