我国科学家发现青藏高原持续生长核心动力源来自“地幔风”

近期,来自中国科学院地质与地球物理所的科学家团队用定量地球动力学模型揭示出,青藏高原持续生长核心动力源来自从南向北的“地幔风”。该“地幔风”北向推动印度板块和亚欧板块的南缘持续碰撞,从而导致青藏高原几千万年以来的挤压和隆升。该研究已发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

“学术界一直在研究,到底是什么力量如此持久地推动印度板块向北漂移,并且还能克服青藏高原加厚地壳形成的巨大反推阻力。在传统的板块构造理论中,俯冲板片的拉力和大洋中脊的推力,均无法解释这种持续几千万年的剧烈构造演变现象。因为此前科学研究已经证实,大洋板片拉力在印度板块和亚欧板块碰撞系统中并不存在。”该研究项目负责人、中国科学院地质与地球物理研究所研究员刘丽军说。

刘丽军介绍,为了解开这个谜团,研究团队利用定量地球动力学模型开展研究,这种方法可以模拟全球尺度的地幔动力学,并涵盖数亿年的时间跨度,从而系统性了解地幔的运动形式和动力来源。该研究团队最终在分析模拟结果时有了重大发现,地球深部存在强大横向物质流动——“地幔风”。它的流速超过上覆的印度板块速度,从而对印度板块底部施加向北拖曳力,这种拖曳力非常巨大,足以与传统上被认为是板块构造主要驱动力的大洋板片拉力相媲美,且能够满足抬升青藏高原所需的强大力量。

该项目研究团队进一步分析指出,前期俯冲的新特提斯洋板片和伊邪那岐—太平洋板片在沉入下地幔的过程中,对上地幔造成巨大横向压强变化,并在青藏高原下方形成一个低压中心,压强变化驱动着青藏高原周围的上地幔从远到近的汇聚,进而形成“地幔风”。

“地幔风”演示图(受访对象供图)

刘丽军表示,此次“地幔风”的科学发现有助于重塑对板块构造理论和大陆动力学的理解。科学团队识别出的位于印度板块下方的北向地幔流,也仅仅是以青藏高原为中心的更大规模地幔汇聚流的一小部分。“地幔风”新理论未来可能对一系列未知的区域地理现象作出合理科学解释,例如东亚俯冲板片向内陆漂移上千公里、西太平洋弧后盆地的形成以及澳大利亚板块的快速北移等。(记者吴文诩)