青藏高原的形成与演化是地球科学领域的重大问题。其前身是一系列条带状微陆块和介于其间的多个洋盆,这些微陆块在中生代至新生代早期持续拼贴于欧亚大陆南缘,最终形成现今世界上海拔最高、规模最大的高原。为解释这一持续的北向汇聚过程,学界曾提出“俯冲跃迁”模型,认为条带状微陆块碰撞拼贴后,可在其后缘诱发形成新的俯冲带。然而,由于长期缺乏直接的地质证据,该模型的可靠性一直未得到有效验证,成为困扰板块构造理论应用于造山带演化的关键瓶颈之一。
近日,开云kaiyun官方网站胡修棉教授团队联合国内外多家研究机构,在《Geology》上发表论文。该研究首次结合地质证据与地球动力学数值模拟,系统重建了微陆块碰撞诱发俯冲跃迁的完整过程。该成果不仅为长期存在争议的“俯冲跃迁”假说提供了确凿的地质实例,同时揭示了窄型微陆块在特定物理条件下同样可触发俯冲带跃迁,完善了板块俯冲起始的理论体系。
研究团队聚焦青藏高原中部的班公湖—怒江(班怒)缝合带东巧地区。该地区出露一条呈透镜体状展布的东卡错微陆块,现今宽度仅约70公里(图1A-B),为在有限空间内检验“俯冲跃迁”模型提供了天然窗口。团队系统厘定了该地区的造山带结构,识别出两条岩浆弧(尕苍见弧与达如错弧)、两条蛇绿岩带(东巧蛇绿岩与北拉蛇绿岩)及三个沉积盆地(兹格塘错盆地、北拉盆地与北拉萨盆地),并通过详细的沉积学、年代学与地球化学分析,重建了以下演化序列(图2):

图1 (A)青藏高原中部地体和缝合带的分布;(B)班公湖—怒江缝合带东巧地区地质图。
(1)早-中侏罗世(~190-175 Ma):东卡错北侧的班怒洋北支向北俯冲,形成东巧沟—弧—盆体系,包括兹格塘错弧前盆地和尕苍见弧;
(2)中侏罗世(~175-166 Ma):东卡错微陆块与羌塘地块碰撞,导致东巧蛇绿岩仰冲,并在兹格塘错盆地和北拉盆地中沉积了同构造砾岩;
(3)中侏罗世末至晚侏罗世(~166-160 Ma):东卡错南侧的北拉洋盆发生初始俯冲,形成北拉蛇绿岩与达如错弧。

图2 东卡错微陆块与羌塘碰撞诱发班怒洋俯冲跃迁的构造过程示意图。
为进一步揭示上述过程的动力学机制,研究团队开展了系统的地球动力学数值模拟。结果表明,微陆块的宽度(>250 km)、地壳厚度(>30 km)、大洋岩石圈地幔密度(>3.32 g/cm³)以及微陆块岩石圈地幔强度(f-factor >2)是控制俯冲跃迁发生的关键参数。值得注意的是,即使微陆块宽度较小,只要其浮力足够大或岩石圈地幔足够强,仍可触发俯冲跃迁。这一发现突破了以往认为仅有宽大陆块才能诱发俯冲跃迁的传统认识。
该研究首次通过地质观测与数值模拟的有机结合,证实了微陆块碰撞可诱发俯冲跃迁,并提出了定量化的动力学依据。其科学意义在于:该机制不仅能够较好解释东巧地区的演化历史,鉴于拉萨、羌塘等特提斯域典型微陆块的规模远大于东卡错微陆块,该模型更具备向整个特提斯构造域乃至全球其他古洋盆(如古亚洲洋、太平洋边缘)的构造演化过程推广的普适性。研究成果为深入解析班公湖—怒江洋盆的闭合历史、青藏高原多阶段汇聚过程提供了一个全新的工作模型。
论文第一作者为开云kaiyun官方网站马安林助理教授,地球动力学数值模拟工作由共同第一作者颜智勇博士(长江大学地球物理与石油资源学院)完成,通讯作者为开云kaiyun官方网站胡修棉教授。合作者包括意大利米兰-比可卡大学Eduardo Garzanti教授、瑞士苏黎世联邦理工学院Taras Gerya教授、美国克莱姆森大学Alex Pullen副教授、美国德克萨斯大学达拉斯分校Robert J. Stern教授及赣南师范大学赖文博士。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目(42488201)与面上项目(42472161)联合资助。
论文信息:Ma, A., Yan, Z., Hu, X., Garzanti, E., Gerya, T., Pullen, A., Stern, R.J., and Lai, W., 2026, Microcontinent collision triggered Jurassic subduction transference in central Tibet: Geology, https://doi.org/10.1130/G54551.1
图文:马安林、胡修棉
审核:陈天宇

