拉薩地體地殼精細結構與新生地殼活躍建造過程
拉薩地體位于印度-歐亞板塊主碰撞帶前緣，其巨厚的地殼幾乎兩倍于全球平均陸殼厚度。然而，其增厚機制并無全球共識的理論予以解釋，成為一個懸而未解的青藏高原科學奧秘，令世界學者探索了近百年。并且，沿南拉薩發現成礦時代最新的巨量有色金屬礦產聚集，使這個科學奧秘更加披上神秘的面紗。近期，“高原生長與演化”任務“關鍵地區巖石圈精細結構與淺部響應”專題研究團隊，解釋了沿88.5°E橫穿主碰撞帶中部的深地震反射剖面，切開了地殼，通過深部構造地球物理學綜合研究分析，揭示了南拉薩地體全地殼尺度新生地殼幾何結構，分析了其增生過程與機理，為研究新生代全球大陸地殼凈生長過程提供了范例。
該研究通過深地震反射剖面厘定出向北俯沖的印度下地殼和上覆的拉薩地體。同時，拉薩地體顯示出地殼結構橫向不均一性，其中南拉薩地體表現為中下地殼透明反射結構，而中拉薩中下地殼則表現為北傾的反射結構。透明反射表示無波阻抗界面，而北傾的反射結構表明中拉薩地體結晶基底經歷的構造疊置變形過程（圖1）。
研究顯示，南拉薩和中拉薩地體物性成分差異較大。通過簡單的模型驗證，揭示南拉薩地體和中拉薩地體之間橫向的殼內反射結構的差異性主要歸因于二者之間物質屬性的不同，其中南拉薩地體主要存在全地殼尺度新生地殼物質，而中拉薩地體則主要為古老結晶基底（圖2）。
研究提出南拉薩新生地殼形成及大陸地殼凈增生的過程：（1）新特提斯洋大約于70Ma發生了俯沖板片向南回撤。板片回撤、海溝向海撤退產生的與中拉薩地體古老結晶基底之間的空隙被上涌的軟流圈物質所充填，形成新生南拉薩地殼，俯沖碰撞產生的構造增生楔也隨之發生熔融作用。（2）伴隨著印度-歐亞板塊的陸陸碰撞作用，新特提斯洋俯沖板片大約于52-51Ma發生斷離，這一過程又帶來了另一期大規模的軟流圈物質上涌，并底墊于新生南拉薩地體下地殼底部，使南拉薩地體先前形成的幔源新生地殼發生重熔融作用。進一步的結晶分異形成中酸性巖。（3）最新一期由于中新世早期印度-歐亞板塊碰撞擠壓、拉薩地體巖石圈增厚而發生拆沉又一次帶來巖漿事件。該次強烈的殼幔相互作用所帶來的巖漿事件重塑了南拉薩地體的莫霍面，使殼幔邊界發育多層性質的幾何結構。綜上所述，全地殼尺度新生地殼主要發育于新特提斯洋晚期俯沖回撤、海溝向海撤退所帶來的空間，成長于殼幔相互作用所帶來的幕式巖漿作用。前期幕式巖漿過程帶來的構造熱作用使南拉薩地體地殼強度變弱，在印度-歐亞板塊持續碰撞擠壓的背景下，新生南拉薩地體更易被擠壓縮短加厚至雙倍平均地殼厚度（圖3）。
圖1 180km長深反射地震剖面，（a）未解釋的深反射地震剖面；（b）強振幅信息提取；（c）強振幅信息提取的線條圖；（d）大炮單炮數據剖面。
圖2 多種數據綜合分析圖。（a）84°E-94°E之間南拉薩地體和中拉薩地體基于中生代-新生代巖漿巖鋯石εHf (t)等值線分布圖；（b）南拉薩地體和中拉薩地體巖漿巖鋯石U-Pb年齡與εHf (t)值；（c）深反射地震數據所揭示的研究區全地殼結構與大地電磁結構對比；（d）研究區30-60km深處范圍內電導值；（e）三種端元模型，用于驗證研究區橫向結構和物質成分差異性成因
圖3 新生代大陸凈生長模式，由（a）到（e）的構造演化過程揭示了南拉薩地體岡底斯全地殼尺度巖漿幕式巖漿作用對于新生地殼形成的貢獻，全地殼尺度新生地殼生長主要發育于新特提斯洋俯沖回撤、海溝向海撤退所帶來的空間，成長于后期岡底斯巖基的幕式巖漿作用。
該項研究的意義在于揭示了岡底斯巖漿弧為非傳統板塊理論闡述的增生于俯沖板塊前緣的大陸巖漿弧，而是凈增生于中拉薩地體古老結晶基底南側，由幕式巖漿巖結晶分異而形成的全地殼尺度新生地殼巖漿弧。并且，岡底斯巖漿弧形成的地球動力學過程為了解岡底斯巨型金屬成礦帶成礦機制提供了理論依據。
文章信息：Zhanwu Lu, Xiaoyu Guo*, Rui Gao, Michael Andrew Murphy*, Xingfu Huang*, Xiao Xu, Sanzhong Li, Wenhui Li, Junmeng Zhao, Chunsen Li, Bo Xiang. (2022). Active construction of southernmost Tibet revealed by deep seismic imaging, Nature Communications，13:3143. DOI: 10.1038/s41467-022-30887-3.
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30887-3