我国学者在青藏高原腹地发现1100万年前俯冲进来的印度克拉通地幔

图 （A-F）穿过研究区（黄色五角星）剖面的多个全球和区域P波层析成像结果；（G）印度克拉通东西段水平俯冲和内部撕裂以及西藏岩石圈拆沉诱发的岩浆作用

　　在尊龙凯时创新研究群体项目“陆内岩石圈演化与浅表响应”（批准号：42021002）的资助下，中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队及合作者最近在印度大陆俯冲的北界方面取得重要进展，研究成果以“印度克拉通地幔1100万年前在藏东北羌塘地块之下（Indian cratonic mantle beneath northern Qiangtang in eastern Tibet ca. 11 Ma）”为题，于2025年3月24日发表在《Geology》上。论文链接：http://doi.org/10.1130/G52845.1。

　　青藏高原是印度−亚洲大陆新生代持续汇聚的产物。传统板块构造理论认为，大陆板块（特别是克拉通）因密度较低难以像大洋板块那样发生大规模俯冲，因此揭示印度大陆俯冲距离对理解和发展板块构造理论至关重要。尽管地球物理探测试图揭示印度岩石圈北界，但是不同的层析成像结果仍存在显著分歧。以争议最大的藏东地区为例，部分学者认为印度克拉通代表的厚高速体未越过雅鲁藏布江缝合带，而另一些学者则认为其已超过金沙江缝合带（图）。争议的原因之一是地球物理方法无法区分俯冲的印度克拉通和加厚的西藏岩石圈。

　　针对这一重要科学问题，王强研究员团队最近在高原腹地的北羌塘地块玉树地区发现了一套11Ma钾镁煌斑岩（图A）。这些钾镁煌斑岩具有异常低的Pb−Nd同位素特征（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb低至16.6，ɛNd值低至-20）。在此之前，这种异常低Pb−Nd同位素的岩石在全球范围内仅零星见于克拉通环境的钾镁煌斑岩和下地壳麻粒岩，因为克拉通在数十亿年间未经历显著构造−岩浆扰动，有充足时间放射性衰变形成低Pb−Nd同位素。通过对玉树钾镁煌斑岩同位素增长的蒙特卡洛模拟，表明其源区封闭时间至少超过27亿年。此外，部分相对演化的样品在下地壳内混染了年轻的高Pb−Nd同位素基底物质，这表明羌塘地块不具备克拉通古老下地壳那种极低Pb−Nd同位素的基底。作为微陆块或显生宙岛弧地体的羌塘地块，其相对较薄的岩石圈无法像克拉通那样长期抑制地幔熔融，因而缺乏形成极低Pb−Nd同位素储库的地质条件。因此，合理的解释是，长距离（~600 km）水平俯冲的印度克拉通地幔才是玉树钾镁煌斑岩的源区。

　　地表热流值所约束的热岩石圈厚度表明，藏东玉树地区存在厚度超过200 km的岩石圈（图A）。此次新发现揭示这种巨厚岩石圈并非加厚的西藏岩石圈，而是水平俯冲的印度克拉通。通过筛选符合本研究结论的地震层析成像模型发现（图A-D），高原中北部高热流区与南、东、西部低热流区之间存在显著地形差异：高热流区地势相对平坦，而低热流区地形起伏较大。鉴于加厚地壳熔融可以通过流变学弱化作用促进地形夷平，本研究认为东西向差异俯冲的冷印度克拉通塑造了现今高原的地形格局（图G）。