引言

作为世界平均海拔最高的山脉 (> 6000 米)，喜马拉雅的隆升和形成过程具有极其复杂的动力学特征。日前，中国科学院青藏高原研究所朱伟龄等研究人员通过数值模型计算喜马拉雅造山带隆升历史，分析了不同动力学因素对控制喜马拉雅隆升过程的影响，取得最新研究成果。该研究目前已在 Applied Sciences 期刊上发表。

图1. 青藏高原海拔和构造背景。

研究内容

之前科学家们发现，喜马拉雅造山带隆升是一个漫长过程，而印度板块的碰撞挤压和俯冲作用在造山带抬升过程中起到重要作用。中科院青藏所的这项最新研究表明，喜马拉雅的隆升过程大致可分为三个阶段：第一阶段 (42~23 Ma)，喜马拉雅山脉 (~1 km) 从古新世晚期缓慢隆升，在中新世早期达到 2.5 km；第二阶段 (23~11 Ma)，喜马拉雅山脉的海拔高度发生显著隆升，从 2.5 km 最终升至 5 km，其中始新世晚期至中新世的快速而稳定的隆升机制是喜马拉雅成为目前地球上最高山脉体系的重要原因；第三阶段 (11~0 Ma)，喜马拉雅山脉最终达到了现今的海拔高度 6 km。结合喜马拉雅前陆盆地与喜马拉雅-西藏地区降雨模式的比较，喜马拉雅造山带在过去56个百万年内在藏南地区逐渐干燥，而后在 11 Ma 至今季风作用不断增强。

图2. 喜马拉雅不同阶段隆升的动力学模拟。

喜马拉雅山脉隆升早期 (60~42 Ma)，地壳增厚作用是决定抬升速率的主要因素。在渐新世 (42~23 Ma)，俯冲的印度板块拆离以及导致的板块反弹作用促进了喜马拉雅山脉的明显隆起。中新世 (23~11 Ma) 软流圈地幔上涌是喜马拉雅山脉快速隆升的另一个主要驱动力。由于喜马拉雅隆升强烈地影响着亚洲季风的演化，地幔对流和气候侵蚀的变化可以调节地壳运动速度，并影响造山隆升机制。季风造成的侵蚀增强抵消了喜马拉雅山脉的进一步抬升，11 Ma 至今隆升速度减缓，最终形成了现今喜马拉雅山脉高度。

图3. 喜马拉雅造山带构造演化示意图。

研究总结

该研究为青藏高原隆升动力学研究提供了参考模型，不仅计算了喜马拉雅造山带隆升三维动力学特征，揭示了印度板块拆离侧向挤出、板块断裂后动态反弹、喜马拉雅隆升与季风效应的相互关系，还考虑了季风侵蚀作用在不同阶段的侵蚀速率。研究在不同阶段进行模型对比的同时量化隆升历史，为喜马拉雅隆升过程提供了初步完整的动力学参考框架。

原文出自 Applied Sciences 期刊

Zhu, W.; Ding, L.; Ji, Y.; Qu, R.; Zhu, Y.; Xie, C.; Zeng, D. Subduction Evolution Controlled Himalayan Orogenesis: Implications from 3-D Subduction Modeling. Appl. Sci. 2022, 12, 7413.

原文作者简介

朱伟龄

中国科学院青藏高原研究所

主要从事地球动力学数值模拟和构造演化研究，目前已在 Tectonophysics 等国际期刊上发表论文十余篇。

Applied Sciences 期刊介绍

主编：Takayoshi Kobayashi, The University of Electro-Communications, Japan

期刊主题涵盖应用物理学、应用化学、工程、环境和地球科学以及应用生物学的各个方面。

2021 Impact Factor：2.838

2021 CiteScore：3.7

Time to First Decision：14.9 Days

Time to Publication：37 Days