新层析成像图像为印度大陆俯冲和喜马拉雅造山带的终结提供新视角
image: (a) 晚始新世期间，重建后的印度板块北部在向北俯冲。(b) 印度岩石圈的一部分发生断离沉入地幔过渡带，成为快速异常体1（F1），而剩余俯冲岩石圈则继续产生板块牵引力。岩石圈碎片的断离启动了藏南地区的裂谷活动，如图中的两个棕色条带所示。(c) 印度岩石圈的另外一部分F2发生断离并沉入地幔过渡带。其断离过程伴随着超钾火山活动的发生和裂谷活动的延续。(d) 目前地幔过渡带中快速异常体的分布。图片来源：梁晓峰和褚杨。 view more
Credit: 图片来源：梁晓峰和褚杨。
近日，《科学通报》英文杂志在线发表了地质学领域取得的一项新进展。一个由来自中国科学院地质与地球物理研究所、美国德克萨斯大学奥斯汀分校、密苏里大学和桂林理工大学的科学家共同组成的国际研究团队，通过对印度-欧亚碰撞带开展上地幔高分辨率层析成像研究，提出了有关印度大陆俯冲和喜马拉雅造山作用停止过程的重要见解。这一重要发现是通过先进的地震成像技术来实现的，它为我们提供了一个可以洞察地质历史及认识地球内部运行动力的机会。
该研究团队采用了一套精妙的成像和分析技术，类似于医学领域的X射线扫描，以捕捉印度-欧亚碰撞带下的喜马拉雅山脉和青藏高原地幔的详细快照。这种创新方法揭示了印度-欧亚碰撞带下的构造过程图像，为解释了造山动力和大陆板块碰撞提供了新线索。
新的图像揭示了在地幔过渡带（MTZ）内出现了许多与表面断离的高地震波速度异常体。地幔过渡带就像地球内部的一个边界层，位于上地幔和下地幔之间，深度范围从410公里到660公里。论文的主要作者之一梁晓峰博士，表达了初次看到成像结果的惊讶。他说：“起初，我不明白为什么会有这么多高速的块状物，而且它们大小不一。我与我的同事构造地质学家褚杨博士，以及来自不同学科的其他同事为此进行了广泛的讨论。”这些异常体看起来像拼图块，被认为是断离的俯冲印度大陆岩石圈碎片。研究团队通过将这些拼图块重新拼接到当前的印度板块上，重建了印度大陆北缘的初始形态。在对地幔转换带中异常体的组成和温度进行评估后，他们估计，因为俯冲岩石圈断离而减小的板块拖曳力大于施加在印度板块上的洋脊推力。
这些发现的一个重要含义是显示俯冲印度大陆岩石圈所施加的板块拖曳力在减小。断离的岩石圈碎片使板片拖曳力逐渐减小，导致印度-欧亚板块的汇聚减速。研究表明，随着更多的俯冲岩石圈断离，印度和欧亚板块之间的汇聚最终将停止。这可能导致两个大陆的融合，为超大陆的形成提供了新的认识。
俯冲岩石圈的断离预计会引发各种地质现象，包括软流圈的上涌、上覆板块伸展和碰撞带的地表抬升。这些变化会带来显著的地质现象，可以解释喜马拉雅山脉的隆升、藏南地区裂谷的形成以及其他区域地质现象。
这一发现对理解困扰地质学界过去100年的一个难题有关键作用：是什么因素控制了印度和欧亚大陆之间持续的碰撞，这个过程将如何终结？这凸显了研究地球内部的重要性，因为这有助于揭示数千万年来塑造我们星球的复杂过程。随着科学家们深入研究大陆俯冲过程，我们可以预期会有进一步的发现，重塑我们对地球地质演化的理解。
研究详情请见原文：
Fragmentation of continental subduction is ending the Himalayan orogeny