新生代早期印度板塊與亞洲板塊的碰撞和持續匯聚,不僅形成了“世界屋脊”—青藏高原,和一系列橫貫亞洲大陸的巨型造山帶,還強烈改造了亞洲大陸的地貌格局,深刻影響了全球生態與環境演化。近半個世紀以來,國內外諸多科研團隊在青藏高原拉薩地塊和特提斯-喜馬拉雅地體內開展了大量的沉積與地層學、古地磁學、地球化學和數值模擬分析,以精確限定印度板塊與亞洲板塊的碰撞時限和過程,但是目前的研究結果仍存在很大爭議。
中國地質科學院地質力學研究所仝亞博研究員及團隊獨辟蹊徑,基于印度-亞洲板塊碰撞過程會導致板塊前緣經歷強烈構造變形和熱液侵入作用,從而引發區域性重磁化事件這一理論前提,在特提斯-喜馬拉雅地體中部江孜盆地早侏羅世日當組灰巖中開展了構造古地磁學、巖石磁學和巖相學研究,獲得了兩組可靠的重磁化分量(圖1)。通過與特提斯-喜馬拉雅地體和拉薩地體中部現有的白堊紀和古近紀古地磁數據的對比分析,系統揭示了特提斯-喜馬拉雅地體中部的古近紀重磁化事件:第一期重磁化事件于62.3-60.9 Ma發生于5.9±0.9°N;第二期重磁化事件于59.8-58.0 Ma發生于10.3±1.0°N~9.5±1.1°N;第三期重磁化事件于~50.0 Ma發生于10.9±5.1°N(圖2)。
該研究結果表明,特提斯-喜馬拉雅地體北緣第一期重磁化事件發生的古緯度與同時期拉薩地塊南緣的古緯度重合。這一耦合特征預示著早古近紀時期,在岡底斯火山巖顯著的弧前和弧后伸展作用下,拉薩地塊南緣從~10.0°N向南遷移至~6.0°N,并與特提斯喜馬拉雅地體北緣于62.3-60.9 Ma在5.9±0.9°N發生了第一階段碰撞。該碰撞階段結束了拉薩地塊的弧前和弧后伸展,并推動拉薩地塊南緣回到伸展前的緯度位置,導致特提斯-喜馬拉雅地體與拉薩地塊于59.8-58.0 Ma在10.3±1.0°N~9.5±1.1°N的古緯度發生硬碰撞。最終~50.0 Ma,印度板塊與特提斯-喜馬拉雅地體在10.9±5.1°N的古緯度發生碰撞縫合。在整個碰撞縫合過程中,特提斯-喜馬拉雅地體經歷了自北向南推移的構造變形和重磁化作用(圖3)。該項研究建立的印度-亞洲板塊三階段碰撞新模式較好的消除了多年來拉薩地塊和特提斯-喜馬拉雅地體白堊紀和新生代古地磁數據的矛盾性,有效融合了不同研究方法及結論。
該項研究成果發表于地球科學領域自然指數(NI)期刊Geophysical Research Letters上(Tong, Y.B*., Pei, J.L., Qian, T., Sun, S.S., Hou, L.F., Sun X.X., Zhang, Z.J., Yang, B., 2024. Three-stage India-Asia collision proposed by the thrice remagnetizations of the Tethyan Himalaya Terrane. GRL, 51, e2024GL110286. https://doi.org/10.1029/2024GL110286)。研究工作得到國家自然基金項目(91855216)及第二次青藏高原綜合科學考察研究子課題(2019QZKK0901)的聯合資助。