海洋所揭示喜馬拉雅山脈的主要隆升起始于中新世
近日,國際地學(xué)期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》在線發(fā)表了中國科學(xué)院海洋研究所、同濟(jì)大學(xué)、法國巴黎薩克雷大學(xué)和自然資源部第一海洋研究所等單位合作的最新研究成果。研究團(tuán)隊基于孟加拉灣沉積巖芯中的稀土元素含量和鉛(Pb)同位素組成,結(jié)合蒙特卡洛模擬的同位素混合模型,首次定量重建晚漸新世-早中新世以來孟加拉灣沉積物來源演化歷史,在此基礎(chǔ)上結(jié)合古地理證據(jù),提出了喜馬拉雅山脈的主要隆升期可能不早于中新世的新認(rèn)識。同時,研究提出喜馬拉雅造山帶在中新世可能由西向東漸進(jìn)式發(fā)展,并在晚中新世逐漸形成類似現(xiàn)代海拔高度的山脈。
在65-55百萬年前,印度-亞歐板塊碰撞導(dǎo)致的喜馬拉雅-青藏高原隆升被認(rèn)為是新生代全球最重要的構(gòu)造活動之一。大范圍地形抬升驅(qū)動了亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的形成與河流系統(tǒng)的重組,進(jìn)而對全球氣候和環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。然而,喜馬拉雅-青藏高原的構(gòu)造隆升歷史至今仍然不清楚。特別是,喜馬拉雅山脈的古高程定量重建難度大,鮮有結(jié)果發(fā)表,導(dǎo)致喜馬拉雅山脈隆升的起止時間和構(gòu)造運動過程仍存爭議。
本研究基于國際大洋鉆探計劃(ODP) 121航次在孟加拉灣南部鉆取的758站位巖芯為研究材料(圖1),研究人員利用Stoke離心法提取了粘土粒級的陸源沉積物,通過稀土元素和Pb同位素地球化學(xué)分析方法,應(yīng)用蒙特卡洛方法定量重建約束了24個百萬年以來的物質(zhì)來源演化歷史,限定了喜馬拉雅山脈隆升的起止時間以及可能的構(gòu)造運動過程。本研究證明了應(yīng)用蒙特卡洛模擬法定量約束長時間尺度沉積物來源的可靠性,這對于未來邊緣海巖芯沉積物來源的定量示蹤工作具有啟示意義。
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圖1 南亞和東亞海陸地圖
沉積物來源示蹤結(jié)果顯示(圖2),約23百萬年前,喜馬拉雅風(fēng)化剝蝕的陸源碎屑物質(zhì)開始進(jìn)入孟加拉灣,恒河、雅魯藏布江和伊洛瓦底江依次成為孟加拉灣沉積物的主要物源,喜馬拉雅山脈的隆升可能是主要驅(qū)動因素。同時,鑒于三條河流分別發(fā)源或流經(jīng)喜馬拉雅山脈的西部、中東部以及東緣,研究人員推斷喜馬拉雅山脈在中新世期間可能發(fā)生了由西向東的漸進(jìn)式變形,最終導(dǎo)致西部河流沉積物入海時間早于東部。這項發(fā)現(xiàn)得到了喜馬拉雅鋯石裂變徑跡和云母Ar-Ar數(shù)據(jù)支持。
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圖2 三階段伊洛瓦底江源、恒河源和雅魯藏布江源對ODP 758站沉積物物源的平均貢獻(xiàn)百分比
基于上述結(jié)論,研究團(tuán)隊認(rèn)為在約37百萬年前,印度和亞歐板塊已經(jīng)發(fā)生碰撞,古青藏地區(qū)的古海拔高度達(dá)到了最高約5千米,而此時喜馬拉雅河流的陸源物質(zhì)尚未進(jìn)入孟加拉灣;在約23百萬年前,板塊構(gòu)造運動加劇,隨之引發(fā)喜馬拉雅山脈的快速隆升促使了喜馬拉雅河流開始發(fā)育,導(dǎo)致發(fā)源于山脈西側(cè)的恒河的陸源物質(zhì)首先進(jìn)入孟加拉灣;在23至12百萬年期間,喜馬拉雅山脈的構(gòu)造活動向東逐步發(fā)育,導(dǎo)致雅魯藏布江和伊洛瓦底江的沉積物進(jìn)入孟加拉灣,并最終在晚中新世階段形成了與現(xiàn)代相似的南亞流域和喜馬拉雅山脈地貌(圖3)。
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圖3 晚新生代喜馬拉雅-孟加拉灣源匯系統(tǒng)構(gòu)造過程及其相應(yīng)的地表海拔變化和河流系統(tǒng)演化趨勢
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所特別研究助理宋澤華,通訊作者為海洋研究所萬世明研究員。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)項目等項目的支持。
論文信息:
Zehua Song, Shiming Wan*, Zhaojie Yu, Mingyang Yu, Christophe Colin, Yi Tang, Jin Zhang, Hualong Jin, Debo Zhao, Xuefa Shi, Anchun Li. (2024). The major uplift in Himalayas was no earlier than the Miocene: Evidence from marine sediment record in the Bay of Bengal. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 648: 112275.
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018224002645
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