新聞動(dòng)態(tài)令佳琪、李鵬飛、袁超等-Geology：蒙古山彎構(gòu)造驅(qū)動(dòng)巖石圈拆沉與杭愛山脈隆升
?杭愛山位于蒙古國中部，最高海拔超過4000米，對(duì)蒙古國現(xiàn)今南北分帶的干濕氣候格局起著關(guān)鍵控制作用。然而，其隆升機(jī)制長期困擾著學(xué)術(shù)界。不同于喜馬拉雅山等呈線狀展布的山脈，杭愛山以獨(dú)特的穹隆狀地貌著稱，且其內(nèi)部變形微弱。近年來的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)與古高程研究表明，杭愛山主要隆升于早白堊世。但彼時(shí)該地區(qū)已處于陸內(nèi)演化階段，其穹隆狀隆升機(jī)制至今仍是未解之謎。
?研究團(tuán)隊(duì)長期致力于全球山彎構(gòu)造研究，前期工作已發(fā)現(xiàn)，杭愛山位于蒙古山彎構(gòu)造彎曲程度最大的轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)，并基于古地殼厚度重建，提出了二疊紀(jì)至早中生代俯沖帶彎曲驅(qū)動(dòng)地殼加厚的新認(rèn)識(shí)，這一結(jié)果與地球物理資料限定的高達(dá)60公里的地殼厚度相吻合(Ling et al., 2024, CEE)。然而，與厚地殼形成鮮明對(duì)比的是，杭愛山地區(qū)現(xiàn)今巖石圈厚度僅約70公里，相對(duì)較薄。這種“厚地殼、薄巖石圈”的結(jié)構(gòu)特征，促使研究團(tuán)隊(duì)提出巖石圈曾發(fā)生拆沉并驅(qū)動(dòng)淺表地形抬升的科學(xué)猜想，而驗(yàn)證這一猜想的關(guān)鍵在于從巖漿視角限定深部動(dòng)力學(xué)過程。
?經(jīng)過多年野外工作，并結(jié)合系統(tǒng)的年代學(xué)分析，研究團(tuán)隊(duì)首次在杭愛山腹地識(shí)別出早白堊世火山巖（125–114 Ma）。該套火山巖屬于粗玄巖-玄武質(zhì)粗安巖-粗安巖系列，為同一巖漿系統(tǒng)演化的產(chǎn)物。其中的粗玄巖富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，且具有略負(fù)的εNd(t)值，指示其起源于巖石圈地幔而非軟流圈地幔。尤為重要的是，粗玄巖具有較高的(Gd/Yb)PM比值，表明巖漿源區(qū)存在石榴子石殘留相，意味著巖漿形成深度可能超過80公里，已達(dá)到石榴子石相穩(wěn)定域。而地球物理探測(cè)顯示，杭愛山下方巖石圈厚度僅約70公里，這一矛盾指示該地區(qū)曾發(fā)生過顯著的巖石圈拆沉作用。
?研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步梳理了杭愛山地區(qū)的巖漿活動(dòng)記錄。前人在該區(qū)識(shí)別出兩期主要巖漿活動(dòng)：二疊紀(jì)至三疊紀(jì)（約298-220 Ma）和新生代（約32-0 Ma），而早白堊世巖漿活動(dòng)此前未有報(bào)道。其中，新生代火山巖通常被認(rèn)為與軟流圈上涌有關(guān)。研究團(tuán)隊(duì)基于Sm/Yb比值和主量元素壓力計(jì)，發(fā)現(xiàn)新生代火山巖的熔融深度在杭愛山核部最淺，向周圍逐漸加深。這一熔融深度的空間格局表明，在新生代火山活動(dòng)之前，杭愛山之下可能已存在一個(gè)上凸的巖石圈-軟流圈邊界，即薄巖石圈在新生代巖漿活動(dòng)之前已經(jīng)形成，從而排除了拆沉發(fā)生在新生代的可能性。結(jié)合本研究報(bào)道的早白堊世火山巖所指示的深源特征（>80 km）與現(xiàn)今薄巖石圈之間的矛盾，可以確定巖石圈拆沉主要發(fā)生在早白堊世。此外，區(qū)域低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù)記錄了這一時(shí)期的快速剝露事件，與拆沉導(dǎo)致的地表隆升時(shí)間高度吻合，進(jìn)一步支持早白堊世巖石圈拆沉驅(qū)動(dòng)了杭愛山脈的隆升。
?那么，為什么杭愛山地區(qū)的巖石圈會(huì)在早白堊世發(fā)生拆沉？二疊紀(jì)至三疊紀(jì)期間，隨著蒙古鄂霍茨克俯沖帶的逐漸彎曲，山彎構(gòu)造轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)地殼受到強(qiáng)烈擠壓，以協(xié)調(diào)山彎構(gòu)造的彎曲變形，從而導(dǎo)致巖石圈顯著加厚（圖1A）。三疊紀(jì)末期，蒙古鄂霍茨克洋西段閉合后，杭愛山地區(qū)進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，巖漿活動(dòng)趨于停滯（圖1B）。直至早白堊世晚期，先前加厚的巖石圈因重力失穩(wěn)而發(fā)生拆沉，引發(fā)巖石圈地幔部分熔融，形成早白堊世火山巖。與此同時(shí)，加厚巖石圈的移除導(dǎo)致地殼均衡隆升，最終塑造了杭愛山的穹窿狀地貌（圖1C）。
?該研究構(gòu)建了“造山帶彎曲-巖石圈加厚-巖石圈拆沉-巖漿活動(dòng)-地表隆升”的系統(tǒng)邏輯框架，不僅合理解釋了杭愛山的隆升機(jī)制，也提出了“造山帶彎曲后進(jìn)入陸內(nèi)演化階段加厚巖石圈再次拆沉”這一陸內(nèi)造山動(dòng)力學(xué)演化模式，為理解全球弧形造山帶向造山后或陸內(nèi)階段轉(zhuǎn)換過程中的地球動(dòng)力學(xué)行為提供了參考范例，也為造山帶四維演化深淺耦合關(guān)系研究提供了新的啟示。AGU旗下的Eos雜志以“Mongolian Mountains Rose When the Crust Bounced Back”為題對(duì)該論文進(jìn)行了報(bào)道。
?論文信息：Jiaqi Ling (令佳琪),?Pengfei Li* (李鵬飛*),?Chao Yuan (袁超),?Ming Chen (陳明),?Wubing Yang (楊武斌),?Yingde Jiang (蔣映德),?Cunwei Lin (林存?zhèn)?,?Chao Zhang (張超),?Zhen Li (李震),?Tserendash Narantsetseg, 2026, Early Cretaceous uplift of the Hangay Mountains (central Mongolia): A consequence of lithospheric foundering following oroclinal bending.?Geology,?doi:?https://doi.org/10.1130/G54383.1
?論文鏈接：https://doi.org/10.1130/G54383.1
?Eos雜志報(bào)道鏈接：https://eos.org/articles/mongolian-mountains-rose-when-the-crust-bounced-back
圖1?山彎構(gòu)造驅(qū)動(dòng)巖石圈演化模式圖。(A)中三疊世：隨著俯沖帶彎曲，山彎構(gòu)造轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)發(fā)生擠壓，導(dǎo)致杭愛山下方巖石圈加厚。(B)晚侏羅世：蒙古鄂霍茨克洋閉合，山彎構(gòu)造兩翼拼貼，杭愛山地區(qū)進(jìn)入巖漿平靜期。(C)早白堊世晚期：加厚巖石圈去根，引發(fā)巖石圈地幔部分熔融，并驅(qū)動(dòng)杭愛山隆升。
