青藏高原碰撞诱发太平洋板块俯冲
板块构造理论是固体地球科学的基石,结合量子力学、相对论和分子生物学,板块构造理论被誉为20世纪自然科学的四大基本理论。板块构造体系形成的关键是板块俯冲的开始。然而,板块俯冲是如何开始的,已经成为国际地质领域的热点研究课题。
中国科学院海洋学研究所研究员孙伟东发现,大约五千三百万年前,印度板块和澳大利亚板块几乎同时与欧亚板块相撞,导致太平洋板块在形成青藏高原的同时向西北俯冲。研究结果在权威学术期刊"科学公报"上在线发表。
在过去的几年里,世界上对西太平洋新生代板块俯冲的起始机制进行了系统的研究。根据早期提出的"岩浆发动机"假说,孙伟东的研究小组认为,板块密度差引起的自发俯冲应从小范围俯冲开始,然后逐渐向两侧扩展。因此,俯冲带不同部位的俯冲初始时间存在显著差异。但新生代西太平洋板块的年龄差异很大,这表明它们不是由大洋地壳年龄差异引起的自发俯冲所致,而是由太平洋板块的重大变化引起的。
是什么地质事件导致了太平洋板块如此巨大的转变?为此,研究小组重建了印度板块、澳大利亚板块和太平洋板块的运动速率,结果表明,在太平洋板块转向之前,印度板块和澳大利亚板块在太平洋板块开始西向俯冲之前都有明显的减速,表明新生代西太平洋板块俯冲是诱导俯冲的。
大约1亿年至5300万年前,印度板块,澳大利亚板块和太平洋板块都向北漂移,此时太平洋板块向北俯冲,与澳大利亚板块相连,构造关系与现在的印度板块和澳大利亚板块相似。大约5300万年前,印度板块和澳大利亚板块都与欧亚板块发生碰撞,漂移速率大大降低。此时,太平洋板块的北向漂移并未受阻,形成了一个巨大的杠杆,导致太平洋板块运动方向的改变,产生了新的俯冲。这一发现支持了旧洋盆碰撞闭合导致邻近洋盆新板块俯冲的神话,这是板块构造体系延续数十亿年的关键。板块俯冲的初始机制为板块构造理论的完善提供了重要的约束条件。