近日，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越創新中心副研究員張修政、研究員王強等研究人員，研究揭示青藏高原深部地殼熱演化與地表隆升的耦合關系。相關研究近日發表于《地質學》（Geology）。
青藏高原是世界上最大、最高的高原，其形成和演化改變了亞洲地貌和水系，影響全球氣候環境變化。因此，其隆升歷史和機制一直是地球科學研究的熱點之一。自始新世以來，高原內部的剝蝕速率極低，因此理論和數值模擬傾向平坦高原的形成可能與深部地殼的熱演化以及中下地殼流動密切相關。
在該理論體系中，羌塘扮演著至關重要的角色：前人的古高度和古植物資料顯示，羌塘在始新世-漸新世已隆起為古山脈（中央分水嶺），而其兩側的倫坡拉和可可西里則為低海拔盆地。因此，只有羌塘的中下地殼發生廣泛的部分熔融與流動，才可能導致兩側盆地的隆升以及高原的平坦化。前人的古高度重建顯示倫坡拉和可可西里的隆升、以及平坦高原的形成發生在早中新世。然而，在這一關鍵時期，整個羌塘卻沒有任何變質和巖漿記錄，形成了近26-8 Ma的地質“空白期”，極大限制了相關研究的進行。
研究人員為尋找尚未被揭示的青藏高原中北部地殼深部的關鍵熱演化信息，對羌塘-可可西里28-2.3 Ma長英質巖漿巖中攜帶的深部地殼包體開展了系統的研究，取得一些重要創新認識：一是，在28 Ma巖漿巖中發現一套富水的角閃巖相中下地殼包體，揭示高原在演化早期具有含水、可熔的地殼端員，突破了羌塘中部高原地殼為“干的”、無法熔融的傳統認識；二是，發現羌塘地殼深部存在23-13 Ma的低壓高溫麻粒巖相變質作用，揭示高原深部地殼熱狀態的轉變（由冷到熱）發生在28-23 Ma之間；三是，根據2.3 Ma巖漿巖中無水超高溫麻粒巖研究，闡明高原地溫梯度在28-2.3 Ma處于持續升高的演化狀態，地殼含水量也逐漸降低直至完全無水；四是，發現晚中新世-第四紀（6.0-2.3Ma）長英質火山巖中捕獲的晚漸新世-晚中新世（26.0-8.0 Ma）巖漿鋯石以及晚中新世（~ 9.0 Ma）花崗巖包體，確立了與高溫變質作用同期地殼熔融巖漿作用在羌塘地殼深部的存在。
“上述變質、巖漿作用剛好填補了羌塘26-8 Ma的地質‘空白期’。”王強對《中國科學報》表示，青藏高原具有兩大突出特征，一是高的海拔，二是異常平坦的地貌。雖然目前對于高原局部隆升以及地殼增厚研究已積累了大量資料，但對于高原平坦化的深部機制卻鮮有研究。我們的研究首次證明高原深部熱狀態的轉變和平坦高原的形成幾乎同時，均發生在早中新世。
據了解，在本項工作中，相平衡模擬顯示，地殼的熱狀態的轉變將會引發廣泛的地殼熔融（>30 vol%），這與羌塘地殼深部存在同期巖漿作用的證據一致；實驗石學研究表明>7 vol%的部分熔融即會顯著降低中下地殼的強度。因此羌塘的中下地殼在早中新世以后，可能長期處于低強度甚至塑性狀態。在重力作用下，熔融的羌塘中下地殼物質向兩側流動，導致了倫坡拉和可可西里盆地的隆升，促進了青藏高原中北部平坦地貌的形成。
該研究工作得到國家自然科學基金和青藏高原第二次科考項目的聯合資助。論文的年代學和O同位素數據在中國科學院廣州地球化學研究所公共技術服務中心元素與同位素分析平臺完成測試，分析精度國際領先。