大陆动力学是地球科学研究的重要领域,青藏高原的形成与演化是重大科学问题。青藏高原前身是一系列条带状微陆块和介于其间的多个洋盆,这些微陆块在中生代至新生代早期持续拼贴于欧亚大陆南缘,最终形成现今世界上海拔最高、规模最大的高原。为解释这一持续北向汇聚过程,学界提出“俯冲跃迁”模型,认为条带状微陆块碰撞拼贴后,可在其后缘诱发形成新的俯冲带。然而,因直接地质证据缺乏,该模型的可靠性一直未得到有效验证,成为困扰板块构造理论应用于造山带演化的关键瓶颈之一。
全国重点实验室胡修棉教授团队联合国内外多家研究机构,在Geology发表论文,首次融合地质证据与地球动力学数值模拟,系统重建了微陆块碰撞诱发俯冲跃迁的完整过程。该成果不仅为长期存在争议的微陆块“俯冲跃迁”假说提供了确凿的地质实例,同时揭示了窄型微陆块在特定物理条件下同样可触发俯冲带跃迁,为板块俯冲起始的理论体系提供了新的科学材料和证据。
研究团队聚焦青藏高原中部班公湖–怒江(班怒)缝合带东巧地区,该区出露一条呈透镜体状展布的东卡错微陆块,现今宽度约70公里(图1A–B),为在有限空间内检验“俯冲跃迁”模型提供了天然窗口。团队系统厘定了该地区的造山带结构,识别出两条岩浆弧(尕苍见弧与达如错弧)、两条蛇绿岩带(东巧蛇绿岩与北拉蛇绿岩)及三个沉积盆地(兹格塘错盆地、北拉盆地与北拉萨盆地),并通过详细的沉积学、年代学与地球化学分析,重建了以下演化序列(图2):

图1 研究区地质图。(A)青藏高原中部地体和缝合带的分布;(B)班公湖–怒江缝合带东巧地区地质图。
(1)早–中侏罗世(~190–175 Ma):东卡错北侧的班怒洋北支向北俯冲,形成东巧沟–弧–盆体系,包括兹格塘错弧前盆地和尕苍见弧;
(2)中侏罗世(~175–166 Ma):东卡错微陆块与羌塘地块碰撞,导致东巧蛇绿岩仰冲,并在兹格塘错盆地和北拉盆地中沉积了同构造砾岩;
(3)中侏罗世末至晚侏罗世(~166–160 Ma):东卡错南侧的北拉洋盆发生初始俯冲,形成北拉蛇绿岩与达如错弧。

图2 东卡错微陆块与羌塘碰撞诱发班怒洋俯冲跃迁的构造过程示意图。
为进一步揭示上述过程的动力学机制,研究团队开展了系统的地球动力学数值模拟。结果表明,微陆块的宽度(>250 km)、地壳厚度(>30 km)、大洋岩石圈地幔密度(>3.32 g/cm³)及微陆块岩石圈地幔强度(f-factor >2)是控制俯冲跃迁发生的关键参数。值得注意的是,即使微陆块宽度较小,只要其浮力足够大或岩石圈地幔足够强,仍可触发俯冲跃迁。这一发现突破了仅有宽大陆块才能诱发俯冲跃迁的传统认识。
该研究首次通过地质观测与数值模拟的有机结合,证实了微陆块碰撞可诱发俯冲跃迁,并提出了定量化的动力学依据。其科学意义在于不仅能够较好解释班怒带东巧地区的演化历史,而鉴于拉萨、羌塘等特提斯域典型微陆块的规模远大于东卡错微陆块,该模型更具备向整个特提斯构造域乃至全球其他古洋盆(如古亚洲洋、太平洋边缘)推广的普适性,有助于重新认识相关构造演化过程。研究成果为深入解析班公湖–怒江洋盆的闭合历史、青藏高原多阶段汇聚过程提供了一个全新的工作模型。
论文第一作者为实验室马安林助理教授,地球动力学数值模拟工作由共同第一作者颜智勇博士(长江大学地球物理与石油资源学院)完成,通讯作者为胡修棉教授。合作者包括意大利米兰-比可卡大学Eduardo Garzanti教授、瑞士苏黎世联邦理工学院Taras Gerya教授、美国克莱姆森大学Alex Pullen副教授、美国德克萨斯大学达拉斯分校Robert J. Stern教授及赣南师范大学赖文博士。该研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目(42488201)与面上项目(42472161)联合资助。
论文信息:Ma, A., Yan, Z., Hu, X., Garzanti, E., Gerya, T., Pullen, A., Stern, R.J., and Lai, W., 2026, Microcontinent collision triggered Jurassic subduction transference in central Tibet: Geology, https://doi.org/10.1130/G54551.1

