青藏高原持续生长之谜如何解开？对话中国科学院地质地球所刘丽军｜第二次青藏科考

导语：

青藏高原是我国乃至亚洲重要的生态安全屏障和全球生物多样性的热点地区。作为国家重大战略任务和标志性科学工程的第二次青藏科考近日发布成果，“开展青藏高原隆升过程与环境演化研究，评估国家战略资源储备基地的矿产资源现状与远景”入围十大标志性进展。

中国科学院地质与地球物理所刘丽军团队利用定量地球动力学模型揭示出，青藏高原持续生长的核心动力源来自从南向北的“地幔风”。

该团队研究发现，该“地幔风”北向推动印度板块和亚欧板块的南缘持续碰撞，从而导致青藏高原几千万年以来的挤压和隆升。该研究已于最近发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

对话嘉宾：

刘丽军，中国科学院地质与地球物理研究所研究员。

地球科学家们长期以来一直对印度与亚洲的持续碰撞感到困惑，刘丽军研究团队利用趋真地球模型揭示了背后的驱动因素—强大的“地幔风”，这股深层洋流抓住印度厚重的根部，将其向北推移，塑造了西藏这片土地。

刘丽军团队研究发现，“地幔风”的流速超过上覆印度板块的移动速度，从而对印度板块底部施加向北拖曳力。这种拖曳力巨大，能够满足抬升青藏高原所需的强大力量。

印度板块周缘区域的深部动态压力和板块结构，以及其中互相的动力学联系。图据受访者

在刘丽军看来，“地幔风”的科学发现有助于重塑对板块构造理论和大陆动力学的理解，未来可能有助于对一系列未知的区域地理现象作出合理科学解释。

解开青藏高原持续生长之谜

青藏高原是世界上年轻的高原之一，其形成源于印度板块和亚欧板块之间的碰撞挤压。但是，地球科学家们长期以来一直对印度与亚洲的持续碰撞感到困惑。

航拍青藏高原。图据新华社

这场大规模的大陆碰撞始于大约5000万年前，形成了雄伟的喜马拉雅山脉和广袤的青藏高原。但在最初的撞击之后，印度板块仍然在继续向北推进，直到现在还没有减慢下来，板块构造的传统理论很难解释这一现象。

印度板块、欧亚板块碰撞造山示意图。图据受访者

“学术界一直在研究，什么力量如此持久地推动印度板块向北漂移，并且还能克服青藏高原加厚地壳形成的巨大反推阻力。”刘丽军向记者表示，在传统的板块构造理论中，俯冲板片的拉力和大洋中脊的推力，均无法解释这种持续几千万年的剧烈构造演变现象。

刘丽军补充解释，此前科学研究已经证实，大洋板片拉力在印度板块和亚欧板块碰撞系统中并不存在。

为了解开这个谜团，刘丽军团队利用定量地球动力学模型模拟全球尺度的地幔动力学，涵盖数亿年的时间跨度，系统性地了解地幔的运动形式和动力来源。

“地幔风”拖拽力巨大

跨越数亿年的演化分析以及全球尺度的模型模拟，最终让他们获得重大发现，地球深部存在强大横向物质流动——“地幔风”。

什么是“地幔风”？又如何推动印度板块和亚欧板块的南缘持续碰撞，从而导致青藏高原几千万年以来的挤压和隆升？刘丽军向记者解释，地幔是位于地壳和地核之间的岩石层，“地幔风”是一种形象的比喻，它是一股深部地球的强大流动。

半球规模的地幔超级汇聚流。图据受访者

“意料之外，却又情理之中！”谈及“地幔风”机制的发现，刘丽军这样形容揭示深层地球动力如何塑造青藏高原这一科学谜题的过程。

“地幔风”的流速超过上覆印度板块的移动速度，从而对印度板块底部施加向北拖曳力。“这种拖曳力足够大，足以与传统上被认为是板块构造主要驱动力的大洋板片拉力相媲美，能够满足抬升青藏高原所需的强大力量。”

这股“地幔风”从何而来？为何如此强劲？刘丽军进一步指出，前期俯冲的新特提斯洋板片和伊邪那岐—太平洋板片在沉入下地幔的过程中，对上地幔造成巨大横向压强变化，并在青藏高原下方形成一个低压中心，压强变化驱动着青藏高原周围的上地幔从远到近的汇聚，进而形成“地幔风”。

有助于解释更多板块问题

“整个研究过程中，我们不断为地球动态系统的复杂关联性所震撼。”刘丽军不止一次向记者说，对印度-亚洲碰撞的探究过程惊喜不断，逐步让他和团队发现了该半球规模地幔汇聚流场的动力学重要性。

谈及这次研究发现的开创性，刘丽军表示，此次“地幔风”的科学发现有助于重塑对板块构造理论和大陆动力学的理解。

第二次青藏高原综合科学考察研究。图据央视

“这次识别出的印度板块下方的北向地幔流，仅仅是以青藏高原为中心的更大规模地幔汇聚流的一小部分。”刘丽军介绍，“地幔风”新理论未来可能对一系列未知的区域地理现象作出合理科学解释，例如东亚俯冲板片向内陆漂移上千公里、西太平洋弧后盆地的形成以及澳大利亚板块快速北移等。

在刘丽军看来，随着继续完善模型并积累更多数据，未来的研究有望进一步揭示深层地球动力与地表地质特征之间更广泛而深远的联系。