中國科學院廣州地球化學研究所助理研究員陳文煌、研究員閆義及其合作者在喜馬拉雅東段水系演化與剝露歷史研究方面取得新進展。相關研究近日發表於《地球與行星科學通訊》。
喜馬拉雅東構造結是地球上構造活動最強烈、巖石隆升和剝露速率最快（高達10mm/yr）的地區之一，而且雅魯藏布江在這裡發生了急劇的轉折。關於東構造結的快速剝露，一般認為是由印度大陸東北拐角向北擠入歐亞板塊的構造作用直接造成的。近年來流行的「構造動脈瘤」模型則認為，東構造結的快速剝露是由布拉馬普特拉河對雅魯藏布江的襲奪貫通及伴隨的劇烈侵蝕觸發的。
「目前無論是雅魯藏布江-布拉馬普特拉河的貫通時間，還是東構造結快速剝露的開始時間都存在爭議。」陳文煌表示，位於東北印度洋的孟加拉—尼科巴深海扇體系作為雅魯藏布江—布拉馬普特拉河的最終沉積區，是了解喜馬拉雅東段水系演化和隆升剝露歷史的重要窗口。
據了解，國際大洋發現計劃（IODP）362航次於2016年8月至10月在尼科巴扇U1480和U1481站位成功鑽取了早中新世（~19Ma）以來的沉積物。陳文煌等研究人員在航次生物地層學和沉積學等工作基礎上，運用微量元素和Sr-Nd同位素對尼科巴扇沉積物進行了詳細的物源分析。
研究表明，尼科巴扇沉積物Sr-Nd同位素組成類似於布拉馬普特拉河現代沉積物的特徵，指示以大喜馬拉雅結晶巖係為主的源區，同時具有顯著的岡底斯弧來源，說明尼科巴扇沉積物主要經由布拉馬普特拉河搬運自喜馬拉雅東段，受恆河來源沉積物的影響較小；尼科巴扇下部（Unit IIIA）沉積物的地球化學和Sr-Nd同位素特徵顯示岡底斯弧物質的長期連續輸入，說明雅魯藏布江-布拉馬普特拉河最晚在早中新世（~19Ma）就已貫通。
「基於尼科巴扇的沉積速率和源區變化，本研究支持喜馬拉雅東構造結的兩階段快速剝露模式。」陳文煌介紹，伴隨著沉積速率在~9.2Ma的快速增加，尼科巴扇沉積物地球化學和同位素組成在此時也發生了急劇變化，暗示了大喜馬拉雅結晶巖系物質的增加，對應於東構造結及其周邊區域快速剝露的開始。在3.5~1.7Ma，尼科巴扇沉積物具有低εNd值和高87Sr/86Sr比值，同時沉積速率達到頂峰，指示了大喜馬拉雅結晶巖系物質的再次增加，對應於東構造結核部（南迦巴瓦地體）自~3.5Ma起的快速剝露。
「該兩階段剝露模式仍需碎屑礦物熱年代學工作的進一步驗證。」閆義指出，但可以肯定的是，喜馬拉雅東構造結快速剝露的啟動晚於雅魯藏布江—布拉馬普特拉河的貫通至少10Ma。因此，東構造結快速剝露的啟動並不是由布拉馬普特拉河對雅魯藏布江的襲奪造成的，而是由構造抬升直接導致的。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116472