近日，中國科學院廣州地球化學研究所研究員李鵬飛團隊成功揭示了蒙古杭愛山的形成動力過程：山彎構造→巖石圈加厚→巖石圈拆沉→巖漿活動→地表隆升。從“勒石燕然”到“解密造山”，這座歷史名山再次進入科學研究的視野。相關成果發(fā)表于《地質學》（Geology）。
山彎構造驅動巖石圈演化模式圖。研究團隊供圖“燕然未勒歸無計”——位于蒙古中部的杭愛山，古稱燕然山，是中國歷史上赫赫有名的地理坐標。這座橫亙于蒙古國中部的巨大山脈，如今仍是中亞干旱區(qū)與西風帶水汽的關鍵屏障，直接塑造了蒙古國“南旱北濕”的氣候格局。然而，這座最高海拔超過4000米的穹窿狀山脈，既不像喜馬拉雅山那樣呈條帶狀延伸，內部也幾乎看不到強烈的構造變形——它究竟是如何隆起的？
研究團隊首先注意到了一個獨特的地球物理特征：杭愛山之下，地殼厚度達60公里（遠超正常大陸的30–40公里），而其底部的巖石圈厚度卻僅約70公里（遠薄于全球大陸平均150–200公里）。這種“厚地殼、薄巖石圈”的異常組合暗示：杭愛山下曾存在一塊厚重的巖石圈“根”，后來神秘消失了。團隊大膽推測，消失的部分發(fā)生了“拆沉”——如同卸掉船底過重的壓艙石，船身自然上浮。然而，猜想尚需證據。如何證明？他們巧妙地采用“巖石探針”思路，從巖漿演化的視角反演地球深部過程。
經過多年野外工作，團隊首次在杭愛山腹地發(fā)現(xiàn)了早白堊世（1.25-1.14億年前）的火山巖。地球化學分析顯示，其中的粗玄巖來自巖石圈地幔，并具有高的（Gd/Yb）PM比值——這是巖漿源區(qū)殘留石榴子石的標志，意味著巖漿的熔融深度超過80公里。
一個關鍵矛盾隨之浮現(xiàn)：如果巖漿源自80公里以下的深部，而如今該地區(qū)的巖石圈厚度僅70公里，那么當初必然存在更厚的巖石圈，且隨后被“拆沉”所移除。結合火山巖的年齡（與同期快速隆升的低溫熱年代學記錄高度吻合），團隊精準鎖定：早白堊世期間，杭愛山下方過重的巖石圈根部發(fā)生斷裂、墜入地幔深處，相當于卸掉了一塊巨大的“壓艙石”。地殼因均衡作用而整體抬升，最終形成了今天的穹窿狀杭愛山脈。
那么，巖石圈為何會在此時發(fā)生拆沉？答案藏在更早的地質歷史中。二疊紀至三疊紀期間，蒙古—鄂霍茨克俯沖帶逐漸彎曲，形成了一個巨大的U形構造——即“蒙古山彎構造”。在U形彎曲最內側，地殼受到強烈擠壓，導致巖石圈顯著加厚。三疊紀末期，洋盆西段閉合，杭愛山地區(qū)進入陸內平靜期，巖漿活動幾乎停止。直至早白堊世晚期，先前加厚的巖石圈終于因重力失穩(wěn)而發(fā)生拆沉。這一事件觸發(fā)了巖石圈地幔的部分熔融，形成了早白堊世火山巖；同時，巖石圈根部的移除導致地殼發(fā)生均衡反彈而向上隆起，最終造就了杭愛山的穹窿狀地貌。
該研究構建了“造山帶彎曲→巖石圈加厚→巖石圈拆沉→巖漿活動→地表隆升”的完整邏輯鏈條，不僅解開了杭愛山的隆升之謎，還提出了一種全新的陸內造山動力學模式——造山帶彎曲之后，進入陸內階段，加厚的巖石圈可以再次發(fā)生拆沉，驅動山脈隆升。這一發(fā)現(xiàn)為理解全球弧形造山帶如何向造山后或陸內階段轉換提供了重要參考，也為地球深部過程與淺表地貌的耦合研究打開了新的視角。（來源：中國科學報 朱漢斌 孔令竹）
相關論文信息：https://doi.org/10.1130/G54383.1