作為地球“第三極” 青藏高原究竟是怎麼形成的？

印度與亞洲大陸碰撞示意圖

最近，我國開始了第二次對青藏高原的大規模綜合性科學考察研究。雖然，上世紀70年代開展的第一次青藏高原綜合科考取得了一些“科學大發現”， 但是人們對這片雪域高原的了解還遠遠不夠。

時至今日，作為地球“第三極”，青藏高原的形成過程仍然沒有定論，科學家為此已經爭論了近百年。百年間，他們提出了各種學說來解釋青藏高原新生代地殼的變形和地表的隆升。

解釋一：青藏高原是“墊”起來的

印度地殼俯沖學說認為，印度地殼整體性下插到青藏高原之下，導致了雙倍於正常大陸地殼厚度的地殼和青藏高原的形成。

地球物理觀測數據表明：青藏高原地殼的厚度是正常大陸地殼厚度的兩倍。早在1924年，為了解釋這個問題，瑞士地質學家阿爾岡根據大陸漂移理論提出了印度地殼俯沖學說。該學說也是最廣為人知的一種解釋青藏高原形成的模型。

“印度地殼俯沖學說是指印度地殼整體性下插到青藏高原之下，導致了雙倍於正常大陸地殼厚度的地殼和青藏高原的形成，印度地殼就好像一塊板墊到了青藏高原的下面。”8月29日，中國科學院地質與地球物理研究所陳林副研究員接受科技日報記者採訪時這樣說。

此后，不斷有科學家在此基礎上，對這一學說進行了完善。

英國地質學家鮑威爾和康拉罕1973年提出了改進版雙地殼模型。他們認為印度大陸的俯沖作用導致了青藏高原雙地殼結構和均一海拔高度的形成，也就是印度大陸岩石圈的板底墊托作用導致了青藏高原地表的快速隆升。與阿爾岡的“一塊板”墊托的觀點不同，該模型認為青藏高原的隆起是由印度大陸岩石圈“多塊小板”墊托起來的。

1985年，美國地球物理學家提出了衍生版俯沖模型大陸貫入說，該學說認為在青藏高原的下地殼存在著一種黏滯性很低的黏流體，剛性的印度板塊地殼向北貫入到軟弱的青藏高原低黏滯性的下地殼中，其動力機制就類似於液壓千斤頂的原理。在印度板塊貫入的壓力下，青藏高原隆起抬升。

根據千斤頂原理，青藏高原必須在印度板塊貫入的地方保持低強度，同時，印度板塊貫入地方周圍的岩石屬性必須具有高強度，這樣才能在橫向上承受印度板塊貫入的壓力，發生向上的隆升。然而，青藏高原周圍的塊體並不都具有高強度，不滿足橫向承受住印度板塊貫入壓力的條件，因此該學說不能很好地解釋青藏高原的隆升。

解釋二：青藏高原是“擠”出來的

一致性增厚學說認為印度板塊向北推擠，導致青藏高原岩石圈大規模縮短，由此產生了比正常地殼厚一倍的地殼，導致了青藏高原的隆升。

如果我們想把房頂變高，會有兩種選擇：可以在原來屋頂上再加蓋一層，也可以把原屋頂兩邊的屋脊往中間擠，讓它更高聳。

英國地質學家杜威和伯克就覺得青藏高原是靠第二種方法“長”起來的。他們於1973年提出一致性增厚學說，認為在青藏高原地體之下並沒有吸收印度大陸的地殼，印度板塊的作用就好像是一個帶有鋸齒形末端的剛性塊體而向北推擠，青藏高原岩石圈大規模地縮短，由此產生了比正常地殼厚一倍的地殼，從而導致了青藏高原的隆升。該理論認為整個亞洲大陸地殼的南北向縮短增厚是連續性的和一致性的。

解釋三：青藏高原是“浮”上來的

一致性增厚以后，青藏高原下方增厚的岩石圈地幔被軟流圈物質剝離取代，導致總體質量減小，在軟流層浮力作用下，地殼隆起抬升。

1981年，澳大利亞地球物理學家霍斯曼和英國地球物理學家麥肯齊等人提出，一致性增厚以后，青藏高原下方增厚的岩石圈地幔被更熱和更輕的軟流圈物質對流剝離並取代，導致岩石圈總體質量減小，在軟流層浮力的作用下，地殼隆起抬升。這個過程就好像將一塊下方綁著鐵塊的木板放入水中，鐵塊掉下去以后，木板就會在浮力作用下上浮。

此外，美國地球物理學家莫拉等人也指出，一致性增厚的過程應該是緩慢進行的，並且此過程也不能使青藏高原達到現在的高度，因此，增厚的岩石圈地幔被剝離以后，變得更輕在浮力作用下地殼抬升是青藏高原突然隆升的主要機制。

解釋四：青藏高原是“堆”起來的

下地殼流學說認為隨著青藏高原地殼增厚，低黏度的下地殼在重力驅動下向低海拔區域流動，並在高原周邊受阻聚集，從而導致地表隆升和高原擴展。

自霍斯曼、麥肯齊等人提出他們的想法后，一些科學家也開始把關注點放在青藏高原下地殼。1997年美國地球物理學家若伊鄧等人就提出了青藏高原演變的下地殼流學說。

該學說認為青藏高原東緣地區的地形特征被認為是來自高原中部的下地殼軟弱物質在重力作用下，向東部流動並因受阻而聚集，在這個過程中囤積起來的物質就會向上“擠”，這就導致了地表的抬升。陳林進一步解釋說：“隨著青藏高原地殼的增厚，低黏度的下地殼在重力的驅動下向周邊低海拔的區域流動，這些流動的下地殼物質在高原周邊受阻而聚集，從而導致了地表的隆升和高原的向外擴展。”這個模型認為上地殼變形對地形生長的貢獻微乎其微，而下地殼管道流才是導致地殼增厚和地表抬升的主導因素。（記者陸成寬）