科学家解开蒙古杭爱山的隆升之谜中国科学报

近日，中国科学院广州地球化学研究所研究员李鹏飞团队成功揭示了蒙古杭爱山的形成动力过程：山弯构造→岩石圈加厚→岩石圈拆沉→岩浆活动→地表隆升。从“勒石燕然”到“解密造山”，这座历史名山再次进入科学研究的视野。相关成果发表于《地质学》（Geology）。

山弯构造驱动岩石圈演化模式图。研究团队供图

“燕然未勒归无计”——位于蒙古中部的杭爱山，古称燕然山，是中国历史上赫赫有名的地理坐标。这座横亘于蒙古国中部的巨大山脉，如今仍是中亚干旱区与西风带水汽的关键屏障，直接塑造了蒙古国“南旱北湿”的气候格局。然而，这座最高海拔超过4000米的穹窿状山脉，既不像喜马拉雅山那样呈条带状延伸，内部也几乎看不到强烈的构造变形——它究竟是如何隆起的？

研究团队首先注意到了一个独特的地球物理特征：杭爱山之下，地壳厚度达60公里（远超正常大陆的30–40公里），而其底部的岩石圈厚度却仅约70公里（远薄于全球大陆平均150–200公里）。这种“厚地壳、薄岩石圈”的异常组合暗示：杭爱山下曾存在一块厚重的岩石圈“根”，后来神秘消失了。团队大胆推测，消失的部分发生了“拆沉”——如同卸掉船底过重的压舱石，船身自然上浮。然而，猜想尚需证据。如何证明？他们巧妙地采用“岩石探针”思路，从岩浆演化的视角反演地球深部过程。

经过多年野外工作，团队首次在杭爱山腹地发现了早白垩世（1.25-1.14亿年前）的火山岩。地球化学分析显示，其中的粗玄岩来自岩石圈地幔，并具有高的（Gd/Yb）PM比值——这是岩浆源区残留石榴子石的标志，意味着岩浆的熔融深度超过80公里。

一个关键矛盾随之浮现：如果岩浆源自80公里以下的深部，而如今该地区的岩石圈厚度仅70公里，那么当初必然存在更厚的岩石圈，且随后被“拆沉”所移除。结合火山岩的年龄（与同期快速隆升的低温热年代学记录高度吻合），团队精准锁定：早白垩世期间，杭爱山下方过重的岩石圈根部发生断裂、坠入地幔深处，相当于卸掉了一块巨大的“压舱石”。地壳因均衡作用而整体抬升，最终形成了今天的穹窿状杭爱山脉。

那么，岩石圈为何会在此时发生拆沉？答案藏在更早的地质历史中。二叠纪至三叠纪期间，蒙古—鄂霍茨克俯冲带逐渐弯曲，形成了一个巨大的U形构造——即“蒙古山弯构造”。在U形弯曲最内侧，地壳受到强烈挤压，导致岩石圈显著加厚。三叠纪末期，洋盆西段闭合，杭爱山地区进入陆内平静期，岩浆活动几乎停止。直至早白垩世晚期，先前加厚的岩石圈终于因重力失稳而发生拆沉。这一事件触发了岩石圈地幔的部分熔融，形成了早白垩世火山岩；同时，岩石圈根部的移除导致地壳发生均衡反弹而向上隆起，最终造就了杭爱山的穹窿状地貌。

该研究构建了“造山带弯曲→岩石圈加厚→岩石圈拆沉→岩浆活动→地表隆升”的完整逻辑链条，不仅解开了杭爱山的隆升之谜，还提出了一种全新的陆内造山动力学模式——造山带弯曲之后，进入陆内阶段，加厚的岩石圈可以再次发生拆沉，驱动山脉隆升。这一发现为理解全球弧形造山带如何向造山后或陆内阶段转换提供了重要参考，也为地球深部过程与浅表地貌的耦合研究打开了新的视角。