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综述:东地中海地区的碰撞、地幔对流与特提斯海闭合
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月02日 来源:Nature Reviews Earth & Environment
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这篇综述系统梳理了东地中海地区66 Ma(百万年)以来的构造演化史,揭示了地幔对流(mantle convection)驱动的特提斯海(Tethys Seaway)闭合如何通过造山运动、埃塞俄比亚溢流玄武岩(Ethiopian flood basalts)喷发、阿法尔地幔柱(Afar plume)活动等过程,塑造了欧亚-非洲板块碰撞带的地形地貌。研究特别强调地幔柱诱导的千米级隆升(kilometre-scale uplift)形成30°N的嵌齿象陆桥(Gomphotherium land bridge),不仅促成新生代最大规模动物迁徙事件,还通过改变季风环流与大西洋经向翻转环流(AMOC)推动全球气候变冷趋势。
地幔动力学的多米诺效应:特提斯海闭合如何重塑地球系统
板块碰撞与造山运动
东地中海地区自66 Ma以来经历了特提斯洋壳的持续俯冲消亡,地幔对流驱动的板块碰撞引发阿尔卑斯-喜马拉雅造山带的形成。岩石圈缩短导致地壳增厚(crustal thickening),这一过程被古地磁数据证实与欧亚板块的逆时针旋转同步。
阿法尔地幔柱的时空轨迹
约30 Ma埃塞俄比亚溢流玄武岩的喷发表征阿法尔地幔柱的初始活动,其物质在20 Ma向北迁移至阿拉伯半岛西北部,火山活动轨迹揭示地幔柱头部直径达1,000 km。数值模拟显示该地幔柱产生的热异常导致阿拉伯板块岩石圈减薄约40%。
陆桥形成与生物地理革命
地幔柱上涌引发非洲-阿拉伯地块的阶段性隆升:35 Ma东非8°N区域首先抬升,20 Ma阿拉伯北部形成海拔>2 km的高原。这一地形变化在30°N缔造嵌齿象陆桥,使长鼻目(Proboscidea)与犀科(Rhinocerotidae)等哺乳动物实现跨大陆迁徙,化石记录显示该事件与晚渐新世生物多样性峰值高度吻合。
古气候系统的连锁反应
特提斯海的逐步浅化改变了全球海洋能量传输路径,古海洋模型显示其闭合使北大西洋深水形成率增加3-5 Sv(斯维尔德鲁普)。同时,阿拉伯隆起增强海陆热力差异,亚洲季风降水带向赤道方向移动12°,花粉化石证据表明该变化导致中亚草原化进程加速。
未解之谜与未来方向
当前研究对地幔柱物质与俯冲板块的相互作用机制仍存争议,需通过地震层析成像(seismic tomography)提高分辨率。建议将高精度古高程数据(Δh ±200 m)耦合到气候模型中,以量化地形变化对大气环流重组的具体贡献。】
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