古新世以来，曾位于印度次大陆与青藏地块群之间长约1000-2000公里消亡块体的属性存在争议。既往研究认为，该块体或曾是印度次大陆的北侧延伸、大洋板块，抑或是二者不同比例的结合体（图1）。由于该块体的消亡过程在较大程度上决定青藏高原的形成、演化过程与机制，对探索新生代以来亚洲季风形成与气候演化至关重要，因而厘清其属性与消亡过程是地学热点议题之一。
近日，中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士团队副研究员刘亮联合美国伊利诺伊大学教授刘丽军、南方科技大学教授Jason P. Morgan、中科院地质与地球物理研究所研究员陈凌，借助数值模拟与多学科观测相结合的研究手段，将该消亡板块限定为由～600公里长的高浮力地块（如克拉通）与～1400公里长的薄地壳地块（如减薄的大陆架或年轻大洋）组成，阐明了地块的“三阶段”消亡过程，解释了以往看似矛盾的部分地质现象，并遵照学术惯例将其命名为“喜马兰蒂亚”。
该研究模拟了不同端员模型的俯冲、碰撞过程（图1），重点关注不同模型中增生地壳（喜马拉雅地层）物质量的演化、“喜马拉雅山系”的古高程演化、板内岩浆活动的时空分布、上覆岩石圈的地壳厚度与地形演化、“青藏高原”的现今规模，以及“当今”高原之下的上地幔结构等模型指征（图2）。进一步，研究通过将以上指征与前人的多学科观测约束相比较发现：单一的大陆型俯冲会产生过宽的喜马拉雅地层、过少的板内岩浆以及过大的“青藏高原”；大洋板块俯冲过程几乎不残留增生地壳物质，且上盘板内岩浆活动长期活跃、当今的高原过小；而高浮力地块与薄地壳地块先后俯冲的模型，既可以“重现”早期陆-陆碰撞导致的地表隆升等指征，又能较好地再现高原之上岩浆活动等的时空分布与演化规律。基于模拟与观测的联合约束，研究提出了喜马兰蒂亚模型（图3）。
研究提出，喜马兰蒂亚的消亡过程大致分为三个阶段：高浮力地块的低角度底垫，薄地壳地块的俯冲、后撤与断离，印度次大陆的最终碰撞与部分俯冲（图2）。该模型融合了“大印度”与“大印度洋盆”为代表的端员模型，在一定程度上调和了二者看似矛盾的部分核心证据链：早期的高浮力地块底垫会致使青藏中-北侧的隆升，而稍晚的薄地壳地块俯冲会导致青藏中南部的沉降与凹陷，因此该模型或可解释始新世“原青藏高原”与“青藏高原中央谷地”共存的原因；薄地壳地块同样可以被海水覆盖（如亚洲东侧与西北利亚北侧的大陆架、新西兰及周边大陆架Zealandia等），故该特征或可解释青藏南侧初始碰撞>20 Myr后特提斯海道（Seaway）及相关海相沉积才彻底消失的现象；薄地壳地块在其俯冲阶段对上盘持续施加向下的拖拽作用，因而该模型或可解释喜马拉雅山系在近20 Myr以来才加快抬升的原因。此外，若假设模型中的薄地壳地块是大洋属性，其消亡过程中形成的“蛇绿岩套”会部分残留至今，因此，本工作提示喜马兰蒂亚的大陆主导属性，与前人在青藏高原和印度次大陆之间仅识别出一条缝合带的事实相吻合。然而，考虑到“不存在证据并不能作为不存在的证据”，本研究尚不足以最终明确喜马兰蒂亚“薄地壳”部分的属性，期望在后续研究中持续探索。
论文中的数值模型基于刘亮主导升级的热-动力学数值模拟程序，包括自适应型网格（A2ML）、非线性粘-密度、熔-流体迁移以及初步的岩浆组成模拟等算法。相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）与《地球物理快报》（Geophysical Research Letters）上。研究工作得到广东省基础与应用基础研究基金重大项目和国家重点研发计划的支持。
图1.古新世以来印度次大陆与青藏地块群之间消亡块体的端员模型。
图2.“喜马兰蒂亚”数值模型。（a）-（h）模型初始条件与演化过程，蓝色箭头——流体迁移，绿色箭头——熔体迁移；（j）模型中板内岩浆分布（红色）与观测（灰色）的对比；（k）模型中当今上地幔结构（蓝色线）与观测（P波地震层析成像，Li et al., 2008）的对比，剖面大致位置见i。
图3.“喜马兰蒂亚”概念模型。（a）始新世早期喜马兰蒂亚的分布与几何特征；（b）-（c）喜马兰蒂亚可能的当今类似物（又如西伯利亚北侧的大陆架）。
