▲图片来源：视觉中国
喜马拉雅山脉是世界上最雄伟高大而又最年轻的山系，它逶迤绵延在青藏高原的南缘，犹如一道巨大的生态安全屏障，守护着我国的西南边陲。
屹立于喜马拉雅山脉中段的世界最高峰——珠穆朗玛峰，因其独特的自然环境和强烈的构造运动，长期以来备受各方关注。
珠穆朗玛峰的形成是印度和欧亚大陆发生强烈碰撞挤压的产物。在地球的演化历史上，曾经发生过多次大洋关闭以及大陆碰撞，而这里的碰撞所引起的地表隆起是最显著的。它塑造了高耸而广阔的喜马拉雅山，还引起了全球海陆格局、地形地貌、生物演化和气候环境的巨大变化。
我国第三次珠峰高程测量结果公布在即。珠穆朗玛峰的前世今生究竟是怎样的？一起来看8000米高峰背后的神秘历史与美丽风景。
第三极隆起大陆碰撞改变海陆格局
喜马拉雅山脉长2500千米，平均海拔约6000米，总面积约40万平方千米，是高原隆升和大型山地的典型代表。人们通常将青藏高原和南极、北极相提并论，称为地球的“第三极”。
作为整个山系的最高地段，珠穆朗玛峰四周地形十分险峻，气象环境瞬息万变。
1960年，中国登山队首次从北坡征服珠峰，揭开了现代青藏高原研究的新篇章。60年来，我国对珠峰进行了三次较为系统的科学考察，提出了青藏高原的板块构造模型，但以珠峰为代表的喜马拉雅山脉的隆升过程，还没有完全建立相关模型。
2017年，我国第二次青藏高原综合科学考察研究启动，对珠穆朗玛峰地区进行了更为系统的多学科综合考察，详细给出了大陆碰撞对海陆格局改变、大陆俯冲对高原生长制约等过程的形成机制，揭示了高原隆升对气候环境的影响，取得了丰硕的成果。
珠峰的形成经历了一个漫长的过程，见证了地球演化历史上沧海桑田的巨变。它包括新特提斯洋的俯冲、印度和欧亚大陆的相互碰撞、印度大陆板块的深俯冲三个阶段。
在距今约3.6亿年前的远古时期，地球上仅存在两个超级大陆：一个是位于北半球的劳亚大陆，由现今北美大陆、格陵兰岛及欧亚大陆的北部组成；另一个是位于南半球的冈瓦纳大陆，包括今天的南美洲、非洲、印度、澳大利亚、阿拉伯和南极等大陆。珠峰今天的所在地曾经是广阔的大洋，类似于今天的太平洋。
当时的喜马拉雅部分，则位于印度次大陆最北缘。在恐龙称霸地球的时代（侏罗纪晚期，距今约1.5亿年），印度次大陆开始从冈瓦纳大陆分离，并持续不断地向北快速漂移。当它漂移了近1亿年后，终于成功“靠岸”，喜马拉雅部分把先期从冈瓦纳大陆分离的羌塘和拉萨地块紧紧地挤压在欧亚大陆南部，组成了青藏高原的核心（图1）。
经过20年的研究，科学家确认，印度—欧亚大陆的相互碰撞首先发生在喜马拉雅山中部珠穆朗玛峰附近，初始碰撞时间约为6500万年前，此后逐渐向东西两侧扩展，在缅甸和帕米尔一带的碰撞时间为5500-5000万年前。这一发现改变了之前关于初始碰撞 “首先在西构造结发生，而后向东扩展”的认识。
揭秘深部结构大陆俯冲控制高原生长
高山地貌的形成涉及到很多地球内部的驱动力，很大程度上取决于地下断层的性质和几何形态。
从南到北，喜马拉雅山脉被出露地表的断层分为四条不同宽度的构造单元：次喜马拉雅（海拔1000-1500米的丘陵地带，气候温暖，森林茂密）、低喜马拉雅（海拔3500-4000米，山峦重叠，青山绿水）、高喜马拉雅（海拔6000米以上，山壁耸立，冰雪覆盖）、特提斯喜马拉雅（海拔4000-5000米，山脉纵横，降雨稀少）（图2）。
人们过去普遍认为，随着印度板块像推土机一样向喜马拉雅下方不断推进，二者之间的边界断裂（主喜马拉雅逆冲断裂）在地下均匀地向北倾斜。通过进一步观测，科学家发现，喜马拉雅山脉沿着自西到东的弧形走向分布并非是均匀的，在东西方向上，边界断裂的形态和物质成分存在着明显的横向变化。不过，这些认识还只是基于相当有限的观测资料。
▲喜马拉雅山的演化过程 来源：中国科学院青藏高原研究所
在印度—欧亚板块持续不断的挤压过程中，不断蕴育和爆发着大大小小的地震。科学家通过地震台站收集信息，逐步揭开了珠峰深部结构的神秘面纱。
2015年4月25日，在珠峰以西约150千米的尼泊尔首都加德满都附近发生了8.1级地震，此后余震活动持续不断。五年来，科学家在震源区共记录到了千余次3.5级以上的余震。得益于近距离的观测（以中国科学院青藏高原研究所和中国地震局地球物理研究所为主），使人们“看”到了更加清晰的地下深部结构图像。
在印度板块向北俯冲的挤压作用下，作为边界断裂的主喜马拉雅逆冲断裂，从南端的平缓斜坡（约5°倾角）向北逐渐过渡到更加陡峭的斜坡（约10°倾角），形成了低喜马拉雅斜坡构造。挤压作用所积累的应力在地震中得到了释放，造成加德满都盆地附近的地表发生了近1米的抬升。
不仅如此，随着俯冲深度的增加，斜坡构造的倾角向北继续增大，形成了高喜马拉雅斜坡构造（约15°-40°倾角）。俯冲倾角的增大，加快了板片向下的拖拽速率，促进了高喜马拉雅的快速隆升。
这些发现在很大程度上填补了以往观测的空白。未来的地球物理学研究将解决整个2500米板块汇聚边界不同部位的深部结构，以便更好地完善板块构造理论，揭示未来地震将在何处发生、可能有多大震级。
迫西风绕流高原隆升改变气候环境
喜马拉雅山的隆升始于印度-欧亚板块碰撞之后，那么它是如何从汪洋大海到达现今高度的呢？最新研究结果表明，碰撞带海相地层的消失和陆相地层的出现，意味着喜马拉雅开始大幅度隆升。
▲珠穆朗玛峰的地下结构与地表隆升 来源：中国科学院青藏高原研究所
在4000万-5000万年前，珠峰地区已经成为海拔高度接近海平面的陆地，达到约1000米的高度；之后缓慢生长至早中新世，达到约2300米的高度；此后在500万年内快速隆升，迅速达到了现今高度。
喜马拉雅山的高度在短时间内迅速增加并超过了整个青藏高原，这一过程改变了亚洲的地貌格局，塑造了现今南亚季风的气候模式。
隆升使高原升入对流层中部，西风发生绕流，并通过“放大”海陆热力差异，使得亚洲夏季风增强，避免了亚洲东部和南部出现荒漠景观，成为我国及东南亚地区气候系统稳定的重要屏障。
隆升之后的青藏高原发育有面积广阔的地表冰冻圈，以及十多条大江大河和众多湖泊，是亚洲大部分地区主要水系的发源地。消融的冰雪从喜马拉雅山源源不断地向外流淌，蕴育了古老的中华文明和印度文明。
隆起的高原对生物圈的演化也有极其重要的影响，为物种的起源、分化与全球扩散创造了条件，使青藏高原成为全球山地物种形成、分化与集散的重要中心之一。
青藏高原的隆升历史是联系地球深部动力学、地表抬升和气候变化三者之间耦合关系的纽带。在这里，岩石圈、水圈、冰冻圈、大气圈、生物圈和人类圈相互作用，冰川、雪山、森林、湖泊、寺庙与村庄和谐共处。
作者：白玲（中国科学院青藏高原研究所研究员）
编辑：王星
责任编辑：许琦敏
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