原创∶李娟
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大火成岩省（Large lgneous Province，LIP）指在短时间内（通常小于一个地质单位，百万年）形成的、分布广泛（面积超过百万平方公里）且巨量（体积超过百万立方公里）的基性岩浆岩。对这种超级火山的形成超出了板块构造理论的范畴，发展形成了地幔柱假说。一般认为，大火成岩省是地幔柱上升至地壳的结果，来自下地幔乃至核幔边界的热异常能够为短时间内喷发巨量岩浆提供大量的热，这是地幔柱假说的核心要点。
地幔柱对岩石圈的动力冲击或大规模岩浆底侵作用导致地表快速抬升及其形成的穹状隆升，是其重要识别标志之一（Campbell and Grifths 1990; Sahu et al，2013 ），通常发生在大火成岩省主要岩浆作用阶段之前的几个百万年到一到两个千万年，其影响范围可达上千公里，地表抬升高度可达千米（图1）。如此大规模的抬升必然对地表的沉积环境产生重大影响，例如地壳表层岩石的差异剥蚀、沉积环境出现向上变浅、出现放射状古水系等（Cox，1989; Rainbird and Ernst，2001 ）。
图1地幔柱基本结构及其到达岩石圈前后
引起的地表隆升示意图（Sheth，2007）
视线让我们移到印度。在地质学家的眼中，印度的地质用一句话可以概括∶一山一陆一火山。"山"指印度北侧的喜马拉雅山，"陆"指印度克拉通基底岩石，"火山"指的是印度中西部超级火山——德干大火成岩省（图2）。这个超级火山目前所能直接观测的熔岩面积约为51.2万平方公里。在地质历史时期，它最大面积一度达150万平方公里，相当于印度国土面积的一半！作为地幔柱作用的典型范例，德干大火成岩省形成于白垩纪-古近纪界线时期（～66 Ma），因其与恐龙灭绝的时代非常一致，与小行星撞击假说一起，长期来被认为是造成白垩纪末生物大灭绝的两大主要原因（Saunders et al.，2007）。
图2 现今德干大火成岩省地理展布
及其野外露头照片（左滑）
那么，德干大火成岩省在喷发之前是否存在明显的地表抬升呢？在印度中部及周缘地区德干大火成岩省与前寒武纪基底呈喷发接触关系，二者之间仅在局部地区出露来自基底的砾岩层，一些学者（如Sheth，2007）据此认为印度大陆不存在大火成岩省喷发之前的地表抬升证据，明显的地表抬升发生在喷发之后。而另一些学者基于沉积地层学、地貌河流、低温热年代学等证据认为德干喷发前存在明显的地表抬升（Saunders et al,2007; Sahu et al,2013)。
德干大火成岩省在喷发前到底有没有明显的地表抬升呢？地层和沉积的证据为限定这一问题提供了可能。
早在2012年，南京大学胡修棉课题组通过对印度大陆北缘藏南定日地区晚白垩世-古近纪地层学和沉积学研究发现，晚白垩世Santonian-Maastrichtian 发育的向上水深变浅的地层序列，从旧堡组远洋、半远洋沉积环境，向上突变为遮普热山坡组陆坡沉积环境，旧堡组与遮普热山坡组之间存在一个明显的区域不整合（图3），浮游有孔虫年代学约束该不整合缺失了整个Campanian期地层。
图3 定日地区遮普热山坡组与旧堡组之间不整合上下野外露头及显微薄片照片（Hu et al，2012)
Hu et al.（2012）提出这一区域不整合的两种可能解释∶一是印度-亚洲碰撞隆升造成前隆不整合，二是德干大火成岩省喷发之前造成的地表抬升。遗憾的是，由于研究地区仅限于西藏定日遮普热山地区，加之当时对印度-亚洲大陆初始碰撞时间没有很好的时代约束，对以上两种解释不能做出进一步的约束。
随后，Garzanti and Hu（2015）通过对西藏喜马拉雅岗巴地区、定日地区以及印度西北部Zanskar地区晚白垩世碎屑岩进行岩石学、物源分析及构造沉降分析等方面的研究，认为印度大陆北缘Campanian期普遍存在区域不整合，进一步提出德干大火成岩省喷发之前引起的地表隆升是造成该区域不整合的主要控制因素，而非蛇绿岩仰冲或大陆碰撞等构造运动引起的。
最近，Li et al.（2019）进一步对我国西藏喜马拉雅带（原印度大陆北缘）岗巴、定日、札达地区晚白垩世碳酸盐岩地层进行了详细的地层学和沉积学分析，并结合印度大陆西缘Kirthar褶皱冲断带、印度大陆中部（Bagh、Jabalpur和Nagpur地区）及印度大陆东南缘（Krishna-Godavari 盆地）同时期的地层学和沉积学资料综合研究后发现，在德干大火成岩省喷发之前，以德千大火成岩省为中心，在Campanian-Mastrichtian 时期普遍发育古水深向上变浅的地层序列，伴随着陆源碎屑输入量和沉积速率的突然增加，印度大陆中部地层厚度明显比边缘地区薄，且出现较长时间的沉积间断（图4）。这些地层发育特征共同指示了印度周缘沉积盆地在晚白垩世末期发生了中心式的穹隆状抬升，这一现象的最简单解释就是德干大火成岩省在抵达地表喷发前由于岩浆上涌导致地表地貌变化所致！
图4晚白垩世印度大陆北缘、中部、西缘及东南部地层对比图。地层上普遍发育向上变浅的序列，其中印度大陆中部地层厚度明显比边缘地区薄，且中部相对边缘地区出现更长时间的沉积间断。
因此，回到我们论文标题的问题∶德干大火成岩省喷发前是否造成了显著的地表抬升？我们的观点是∶YES！既然德干大火成岩省喷发前确实引起了显著的地表抬升，那么如何限定地表抬升的幅度呢？大火成岩省喷发之前引起的抬升为穹隆状，不同地区抬升幅度不同。特提斯喜马拉雅地区（定日、岗巴、札达）旧堡组顶部为远洋、半远洋沉积环境，水深范围为400-500m，向上突然变浅为遮普热山坡组外陆坡沉积环境，直至基堵拉组滨岸环境，水深为0m，因此，若不计热沉降及旧堡组顶部的剥蚀，在特提斯喜马拉雅地区，德干大火成岩省喷发之前引起的地表抬升至少为400m。此外，德干大火成岩省喷发前的地表抬升极有可能是造成晚白垩世Campanian-Maastrichtian 全球气候变冷的主要原因，因为，德干大火成岩省的岩浆上涌引起的地表大规模隆升，加速了陆地风化剥蚀速率，从而消耗了大气中的CO2，进而引发全球气温降低（图5）。
图5晚白垩至今底层水温度、87Sr/Sr及根据各种指针建立起的大气CO2浓度曲线，指示了Campanian期变冷事件，同时伴随大陆风化增强和大气CO2浓度降低
本文属作者本人理解，欲知更多详情，请进一步阅读相关原始文献。
本文作者系南京大学地球科学与工程学院助理研究员。
主要参考文献
[1] Garzanti, E., Hu, X.,2015. Latest Cretaceous Himalayan tectonics: Obduction, collion or Deccan-related uplif？Gondwana Res 28,165-178.
[2] Hu,X, Sinclai, H.D.,Wang, J., Jiang, H,Wu, F.2012. Late Cretaceous-Palaeogene stratigraphic and basin evolution in the Zhepure Mountain of southern Tibet: implications for the timing of India-Asia initial collision. Basin Res 24,520-543.
[3] Li, J., Hu,X.,Garzant,E.,Banerjee,S.,BouDagher-Fadel,M,2019.Late Cretaceous topographic doming caused by initial upwelling of Deccan magmas: Stratigraphic and sedimentological evidence.GSA Bulletin, doi.org/10.1130/B35133.1.
[4] Sahu,H.S.Raab, M.J, Kohn, B.P.,Gleadow,A.J, Kumar, D.,2013. Denudation history of Eastern Indian peninsula from apatite fission track analysis: linking possible plumerelated uplift and the sedimentary record. Tectonophysics 608, 1413-1428.
[5] Saunders,A.D, Jones, S.M.,Morgan, L.A., Pierce, K.L.,Widdowson, M.,Xu,Y.,2007. Regional ulft associated with continental large igneous provinces: the roles of mantle plumes and the lithosphere.Chemical Geology 241,282-318.
[6] Sheth, H.C.2007.Plume-related regional prevolcanic ulft in the Deccan Traps: absence of evidence, evidence of absence.Geological Society of America Special Papers 430,785-813.
[7] Daniel Le Heron, Thomas Vandyk, Hongwei Kuang, Yongqing Liu et al,2019.Bird's eye view of an Ediacaran subglacial landscape, Geology,47(8):705-709.
