Late Cretaceous erosion rate of the Gangdese arc constrained by channel deposits from the Xigaze forearc basin

晚白垩世, 地球处于极端高温状态, 被称为“热室地球”。此时期, 新特提斯洋俯冲带与环太平洋俯冲带正值构造活跃高峰, 被认为与热室地球的形成及终结紧密相关。然而, 俯冲带活动如何影响全球气候的具体机制尚不明确, 其中一个主要原因是缺乏对地表过程速率的定量约束。冈底斯弧是新特提斯洋向北俯冲过程中在中国西藏南部形成的典型安第斯型大陆弧, 其岩浆活动在约100~80Ma期间进入高强度爆发阶段。同时, 冈底斯弧剥蚀所产出的碎屑大量沉积于临近的日喀则弧前盆地, 在深海环境中形成浊积水道系统。这些水道沉积主要由块状至中厚层砾岩与中厚层粗砂岩组成, 呈透镜状沿东西走向大规模发育, 反映了源区的快速剥蚀过程, 可为重建热室背景下大陆弧造山和剥蚀-风化过程提供重要信息。本研究系统调查了日喀则弧前盆地东部的水道沉积。结果显示, 这些沉积的形成集中于100~90Ma。水道沉积中, 岩浆岩砾石和岩屑占比达56%~83%, 且随沉积时代变新, 侵入岩组分相较于火山岩逐渐增加。砂岩中碎屑锆石U-Pb年龄多 &lt; 200Ma, 呈现~108Ma的主峰, 以及~124Ma和~156Ma的次峰, 具有正的<i>ε</i>_Hf(<i>t</i>)值, 仅 &lt; 90Ma的样品中出现大量&gt;200Ma、<i>ε</i>_Hf(<i>t</i>)为负值的锆石。综合前人研究表明, 90Ma之前的水道沉积记录了冈底斯弧持续剥蚀及侵入岩逐渐出露的过程; 而90Ma之后的沉积则反映了岩浆弧被切穿、物源区向北迁移的演化趋势。通过比较碎屑锆石年龄峰值与最大沉积年龄之间的差值, 估算源区岩浆岩从侵位到出露并搬运至弧前盆地所经历的时间为8~34Myr。结合角闪石全铝压力计推算的中酸性岩浆岩中侵位深度(约12~35km), 推算晚白垩世冈底斯弧的剥蚀速率达0.4~4.3km/Myr。在高温气候背景下, 如此高强度的剥蚀可能促进了硅酸盐岩的加速化学风化, 从而加速了大气CO₂的消耗。90Ma后, 日喀则弧前盆地中反映源区快速剥蚀的粗粒水道沉积显著减少, 全球气候也进入降温阶段。这种构造与气候同步变化的趋势, 支持了构造剥蚀在热室气候下可能驱动全球气候转变的假说。