欧洲华力西造山带晚新生代隆升与剥蚀模式：地幔柱与裂谷作用的独特地形响应

针对欧洲华力西造山带古老基底与年轻地形矛盾现象，研究人员结合1D景观演化模型、形态计量学及短-长期剥蚀速率数据，揭示了地幔柱（穹隆状地形）与裂谷作用（不对称裂谷肩）驱动的地形分异模式，为板内非造山过程的地貌演化机制提供了新见解。

　　

欧洲华力西造山带作为3亿年前形成的古老山脉，其基底岩石在二叠纪已被夷平，但现今却呈现海拔超1000米的山地地貌。这种"古老造山带-年轻地形"的矛盾现象长期困扰学界：远离板块边界的板内区域，为何会突发隆升？是地幔柱的热扰动、裂谷活动的机械伸展，还是岩石圈弯曲的响应？更令人困惑的是，这些区域同时存在低剥蚀速率与陡峭河道、高龄冷却年龄（>200 Ma）与活跃地形改造等矛盾特征。

为破解这一谜题，Fabian Dremel团队在《Geomorphology》发表研究，创新性地将1D景观演化模型与多尺度观测数据结合。模型首次整合了挠曲均衡作用，模拟地幔柱（热减薄）和裂谷（机械减薄）驱动的差异隆升；通过数字高程模型提取河流陡度指数(k_sn)和χ值量化地形不对称性；整合187个宇宙成因核素（¹⁰Be）剥蚀速率和369个低温热年代学（AFT/AHe）数据，构建百万年尺度的剥蚀历史。

1. 地幔柱与裂谷作用的地形指纹

模型显示地幔柱形成直径240 km的穹隆，中心保留低起伏高原（剥蚀率<40 m/Ma），边缘陡峭区剥蚀率达750 m/Ma（如中央高原东部）。裂谷系统则产生不对称地形：裂谷肩面向裂谷的一侧河道陡峭（k_sn达122 m^0.9），剥蚀速率比背侧高60%（黑森林实例），导致分水岭持续向远离裂谷方向迁移。

2. 跨时间尺度的剥蚀悖论

宇宙成因核素显示现代剥蚀率（12-126 m/Ma）与阿巴拉契山脉等稳定区相当，但低温热年代学揭示长期剥蚀率（AFT达1000 m/Ma）存在数量级差异。这种"瞬时性"特征源于板内隆升量有限——地幔柱热隆升仅~1 km，裂谷肩总抬升<3 km，无法达到造山带的均衡状态。

3. 地形演化的不可逆路径

研究发现华力西地块始终处于瞬态：地幔柱区域直接从"幼年期"进入"衰亡期"，跳过稳态阶段；裂谷系统则通过分水岭迁移实现"伪稳态"，但受初始地形控制（如莱茵河-多瑙河分水岭重组）。原始排水网络的存在可使剥蚀范围扩大10倍（模型预测）。

这项研究建立了板内动力学过程与地表响应的诊断指标：地幔柱产生放射状水系与稳定分水岭，裂谷形成不对称地形与迁移分水岭。其意义在于揭示了非造山隆升的独特性——有限的岩石圈减薄量导致地形无法达到稳态，这一机制可解释全球类似古老造山带的复活现象。研究还为理解地表过程与深部动力学的耦合提供了新范式，未来结合三维流变结构将进一步提升预测精度。