一、高温
板块理论上和岩浆产生有关的高温环境,一般有三个由来:地幔对流(地温梯度)、板块俯冲摩擦生热、放射性物质。放射性物质呢,我没有做具体调研就先放到一边。就地温梯度以及板块俯冲摩擦生热而言,青藏高原地区(尤其是喜马拉雅造山带)是具备这个条件的。当然,全球板块的汇聚-俯冲边界也都具有这个特征,所以温度不会是青藏高原没有发育火山弧的主要原因;
二、低压
很显然,青藏高原目前的5000m的平均海拔以及近双倍全球平均厚度的地壳使得青藏高原地区下的软流圈本身处在异常高压状态。为什么在洋中脊有火山?为什么在日本、台湾有火山?地壳厚度是一个必须考量的因素,因为地壳厚度与压强直接相关。这里要多说一句,地壳厚度减薄当然更有利于岩浆喷出,但这个物理机制不是我强调的重点。我想说的是,地壳厚度薄使得其下软流圈的压强小,较低的压强环境能够允许固态岩石液化,因为相态转变以及温度升高势必引起体积变大,而压强较小的环境则更容易让岩石在高温环境发生液化。所以,青藏高原的高海拔所导致的低下异常高压环境一定程度上阻止了岩石液化,即岩浆形成;
三、挥发份
挥发份这一点是我认为的导致青藏高原地区没有火山弧的最关键因素。挥发份(比如水、二氧化碳)存在于岩石中会显著降低岩石的熔点,这也是为什么水在地球表面演化中扮演着极其重要的原因之一。
在印度和欧亚还未碰撞之前,是特提斯洋还未闭合时,当时印度板块向欧亚板块移动,特提斯洋壳俯冲至欧亚板块下,由于洋壳本身含水较多再有部分水份可以沿俯冲海沟渗透到深部地下,使得处于高温环境下的洋壳在较低温度环境发生熔融,形成岩浆。这部分岩浆应该就是现存青藏高原上部分火山岩的来源。
而印度板块与欧亚板块碰撞后,大洋闭合,洋壳俯冲结束,开始陆陆碰撞。这时由于密度差异上地壳开始堆积,下地壳和岩石圈地幔开始俯冲(即陆壳俯冲),而陆壳本身较洋壳中含水量少,另外由于大洋闭合,地球表面没有水源供给,使得俯冲下去的陆壳含水量更少,这意味着洋壳可以发生熔融的深度对于陆壳而言不一定能够发生熔融。所以岩浆的来源一定程度上少了许多,也深了许多。而深度增加意味着在岩浆包体上升过程中将消耗更多时间和热量,很多未达到地面便已冷却(更何况青藏地区地壳厚度大)。
这也是为啥类似于台湾、日本、印度尼西亚、意大利等地的火山活动剧烈,因为这些地方依然是洋壳俯冲为主,有大量