Khám phá cơ chế hình thành Himalayas: Lớp mantle giữa vỏ Ấn Độ và Á‑Âu

Dãy Himalayas là chuỗi núi cao nhất thế giới và là nơi tọa lạc Mount Everest. (Ghi công hình ảnh: Pakawat Thongcharoen/Getty Images)

Nhóm nhà khoa học dường như vừa làm lung lay một lý thuyết có niên đại 100 năm về yếu tố nâng đỡ dãy núi cao nhất Trái Đất, theo những nghiên cứu mới.

Himalayas hình thành do va chạm giữa các lục địa Á‑Âu và Ấn Độ khoảng 50 triệu năm trước, khi [lực kiến tạo] xoét chặt vùng Tây Tạng đến mức làm vón cục và giảm diện tích khoảng 620 dặm (1,000 km). Tấm kiến tạo Ấn Độ dần lướt dưới tấm kiến tạo Âu‑Á, làm gấp đôi độ dày của lớp vỏ dưới Himalayas và Cao nguyên Tây Tạng, góp phần nâng đỡ dãy núi này.

Trong một thế kỷ, lý thuyết được ưa chuộng cho rằng việc gấp đôi lớp vỏ đã đủ để nâng đỡ Himalayas và Cao nguyên Tây Tạng. [Nghiên cứu] đăng năm 1924 của nhà địa chất Thụy Sĩ Émile Argand cho thấy vỏ Ấn Độ và vỏ Á‑Âu xếp chồng lên nhau, với độ dày từ 70 đến 80 km dưới bề mặt Trái Đất.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng lý thuyết này không còn thuyết phục, vì đá trong lớp vỏ chuyển sang trạng thái lỏng ở độ sâu khoảng 40 km do nhiệt độ quá cao.

"Nếu bạn có 70 km vỏ, thì phần dưới cùng trở nên dẻo như sữa chua – và bạn không thể xây dựng một ngọn núi trên sữa chua," [Pietro Sternai] – phó giáo sư địa vật lý tại Đại học Milano-Bicocca và tác giả chính của nghiên cứu – cho biết với Live Science.

Bằng chứng từ trước đây đã gợi ý rằng lý thuyết của Arnand là không chính xác, nhưng ý tưởng về hai lớp vỏ dày chồng lên nhau quá hấp dẫn nên hầu hết các nhà địa chất vẫn giải thích dữ liệu theo quan điểm của một lớp vỏ gấp đôi.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy có một mảnh mantle nằm xen giữa vỏ Á‑Âu và Ấn Độ. Điều này giải thích tại sao Himalayas lại cao đến vậy và duy trì độ cao như hiện nay, theo bài báo được đăng ngày 26 tháng 8 trên tạp chí [Tectonics].

Lớp mantle là tầng ngay bên dưới vỏ Trái Đất, có mật độ cao hơn nhiều và không chuyển sang dạng lỏng ở cùng nhiệt độ. Trong khi đó, vỏ lại nhẹ và có tính nổi, hành xử như tảng băng chìm – càng dày thì càng nâng cao bề mặt.

Sternai và các đồng nghiệp đã phát hiện phần chèn mantle thông qua mô phỏng va chạm giữa các lục địa Á‑Âu và Ấn Độ trên máy tính. Mô hình cho thấy khi tấm Ấn lướt dưới tấm Âu‑Á và bắt đầu chuyển sang trạng thái lỏng, các mẩu vỏ của nó nổi lên và bám vào đáy của lớp lithosphere cứng, thay vì bám trực tiếp vào đáy của vỏ Á‑Âu.

Biểu đồ từ nghiên cứu cho thấy các mẩu vỏ Ấn nổi lên và bám vào đáy của lithosphere sau va chạm giữa các lục địa Á‑Âu và Ấn Độ. Trong hình, màu xanh đậm biểu thị tầng trên của mantle và màu cam thể hiện vỏ Ấn một phần bị nóng chảy. (Ghi công hình ảnh: Sternai et al. 2025, Tectonics. Phát hành theo giấy phép Creative Commons CC BY 4.0.)

Đây là điểm then chốt, theo Sternai, vì có một lớp mantle cứng nằm xen giữa các lớp vỏ, giúp củng cố toàn bộ cấu trúc dưới Himalayas. Hai lớp vỏ mang lại tính nổi, trong khi lớp mantle tạo ra sức cản và độ bền cơ học. "Bạn có tất cả những thành phần cần thiết để nâng cao địa hình và duy trì trọng lượng của Himalayas và Cao nguyên Tây Tạng," ông nói.

Các nhà nghiên cứu sau đó so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu địa chấn và thông tin thu thập từ mẫu đá. Phát hiện về lớp mantle chèn trong mô hình phù hợp với các bằng chứng trước mà lý thuyết của Arnand không giải thích được, theo [Simone Pilia], phó giáo sư địa khí học tại Đại học King Fahd về Dầu khí và Khoáng sản ở Ả Rập Xê Út, cho Live Science.

"Mọi thứ bây giờ mới có ý nghĩa," Pilia nói. "Những quan sát trước đây vốn mâu thuẫn giờ được giải thích dễ dàng hơn khi có mô hình với cấu trúc: vỏ, mantle, vỏ."

Nghiên cứu trình bày bằng chứng mạnh mẽ cho mô hình này, nhưng việc bác bỏ lý thuyết 100 năm của Arnaud vẫn gây tranh cãi do tính phổ biến của nó, theo Pilia.

Một [Bài báo liên quan] cho biết: "Một vụ va chạm kiến tạo khổng lồ? Không phải cách hình thành Himalayas, theo các nhà khoa học."

Một bài báo khác nói: "Mount Everest còn cao hơn mức dự kiến — với nguyên nhân có thể là do một dòng sông kỳ lạ."

Và một bài báo nữa đưa ra: "Sự va chạm kiến tạo khổng lồ gây ra sự phát triển của Himalayas cũng có khả năng phá vỡ cấu trúc Tây Tạng."

Theo [Adam Smith], nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Glasgow không tham gia vào nghiên cứu, "Tôi nghĩ các tác giả đúng khi cho rằng đây là vấn đề gây tranh cãi. Tất cả các công trình trước đây đều đồng ý rằng toàn bộ vật liệu dưới Himalayas đều đến từ vỏ."

Tuy nhiên, các kết quả này vẫn hợp lý và giải thích được nhiều hiện tượng địa chất bất thường ở Himalayas, theo Smith. "Các tác giả đã chạy rất nhiều mô phỏng với các độ dày khác nhau cho tất cả các lớp, và dường như luôn thu được phần mantle chèn giữa hai tấm vỏ."

[Douwe van Hinsbergen], giáo sư về kiến tạo toàn cầu và địa sử học tại Đại học Utrecht, người không tham gia nghiên cứu, cho rằng phát hiện này rất tinh tế. "Nếu một lục địa đẩy xuống dưới lục địa khác, bạn sẽ mong đợi sự hình thành của một lớp gồm lithosphere của tầng trên (Tây Tạng) và sau đó là vỏ của tấm (Ấn Độ)."