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地幔柱构造学说.ppt

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地幔柱构造学说1963年，提出热点的概念；1971年，提出地幔 柱的概念；1991年，提出超地幔柱概念；1992 年，提出冷地幔柱的问题，并开始对地幔柱与 板块构造的关系进行初步分析；1994年，提出地 幔柱构造学说的概念，以及全球构造概念的热地 幔柱上升与板块俯冲的冷地幔柱下降的模式，并 认为地幔柱构造概括了地球表层的岩石圈板块构 造、深部主体的地幔柱构造、地核的生长构造， 把板块构造和地幔柱构造作为地幔热对流的两个 端元。第一节地幔柱构造 第二节地幔柱构造学说与板块构造的关系 第三节地史时期的地幔柱 第四节白垩纪中期的超地幔柱事件第一节地幔柱构造现代地球中超级地幔柱示意图南太平洋和非洲地区存在的两个巨大低波速异 常带，对应着两个热地幔柱；在中亚和东亚地区 下部的外核上面存在的高波速异常，是由大洋板 片聚集、滞留并最终塌落到外核上形成的，对应 着一个冷地幔柱。 热地幔柱、冷地幔柱的对流，是地球内部热传 导的主要形式，并且可能贯穿于地球的整个演化 过程。热地幔柱的上升，导致岩石圈减薄和超级大陆 解体，以及大陆岩石圈构造体制向大洋岩石圈构 造体制转化，对应着热点、裂解的超级大陆、大 陆裂谷、大洋扩张、伸展盆地、变质核杂岩、剥 离断层等各种张性—引张—伸展—离散环境； 冷地幔柱的下降，引起超级大陆聚合、大陆裂 谷夭折造山和洋壳俯冲消减碰撞造山，以及大洋 岩石圈向大陆岩石圈构造体制转变，对应着大陆 聚合、俯冲、逆冲推覆、碰撞造山等各种汇聚— 碰撞—挤压环境。一热地幔柱和冷地幔柱的概念太平洋形成位置南太平洋热地幔柱，呈蘑菇状坐落在下地幔的 D”层上；在2000km深度处呈圆柱状，最小横直 径约为1500km；到670km的深度变为SN向延 伸的椭圆形伞面状，并在上地幔中分成几个二 级地幔柱；这些二级地幔柱在刚性板块中分成 几个三级地幔柱，把玄武岩熔体搬运至地表。其 中一个三级地幔柱向北延伸，并与夏威夷热点 相连；向南延伸的分支通过路易斯维尔海岭与 南极洲埃里伯斯海山的热点相连。中央泛大陆热地幔柱链在地球的早期演化历史中，热地幔柱的活动 起着主导作用。随着地球演化，热地幔柱活动 有所减缓。热地幔柱经过地幔上升到冷的岩石 圈底部时，呈蘑菇状或伞状向外拆离，形成巨 大的球形顶冠，其直径可从几百km至几千km， 可引起地壳的上隆、减薄、伸展、大陆解体、 洋壳增生等，甚至大规模的溢流玄武岩喷发。 同时，还可能伴有区域变质、地壳重熔、构造 变形等，甚至引起全球气候变化、大地水准面 升降和生物灭绝等。二冷地幔柱 冷地幔柱是由滞留在上、下地幔界面附近的 板片构成的下降地幔柱，是以巨石状下落的物 质移动。 板块在大洋中脊产生，在海沟处插入地幔深 部。俯冲板块插到670km的深度时，由于受到 下地幔粘度增加和相变吸热等因素的影响会产 生强大的阻力，使板块近似水平地暂时滞留在 670km深的不连续面上。滞留的板块随时间生 长，并在其超过临界体积时开始塌陷，最终塌 落在地核表面上，形成冷地幔柱。俯冲板块从地表连续至670km间断面，并因厚度增加部分板块已插入到670km间断面的下面滞留板片下落到下地幔时，为了补偿其下落部分，必然会从下地幔向上地幔产生上升的地幔柱。即从全局来看，冷的滞留板片的下落和热地幔柱的上升必然是成对的现象。这样，两个超上涌流和一个超下降流就构成了现代地球中主要物质和热对流的方式。冷地幔柱数量变化、超冷地幔柱的诞生二地幔柱构造体系热地幔柱和冷地幔柱直接制约和决定了地球演 化各阶段引张和挤压两大构造动力体制，从而制 约和影响着地球浅部的各个圈层。 热地幔柱和冷地幔柱之间的相互制约与转化， 又决定了引张和挤压两大构造动力体制的相互制 约与转化，呈现出热点、大陆裂谷、大洋扩张等 引张构造与俯冲、碰撞、造山等挤压构造的演化 和复合叠加。1热地幔柱构造体系⑴热点构造系统 是指热点构造作用过程及其产物所构成的有机 整体，发育于地球演化各地质时期。 热点构造系统包括大陆内部非造山热点环状或 放射状构造岩浆活动区(碱性花岗岩、层状镁铁 质杂岩、碳酸岩、碱性岩、超基性岩、斜长岩 等)、大陆内部热点轨迹、大陆内部热点头尾构 造物质时空演化等构造系列和大洋洋岛—岛链热 点轨迹构造系列.⑵大陆裂谷构造系统 是指大陆裂谷构造作用过程及其产物所构成 的有机整体，广泛发育于地球演化各地质时期， 特别是元古宙，与超大陆旋回大陆解体构造作用 及产物相对应。 大陆裂谷构造系统包括三联点、夭折、坳拉谷 等各种陆内、陆间裂谷构造系列。⑶大洋扩张构造系统 是指大洋扩张构造作用过程及其产物所构成的 有机整体，发育于显生宙，主要表现为大洋扩张 的离散板块边界构造作用及其时空演化的产物。2冷地幔柱构造体系三地幔柱构造的多级演化地幔柱从核—幔边界的D”层上升并颈缩变 细，到达地幔的中