地幔柱构造学说.ppt

地幔柱构造与板快构造之间的关系 第三十页，共四十四页，2022年，8月28日 ⑸金星表面温度高达470℃，不存在板块之类刚 性盖层，但存在一些环状构造，它们可能是金星 的地幔柱作用于其表面的结果。如果地球形成后 不久也具有高温表面，初期地球也不存在刚性板 块，这个时期地幔柱起着更重要的作用。地幔柱 的作用形成地球刚性岩石圈之后，板块构造才起 重要作用，但即使在这一时期，地幔柱构造仍起 重要作用。因此，与板块构造相比，地幔柱构造 在地球形成和演化过程中起着更重要的作用。 第三十一页，共四十四页，2022年，8月28日 第一页，共四十四页，2022年，8月28日 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。 第二页，共四十四页，2022年，8月28日 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 第三页，共四十四页，2022年，8月28日 第一节 地幔柱构造 地幔柱构造，是地幔中受几个大的、垂直的地 幔柱流控制的动力学区域。这几个地幔柱流就是 南太平洋和非洲的两个上涌的热地幔柱和中亚、 东亚的一个下降的冷地幔柱，它们占地幔体积的 3/4，在地幔主要部分起支配作用，控制着地幔 之上的热作用和构造再造等动力学过程。 第四页，共四十四页，2022年，8月28日 现代地球中超级地幔柱示意图 第五页，共四十四页，2022年，8月28日 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。 第六页，共四十四页，2022年，8月28日 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。 第七页，共四十四页，2022年，8月28日 一 热地幔柱和冷地幔柱的概念 1 热地幔柱 热地幔柱是由地幔热物质构成的上升地幔柱。 P波层析成像显示，地幔柱有D”层和400 km深度 的上地幔两个来源。来源于D”层的地幔柱又有 两种类型，一种是直径约为5000 km超地幔柱， 另一种是底面直径小于500 km小地幔柱。 起源于D”层、直径达5000 km的热地幔柱，目 前全球有两个，分别位于南太平洋和非洲下面。 第八页，共四十四页，2022年，8月28日 太平洋形成位置 一般认为，太平洋是罗迪尼亚超级大陆在600 ～700Ma前由西伯利亚、北美和澳大利亚之间通过的RRR型板块三联点扩张而成。 这个RRR型板块三联点当时的古纬度为20°～30°S，与目前南太平洋热地幔柱的纬度类似。 第九页，共四十四页，2022年，8月28日 南太平洋热地幔柱，呈蘑菇状坐落在下地幔的 D”层上；在2000 km深度处呈圆柱状，最小横直 径约为1500 km；到670 km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。 第十页，共四十四页，2022年，8月28日 中央泛大陆热地幔柱链 非洲热地幔柱是导致200Ma前非洲大陆从冈瓦纳大陆裂解出来的热地幔柱，它与其它几个也源于核—幔边界的热地幔柱共同组成中央泛大陆热地幔柱链。大西洋的形成和这个热地幔柱链有关，大西洋中脊可能由其中的某个热地幔柱产生。 第十一页，共四十四页，2022年，8月28日 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。