《地幔柱构造学说》PPT课件

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1、地幔柱构造学说地幔柱构造学说，是一种地球内部物质运动方式和全球动力学假说，是以支配地幔大部分领域的地幔柱垂直流作为物质主要流动形式的大地构造学。地幔柱构造假说被认为是继大陆漂移和板块构造假说之后人类认识地球的第三次浪潮。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

2、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。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

3、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

4、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400km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5000km超地幔柱，另一种是底面直径小于500km小地幔柱。起源于D”层、直径达5000km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。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

5、、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。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

6、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。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

7、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67

8、0km间断面的下面板块从地表连续插入下地幔，达到1200km深度板块与上面不连续，一个大的块体正在下沉至1000～1500km深度现代无活动的俯冲板块，在670km处滞留的板块是l00Ma前板块俯冲造成的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