地幔柱构造学说(精选)
大地构造学若干常见术语简释(2)
大地构造学若干常见术语简释（2）胡经国12、蛇绿岩套蛇绿岩套（O phiolite Suit），简称蛇绿岩（O phiolite），是指一套由蛇纹石化超镁铁岩、基性侵入杂岩和基性熔岩以及海相沉积物构成的岩石组合。
在地学中这个就是有名的Steinmann“三位一体”概念，在世界范围内产生了深远的影响。
蛇绿岩套的代表层序自下而上为：橄榄岩、辉长岩、席状基性岩墙和基性熔岩以及海相沉积物；其中橄榄岩和辉长岩在层序上可以重复多次。
蛇绿岩一般呈灰绿色，其中普遍伴生有蛇纹石。
一个发育完善的蛇绿岩套从底部到顶部的岩石组合顺序是：变质橄榄岩→堆积杂岩→岩墙杂岩→枕状熔岩。
这种层序性是蛇绿岩套的基本特征。
蛇绿岩与大洋岩石圈的演化有密切的关系，而且二者在岩石类型和岩石序列上有很大的相似性。
因此，研究蛇绿岩的组成、成分及成因是了解大洋岩石圈结构、演化及动力学机制的主要途径。
简单地说，蛇绿岩是由于两个板块碰撞时，因温度很高而导致碰撞接触带的洋壳物质发生变质而形成的。
蛇绿岩代表在地史时期对应地区存在一个广阔的大洋。
13、地幔柱构造说地幔柱构造说，是一种关于地球内部物质运动方式和全球动力学的假说，是以支配地幔大部分的地慢柱垂直流作为主要流动形式的大地构造学说。
地幔柱（M antle Plume），是指地球深部地幔热对流运动中的一股上升的圆柱状固态物质的热塑性流，即从软流圈或下地幔涌起并穿透岩石圈而形成的热地幔物质柱状体。
它在地表或洋底出露时就表现为热点。
热点上的地热流值大大高于周围广大地区，甚至会形成孤立的火山。
14、构造要素构造要素、构造地块和构造体系，合称为地质构造三重基本概念，是李四光先生创立的地质力学中的构造地质术语。
构造要素（Structural Elements）又称结构要素，是地质构造的基本单元，也是构造体系的基本成分。
按成因，构造要素分为原生结构要素和次生结构要素。
按几何形状，构造要素分为面状结构要素（结构面或面理）和线状结构要素（线条或线理）。
地幔柱研究及进展
Olson等（1988）用计算机进行二维对流模 拟实验也产生了类似形态。
Campbell和Griffiths（1990）建立了地幔热 柱动力模型，岩浆熔体形成于地幔热柱的高 温轴部的尾柱区，其压力条件比冠状柱头稍 高。地幔热柱尾柱高温物质部分熔融，可形 成不受地幔影响的苦橄质岩浆或苦橄玄岩浆 或科马提岩。冠状柱头物质上涌释压减薄或 下部尾柱岩浆的加热，发生熔融产生岩浆。 由于冠状柱头具有化学分带和物质混合特征， 产生的岩浆也表现出两源混合地球化学特征。 尾柱的大量熔融和熔浆的凝聚上升，为地幔 热柱的头部区提供地幔岩熔融所需要热源和 降低岩浆熔融温度的挥发组分。因此，尾柱 的熔融使冠状柱头具备形成熔浆的热异常和 含水条件。 日本学者丸山茂德等（1991）通过地震层析 成像技术推测地幔柱的形态。
地幔柱基本特征的研究与发展
1，形态特征
Whitehead -Luther（1975）用染色水从高粘度和高密度的葡萄糖浆 底部注入。结果产生大头细尾形态。他们认为从地球深部高温低粘度 D”层产生的热幔柱的形态应与此相似。他们实验还证明，热幔柱顶冠 大小与尾柱直径粗细的比例关系主要取决于热幔柱和周围物质的粘度 差，粘度差愈大，尾柱愈细。
地幔动力学模式 Mantle dynamics
2．地幔柱的化学成分特征 构成热点的大洋岛玄武岩的化学成分能较好地反映地幔柱的化学成 分特征（地幔探针）与大洋中脊玄武岩相比，大洋岛玄武岩富含大离 子不相容元素，并且有较高的 8 7 Sr/ 8 6 Sr 和较高 1 4 3 Nd/ 1 4 4 Nd 。据此 Compbell —Griffths（1992）认为热幔柱的化学成分特征反映元素源 于富集型地幔（相当于下地幔）。
Yuen和Schubert（1976）建立了可变粘度流体二维地幔柱的理想化 模式。 Li和Guan（1983）对恒定粘度的流体进行了轴对称热地幔柱研究， 建立了可变粘度流体的二维地幔柱。 Loper和Stacey（1983）提出了可变粘度流体中一个稳态轴对称地幔 柱的热结构和动力学结构，强调地幔热柱热流仅具有从地核向地表输 送热量的作用。
地幔柱名词解释
地幔柱名词解释
地幔柱（Mantle plume）是一个地质学术语，指的是地球内部热量上升并形成的热柱状物质运动。
这种物质运动的来源是地幔深处的热量，其中包含了较高温度和较低密度的物质。
地幔柱的形成是由于地幔上升的热量和物质集中在一个热点上，并向地球表面传播。
地幔柱已经被认为是一种造山作用的主要机制之一。
当地幔柱穿过地球的岩石地壳时，它们会通过热量传递和物质运动形成火山和岩浆洪流。
这些火山和岩浆洪流可以形成山脉和岛屿。
地幔柱也是地球上现存火山喷发和地震的原因之一。
地幔柱的研究对于理解地球内部的物质运动和地球演化历程非常重要。
科学家们使用多种技术手段来探测地幔柱，例如地震波传播速度的测量和地球磁场的变化等。
近年来，随着科技的不断发展，人们对地幔柱的认识不断深入，这有助于我们了解地球内部结构和地球演化历程的全貌。
地幔柱构造.ppt
地幔柱作用于活动板块留下热点轨迹示意图
Morgan（1971，1972）进一步提出太平洋中的热点是一系 列狭窄的热隆起，并将其称之为幔柱（Plume）。热点被认为 是由称之为“地幔柱”的地幔物质上涌形成的。Morgan认为 地幔柱可能起源于接近地核的地幔深处，由于热不稳定而上升， 直径约150km，移动速度相对较小，为火山作用提供热和火山 物质，是板块移动的驱动力。Morgan（1972）又指出，热点 是地幔隆升在地壳中的一种表现，是地幔柱上升的地点，认为 Wilson（1963）所指的固定热地幔源区，实际上是一个产于地 幔底部热边界附近的热幔柱，把炽热的圆筒状岩石类物质流， 称之为地幔柱（Mantle Plume，或译为地柱、热点、地幔羽、 热缕、热柱、热幔柱、幔羽、幔柱、地幔热柱、地幔热流柱、 地幔柱构造等）。
（2）热点与地幔柱的分类 Wilson（1973）曾将热点分为5类：
①位于南大西洋中脊和东太平洋隆起或其附近的热 点； ②洋中脊其它部位的热点； ③与裂谷带有关的年轻热点； ④可能固定于海底的年轻热点； ⑤已被掩盖的老热点。
这5个类型基本概括了产于大陆和大洋两个不同地 壳环境中的热点。
从起源的角度， Maruyama 等 （ 1994 ） [ 丸 山 德 茂 ] 和 Fukao 等 （ 1994 ） 以 核 - 幔 界 面 （2900km）、上地幔底 界 （ 670km ） 、 岩 石 圈 底 界 （ 100km ） 深 度为 界，将地幔热柱划分为 一、二、三次柱，这种 分类体现了地幔柱的多 级演化特征。
地幔柱构造
Mantle Plume Tectonics
地幔柱构造
Mantle Plume Tectonics
第一章 地幔柱构造的基本思想与理论 第二章 与地幔柱有关的几个问题 第三章 地幔柱构造的主要标志与特征 第四章 地幔柱构造的岩浆作用 第五章 地幔柱构造的成矿作用 第六章 我国与地幔柱/热点有关的
地幔柱3
Hill（1992）将地幔柱之上的热作用和构造再造的全过程 称之为地幔柱构造作用。 White 和 McKenzie （ 1989 ）认为几 乎所有的大陆拉张、打开事件都与地幔柱有关， Campbell 等 （ 1989 ）提出太古代绿岩带及科马提岩的成因可以从地幔柱 构造中得到新的解释，Schilling（1973）认为地球上的许多地 球化学“异常”区与地幔柱有着密切的联系， Wilson （ 1973 ） 指出热点以火山作用、隆起和高热流为标志。 因此，本章重点分析地幔柱构造在岩石圈浅部地质作用的 重要地质、地球化学、地球物理、遥感、地热等标志和特征， 特别是组合标志与特征。此外，地幔热柱活动对大气圈、水 圈、生物圈都有重要影响，也可以造成大规模生物绝灭。
3、裂谷和裂谷式断陷盆地标志与特征
裂谷、裂谷式断陷盆地和地堑，也是热穹隆构造的进 一步发展与演化，属于地幔柱构造体系中地幔热柱-大陆裂 谷构造系统的浅部地壳标志与特征。 一般来说，“威尔逊旋回”在一个大陆内部开始，相 对固定的地幔热柱使上覆岩石圈温度升高，形成“热点”， 产生地壳穹隆。当地壳在热点之上进一步呈穹隆状上升， 发育放射状的三条或多条裂谷所组成的“三叉”裂谷系统。 理论上的“三叉”裂谷，三支裂谷形成互成120°对称排列。 裂谷支与相邻的裂谷最终连接起来，形成一个连续的裂谷 系统（图2-2、2-3）。 Burke和Dewey（1973）系统研究了地幔热柱与裂谷 的成因联系，认为地幔热柱成因的“三叉”裂谷系统是在 洋底扩张的初期形成的。
Morgan（ 1972 ）认为热点是地幔表面隆升在地壳中的一 种表现。Wilson（1973）提出热点活动地区具有鲜明的高地 形隆起，而且可以保持很长时间，这是热点的一个重要特征。 Burke和Whiteman（1973）提出广泛的穹状上隆是与地幔热 柱活动有关的裂谷作用的先兆。Burke和Dewey（1973）认为 裂谷发育在位于热点之上的热穹隆上。 Thiessen （ 1979 ）提 出非洲大陆上盆地和隆起是地幔物质上下对流造成的，地幔 物质向上移动，常以地表火成活动为标志。Kazmin（1980） 指出东非穹隆的发展与板块运动稳定时期地幔柱的活动有关。
5.幔柱构造成矿理论
一 、 幔 柱 构 造 理 论
第五章 幔柱构造成矿理论
• Deffeye（1972）认为热幔柱是下地幔上涌形成的。 Anderson（1975）认为地幔柱是一种化学柱，其化学成 分与周围地幔物质有明显的差别，他来源于地幔底部的D” 层；D”层从外地核那里聚集了大量的放射性元素。放射热 导致D”层具有高温低粘度特征，曾而形成地幔热柱。而 Olsen和Yuen（1982）则认为地幔柱，既是“热”柱， 又是化学柱。 • 在20世纪70年代初期，Wilson（1973）将热点大致分 为5类：①位于南大西洋中级和东太平洋隆起或其附近的 热点；②洋中脊其他部位的热点；③与裂谷带有关的年轻 热点；④可能固定于海底的年轻热点；⑤已经掩盖的老热 点，这5个类型概括了产于大陆和大洋两个不同地壳环境 中的热点。
二 、 幔 柱 构 造
第五章 幔柱构造成矿理论
二 、 幔 柱 构 造
图5-3 地幔热柱构造体系示意图
第五章 幔柱构造成矿理论
分别起源于和返回地球深部的多级次的热幔柱与冷幔 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各个圈 层至近地表各部位。不同级别与序次的热幔柱与冷幔 柱之间的相互制约与转化，又决定了引张、挤压两大 构造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、造山带等挤压构 造的演化和复合叠加。 地幔柱，又有一次柱、二次柱、三次柱之分，包括超 级地幔柱、地幔热柱、地幔亚热柱及地幔幔枝几个不 同级次。它们主要反映地幔热柱的多级演化特点，不 包括冷幔柱的级次，暂时不作为整个幔柱构造体系分 类依据进行体系划分。
第五章 幔柱构造成矿理论
二、幔柱构造 Maruyama (1994)将在地幔中受一些大的垂直的地幔柱流控制的 动力学区域，称之为地幔柱构造，提出了包括作为地幔柱构造一部 分的板块构造的地幔柱构造学初步概念。幔柱构造和作为显生宙幔 柱构造一部分的浅部岩石圈板块构造，为地幔对流的两个极端类型。 幔柱构造中并存的热幔柱与冷幔柱的运动，为地球演化各阶段地幔 物质的主要运动形式，导致前寒武纪超大陆解体-聚合旋回，驱动显 生宙板块运动，导致地球各圈层相互作用，特别是壳-幔相互作用。 热幔柱发育，导致岩石圈减薄和超大陆解体，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。冷幔柱回流，引起超大陆聚合、大陆裂谷天 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。
地幔柱学说的发展
很值得研 究的理论 ， 从热点学说到地 幔柱再到超级地幔柱和地幔柱构造 ． 尽管地幔柱在 解释地球现 象的时候还有很 多不尽人 意的地 方． 需要 更 我们积极 的去怀疑或者证实。 峨眉 山玄武岩被认为是地幔柱头的结果， 它的喷发持 续时间， 物质来源 ， 和古地磁 的关系， 和生物灭绝的关系以及 潘基 亚大陆的演化还在进一步的研 究中 【 关键词 】 板块构造 ； 地幔柱； 峨眉 山玄武岩
【ｂｔ ｃ］ｃ ｎ ｓ ａｅ ｅｎｔ ｐ ｏｔ ａ ｅｅ ｔ ｗｔ ｔｅ ｅｅ ｐ ｅｔｎ ａ ｒｙ ｆｈ ｌｅｔ ｔ ｉ． ｅｅｒ ｎｔ ｙａ ｉ Ａ ｓ ａｔＳｉ ｔｔ ｈｖ ｅ ｅ ｍ ｓｐｒｏｔ ａｈ ｉ ｖｌ ｍ ｎ ａｄｍ ｔ ｔ ｏ ｔ ｐ ｔ ｅ ｏ ｃ Ｒ ｓ ｃ ｏ ｅｄｎｍｃ ｒ ｅ ｉｓ ｓ ｈｕ ｔｆｈ ｒ ｈ ｈ ｄ ｏ ｕ ｅ ａ ｃ ｎｓ ｉ ａｈ ｈ
ｔｅｅ ｉ ｏ ｉｓｔ ｆｃｏ ｅａｌｉ ｈ ｈ ｏ ．Ｅｍｅｓａ ｏ ｄ ｂ ｓ ｌ ｉ ｈ ｕ ｈ ｏｂ ｈ ｅｕｔｏ ｈ ｒ ｓｓｍｅ ｄｓａｉ ａ ｔｒ ｄ ｔｉ ｎ ｔｅ ｔｅ ｒ ｓ ｙ ｙ ｉｈ ｎ ｆ ｏ ａａｔ ｓｔｏ ｇ ｔｔ ｅ ｔｅ ｒｓ ｌ ｆＥｍｅｓ ａ ｌｍｅｗｈｃ ｘｓ ６ Ｍａａ ｏ ｈ ｌ ｉｈ ｎ ｐｕ ｉｈ ｅ ｉｔ２ ０ ｇ ．Ｔ ｅ ｅｕ ｔｎ ｉ ，ｗｈ ｒ ｈ ａ ａｃ ｍｅ ａ ｄ ｔｅｒｌｔｏ ｓ ｉ ｔ ｈ ａｅ ｍａｎｅｉｍ ｎ ｐ ｃｅ ｘｉｃｉｎａｅｕ ｄ ｒｒｓ ａｃ ｒｐ ｉｇｔ ｍｅ ｅｅｔｅｌｖ ａ ， ｎ ｈ ｅａｉｎ ｈｐ ｗｉ ｔｅｐ ｌｏ ｇ ｔ ｈ ｓ ａ ｄ ｓ ｅ ｉｓｅ ｔ ｔ ｌ ｎ ｅ ｅｅ ｒｈ． ｎ ｏ
第四章 地幔柱构造
一、地幔柱概念的由来
全球板块构造理论的创始人之一 Morgan （证明地球表面存在绕极旋转运动）于1971年首 次提出热幔柱的概念。他认为Wilson所指的 固定热地幔区实际上是一个产生于地幔底部 附近的热幔柱，热点火山链则是长期活动的 热幔柱熔融物质在上覆运动板块上留下的轨 迹。他根据全球热点分布数量推测地幔中大 约存在20多个热幔柱，现在一般认为（王登 红，1998）全球共有至少45个热点，其中大 陆14个，大洋中30多个（51个？）。
（1）地幔柱的启动和上升 （2）地幔柱的脉冲运动特征 （3）地幔对流对地幔柱运动的影响
1. 形态特征
目前有关地幔基本特征的认识主要来源于对地 幔柱作用产物—热点火山链和大陆溢流玄武岩的 直接观察和对地幔柱所进行的各种模拟实验研究。
Whitehead -Luther（1975）用染色水从高粘度 和高密度的葡萄糖浆底部注入。结果产生大头细 尾形态。他们认为从地球深部高温低粘度D”层产 生的热幔柱的形态应与此相似。他们实验还证明， 热幔柱顶冠大小与尾柱直径粗细的比例关系主要 取决于热幔柱和周围物质的粘度差，粘度差愈大， 尾柱愈细。Olson等（1988）用计算机进行二维对 流模拟实验也产生了类似形态。日本学者丸山茂 德等（1991）通过地震层析成像技术推测地幔柱 的形态。
②热幔柱的化学成分特征表明它主要来源于富集型地 幔（即下地幔）；
研究表明，如果D”层受到某种热扰动，其物 质的粘度会降低，流动性增强，在热梯度的驱动 下，所有受扰动作用的高温低粘度物质会向热边 界层最低处汇聚，并在那里形成地幔柱。
近年来研究结果表明，热幔柱上升速率是非 常慢的，认为一个典型的热幔柱从D”层到达地表 （或近地表）大约需要100Ma，其相对移动速度 一般低于1cm/a，大规模的溢流玄武岩是热幔柱 经过长期积累和捕虏周围地幔所形成的巨大球状 顶冠减压熔融喷发产物，在通道打通之前，热幔 柱不可能快速上升，因为上升过程和喷发过程都 会导致热量的大量散失，从而减少地幔柱的活动 能力。
地幔柱5
(一)地幔柱构造对地球演化各阶段成矿作用的控制
地幔柱构造对成矿的控制涉及到前寨武纪 -显生宙的地球演 化各个阶段。早在20世纪70年代中期，Sawkins(1976)即已明确 指出前寒武纪和显生宙大陆内环境中形成的重要矿床均与地幔 热点活动有时空联系，并提出三个分布广泛的伴随有超大陆解 体和重要矿床产出的热点活动时期 ( 表 4—1) 。在 90年代初期， Barley等(1992)和Kerrich(1992)进一步讨论了前寒武纪金属成矿 巨旋回与超大陆旋回的内在成因联系，提出成矿作用集中发生 在超大陆的解体和聚合期。Maruyama(1994)则提出了地幔柱构 造导致了地球演化不同阶段超大陆的解体与聚合。到90年代末， 我国学者侯增谦、李红阳等 (1998) 先后提出了地幔柱构造成矿 系统，强调了地幔柱构造体系与地史上超大陆旋回与金属成矿 巨旋回的内在统一性，进一步探讨了地幔柱构造对地球演化不 同阶段不同成矿作用的控制特点。
(1)与大陆内部非造山地幔热柱-热点活动有关的岩浆岩与成矿
该阶段岩浆岩主要为碱性花岗岩、层状镁铁质杂岩、碳酸盐岩、 碱性岩、超基性岩、斜长岩、大陆溢流玄武岩、流纹岩和花岗岩 等。其中，碱性岩和碳酸盐岩等主要为地幔热柱-热点头部岩浆活 动产物，伴随有稀土、稀有等矿床；超基性岩或层状镁铁质-超镁 铁质杂岩主要为地幔热柱-热点尾部岩浆活动产物，相关的矿床主 要为铂、钯、镍、铜和钒钛磁铁矿矿床；大陆溢流玄武岩往往是 地幔热柱-热点岩浆活动直接喷出地表的产物，相关的矿床主要为 铜矿床；碱性花岗岩、花岗岩和流纹岩为地幔热柱-热点构造作用 引发花岗岩化形成花岗质岩浆上侵的产物，相关的矿床以锡矿为 代表，可包括与非造山花岗岩有关的所有矿床。在成矿物质来源 上，与地幔热柱-热点头部、尾部岩浆产物及直接喷出地表的碱性 玄武岩有关的矿床，往往具有典型的幔源特征，或以幔源为主， 混有少量壳源物质；与花岗岩有关的矿床多表现为典型的壳-幔混 合成矿特点。
地幔柱4
地幔热柱 - 大陆裂谷岩浆作用，是地幔热柱 - 热点岩浆作 用进一步发展的产物，也是地幔柱构造岩浆作用过程中岩浆 活动广泛发育的演化阶段。它广泛发育于地球演化各地质历 史时期，与超大陆旋回的大陆解体岩浆作用相对应。地幔热 柱-大陆裂谷岩浆作用又包括地幔热柱 -大陆裂谷(三联点、夭 折裂谷、拗拉谷等各种大陆裂谷)构造系统岩浆作用和地幔热 柱-亲弧裂谷系统岩浆作用。 地幔热柱-大洋扩张岩浆作用又是地幔热柱 -大陆裂谷-大 洋裂谷岩浆作用的进一步发展，主要发育于显生宙。冷幔柱 的岩浆作用可划分为冷幔柱-前寒武纪硅铝壳造山岩浆作用和 冷幔柱-显生宙硅铝壳或洋壳造山岩浆作用。
克尔格伦 (Kerguelen) 海台：与翁通爪洼海台相比，克尔格伦海 台的地壳厚度要小得多，约为 15～ 20km。大洋钻探资料表明其 喷发环境为陆相(Schlich等，1989)。缺少充分的年代学资料，但 如果台地的增生是伴随着南印度洋的打开的话，那么岩浆活动可 能持续了 40Ma(Saunders 等， 1994) 。 Mattielli ， N ．等人 (1996) 通过对橄榄岩 (Iα 型：方辉橄榄岩、贫单斜辉石的二辉橄榄岩； Iβ型：纯橄岩)、含二辉尖晶石超基性和基性包体(IIα型：富单斜 辉石的二辉橄榄岩、异剥橄榄岩、二辉岩、变辉长岩和斜长岩 ) 及钛铁矿变辉长岩 (IIc 型 ) 的研究，发现亏损型 MORB( 富含 II 型 包体)与克尔格伦幔柱 (富含I型包体)之间存在不同程度的相互作 用。 I 型橄榄岩是克尔格伦幔柱部分熔融的残余； II 型包体则是 拉斑玄武岩浆的深部结晶堆积岩。同位素地球化学研究还强调了 克尔格伦幔柱的演化历史中，幔柱与扩张脊之间相互作用的重要 性。II型包体的同位素和岩石地球化学特征证实了克尔格伦海台 的北部类似于冰岛型构造背景的想法 (地球物理资料表明北克尔 格伦的地壳结构类似于现代的冰岛，Recq等，1990；1995)，而I 型包体(类似于瓦胡岛上发现的包体)的研究结果则表明克尔格伦 岛与夏威夷型板内火山构造环境相似。
板块构造与地幔柱构造浅析
板块构造与地幔柱构造浅析胡亮 011082-08 20081001216内容提要：板块构造学说引发了地球科学的革命，成为最盛行的地学理论之一。
但是一些新观点和新假说，如地幔柱构造假说的等，使地质构造研究潮流移向多元化。
本文对板块构造学说与地幔柱构造假说各自的特征和动力学模式，以及两者之间的内在关系进行了简单地阐释和论证。
关键词：板块构造；板块运动；地幔柱；地幔柱构造。
1.板块构造学说及板块运动的动力板块构造学说(Plate tectonics)是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
该学说成功解释了许多地理现象，如大西洋两岸的轮廓问题；非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题；南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物；南极洲发现温暖条件下形成的煤层等等。
大洋中脊是地幔对流上升的地方，地幔物质不断从这里涌出，冷却固结成新的大洋地壳，以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移，自中脊向两旁每年以0.5～5厘米的速度扩展，不断为大洋壳增添新的条带。
因此，洋底岩石的年龄是离中脊愈远而愈古老。
当移动的大洋壳遇到大陆壳时，就俯冲钻入地幔之中，在俯冲地带，由于拖曳作用形成深海沟。
大洋壳被挤压弯曲超过一定限度就会发生一次断裂，产生一次地震，最后大洋壳被挤到700公里以下，为处于高温溶融状态的地幔物质所吸收同化。
向上仰冲的大陆壳边缘，被挤压隆起成岛弧或山脉，它们一般与海沟伴生。
现在太平洋周围分布的岛屿、海沟、大陆边缘山脉和火山、地震就是这样形成的。
所以，海洋地壳是由大洋中脊处诞生，到海沟岛弧带消失，这样不断更新，大约2～3亿年就全部更新一次。
因此，海底岩石都很年轻，一般不超过二亿年，平均厚约5～6公里，主要由玄武岩一类物质组成。
而大陆壳已发现有37亿年以前的岩石，平均厚约35公里，最厚可达70公里以上。
除沉积岩外，主要由花岗岩类物质组成。
地幔物质的对流上升也在大陆深处进行着，在上升流涌出的地方，大陆壳将发生破裂。
地幔柱构造
地幔柱构造发布时间：2021-06-17T06:03:12.329Z 来源：《防护工程》2021年5期作者：王一烽[导读] 地幔柱是源于核幔边界或上下地幔边界的热异常物质，其隐含的巨大能量导致地幔的大规模熔融和大火成岩省的形成。
本文简要概括地幔柱的起源、演化、地幔柱和地幔柱活动模式。
王一烽长安大学地球科学与资源学院陕西西安 710054摘要：地幔柱是源于核幔边界或上下地幔边界的热异常物质，其隐含的巨大能量导致地幔的大规模熔融和大火成岩省的形成。
本文简要概括地幔柱的起源、演化、地幔柱和地幔柱活动模式。
关键词：地幔柱；起源；演化；大火成岩省0 引言20世纪是大地构造理论研究的黄金时期，经历了从经典的槽台学说到板块学说的转变。
板块构造理论，又称为全球大地构造理论，其突破了经典槽台学说的固定模式，认为包括地壳和软流圈上部的岩石圈板块，无论是大陆地壳还是大洋地壳，都曾经发生过并持续发生了大规模的水平运动。
但对于板块内部的一些岩浆活动等地质现象，板块构造理论模型却无法很好的解释，随后的热点假说以及地幔柱理论很好的补充了板块构造在这方面的缺失。
1 地幔柱概念的提出远离板块边缘的板块内部的地质作用使得板块理论遭受了挑战，尤其是对于大洋热点火山链和大陆溢流玄武岩的分布特点、分布规模、化学成分和形成温度等方面均无法得到考证（赵国春，吴福元，1994）。
Morgan（1971）首次提出地幔柱的含义，他指出：地幔柱是来源于地球深部的物质地幔内存在着一种上升的、圆柱状的、局部熔融的物质流，即“热柱”。
热柱到达于地表之处或地幔热流上升之处，称之为“热点”。
上升的炽热地幔柱可把上覆岩石圈抬升，使地壳呈现巨大穹隆构造，当地幔柱冲破岩石圈则形成热点。
2 地幔柱的特点20世纪90年代初，Griffiths和Campbell成功地解决了热驱动和大粘滞度对比这两大模拟热柱的基本问题，据此建立了动态热柱结构模型。
根据其实验结果和数值模拟，认为热柱由两部分组成：大的蘑菇状柱头和细长的热柱尾（Griffiths, Campbell，1990）。
10地幔柱
(V CourtHale Waihona Puke llot et al., 2003)
现在对地幔柱模式的共识:
传导过程穿透核幔边界，在该界面上方的100－ 200km内，由地幔底层的固态硅酸盐岩石吸收；当这 一过程持续到积累了足够的热能后，这层因过热而密度 显著降低的地幔岩石将上升近3000km，到达岩石圈底 部而形成地幔柱。 地幔柱的上升速度是非常缓幔的。模拟试验的结果 认为从核-幔边界（约2900km深处）附近的下地幔底层 物质穿过整个地幔上升到地表大约需要100my即1亿年。
White和McKenzie（1989）认为， 位于岩石圈下面的地幔热柱是直径约 1000~2000km，温度超过正常值100200oC的一个区域。
洋岛和板内大陆裂谷玄武岩火山 活动通常被看作为地幔热柱或热点在 地表的表现。来自地球深部的地幔热 柱头部的热使岩石圈弱化，导致岩石 圈开裂。
Kilauea, which lies over the Hawaiian hotspot, erupting in 1971
地幔柱构造学说(Plume Tectonics)
Maruyama（1994）在已有的地幔柱学 说基础上，提出了一种新的全球构造 观—地幔柱构造(Plume Tectonics)。
他根据全球P波层析资料所作的地质解释，认 为全球在南太平洋及非洲存在两大超级上升 地幔柱，而在亚洲存在一个超级下沉地幔柱 大西洋中脊则是一个次一级的上升地幔柱。
1963年Wilson为解释板内岩浆作用，特别是呈链状分 布的火山作用(如夏威夷一皇帝海火山链)时提出“热点” （hot spot）概念，即地幔中相对固定和长期的热物 质活动中心。
Hot spot
This is proposed as a possible origin of the Hawaiian chain of islands
板块构造学说和地幔柱假说之漫谈
板块构造学说和地幔柱假说之漫谈摘要：板块构造学说和地幔柱假说是当今解释地球构造的两大理论。
本文介绍两大学说的产生、主要内容、成功与不足，并对二者进行比较。
二者在许多方面可以互为补充、共存，共同构成了全球构造体系。
关键词：板块构造；地幔柱；全球构造体系。
1.板块构造学说1915年魏格纳在《大陆与大洋的起源》一书中提出了大陆漂移的概念；20世纪六十年代初，美国地震地质学家迪茨提出了"海底扩张" 的概念；1968年，在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上，法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出板块构造学说。
图1 世界板块分布图勒皮雄等人认为大洋的发展与大陆的分合是相辅相成的，并将全球地壳分为六大板块，太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极洲板块（图1）。
六大板块中除太平洋板块几乎全为海洋外，其余五个板块既包括大陆又包括海洋。
此外，在板块中还可以分出若干次一级的小板块，如把美洲大板块分为南、北美洲两个板块，菲律宾、阿拉伯半岛、土耳其等也可作为独立的小板块。
板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。
在前寒武纪时，地球上存在一块泛大陆。
以后经过分合过程，到中生代早期，泛大陆再次分裂为南北两大古陆，北为劳亚古陆，南为冈瓦那古陆。
到三迭纪末，这两个古陆进一步分离、漂移，相距越来越远，其间由最初一个狭窄的海峡，逐渐发展成现代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。
到新生代，由于印度已北漂到亚欧大陆的南缘，两者发生碰撞，青藏高原隆起，形成巨大的喜马拉雅山系，古地中海东部完全消失；非洲继续向北推进，古地中海西部逐渐缩小到的规模；欧洲南部被挤压成阿尔卑斯山系，南、北美洲在向西漂移过程中，它们的前缘受到太平洋地壳的挤压，隆起为科迪勒拉—安第斯山系，同时两个美洲在巴拿马地峡处复又相接；澳大利亚大陆脱离南极洲，向东北漂移到的位置。
于是海陆的基本轮廓形成。
板块构造学说成功解释了许多地理现象，使它成为近代最盛行的全球构造理论。
地幔柱研究述评
文章编号:100922722(2004)0820016204地幔柱研究述评周连成1,白伟明1,2,赵俐红3,陆 凯1(1青岛海洋地质研究所,青岛266071;2中国海洋大学,青岛266003;3国家海洋局第二海洋研究所,杭州310012)摘 要:地幔柱与热点既可见于板块内部,也可见于洋中脊和造山带等板块边界,既可见于现代更可见于古代,因而它可能影响到地表各处的成矿作用。
简单介绍了地幔柱特征、类型及其在富钴结壳成矿作用中的地位。
关键词:地幔柱;热点;成矿作用中图分类号:P736.14 文献标识码:A1 地幔柱构造理论的提出J W Wilson于1963年第1个大胆地提出,海洋岩石圈在一个能产生大量岩浆的较热的固定不动的地幔区域上的水平运动可能形成诸如夏威夷—皇帝岛链的猜想,而且根据岛链形状和相应的化石年龄资料,得到了一套用以说明由岛链表现出来的值得注意的迁移形式的机制[1]。
现在看来,他提出的这套机制与板块构造模式是一致的。
他认为,形成火山的岩浆来自上地幔中相对固定的岩浆源———热点。
由于岩浆源处于地壳板块之下,而板块在不停地作横向运动,致使已形成的活火山最终离开热点,并且活动停止。
这一过程最终便形成了一个沿着海底扩张方向离开热点的死火山链,因而火山链的年龄也逐渐变老。
这一热点概念的提出基本与板块构造理论的提出同期。
20世纪70年代初,Wilson(1973)又提出热点是从地幔上升的地幔热柱在地表的反映,它主要以火山作用、高热流和上隆为标志[2]。
1972年Morgan把Wilson的这套模式扩大到了包括太平洋其他走向的岛链,认为海山物质的部分熔融需要大量岩石,并提出熔融点收稿日期:2004204213作者简介:周连成(1975—),男,研究实习员,从事海洋地球物探研究工作。
既提供了母岩物质,也提供了热。
他提出热点火山活动所需的岩浆物质来自地球深部,是由于放射性元素分裂、释放热能,从重力高处的火山底下上升出来的,明确提出了地幔柱的概念[3]。
地幔柱构造理论及其地质意义
地幔柱构造理论 地幔柱研究发展及地质意义唐赟菁 17820092200827摘要本文通过对地幔柱研究的起源和发展进行整理，对于地幔柱特征进行了介绍，并在给予其在地质研究上的意义。
并延伸到由日本学者提出的全球构造理论中的核心部分——地幔柱构造体系，为地球发展提出了一个系统完整的解释。
【引言】——课程感想作为班里仅有几个文科专业的学生，对于地球系统的知识并不是很熟悉，但是这并不能说明我对于地球的发展史没有任何兴趣。
选这门课的初衷，除了天时地利等多方面因素外，最重要的一点是，这是一个我极不熟悉的领域，但却会在我即将面临的各种出国考试中频繁相遇。
我曾经踏遍过全球各地，领略过不同文化所带来的不同的风景，我一直欣赏建筑与艺术，因为那是人类历史的沉淀和记录，是宗教信仰萌生之地。
但是这一个学期的学习后，从老师您自身的出海经历、您所讲授的知识到纪录片，让我不经感慨，即使当人类还没有出现之前，甚至生物还没有脱离海洋走上陆地，我们脚下的每一片泥土都已经把这一切记录下来。
我一直相信地球、生物是循环发展的，现在历史中所见证的辉煌，在曾经的地质时代中也许也同样出现过，只是我们还没有发掘。
这门课的学习确实给了我不少的帮助，我在准备考试的过程中，有多次做到和老师您上课讲到的知识有关的内容，Wagner的板块漂移学说、地震形成的理论、全球变暖等等，当然也包括了本文的选题。
起初我仅了解到夏威夷火山岛链现象的存在，这一神奇的自然现象让我有了想一探究竟的想法。
在搜索了众多资料和文献后发现，这不仅是一个特殊的现象，这背后蕴藏着的是一个完整的板块构造体系，是一个能为地球众多神奇之处做出解释的完整理论。
从一个小点却激发出了整个体系的建设，正如佛教所言，一花一叶一世界，以点到面的过程，这不仅仅只是地质学者探索地球发展的轨迹，更是为人处事之道， 这也是我这一学期没有缺席一次课所真正领悟的东西。
目录1.地幔柱构造理论的研究历史发展 12.地幔柱基本特征 1 2.1地幔柱形态特征及化学成分 22.2地幔柱全球分布 33.地幔柱研究的地质意义 4 3.1大陆溢流玄武岩成因 4 3.2太古宙科马提岩成因 5 3.3地磁极性变化 5 3.4生物群体绝灭原因 63.5全球气候变化和海平面上升 64.地幔柱构造理论——全球构造 6 4.1热地幔柱和冷地幔柱 6 4.2地幔柱构造体系 81.地幔柱构造理论的研究历史发展1963年, 加拿大地质学家Wilson首次注意到太平洋夏威夷一海皇火山岛链玄武岩喷出年龄变化与太平洋板块运动方向之间对应关系。
地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说_徐义刚
地 学前缘( 中国地质大学( 北京) ; 北京大学) Eart h Science Front iers ( Chin a U niversit y of G eosci ences, Beijing; Peking U niversit y)
V ol. 14 N o. 2 M ar. 2007
Wilson ( 1963) [ 1] 根据太平洋、大西洋和 印度 发年龄顺序变化的现象, 提出了热点假说。他认为 洋中一些火山岛屿和海山具有线状分布特征以及喷 这些热点相对静止, 所以当岩石圈板块漂移经过这
收稿日期: 2006- 12- 12 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 40421303, 40234046) 作者简介: 徐义刚( 1966 ) , 男, 博士, 研究员, 岩石地球化学专业。
Xu Yigang, He Bin, Huang Xiaolong, et al The debate over mantle plumes and how to test the plume hypothesis Earth Science Frontiers, 2007, 14( 2) : 001- 009
Abstract: Current debates ov er mant le plumes ar e centered on three assumptions namely: ( 1) cylindr ical therma lly- anomalo us materia ls which ar ise fro m the cor e- mantle boundary ; ( 2) hig h temper ature o f mant le plumes; ( 3) mantle plumes are statio na ry. A full t est o f the validity o f these assumptions requires a compr ehensive ev aluatio n using techniques including hig h- resolution seismic tomo gr aphy , petro lo gy and paleomagnetism. It is a rg ued in this paper that the plume hy pothesis can fairly well ex plain first- o rder geo log ic observations. G eoscient ists ag ainst the plume hy po thesis o ften tend t o ov er- emphasized so me details that may be also influenced by other facto rs, in additio n t o mantle plumes. Five cr iteria can be used to identify ancient mant le plumes: ( 1) cr ustal uplift prio r to volcanism; ( 2) dy ke sw arms; ( 3) v olcanic cha in; ( 4) phy sical characteristics of vo lcanism and ( 5) chemical char act eristics of plume- der iv ed basalts. O ur investig ation sho ws that at least three, and perhaps, fo ur o f t hese cr iter ia ar e met for the Emeishan larg e igneous pr ovince, sugg est ing that a mant le plume played a centr al r ole in the g ener ation of the Emeishan basalts. Key words: mantle plumes; lar ge ig neo us prov ince; test ing; identification o f ancient plumes; Emeishan basalts
构造报告2
地幔柱的成矿作用及其识别标志张乔摘要：自1972地幔柱概念提出，到九十年代地球物理、地球化学和全球构造新概念的发展，地幔柱的研究不断深入，已逐渐成为人类认识地球深部动力学机制的重要手段。
作为一个新的大地构造学说，它不仅圆满地解释了大陆内部和大洋内部巨大火成岩区的成因，在解释陆壳和洋壳垂向运动、地磁极性反转、生物灭绝、全球气候变化、海平面周期上升、太古宙科马提岩成因等诸多方面也获得成功。
地幔柱活动是大陆垂向增生的重要方式之一，还可能导致岩石圈大规模的隆升、伸展，甚至大陆裂解，因而能导致大量矿床的形成，地幔柱还有非常重要的岩浆矿床成矿效应,大量连续供给的岩浆参与成矿使得形成大型-超大型矿床成为可能。
地幔柱成矿作用的多样性和空间分带性与地幔柱的时空间结构和动力学过程有着密切联系。
本文就地幔柱的特征、形成过程及其成矿机制、识别标志作简要讨论。
关键词：地幔柱成矿机制识别标志一地幔柱的提出Wilson在1963年研究夏威夷群岛的成因时提出地幔热点假说[1,4], J.摩根于1972年研究太平洋火山岛链时，提出地幔柱概念,时值70~80年代是板块构造的全盛时期，对地幔柱的关注很少[4]，最近几十年来对其研究逐渐深入，地幔柱作为一种重要的地球动力学机制得到了地球化学、地球物理等众多证据的支持,并成为当前固体地球科学研究的前缘领域之一[6]。
二地幔柱的概念及特征地幔柱是产生于核幔边界或上下地幔边界的炽热上升的圆筒状物质流。
地慢柱的产生要求地慢中存在一个高温低粘度的热边界层，其温度要高出周围地慢物质的温度300一400℃，粘度要低于周围地慢几个数量级。
地震波研究表明，地慢中只有两个位置具有符合这样条件的热边界层:一个是670km处的上一下地慢之间的不连续面(ULMB);另一个是2900km处的核一慢之间的不连续面(CMB)附近的D’’层[3]。
对其来源地质界一直存在争议，就其两个来源各自提出合理的证据[3]。
但可以肯定的是大多数地慢柱的形成肯定与下地慢底部的D’’层有关。