中国东南部中——新生代地幔柱构造
深部地球的窗口——地幔柱
深部地球的窗口——地幔柱在北美大陆腹地，有一个世界闻名的公园——美国黄石国家公园。
黄石公园是世界上最大的火山口之一，公园中遍布间歇泉、温泉、蒸气池、热水潭、泥地和喷气孔，导致园内多数地方存在着奇观的同时，更散发着“恶臭”的硫化氢气体。
走在黄石公园“薄薄的”地壳上，似乎有着天然的危险，好像稍一用力就会踩破“蛋壳”，落入火山口的岩浆之下。
黄石公园就是地幔柱（mantleplume）在地表对应点最直观的表达。
2019年《自然—地球科学》（Nature Geoscience）杂志发表的一项研究中，科学家通过“地球透镜计划”（Earth Scope）发现黄石公园的火山活动可能受地幔柱驱动的。
这一计划本质类似于人类给地球做“CT”，通过建立数量较大的基站接收信息，还原地球深部的三维成像，基站越密集，分辨率越高，对地球深部的成像就越清晰直观。
1971年，威廉·杰森·摩根发表了地幔热柱理论。
理论显示，地幔柱是地球等行星地幔热对流的一种方式。
较热的岩石由地幔底部一路上升至地幔顶部，此时岩石顶部会部分熔融，岩浆进而喷出地表，这可能是地表“热点”或大陆溢流玄武岩的产生机制。
规模恢弘的大陆溢流玄武岩地幔柱本质上是地球的散热通道之一。
地球在形成之后，内部由于含有的放射性元素发生衰变，产生了大量的热，这些内部热能将内部原本固化的岩石融化，产生岩浆。
这些岩浆从内部上升到地表这个过程携带着大量的热能，喷发出地表过程以完成散热。
地球自形成到30亿年前，由于热能充足，岩浆可以直接从地球深部上涌到地球浅部，这种由深部到浅部形成的柱状的岩浆通道就是地幔柱，它的起始位置被认为在地核和地幔的边界（~2900km），这一过程代表垂向的岩浆作用或者说是散热机制。
地球内部的“散热”70年代早期，模拟地幔热柱的流体力学模型显示，地幔柱呈长细柱状，由两个部分组成：底端连至地幔底部，顶端则成球状并随上升而膨胀，整体就像细长柄蘑菇。
地幔柱构造研究概述
第25卷2009年 第4期7月铀 矿 地 质Uranium GeologyVol.25J ul 1No.42009地幔柱构造研究概述童航寿(核工业北京地质研究院,北京 100029)[摘要]地幔柱构造理论是近年来构造地质学研究的新热点,是当今地球科学———地质学、构造学、矿床学、地球物理学、生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域。
它的形成和演化及动力学观点被称为继大陆漂移和板块构造后的第3次地学浪潮,引起了中外地学者的高度重视。
本文对地幔柱构造研究现状作了概略介绍,以期在铀矿地质领域内引起关注,起到传递信息和抛砖引玉的作用。
[关键词]地幔柱;幔枝构造;热点活动理论[文章编号]100020658(2009)0420193209 [中图分类号]P541 [文献标识码]A[收稿日期]2008209217 [回稿日期]2008211214[作者简介]童航寿(1931-),男,高级工程师(研究员级),1960年毕业于莫斯科有色金属及黄金学院,长期从事铀矿地质科研工作。
1 地幔柱构造研究概况幔柱(地柱)思想起源于Wilson (1963、1965)的热点假说,后在20世纪70年代初,W 1J 摩根将其作为一种板块移动机制的学说而提出。
到了20世纪90年代Maruyama 和K omazwa (1994)、Fuka et al (1999)提出地幔结构的多级演化模式,Carson (1991)提出超级地幔柱概念,我国学者牛树银等(1996,2002)提出幔枝构造理论体系,李红阳、侯增谦(1998)提出幔柱构造理论,并紧密结合成矿作用,进一步发展了地幔柱构造理论的实践性,有新的发现与创新[1,2]。
2002年,翟裕生院士指出“幔枝构造”作为一种新的学术观点,为进一步研究地幔柱与成矿关系打下了良好基础。
早在1991年,著名大地构造学家哈因院士指出“地幔柱构造和热点活动理论已成为当今地质学、地球物理学、矿床学及至生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域,它的形成和演化及动力学观点被称为是继大陆漂移和板块构造以后的第3次地学浪潮”[3]。
东海陆架盆地中新生代构造演化特征
2002Ο10Ο29收到东海陆架盆地中新生代构造演化特征冯晓杰 蔡东升 王春修 高 乐(中海石油研究中心勘探研究院 河北高碑店 074010)摘 要 东海陆架盆地为发育于克拉通基底之上的中、新生代叠合盆地。
据区域地质、盆地充填序列和盆地结构研究,该盆地经历了晚三叠世(?)—中侏罗世克拉通边缘坳陷盆地、白垩纪弧前盆地和晚白垩世末—新生代弧后裂陷盆地等3个构造演化阶段。
白垩纪以来,东海陆架盆地的演化受控于太平洋板块向欧亚板块的俯冲,随着俯冲角度逐渐变陡,裂陷期由西向东逐渐变新,早白垩世岩浆弧位于浙闽东部,陆架盆地为弧前盆地,至晚白垩世末—早古新世,陆架盆地转变为弧后盆地,并先在西部坳陷带发育古新世裂陷,后在东部坳陷带发育始新世裂陷。
关键词:东海陆架盆地 中生代 新生代 地层序列 构造属性 演化模式东海陆架盆地是发育于克拉通基底之上的中、新生代叠合盆地。
对东海陆架盆地演化的研究主要集中在新生代盆地,周志武等、Okada 等、俞何兴等提出了单剪模式[1～3];王国纯[4]、黄旭灿等[5]提出了弧后盆地模式;邓述予[6]提出了两期大陆边缘张裂模式;孙习之等[7]提出了伸展构造和地幔柱模式。
鉴于对该区中生代盆地结构及演化的研究[2,8,9]较少,现今已有的模式都不能完整概括盆地的构造演化特征。
本文根据对前人成果,以及中国海洋石油总公司近期钻井和地震资料的综合研究,阐释了东海陆架盆地中生代地层序列及构造属性,总结了东海陆架盆地新生代演化特征,并在此基础上概括了该盆地中—新生代的构造演化模式。
图1 东海陆架盆地新生代构造区划图1 中生代盆地地层序列及构造属性 按照新生代盆地结构,东海陆架盆地可划分为西部坳陷带、中部隆起带和东部坳陷带。
西部坳陷带包括丽水凹陷、椒江凹陷、钱塘凹陷和昆山凹陷;中部隆起带包括观音—渔山—海礁—虎皮礁隆起、福州凹陷、闽江凹陷和彭佳屿坳陷;东部坳陷带包括钓北凹陷、西湖凹陷和福江凹陷(图1)。
区域地质学(板块构造)第四章_地幔柱构造
5、全球气候变化和海平面上升
地质历史时期中由于热幔柱活动所引起全球气候变 暖问题已引起学者们的注意，有关白垩纪温度异常（引 起一系列地质作用，如最大海侵、海平面大幅度上升、 全球缺氧事件），原来一直用大陆的重新配置即古地理 位置因素予以解释，但Caldeira and Rampino（1990） 的计算模拟表明，仅用古地理因素不足以解释 K古温度 异常的幅度。白垩纪中期温度上升幅度 6-14°C ，而大 陆位置改变及其它古地理因素仅可使温度上升 4.84°C ， 但如果将古地理和周期热幔柱释放的CO2所引起的温室 效应因素综合考虑，可使 K 中期温度上升 7.6-12.54°C 。 地幔柱强烈活动所引起的全球气候变暖的一个结果 是海平面明显上升，故 Larson（ 1991）认为，K中期海 平面明显上升是同期全球超级热幔柱活动的间接效应。
课堂讨论
讨论题目：地幔柱假说的主要内容及其地质意义 。 主要内容： 1．地幔柱概念的由来与沿革 2．地幔柱的基本特征 3．地幔柱研究的地质意义 4．地幔柱构造与板块构造关系
第四章
地幔柱构造
第四章
地幔柱构造
一、地幔柱概念的由来 二、地幔柱的基本特征 三、地幔柱研究的地质意义 四、地幔柱构造与板块构造关系 五、冷幔柱和超级地幔柱的研究
四、地幔柱构造与板块构造关系
丸山茂德（1994）指出，板块构造与地幔柱 之间的关系如下：联合古陆中部链状地幔喷流的 上涌，使大西洋张开，D”层成因的超级地幔柱在 大西洋中脊之下呈链状排列，说明中脊被下面链 状地幔喷流柱固定住，但多少出现了小范围的水 平位移，如此，大西洋中的板块驱动力可能是核 幔边界形成的地幔柱，即板块构造受到地幔柱构 造的控制。在俯冲带位于北面（爪哇海沟）的印 度洋和两侧都有俯冲带的太平洋，中脊与超级地 幔柱无关。这意味着在俯冲带发育时，板块构造 与地幔柱无关，与这种变化相对应，板块运动发 生了明显变化，印度洋和太平洋中板块运动速度 比大西洋快5倍。
中国东北晚中生代—新生代盆山体系构造演化及成因探讨
中国东北晚中生代—新生代盆山体系构造演化及成因探讨王五力;付俊彧;杨雅军【摘要】中国东北盆山体系主要形成和发展于晚侏罗世晚期—新近纪,经历了晚侏罗世晚期—早白垩世小盆山(盆岭)和晚白垩世—新近纪大盆山(盆山)两个阶段的构造发展过程.盆岭阶段起始于东北高原向盆岭体系转换的张家口期,全盛于义县—九佛堂期,萎缩于盆岭向盆山体系构造转换的沙海—阜新期,结束于张老公屯期(东山期).盆山阶段经历了晚白垩世早期大规模拗陷、晚白垩世晚期拗陷萎缩、古近纪大规模裂谷和新近纪后裂谷拗陷.认为太平洋板块对盆山体系形成和发展有巨大的影响,但无论是板块、地幔柱和超级地幔柱均不太可能形成如此规模,又具北北东向的中—新生代岩浆岩带和盆山体系,更可能是超级地幔热带、地幔柱和东亚多向板块汇聚背景下,西太平洋板块俯冲共同作用的结果.%The basin-and-mountain system of Northeast China formed and developed mainly in the late stage of Late Jurassic-Neogene, involved two processes of tectonic development: the late Late Jurassic-Early Cretaceous small basin-and-mountain (basin-and-range) stage and the Late Cretaceous-Neogene big basin-and-mountain (basin-and-mountain) stage. The basin-and-range stage originated in the Zhangjiakou stage, when the Northeast Highland transformed into the basin-and-range system, developed in the Yixian-Jiufotang stage, withered in the Shahai-Fuxin stage, and finally ended in the Zhanglaogongtun stage (Dongshan stage). The basin-and-mountain stage experienced the early Late Cretaceous huge depression, the late Late Cretaceous withering of depression, the Paleogene massive rift, and finally the Neogene post-rift sag. It seems that the Pacific plate remarkablyeffected the formation of the basin-and-mountain system. However, neither the plate, nor mantle plume and super plume are able to form such massive and NNE-striking Mesozoic-Cenozoic magmatic belt and basin-and-mountain system. It is more possibly the result of super mantle thermal zone and mantle plume action together with West Pacific plate subduction, under the background of East Asian multi-direction plate convergence【期刊名称】《地质与资源》【年(卷),期】2012(021)001【总页数】10页(P17-26)【关键词】盆山体系;构造演化;超级地幔热带;地幔柱;太平洋板块;中国东北【作者】王五力;付俊彧;杨雅军【作者单位】沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034;沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034;沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034【正文语种】中文【中图分类】P547中国东北在早中生代，特别是中—晚侏罗世形成板内造山和东北高原［1-6］，虽然是挤压和伸展交替出现，但主导性的是收缩和挤压.局部地区形成收缩（挤压）型盆山构造，但并未形成盆山体系，与后期大规模伸展构造背景下的盆山体系有着本质上的不同.中国东北盆山体系主要形成和发展于晚侏罗世晚期—新近纪，经历了晚侏罗世晚期—早白垩世小盆山（下称盆岭）和晚白垩世—新近纪大盆山（下称盆山）2个阶段的构造发展过程.盆岭构造阶段起始于张家口期的火山活动，全盛于大规模火山作用的义县—九佛堂期，萎缩于沙海—阜新期，结束于张老公屯期（东山期）.义县期及其后所形成的东北亚巨大面型展布的盆岭群，大多数是义县期火山活动后续所形成的断陷盆地，自义县期开始发育，至孙家湾期出现类磨拉石沉积建造为止.因此盆岭（小盆山）阶段（135～96 Ma）为张家口期—张老公屯期.盆岭构造阶段经历了3个次级演化阶段.早中生代东北高原向晚中生代盆岭体系的转换期，是构造背景从总体挤压到总体伸展的过渡期，是伸展与挤压的并存期，也是从前期东西向构造和近南北向构造并存向构造线以北北东向为主体的构造转换期.该时期为晚侏罗世晚期张家口期—大北沟期，也是燕山运动第二幕（B幕）的持续期.伸展型张家口期火山作用局限于额尔古纳-大兴安岭-燕辽一带，伸展作用处于有限的起始阶段.大兴安岭是主要伸展区，张家口期所形成的断陷-拗陷伸展型火山盆地遍布整个大兴安岭区域.但盆地构造线方向在大兴安岭主脊及东坡，受滨太平洋构造域的影响，为北北东向.而在大兴安岭西部，受古亚洲构造域的制约，沿蒙古弧东缘方向分布，为北东东—北东向.前期的挤压格局继续发展的表现为，大兴安岭外东北其余地区，除三江地区外，基本未发现沉积与火山活动，而是持续隆起.因此挤压作用在持续，前陆推覆构造继续和基本结束，鄂霍次克造山带已开始形成，并形成漠河盆地的左行推覆构造体系［7］.同时，在佳木斯地块上东荣组与滴道组之间的角度不整合代表了鄂霍次克造山带与佳木斯地块的挤压，以断块抬升为主，形成平缓开阔的褶皱，主要构造线方向为东西和北东向.总体反映出南北向挤压所形成的推覆构造和块断造山.燕辽地区在土城子期末发生的最主要逆冲推覆构造基础上，在辽西地区张家口期沉积不发育，辽吉东部普遍缺失，代表了燕山运动第二幕的持续影响.因此该时期是伸展作用开始，前期挤压造山作用高潮继续和基本结束的承前启后的转换期.早白垩世义县—张老公屯期，全面形成盆岭构造体系，并在东北亚广泛地分布，呈面形展布于中国东北、俄罗斯南滨海，往北达到鄂霍次克造山带，往西至外贝加尔、蒙古东北部，往南到冀北-辽西、辽东-朝鲜北部地区.李思田［8］称之为“东北亚断陷盆地系”，并进一步分为4个带.第1带：外贝加尔带；第2带：大兴安岭以西带，东界为大兴安岭，西界到蒙古国乔巴山市以西；第3带：松辽带，位于大兴安岭以东，其宽度相当现今松辽平原的宽度，本带出露较好的部分在辽宁省和内蒙昭乌达盟地区，向北延伸并被松辽盆地晚中生代末期的沉积和新生代沉积所掩盖；第4带：辽吉东部带，此带的盆地主要分布于辽宁、吉林两省东部和黑龙江省部分地区，仅有少数小型断陷盆地稀疏分布.中国东北断陷盆地群既分布于前期的造山带上，如燕山、大兴安岭，也分布于前期地块之上，如松辽地块、辽东地块等.当时盆岭构造发育典型地区是在大兴安岭、辽西-松南区和松辽中心区（图1）.以下分别论述.（1）大兴安岭义县—张老公屯期的盆岭体系形成于满克头鄂博—白音高老期，发展于龙江—南屯期，萎缩于大磨拐—伊敏期，结束于伊敏晚期（张老公屯期、东山期）.同时形成了大兴安岭地区隆起带和沉降带相间的构造格局.西部为古亚洲构造域与滨太平洋构造域过渡区，自北向南分布有额尔古纳-满洲里、东乌旗、苏尼特-西乌旗、温都尔庙-固阳-多伦4条大致平行于蒙古弧走向的隆起带.其间分别为海拉尔-根河、二连-乌拉盖-霍林格勒、腾格尔-霍善达克3条沉降带.在上黑龙江地区发育有鄂霍次克山前沉降带.东部为滨太平洋构造域，发育有北北东向的大兴安岭中央隆起带（林西-大石寨-加格达奇隆起带）和大兴安岭东坡裂陷带.大兴安岭区西部的盆岭体系是在前期造山带基础上产生的，是在古生代额尔古纳地块、海拉尔弧后盆地、东乌旗岛弧、西乌旗弧后盆地、林西岛弧和华北板块北缘造山带基础上形成的.东部的盆岭体系虽有多宝山岛弧和乌兰浩特岛弧的部分基础，但基本上是新生的.大兴安岭中央隆起带是侏罗纪火山岩盆地的主要分布区，但集中于中部和南部.侏罗纪—白垩纪火山岩盆地则广泛分布于大兴安岭的东西两侧.白垩纪火山岩盆地集中在大兴安岭东坡北部的盆地中.可以划分出大兴安岭主脊中部侏罗纪火山岩带、大兴安岭主脊南部侏罗纪火山岩带、大兴安岭西北坡侏罗—白垩纪火山岩带、大兴安岭西南坡侏罗—白垩纪火山岩带、大兴安岭东南坡侏罗—白垩纪火山岩带、大兴安岭东北坡白垩纪火山岩带（图2）.（2）辽西-松南地区盆地也分布在一系列的沉降带和隆起带之上.走向主要为北北东、北东和近南北向，个别有近东西向，从而使全区成为南北分块、东西分带的构造格局.自西向东有承德－赤峰－大兴安岭东坡带、下辽河－铁法－双辽（包括东、西带）带和铁法－开原－梨树带.由赤峰－开原、西伦木拉河和凌源－北票等大断裂所控制的近东西向隆起带有旧庙－建平、哲南和铁法隆起.另外，由分支断裂控制了次一级的隆起，例如在辽西有凌源－叨尔登、凤凰山－瓦房子、松岭－南票和医巫闾山等4条隆起，在开鲁区有哲中盆地内东明、东苏日吐、哲东和三刀吐－大四家子等4条隆起.上述隆起带控制了区内主要沉降带和盆地的分布（图 3）. （3）松辽中部区为松辽盆地主体区，具有50多个断陷类盆地.可以孙吴-双辽断裂带为界，西部为西坡盆地群，东部为松辽区裂谷断陷区.松辽中央隆起东、西两侧形成两条裂谷带，以西侧的大庆、古龙、长岭等盆地和东侧的杏山、莺山、榆树、德惠等盆地为代表.在早白垩世晚期—登楼库期，安达-扶余中央隆起两侧的裂谷进一步发展，形成统一的裂谷，其中长岭-大庆裂谷带区最为发育.中央隆起和裂谷带很可能与前述的下辽河－铁法－双辽（包括东、西带）带相连，控制性断裂带是郯庐和孙吴-双辽断裂带.在辽吉东部区，因受古太平洋板块斜向俯冲作用的影响，郯庐断裂带走滑平移，依兰-伊通和敦化-密山地堑开始形成.所形成的盆地为多种方向的拗陷和断陷盆地.盆地类型主要有挤压型的延吉、蛟河盆地，拉分伸展型的辽东区盆地，弱伸展的吉中辽源等盆地和先拉伸后挤压的吉南柳河、浑江、通化等盆地.在早白垩世义县—张老公屯期全面形成的盆岭构造体系中，沙海—张老公屯期（或伊敏期、穆棱—东山期）为盆岭构造阶段发展的晚期，是盆岭体系向盆山体系构造转换的过渡期.之后从孙家湾期（或猴石沟期、泉头期）开始进入盆山体系发展演化阶段.沙海—张老公屯期伸展与挤压并存.一方面，松辽盆地登楼库期裂谷进一步发展，是松辽盆地基底裂谷高峰期，并延续到青山口组沉积期.泉头组和青山口组有近南北向展布的同沉积生长断层.表明后期局部地区继续伸展.120～100 Ma发生引张裂陷形成沂沭或伊兰-伊通裂谷带，沿敦化-密山断裂发育拉分盆地和火山活动，以及辽西张老公屯组、黑龙江东部东山组、泉水村组等火山作用.另一方面，总体表现为挤压和隆起.大兴安岭东缘山前嫩江断裂逆冲推覆构造进一步发展.海拉尔盆地在大磨拐—伊敏期早期出现构造反转.伊敏末期，一些前期凹陷发生强烈的挤压变形.拉布达林盆地在大磨拐河组沉积时期受到挤压作用，原来控陷正断层大多发生正反转作用，并且在盆地中形成断层传播褶皱和断层转折褶皱.在辽西地区，沙海组和孙家湾组沉积期普遍隆起.沙海组、孙家湾组红杂色类磨拉石沉积，代表了隆起后的剥蚀沉积.同时产生以北票南天门断裂为代表的逆冲断裂系.早白垩世末期100～90 Ma，郯庐断裂发生重要的左行走滑活动，使敦化-密山和伊兰-伊通裂谷带发生构造反转.松辽盆地以东的许多控盆正断层均发生构造反转，形成压扭性逆断层和逆冲断层，敦密断裂还切割了苏子河盆地的北端.黑龙江东部东山组与穆棱组之间的角度不整合，可能代表穆棱组沉积之后曾发生过一次以挤压逆冲为主的构造运动.在三江盆地、鸡西盆地和勃利盆地，在穆棱组沉积之后均产生构造反转构造.因此，阜新组与孙家湾组及相当的层位之间产生的燕山运动第三幕所形成的不整合遍及全区，表明该时期全区挤压隆起，结束了盆岭期的发展，是一次重要的盆山转换运动.晚白垩世和新生代古近纪、新近纪（96～2.6 Ma）形成了盆山体系.中国东北西部有大兴安岭，东部有张广才岭-辽吉东部高地，中间夹持有大型松辽盆地，张广才岭以东和辽吉东部高地以北有三江-中阿穆尔盆地、渤海湾-下辽河裂谷盆地、敦化-密山和伊兰-伊通裂谷等（图4）.盆山体系发展始于晚白垩世初期（燕山运动三幕），经晚白垩世、古近纪，直至新近纪.整个演化过程在前期盆岭向盆山构造转换（早白垩世晚期挤压隆起及郯庐断裂大规模左行平移阶段）的基础上，又经历了2个阶段（Ⅰ、Ⅱ），4个小阶段（1）～（4）.I.晚白垩世大规模拗陷阶段：（1）大规模拗陷（）；（2）大规模拗陷萎缩（）.Ⅱ.新生代大规模裂谷阶段：（3）大规模裂谷（E）；（4）后裂谷拗陷（N）.燕山运动第三幕以后，由强烈挤压转向晚白垩世早期强烈伸展，松辽盆地在裂谷断陷基础上产生大规模叠覆拗陷，嘉荫-结雅-布列亚盆地与松辽盆地同步发展，是同一伸展构造背景下，中等规模的断陷-拗陷.同时松辽盆地周边的延吉、方正、大三江等盆地也进入沉积拗陷阶段.在大兴安岭西坡海拉尔和二连盆地由前期沉降带断陷转变为晚期伸展型非造山拗陷，东坡大杨树盆地已结束沉降，但受松辽盆地湖侵的影响，有松辽型的少量沉积.晚白垩世晚期四方台-明水期，以燕山运动第四幕的强挤压运动所造成的区域性不整合面为代表，标志着前一个伸展构造阶段结束.之后，大规模拗陷萎缩，松辽等盆地准平原化.至古新世喜马拉雅运动第一幕，结束了盆山第一阶段的发展.在喜马拉雅运动第一幕使全区隆起基础上，松辽等盆地进一步萎缩和准平原化.小兴安岭、延边和三江地区，有松辽平原富峰山组和依安组等同期沉积，部分地区有玄武岩喷发，也存在前期大型拗陷萎缩晚期准平原化的内陆湖泊－沼泽沉积的产物.但是全区盆山体系格局犹存，进入盆山体系第二阶段.与此同时，古近纪的渤海湾-下辽河和伊兰-伊通、敦化－密山等前期裂谷发展成大规模裂谷盆地.裂谷盆地主要为基性玄武岩喷发和类磨拉石夹有滨湖-湖沼相的含煤、油页岩、黏土沉积，而在黑龙江省东部的鸡西-绥滨一带也有基性火山岩的喷发活动.新近纪期间，喜马拉雅运动已进入第二幕，松辽等盆地平原化，残留平原碎屑沉积.辽吉东部和三江平原主要为后裂谷拗陷型暗色或红杂色碎屑沉积－大陆玄武岩沉积.渤海湾-下辽河等裂谷盆地进入后裂谷期，玄武岩进一步扩大分布，后期玄武岩进一步扩展到大兴安岭及小兴安岭区.上述盆山体系形成与演化的成因是什么？本文简要探讨之.对于中国东部盆山体系成因，目前有如下一些认识：由于岩石圈巨量减薄、大规模岩浆作用、高原垮塌和大规模伸展作用；岩石圈大幅度减薄、超级地幔柱的活动［4］；将中国东部岩石圈巨量减薄视作燕山期陆内造山和陆内变形的后效［5，9］；认为与潘基亚联合大陆的裂解同步，中国东部裂谷开始出现［10］等.其中地幔底侵-拆沉-交代-转型产生的岩石圈巨量减薄被认为是主要的成因.历来，中国东部中新生代大陆边缘的地球动力学背景存在多种意见，如认为中国东部在燕山期存在类似安第斯型的主动大陆边缘，也是欧亚板块与太平洋板块的边界碰撞带，盆地均为弧后拉张或挤压条件下形成［11-12］.另有意见则强调了西伯利亚板块、特提斯-印度板块和太平洋板块之间的相互作用，认为中国东部中新生代盆地形成的地球动力学背景与三大板块间相互作用及其间的复杂演化过程有密切的关系［13-14］.又如认为由Izanagi（伊佐奈岐）板块近北向运动，与中国东部大陆呈小角度相交而不发育岛弧型岩浆作用［15］.李思田［8］指出巨大的东北亚断陷盆地系，因范围太大而无法用弧后拉张体制来解释成因.邵济安等［16-17］则采用地幔热柱和底侵来解释东北区前晚白垩时期中生代的岩浆作用，认为无论底侵、拆沉还是地幔柱作用，与太平洋板块无直接关系.与此同时，可能开始于180～155 Ma，高潮于145～120 Ma的中国东部的岩石圈减薄问题，成为研究热点［18-20］.邓晋福等［19］提出，燕辽地区燕山期时，在厚150～200km的印支期岩石圈基础上，通过拆沉-去根作用，减薄了50km厚度.其成因于地幔的底侵、拆沉、交代和转型［21］.吴福元等［22］认为中国东部新生代岩石圈地幔的转型实质上是中生代岩石圈地幔转型的一个不可分割的组成部分，是中生代岩石圈减薄过程的继续.路凤香等［23］认为白垩纪晚期—新生代中国东部主要是地幔物质呈“蘑菇云”状上涌，同时岩石圈伸展导致岩石圈减薄.董树文等［5，24］认为晚中生代早期的岩浆活动与岩石圈的拆沉作用有关，在中国东部印支期形成高原后，于160～150 Ma前后发生岩石圈的巨量减薄，导致软流圈地幔上涌，形成巨量火山岩和花岗岩；冷超级地幔柱下沉导致的拆沉作用是中国周边多向板块汇聚（“东亚汇聚”）运动的动因；而后的伸展作用引起早白垩世岩石圈大幅度减薄以及强烈的岩浆活动，形成了大规模的火山岩省.张旗等［4，25］据埃达克岩的研究认为中国东部高原主要发生在中晚侏罗世，中国东部大规模岩浆活动与岩石圈减薄有关，岩石圈减薄是下地壳拆沉，与太平洋板块没有关系；最大减薄的时间在燕山期，在这之前和之后，岩石圈是厚的；大规模岩浆活动可能与超级地幔柱的活动有关，是一种新的大火成岩省类型.因此对中国东部大陆边缘地球动力学背景的认识并未统一.其中有4种代表性的观点值得关注，一是以吴福元等［20，26］为代表提出与太平洋板块俯冲有关说；二是以邵济安等［17，27-28］为代表提出的与太平洋板块俯冲无直接关系的底侵或软流圈底辟说；三是张旗等［4］为代表提出的与太平洋板块俯冲无关的超级地幔柱说；四是董树文等［5，24］为代表提出的冷超级地幔柱导致“东亚多向板块汇聚”和其后软流圈地幔上涌的伸展作用说.问题涉及到地幔柱、超级地幔柱和周边板块，特别是太平洋板块俯冲作用影响两个方面.笔者认为大规模岩浆作用和盆山体系的成因，固然与岩石圈-下地壳减薄有关，但根本的成因应从板块作用、板块及古地块之间俯冲形成的冷板片可能激发形成地幔柱以及超级地幔热带3个方面来探讨.在周边板块，尤其是太平洋板块方面，首先要区分古太平洋板块和今太平洋板块作用的区别.古太平洋主要存在于泥盆世—晚侏罗世，其板块的俯冲作用，已由中国东北存在不同时期含蛇绿岩和深海沉积的混杂岩的那丹哈达地体拼合带、延边、牡丹江、嫩江等缝合带所证明.特别是松嫩、佳木斯和兴凯地块拼合带上分布的黑龙江群具有拼贴增生杂岩的性质，其中松嫩与佳木斯地块拼合带时代有500 Ma和190 Ma两个年龄，但至少表明早侏罗世期间因古太平洋板块作用，佳木斯地块已经俯冲拼贴到东北大陆边缘或重新活动［29-37］.今太平洋从现有记录太平洋板块开裂的140～135 Ma至今，开始时间为晚侏罗世晚期—早白垩世早期［38-40］.这与盆山体系形成开始时间相同.Hilde et al.［38］的研究表明，在 135～100 Ma 期间，作用于中国东部的主要是库拉板块，100～65 Ma是库拉-太平洋板块，65～25 Ma是太平洋板块.3个阶段板块均向北北西方向运动，与东亚大陆成斜交，太平洋板块与印度-特提斯板块之间由一系列的近南北、北北西向转换断层交界.可以认为135 Ma在华南、印支，100～25 Ma在中国东部有主动大陆边缘.因此135～100 Ma间东北和华北是一个与主动大陆边缘有所不同的斜向俯冲地体拼贴边缘；100～25 Ma有主动大陆边缘.Moore的研究表明［40］，135 Ma作用于中国大陆边缘的是伊佐奈岐（Izanagi）板块，其向北西西方向，具有主动大陆边缘.66 Ma以后，主要是太平洋板块由北北西逐渐转向北西西向运动.中国大陆边缘经历了由斜向至正向主动边缘的过程.Koppers等［39］的研究表明，西太平洋板块在 140～125 Ma向北东东移动，125～110 Ma 向北西西移动，110～100 Ma向南西西移动，100～43 Ma向北北西移动，43 Ma至今向北西西移动.因此140 Ma以来大部分时间为斜向和少部分时间正向俯冲.但在140～125 Ma的中国东部大规模岩浆活动主要时期，为北东东移动，西太平洋大陆边缘为非俯冲.中国东部中新生代构造应力场研究［41］的结果表明，三叠纪（250～208 Ma）为北向挤压；侏罗纪（208～135 Ma）为北西西-南东东向挤亚；白垩纪—始新世早期（135～52 Ma）为北北东向挤压；始—渐新世（52～23.3 Ma）为北西西向挤压.由上可认为，在135～52 Ma，太平洋板块没有产生向西的挤压力.综合这些研究成果，可以认为太平洋板块的俯冲方向还未定论.但总体上晚侏罗世晚期—早白垩世早期以来，今太平洋在中国大陆边缘于中生代主要为斜向俯冲或140～125 Ma短时期内可能为非俯冲大陆边缘，新生代主要为正向俯冲.太平洋东部美洲的大陆边缘是科迪勒拉型和安第斯型，总体为聚敛型大陆边缘，似已公认［1］.但是，在140～135 Ma至今的太平洋板块向美洲大陆俯冲方向的上述研究中，同样认识不同，不能定论.有的也是斜向俯冲和非俯冲.因此在此问题上，主要依据地质事实，上述研究仅为参考.事实是中国大陆上，古亚洲、特提斯和滨太平洋构造域内的构造线方向，与西伯利亚、特提斯和太平洋板块方向是一致和协调的，说明周边三大板块对中国大陆无疑是有巨大的影响.王鸿祯等［14］指出：印支期后大阶段的特征是泛大陆裂解和大西洋扩张导致了环太平洋域的出现，这一新的构造型式使中国由南北部之间的差异转变为东西部之间的差异.大体上，自晚中生代以后，中国东部主要处于伸展体制之下，中国西部的特提斯构造域则主要表现为各个亲冈瓦纳地块不断北移并拼贴到欧亚大陆之上.中国新的构造体制和动力学过程主要受北方的西伯利亚板块、东方的太平洋板块和西南方的印度板块相互作用的控制.亚洲大陆东部边缘发育的白垩纪拼贴增生杂岩地体为今太平洋发展期间板块的俯冲提供了证据.因为如果没有俯冲，地体不能拼贴于大陆，也不可能形成混杂堆积.中国东北在140～100 Ma期间广泛分布的北北东向火山岩带平行于大陆边缘，应为环太平洋火山岩带的一部分.同时据年代学研究，晚侏罗世晚期—早白垩世张家口组、义县组、张老公屯组及新生代的玄武岩带几个主要火山岩层位分布，具有自西。
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
综述地幔柱构造
综述地幔柱构造1地幔柱构造理论的形成与提出板块构造理论在解释地球上岩浆活动的分布规律时取得了空前的成功。
例如，洋中脊玄武岩是在板块离散边界软流圈被动上升过程中经减压熔融而成，而在会聚板块边界，大洋岩石圈的俯冲作用导致上地幔的交代和熔融，形成特征的火山弧岩浆作用。
板块边界概念可以解释地球上绝大部分的岩浆产出，但在解释板内岩浆的成因时往往显得力不从心，尽管这些岩浆的体积只占地球岩浆总量的2%。
热点和热柱的观点正是在解释板内岩浆作用，特别是呈链状分布的火山作用时提出的。
Wilson（1963）对夏威夷-皇帝洋岛火山链经过研究后，他提出洋岛火山链是由大量岩浆组成的固定的热地幔区在活动的地球表层上形成的；后来经Morgan（1972）正式提出地幔柱这一概念，他指出Wilson所谓的固定的热地幔区是产生于核/幔边界的一个地幔柱，在地表表现为热点（hotspot）.Morgan进一步推测地幔柱是由地幔对流体系中的上升流构成。
这些认识构成了地幔柱学说的雏形。
同板块构造理论诞生的曲折历史相比，地幔柱概念一经提出就得到了地学界的广泛认同，发展至今已成为地球科学研究中一个重要的概念模型这在很大程度上是由于动态地球以及浅表现象是深部过程的反映等概念的深入人心。
虽然地幔柱并不是直接观察到的，但有关其存在的间接证据很多。
其中包括：（1）局部高热流值和相关的火山活动（热点）出现在远离板块边界的地方；（2）热点不随板块漂移而迁移，几乎静止不动，暗示起源于活动岩石圈之下的深部地幔；（3）热点火山玄武岩的地球化学性质不同于位于离散板块边界、起源于浅部地幔的玄武岩（如MORB），说明其源区为比软流圈更深的地幔库；（4）位于热点之上的大洋岛屿通常具有规模较大的地形隆起，这需要有额外的幔源热能以使岩石圈膨胀；（5）最令人信服的证据来自最近的地震学研究。
例如地震层析揭示冰岛地幔存在一低速柱状物质，至少延伸至400 km以下，地幔热柱的直径为300km。
李子颖——勇于创新 潜心寻找铀矿成矿规律
论译著等 ７ ０篇部 ， 指导培 养多名博士和硕 士研究生 。
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个是科 研方向和选题 ： 向必 须符合 国家的需要 方
李子颖根据他的研究成果 ， 还特地告诉记者 ， 中国的铀 和市 场需求 ， 选题新颖 ， 到有 的放 矢 ， 做 积极争取 上级领
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从理论上推演 了微量元素在岩浆形成 李 子颖 自言小 时候 是被 电影 里 的风 景 吸 引而 选择 的地球化学研究 中，
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为揭露评价和落实该 中型矿床及查 明其成矿规 谈到创新 ， 李子颖补充解释道 ： 世界铀矿找矿历史亦表明 ， 查评价 中，
中国东部中—新生代大陆构造的形成与演化
第41卷第1期中国地质V ol.41,No.1 2014年2月GEOLOGY IN CHINA Feb.,201420世纪60年代威尔逊（1968）提出的大陆裂解成洋、洋盆俯冲闭合的“威尔逊旋回”以关闭洋盆两侧板块的碰撞作为板块运动旋回的终结[1]。
然而板块构造学说“登陆”20多年来的实践表明这种认识是不全面的。
Molnar P.（1988）根据大陆内部的弥散性变形和广泛的地震活动，提出刚性板块构造理论不适用于大陆构造[2]，洋盆闭合两侧板块的碰撞并未终止板内构造作用。
古亚洲大陆形成后中国东部中—新生代广泛发育的板内构造变形、岩浆活动、克拉通内盆地都和古亚洲大陆南、北，印度洋和北冰洋洋脊的持续扩张、西太平洋和菲律宾洋壳的俯冲相关。
厘清中国东部中—新生代大陆构造形成与演化的重大事件、构造性质、形成背景及其时空展布是大陆动力学研究的重要课题，也为中国矿产资源的形成提供背景。
由本文第一作者主编的《中国区域大地构造学教程》即将问世，本文以其中的部分内容阐述以上命题，奉献给读者并与同行切磋讨论。
中国东部中—新生代大陆构造的形成与演化葛肖虹1，2刘俊来2任收麦3袁四化4（1.吉林大学地球科学学院，长春130061；2.中国地质大学（北京），北京100083；3.中国地质调查局油气资源调查中心，北京100029；4.防灾科技学院，河北三河065201）提要：20世纪60年代提出的“威尔逊旋回”以关闭洋盆两侧板块的碰撞作为板块运动旋回的终结，然而板块构造学说“登陆”20多年来的实践说明这种认识是不全面的。
大陆弥散而宽广的陆内变形说明洋盆闭合两侧板块的碰撞并未终止板内构造作用。
古亚洲大陆形成后中国东部中—新生代广泛发育的板内构造变形、岩浆活动、克拉通内盆地的形成都和古亚洲大陆南、北，印度洋和北冰洋洋脊的持续扩张、西太平洋和菲律宾洋壳的俯冲相关。
本文拟厘清中国东部中—新生代大陆构造形成与演化的重大事件、构造性质、形成背景及其时空展布：（1）晚海西—印支期古特提斯洋关闭陆块拼合碰撞古亚洲大陆雏形形成；（2）晚侏罗—早白垩世蒙古—鄂霍茨克海闭合，陆-陆碰撞古亚洲大陆形成，挤压逆冲推覆构造在陆内变形中形成高潮，西太平洋伊佐奈岐洋壳板块的斜俯冲叠加了自东而西的影响；（3）早白垩世晚期—古近纪加厚地壳-岩石圈减薄、转型，陆内伸展变形达到高潮，大陆克拉通泛盆地、准平原化；（4）始新世晚期—早中新世（40～23Ma）太平洋板块运动转向对东亚大陆NWW向的挤压和印度洋脊扩张印—澳板块对古亚洲南部陆-陆碰撞挤压的叠加，形成中国东部新生的构造地貌；（5）中-上新世—早更新世受东亚—西太平洋巨型裂谷系和印度洋中脊扩张的叠加影响，中国东部岩石圈地幔隆升、地壳减薄，陆缘、陆内伸展变形相继形成边缘海、岛弧、裂谷型盆地和剥蚀高原地貌；（6）早更新世晚期（0.9～0.8Ma）—晚更新世末（0.01Ma）中国东部大陆构造地貌基本形成。
!中国东部部分地区新生代岩石圈地幔的成因_主量和微量元素制约
中国东部部分地区新生代岩石圈地幔的成因:主量和微量元素制约*刘海泉1闫峻1**赵建新2安亚军1L I U H ai Quan1,YAN Jun1**,ZHAO JianX i n2and AN Y aJun111合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥23000921澳大利亚昆士兰大学放射性同位素实验室,布里斯班407211S c h ool of R esources and E nvironm e n t a lE ng ineering,H e fei University of T ec hn ology,H e fei230009,China21R ad iogenic Isot ope Laboratory,C e n tre for M icroscopy and M icroana l ysis,The Un iversit y of Qu e ensland,B risbane4072,Au stra li a2010-07-01收稿,2010-08-17改回1L iu HQ,Yan J,Z hao J X and An Y J120101O rigi n of Cenozoic lithospheric man tle i n several areas of eastern Ch i na: Constraints fro m major and trace ele m en ts1A cta Petrolog ica S in ica,26(9):2850-2868Abstrac t Sy stem ati c m ajor and trace e l ements ana l ysis o f sp i ne-l l herzo lites fro m H annuoba,N ushan,Pans h ishan and Fang s han is ca rr ied out to identify t he orig i n o f Cenozo ic lithosphere i n eastern Ch i na and to furt her d iscuss the m echan i s m s of litho spheric t h i nni ng1 T he results i nd ica te these areas share a/j uven ile0litho spheric m antle,wh ich i s resi dua l o f up w elling mantle wh ich ever unde r w ent less than10%partial me lti ng1A less than3%contr i bution o f silica-enriched basa ltic m e lts ana logous to Ceno zoic basalt i n easte rn Ch i na w as i nvo l ved i n l a ter m etasoma ti s m ove r Ceno zo i c lithosphe ric m antle1D i sti ncti ve dissi m ilar ity bet w een Cenozo ic lit hospher i c mantle and A rchean Cratonic lit hospher ic mantle i n respec t o fm a j or and trace e l ements,co m bi ned w ith rem arkab l e si m ilar ity to partialm e lti ng and m etasoma ti s m modeli ng of trace e le m ents argue predom i nate l y thinn i ng mechan i s m o f detach m ent f o r eastern N orth Ch i na Craton lit hospher ic m antle1K ey word s P erido ti tic xeno liths;A sthenosphere;T race e l ements;T hi nning;N orth Ch i na C ra t on摘要为厘定中国东部新生代岩石圈地幔的成因,进而探讨岩石圈减薄的方式,本文选择汉诺坝、女山、盘石山和方山尖晶石二辉橄榄岩作为研究对象,系统分析了其主、微量元素。
中国及澳洲东南部地幔包体特征及岩石圈演化研究
对克拉通下橄榄岩和造山带内辉石岩捕虏体的研究,系统揭示了不同构造背景下俯冲作用对大陆岩石圈地幔组分的改造、破坏过程中的物理化学响应。总之,西太平洋的俯冲和回撤作用对中国东南部和澳洲东南部岩石圈新生代时期的形成和演化过程有重要影响,是最主要的地球动力学来源。
富钾硅酸盐熔体产生于富钠熔体之后,具有高Si O<sub>2</sub>、K<sub>2</sub>O（平均14.3%）,高Rb、Ba和LREE以及低Na<sub>2</sub>O/K<sub>2</sub>O（0.01-0.29）的特点,可能是伴随软流圈上涌引起早期形成的富含金云母岩石发生低度部分熔融的熔体交代周围地幔橄榄岩的产物,这种熔体引起筛状结构的单斜辉石和尖晶石进一步反应生成蠕虫状富Cr的单斜辉石和尖晶石,并且完全或部分置换橄榄岩中的斜方辉石。（3）澳洲东南部Lachlan造山带Bullenmerri和Gnotuk湖区内的石榴石辉石岩不仅作为交代介质改造周围橄榄岩,而且其复杂的化学成分暗示经历了伴随俯冲作用的多期地幔改造过程。
辉石岩中单斜辉石变晶出溶石榴石（±斜方辉石±尖晶石±斜长石±钛铁矿±尖晶石）说明这些石榴石辉石岩是初始单斜辉石主导的堆晶岩由于冷切作用发生出溶和重结晶过程,最终平衡在<sup>9</sup>50-1100°C和12-18 kb（40-60 km）条件下。高Mg O的石榴石二辉石岩具有高Cr、低Al的含量,以及相对平坦的LREE配分形式和相对均一的Sr-Nd-Hf同位素组成(<sup>87</sup>Sr/<sup>86</sup>Sr=0.70386-0.70657;<sup>143</sup>Nd/<sup>144</sup>Nd=0.51260-0.51283;<sup>176</sup>Hf/<sup>177</sup>Hf=0.28281-0.28305),代表含水的岛弧拉斑玄武岩在<sup>1</sup>420-1460°C和23-30 kb条件下的堆晶产物。
中国大地构造基本轮廓介绍(2)
中国大地构造基本轮廓介绍（2）胡经国三、中国大地构造的发展1、古生代以前阶段在古生代以前，中国大地构造的发展可以分为以下两个阶段：⑴、太古－早元古代即前震旦阶段主要是中朝准地台的形成（终止于距今17亿年左右）。
⑵、晚元古即震旦亚代阶段主要是扬子准地台和塔里木地台的形成（终止于距今7～8亿年左右）。
这里需要特别强调的是扬子旋回的重要性。
扬子旋回是指元古代末的一个构造旋回，以滇东为代表，主要的构造运动称为晋宁运动，年龄值为距今8亿年左右；另一个重要的构造运动称为澄江运动，年龄值为距今7亿年左右。
现有一些资料说明，扬子造山旋回形成的地台的范围远不限于扬子准地台和塔里木地台。
柴达木北缘、东昆仑、秦岭、阿尔金等地均发现相当于震旦系的地台型沉积不整合于经受褶皱变质的震旦亚界或前震旦亚界之上。
而在天山、北山等地则可见和扬子、中朝南部、塔里木等地一样的地台型早、中寒武世含磷岩系。
说明这些地方当时还不是处于活动的地槽状态，而是处于稳定的地台状态。
这也就是说，经过扬子造山旋回，曾在中国境内形成了一个范围辽阔的地台，暂称其为古中国地台。
这个地台在震旦系和下寒武统沉积时，经历了差不多2亿年的发展。
2、古生代以来阶段古生代以来，中国大地构造的发展明显地可以分为两个阶段，即：古生代阶段和中、新生代阶段。
在空间上，发展成为三大构造域，即：古亚洲构造域、滨太平洋构造域和特提斯－喜马拉雅构造域。
⑴、古生代阶段古生代阶段，主要是古亚洲构造域的形成。
古亚洲构造域经历了兴凯、加里东、华力西三个旋回的发展。
早寒武世末，当萨彦－北蒙古－额尔古纳地槽褶皱隆起时，中国境内扬子构造旋回形成的古中国地台开始解体，形成昆仑、秦岭等中国中、西部的古生代地槽。
经过加里东旋回，到华力西旋回之后，随着中亚蒙古地槽的完全封闭，西北利亚地台和塔里木、中朝、扬子等地台连成一体形成一个巨大的克拉通，即古亚洲。
⑵、中、新生代阶段中、新生代阶段，中国主要处于滨太平洋构造域和特提斯－喜马拉雅构造域的控制之下。
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）。
地幔柱的概念_分类_演化与大规模成矿_对中国西南部的探讨
地幔柱的概念、分类、演化与大规模成矿———对中国西南部的探讨王登红(中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)摘 要:自核幔边界上升的物质,当其汇聚成圆柱状的结合体,并因其相对于周围地幔环境来说具有温度更高、活动性更强、粘度更低等特点而能够上升到壳幔边界时,一般可以演化成为具有宽厚的冠状构造和细长的尾部构造的地幔柱。
地幔柱进一步与地壳发生作用,可以在地表记录下一系列的热点或形成巨大的火成岩省。
根据地幔柱最后出露的位置,可以将其分为洋壳和陆壳环境下产出的两种基本类型,也可以根据其演化历史分出不同的阶段,如初始阶段、上升阶段、成熟阶段和衰退阶段。
中国西南部地区可能经历了两次以上的地幔柱冲击,二叠纪的峨眉山玄武岩是一个古生代晚期演化比较彻底的地幔柱留下的记录,而新生代以来的地幔柱活动可能正在发育,深部物质的大规模上隆可能是青藏高原隆升的一个原因,大量的散布的幔源岩浆活动和流体作用可能是中国西南部大规模成矿作用的重要原因。
关键词:地幔柱;热点;地幔柱分类;地幔柱演化;大规模成矿作用;中国西南中图分类号:P51;P611 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)03006706收稿日期:20010105;修订日期:20010625基金项目:国家重点基础研究规划973资助项目(G1999043203)作者简介:王登红(1967— ),男,博士,研究员,主要从事矿床及地幔柱方面的研究。
1 一些基本概念与认识地幔柱的概念目前在国际上还没有一个统一的定义,一般趋向于认为自核幔边界上升、在地幔中演化、到近地表与地壳发生壳幔相互作用的圆柱状地质体。
这一地质体在物质、能量和物理化学性质等方面与其成生的环境(主要是正常地幔)之间具有一定的明显或比较明显的差别,因而可以被人类用不同的方法———目前来说主要是地球物理的方法识别出来。
但是,地球物理方法只能识别现代的正在形成或演化之中的地幔柱,对于古代已经消亡的地幔柱则只有通过研究其在地表留下的地质记录(包括物质的岩石学记录、构造的形态学记录和能量的热演化记录等)来推断地幔柱的存在。
大地构造资料
大地构造资料中国五大造山系：天山—兴蒙造山系、秦—祁—昆造山系、华南造山系、滇藏造山系、亚洲东部西太平洋造山系中国三大克拉通：华北克拉通、塔里木克拉通、扬子克拉通天山—兴蒙造山系次级单元：阿尔泰造山带、兴安造山带、天山造山带、北山-内蒙古-吉林造山带、伊犁-准噶尔地块、松花江地块、佳木斯地块秦—祁—昆造山系次级单元：阿尔金造山带、西昆仑造山带、东昆仑造山带、祁连造山带、秦岭大别造山带华南造山系次级单元：华南造山带、钦州造山带、右江造山带滇藏造山系次级单元：羌塘地块、昌都地块、金沙江造山带、保山地块澜沧江造山带亚洲东部西太平洋造山系次级单元：乌苏里-锡霍特造山带、长乐-南澳剪切带=构造带、台湾-菲律宾岛弧华北克拉通边界：北界为固阳-赤城断裂带→朝阳断裂带、南界为阿拉善南缘断裂带→鄂尔多斯西缘断裂带→铁炉子-栾川-合肥断裂带、西界为阿尔金断裂、东界主体为郯庐断裂扬子拉通边界：东北部沿郯庐断裂及嘉山-响水断裂与华北地台相接、北以襄樊-广济断裂为界、西为滇藏造山系、东南为华南造山系、东与江山-绍兴断裂一致塔里木克拉通边界：北界是天山南缘断裂、南界为西昆仑北缘断裂、东与东昆仑接触一段、西为阿尔金大型走滑断裂克拉通型五种沉积建造：石英砂岩建造、石灰岩建造、石膏-白云岩建造、铝土-铁质建造、含煤建造裂谷型三种沉积建造：上部：蒸发岩建造为主、中部：深湖沉积岩建造、下部：粗碎屑岩建造造山带型六种沉积建造：硬砂岩建造、硅质岩建造、细碧角斑岩建造、硅质—火山岩建造、复理石建造、磨拉石建造花岗岩类型：S型、I型造山带型建造：S型花岗岩双变质带：高压低温带（如：榴辉岩带、蓝片岩带）、高温低压带（如：红柱石、矽线石）转换断层：由于海底扩张，致使沿着断裂的延伸方向，力学性质发生了转化，即张裂断层转换为水平剪切断层转换构造：地球上一些大型构造在走向上没有开始和终止的地方，若在某一点开始，经过一段距离可以通过性质转换为另一种构造形式，不同属性的构造形迹相连接，最后首尾相连双变质带：高温低压变质带与外弧区段的低温高压变质带可同时出现，又被称之为双变质带增生楔（增生锥体、填加柱，亦称外弧）：大洋板块俯冲时，其上部的火山-沉积物质遇阻被刮削下来堆积在海沟底部，由于俯冲作用持续进行，堆积物不断累积并挤压成一系列褶皱-逆冲体，使海沟内壁增厚为一相对隆起单位而得名双峰式建造：指基（中基）和酸（中酸）性岩浆大致同时喷发，几乎缺失过渡的中性岩浆拆沉作用：由于大陆岩石圈下部地幔部分（主显固体者）密度比软流圈大而产生重力不稳，当存在适当破裂时即沉入于软流圈中，从而与上部岩石圈拆离开来石英砂岩建造：碎屑磨园度及分选性均好，成熟度高，反映了因地势平坦，需经长距离搬运、沉积的成岩作用，其大地构造环境则是反映稳定型的大陆地壳。
地幔柱构造学说
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。
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。
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。
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