地幔柱构造学说45页

1 热地幔柱构造体系
热地幔柱构造体系，包括热点、大陆裂谷、大 洋扩张三个构造系统。三者既可呈现出早、中、 晚三阶段演化关系，又可相互独立自成体系。 如，热点、大陆裂谷各自独立发育于地球演化的 各阶段，大洋扩张构造系统可能主要发育于显生 宙。
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。
俯冲板块从地 表连续至670 km间断面， 并因厚度增加 部分板块已插 入到670 km间 断面的下面
板块与上面不 连续，一个大 的块体正在下 沉至1000～ 1500km深度
板块从地表连 续插入下地幔， 达到1200 km 深度
现代无活动的俯 冲板块，在670 km处滞留的板 块是l00 Ma前板 块俯冲造成的
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。
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。
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。
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
地幔柱构造体系是指地幔柱构造地质作用过程 及其地质产物所构成的地质整体，包括热地幔柱 和冷地幔柱两个构造体系，分别构成引张构造体 系和挤压构造体系。
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。
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。
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。
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。
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பைடு நூலகம்，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。
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。
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670 km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。
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。