地幔柱

以夏威夷火山为代表的众多火山存在于板块中部，可以用地幔柱来解释。

特征：相对固定，高Ti、高Nb含量是现代地幔柱的常见特征(王登红,1998)。

20世纪70年代初，科学家提出了地幔柱的概念。借助地震波来描述地球内部的景象。一股炙热、粘性的岩石流，向上延伸到岩石圈底部，并在那里散开，形成约100km厚的饼状结构，然后继续向上延伸，为火山提供物质和能量。

疑问，地幔柱来自哪里？他们是直线上升还是螺旋上身？

什么是火山热点？

夏威夷地幔柱富含榴辉岩的矿物质

可能存在地幔柱：夏威夷、加拉帕戈斯群岛、冰岛以及东非的阿法尔地区。

地震图像是研究的关键

目的：①地幔柱对于地球大地构造演化有着重要的影响，它控制大陆裂解聚合过程，导致板块内火山地震等现象$地幔柱理论可以解释许多板块学说不能解释的问题，很有可能成为一种更为完善的理论体系。

②洋脊分段主要受地幔岩浆周期性脉动上涌控制,即受岩浆供应方式制约。事实上造成洋脊分段的动力学岩浆是由地幔柱提供的,而地幔柱提供岩浆的方式对洋脊分段有重要影响

发展过程：①20世纪60年代，加拿大地质学家Wilson在研究夏威夷—皇帝火山岛链的起

源时，②普林斯顿大学的Morgan

在Maruyama的理论中，热幔柱引起超大陆裂解，大洋形成; 冷幔柱导致超大陆聚合等。日本学者丸山茂德( Maruyama) 认为“板块构造理论只能解释地球表层200km内的现象，而只有地幔柱构造才能说明星球各个层次的演化历史。”

矿床相关

对全球主要赋含钒钛磁铁矿床的层状岩体和铜镍硫化物矿床的镁铁—超镁铁质岩体的统计表明，地幔柱成因的大火成岩省是形成岩浆铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿床的主要场所！卡林型金矿矿集区、与基性超基性岩有关Cu-Ni-PGE硫化物矿床(以Naldrett为首的研究组在31届国际地质大会上对近年来取得重大突破的Voisey'Bay Ni-Cu-Co-PGE矿床与地幔柱的关系进行了系统介绍)、条带状铁建造等方面取得了显著进展

1998年以来,开始对地幔柱的成矿问题进行新的研究。

内生内成(如铜镍硫化物矿床、钒钛、磁铁矿床等典型岩浆矿床)、内生外成(如火山成因

块状硫化物铜矿、黑矿)、外生内成(如沉积变质矿床,斑岩铜矿可能也属此类)、外生外成(如典型沉积矿床)等丰富多彩的成矿现象

幔枝构造理论与找矿实践（牛树根）

陈光远等（1989）像玲珑金矿这样的产于花岗岩破碎带中的石英脉型金矿, 深源成矿物质和老地层成矿物质均有重要贡献

徐永昌等(1994)研究发现, 胜利油田天然气中氦同位素的3He/4He 比值29 个样平均为1 .58 ×10-6 , 表明有相当一部分氦来自于地幔。

众所周知，要形成大规模成矿作用的条件与形成超大型矿床类似，必需满足三个必要条件：较短时间内有足够多的成矿物质来源、高效率成矿流体和庞大的聚矿场。首先，地幔柱活动与矿源关系表现为：随着地幔热柱的上升，早期来自软流圈的高热物质导致下地壳形成大规模花岗岩岩浆，可能同时形成了大量与花岗岩有关的大型铜钼矿床，中后期地幔柱活动使得地幔成矿物质直接提供成矿物质来源。此外，地幔柱的巨大热量还可以活化古老的沉积基底中成矿元素。这三个方面的作用，对某个具体的矿床而言，表现程度不一样，抑或某一方面，抑或某两个方面，抑或三个方面。一般来说，形成一个大型矿床至少都具有两个方面。

来源证据：最近对地震转换波、层析成像等的研究也证实了有些地幔柱的确是从核幔边界上

涌而抵达岩石圈的（钟福平2011）。

地震资料可以为夏威夷地幔柱起源深度研究提供更强有力的约束,地震资料已显示冰岛地幔柱穿过了上下地幔过渡带直到核幔边界,这是至今最直接的证据显示地幔柱源于核幔边界。

板块是一些刚性强、内部不变形但彼此相互运动的岩石圈块体. 所以, 板块构造理论简单明了地解释了沿板块边界分布的地震和火山活动, 但难以解释板块内部出现的地震和火山活动。

金的富集程度取决于特定的地幔柱组成!该研究揭示了深部地幔上升与金矿化过程之间的关系！

地质过程最终是地球热演化的结果。板块构造理论之所以能解释板块边缘所有地质现象，正是因为地幔冷却的缘故。

图1 地球的剖面示意性图

主要展示地幔柱模型(左, 采自Courtillot 等人[15])和板块模型(右). 左侧显示已提出的3 种类型的热点/热柱模型. 在下地幔, 狭窄的管道(推测的)和巨量上涌共存。熔融异常仅限定在狭窄的地幔柱内, 并将物质从地球深部带到地表形成火山. 在各种地幔柱模型中, 地幔深部提供了物质, 地幔深部或地核提供了热点的热, 大量孤立的地球化学储库(而非分散组分和来源的不同)被用来解释热点铁镁岩

地球化学的多样性. 地幔中俯冲块体的穿透、真实磁极倒转、地核热和地幔崩塌等被认为很重要. 红色区域表示热的和轻的; 蓝色区域代表冷的和密度高的. 示意图的根据是流体动力学实验, 然而该实验忽略了压力的影响和应用了相对于热传导过低的黏度. 这完全不同于地幔特性, 正是本文反驳的理由. 右侧显示板块模型、不同深度的再循环、洋脊和海沟/俯冲带的迁移、火山作用在板块拉张区的集中、活动的和物质组成不均匀的上地幔、孤立和缓慢的下地幔、压力作用下造成的下地幔物质分布的复杂性及其古老性的特征. 低密度区域不管是在浅部地幔还是深部地幔都会引起岩石圈的隆起和伸展. 熔融异常受应力、板块内部结构和地幔易熔组分丰度等的限制, 仅局限一定区域. 大规模的地质现象与地幔的黏度-传导-热膨张等关系一致. 在板块模型中, 上地幔(至大约1000 km, Repetti 不连续面)含有各种年龄和大小不等的再循环和拆沉物质. 这些物质与其邻区在不同时间和深度达到平衡. 洋脊迁移, 包括萌生洋脊和其他板块边界, 反映了这种不均匀地幔的各种组分. 上部1000 km(Bullen 的B 和C 区域)是活动的和可探测到的层位. 下部地幔(D 和D_区域), 尽管很有趣也很重要, 是不活动的和探测不到的. 地球化学组分如MORB, OIB 等存在上地幔, 主要是再循环的地表物质

层析技术