大陸邊緣構(gòu)造課件

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大陸邊緣構(gòu)造23.4大陸邊緣構(gòu)造1、穩(wěn)定型陸緣構(gòu)造——（1）特征，（2）主要類型，（3）形成與演化

2、活動(dòng)型陸緣——（1）特征、類型、空間分布（2）島弧的主要類型，（3）安第斯亞型大陸邊緣，（4）島弧型大陸邊緣，（5）形成與演化3、轉(zhuǎn)換型陸緣——（1）主要特征與空間分布，（2）形成與演化4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張3

在擠壓型板塊邊界，由于在板塊接觸帶溫度和壓力分布而形成的高壓低溫和高溫低壓兩種變質(zhì)帶，被稱為雙變質(zhì)帶。雙變質(zhì)帶通常成對(duì)出現(xiàn)，形成時(shí)代大致相同（若有早晚，高壓帶比高溫帶稍早），兩者之間通常被一條完全未變質(zhì)的巖帶分開；也有直接接觸者。高溫低壓變質(zhì)帶低溫高壓變質(zhì)帶3.4大陸邊緣構(gòu)造4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

44、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

3.4大陸邊緣構(gòu)造麻粒巖相

綠片巖相

角閃巖相

藍(lán)片巖相

榴輝巖相

高壓低溫

低壓,高溫

逐漸降低

5高壓低溫變質(zhì)帶高溫低壓變質(zhì)帶部位海溝靠陸側(cè)火山弧上成因20-30km深，俯沖帶淺部和兩個(gè)板塊對(duì)沖的地方，壓力大但溫度不高，變質(zhì)巖為藍(lán)閃石片巖。擠壓、剪切構(gòu)造發(fā)育，常與混雜堆積體和蛇綠巖套伴生。T:250℃-400℃、P:5-7kbar?；鹕交∠路捷^深部位高溫高壓環(huán)境的巖漿運(yùn)移至較淺部位，過渡為高溫低壓環(huán)境，深度>10km?；鹕交r漿巖和沉積巖變質(zhì)形成高溫低壓變質(zhì)帶。常與花崗巖、花崗閃長巖及中酸性火山巖相伴。特征礦物蘭閃石,硬玉、硬柱石、綠泥石等。紅柱石、矽線石、蘭晶石出露原因抬升，或被逆推到高處；若俯沖減緩或停止，海溝地帶在均衡補(bǔ)償作用下隆升，剝蝕。島弧區(qū)隆升引起地表層強(qiáng)烈剝蝕分布既可以發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)代俯沖帶，又可以在大陸內(nèi)部造山帶（古俯沖帶及古板塊邊界）發(fā)現(xiàn)。4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

3.4大陸邊緣構(gòu)造6形成時(shí)代：多為中生代和早第三紀(jì)，中新世以來的尚未出露地表。分類：據(jù)位置分為陸緣雙變質(zhì)帶（安第斯陸緣）；島弧雙變質(zhì)帶（千島和日本東北）等。研究意義：其排列反映了溝弧體系的位置關(guān)系，標(biāo)出了溝弧體系的極性，從而可推測(cè)古俯沖帶的傾向。同時(shí)高壓低溫變質(zhì)帶還大體標(biāo)志古俯沖帶出露地表的位置4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（1）雙變質(zhì)帶

3.4大陸邊緣構(gòu)造7沿西太平洋邊緣分布的一系列弧后盆地的成因是一長期令人費(fèi)解的問題。自海底擴(kuò)張學(xué)說問世和大量的調(diào)查資料獲取之后，人們注意到這些弧后盆地：水深多在2000—4000m，生成年代多較島弧及其相鄰的大洋盆地年輕，張性斷裂發(fā)育，地殼厚度介于大陸和大洋地殼之間，地殼活動(dòng)強(qiáng)烈，熱流值高。不難使人們想到弧后盆地在成因上必然與溝弧系統(tǒng)有關(guān)。

4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（2）弧后擴(kuò)張

日本海中國東海中國南海白令海馬里亞娜海鄂霍茨克海菲律賓海3.4大陸邊緣構(gòu)造8

Dietz(1961)首先提出了“弧后擴(kuò)張”(Back-arcspreading)的概念。人們也開始在溝-弧系統(tǒng)中加入了弧后盆地，出現(xiàn)了“溝-弧-盆系統(tǒng)”的概念?；『髷U(kuò)張是指由于大洋巖石圈板塊的俯沖作用，打亂了弧后區(qū)地幔的平衡而產(chǎn)生次生地幔對(duì)流，并引起的弧后海底擴(kuò)張作用。4、雙變質(zhì)帶和弧后擴(kuò)張——（2）弧后擴(kuò)張

3.4大陸邊緣構(gòu)造95、蛇綠巖套

蛇綠巖套是指在層序上有規(guī)律組合在一起的一套巖石的總稱。完整的蛇綠巖套剖面自下而上包括：（1）以橄欖巖為主的超鎂鐵質(zhì)雜巖，遭受強(qiáng)烈蝕變后的蛇紋石化橄欖巖或蛇紋巖；（2）輝長巖為主的結(jié)晶堆積體；（3）輝綠巖玄武質(zhì)為主的巖墻群；（4）以拉斑玄武巖為主的枕狀熔巖。熔巖頂面與深海沉積物穿插和被覆蓋。3.4大陸邊緣構(gòu)造105、蛇綠巖套

1927年，

首先發(fā)現(xiàn)并提出“三位一體”的蛇綠巖套：主要由蛇紋石化橄欖巖和少量輝長巖、玄武巖組成的巖石群體，強(qiáng)調(diào)它們與深海遠(yuǎn)洋沉積的放射蟲硅質(zhì)巖密切共生。

Hess(1955)建議將蛇紋巖、基性火山巖、燧石巖的組合稱“斯特曼三位一體”，表示是它們緊密的共生組合系列，代表了優(yōu)地槽的產(chǎn)物以及消失了的洋殼殘片。

1959年,Brunn首次提出把蛇綠巖的研究與大西洋中脊進(jìn)行相類比，認(rèn)為是與板塊擴(kuò)張軸和海底環(huán)境有關(guān)聯(lián)的深海沉積物以及基性和超基性火成巖集合體。3.4大陸邊緣構(gòu)造115、蛇綠巖套

自板塊構(gòu)造理論建立以后，才對(duì)蛇綠巖套的成因有了較合理的解釋：是在陸緣板塊俯沖帶附近由于海洋巖石圈的俯沖或逆沖而遺留的海洋地殼殘塊。經(jīng)對(duì)比，海洋巖石圈與存在于造山帶中的橄欖巖－輝長巖－輝綠巖－枕狀熔巖相似。說明古老的造山帶中存在有殘存的洋殼。沉積物枕狀玄武巖席狀巖墻輝長巖閃長巖3.4大陸邊緣構(gòu)造12被動(dòng)陸緣褶斷帶陸緣增生雜巖帶島弧巖漿雜巖帶蛇綠巖帶

現(xiàn)代蛇綠巖概念——包括洋殼和上地幔的一系列巖石（如玄武巖、輝綠巖墻群、輝長巖、斜長花崗巖、超鎂鐵巖及地幔橄欖巖）的組合，代表消減或增生的大洋巖石圈碎片，但并非“正?！钡拇笱髱r石圈。多形成于與現(xiàn)代島弧、弧后盆地、轉(zhuǎn)換斷層以及小洋盆類似的環(huán)境。強(qiáng)調(diào)“地幔橄欖巖”和“洋殼頂部的玄武巖和輝綠巖墻”的共生。5、蛇綠巖套

3.4大陸邊緣構(gòu)造13混雜堆積——在板塊俯沖作用下，不同時(shí)代、不同性質(zhì)、不同來源的巖石或沉積物，經(jīng)過破碎作用和混雜作用所形成的無規(guī)則混合體。許多學(xué)者認(rèn)為混雜堆積是板塊俯沖帶或縫合帶上強(qiáng)烈構(gòu)造作用的產(chǎn)物，是鑒別古板塊消亡帶的重要標(biāo)志之一。在我國臺(tái)灣海岸山脈、雅魯藏布江、祁連山和秦嶺都有分布。6、混雜堆積與增生楔狀體3.4大陸邊緣構(gòu)造14增生楔狀體——大洋板塊表層的沉積物主要是鈣質(zhì)軟泥、硅質(zhì)軟泥和紅粘土，板塊移動(dòng)至海溝附近還接受濁流沉積。這些固結(jié)程度差的物質(zhì)在板塊俯沖時(shí)被刮下來，與俯沖板塊基底脫離，加積于海溝向陸的側(cè)坡上，形成增生楔狀體。組成：主要是混雜堆積巖，另外有俯沖時(shí)刮下的洋殼殘塊（蛇綠巖套）等。6、混雜堆積與增生楔狀體3.4大陸邊緣構(gòu)造15第三章海底構(gòu)造3.1洋殼的起源與大陸漂移3.2海底擴(kuò)張學(xué)說3.3板塊構(gòu)造基本理論3.4大陸邊緣構(gòu)造3.5大洋中脊構(gòu)造3.6地幔柱理論16洋中脊的形態(tài)，尤其是中央隆起區(qū)的發(fā)展，與擴(kuò)展速率和巖漿供給速率有關(guān)。正在擴(kuò)張的大洋，如大西洋和印度洋，擴(kuò)張速率低，洋中脊趨向位于大洋中心盆地，地形崎嶇，兩坡較陡。正收縮的大洋，如太平洋，擴(kuò)展速率高，地形寬緩，中央裂谷不發(fā)育。3.5大洋中脊構(gòu)造1、中脊地形與擴(kuò)張速率17

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：全擴(kuò)張速率(兩側(cè)擴(kuò)張速率之和)l～5cm／a的慢速擴(kuò)張脊，如大西洋中脊和西南印度洋中脊，有1.5～3km深，10～30km寬的中央裂谷；全擴(kuò)張速率5～9cm／a的中速擴(kuò)張脊，如科科斯－納茲卡板塊間擴(kuò)張脊，有50～400m深，7～20km寬的裂谷；全擴(kuò)張速率9～l8cm／a的快速擴(kuò)張脊，如東太平洋海隆，無中央裂谷，相反出現(xiàn)200～400m高，5～15km寬的軸部高地。1、中脊地形與擴(kuò)張速率3.5大洋中脊構(gòu)造181、中脊地形與擴(kuò)張速率3.5大洋中脊構(gòu)造191、中脊地形與擴(kuò)張速率什么因素影響或決定著中脊地形?大西洋中脊東太平洋海隆3.5大洋中脊構(gòu)造20大西洋(印度洋)和太平洋中脊突出的差異是擴(kuò)張速率不同，決定擴(kuò)張速率的因素不外乎張力大小和地幔物質(zhì)上涌強(qiáng)弱或巖漿供應(yīng)是否充足兩個(gè)因素！1、中脊地形與擴(kuò)張速率3.5大洋中脊構(gòu)造21沿大洋中脊，巖漿作用表現(xiàn)為熔巖噴發(fā)、巖墻侵入和深成巖體的冷凝結(jié)晶；機(jī)械拉張作用表現(xiàn)為近地表的斷層和深層位的塑性拉張。巖漿活動(dòng)和拉張作用是造成快速擴(kuò)張脊與慢速擴(kuò)張脊地形和構(gòu)造差異的根源。1、中脊地形與擴(kuò)張速率3.5大洋中脊構(gòu)造22在EPR發(fā)現(xiàn)了多處軸部巖漿房，說明快速擴(kuò)張脊有充分的巖漿供給。慢速擴(kuò)張脊的情況則相反，在MAR軸部地帶不僅沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模性的巖漿房，而且鉆取到到的多是蛇紋石化橄欖巖，洋殼底部或上地幔物質(zhì)卻出露于洋殼表層。說明慢速擴(kuò)張脊機(jī)械拉張作用占主導(dǎo)地位，巖漿供給明顯不足。拉張作用導(dǎo)致慢速擴(kuò)張脊出現(xiàn)突出的斷塊構(gòu)造和裂谷地形。1、中脊地形與擴(kuò)張速率3.5大洋中脊構(gòu)造232、拓展性裂谷與拓展性擴(kuò)張軸在對(duì)洋底磁異常條帶的詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，一些以轉(zhuǎn)換斷層為界的洋中脊段，其端部可以伸長或退縮。向前伸展的裂谷稱為前展性裂谷或拓展性裂谷，相應(yīng)的擴(kuò)張軸稱為拓展性擴(kuò)張軸。拓展性擴(kuò)張軸在衰退性擴(kuò)張軸早期生成的地殼中不斷侵入延伸，轉(zhuǎn)換斷層長度逐漸加大。3.5大洋中脊構(gòu)造242、拓展性裂谷與拓展性擴(kuò)張軸通常，前展性擴(kuò)張軸的走向與板塊擴(kuò)張方向垂直，而衰退性擴(kuò)張軸則與板塊擴(kuò)張方向斜交。擴(kuò)張軸的向前延伸是適應(yīng)板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，若板塊運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，則可通過新擴(kuò)張軸向前伸展來調(diào)整整個(gè)擴(kuò)張軸的走向，從而適應(yīng)板塊運(yùn)動(dòng)方向的改變。因此，擴(kuò)張軸的消退（亡）或增長是板塊運(yùn)動(dòng)方向改變的結(jié)果。剪切變形帶3.5大洋中脊構(gòu)造252、拓展性裂谷與拓展性擴(kuò)張軸在大洋中脊上，以兩條并列的擴(kuò)張軸為界可構(gòu)成微板塊，如復(fù)活節(jié)微板塊。作為微板塊邊界的擴(kuò)張脊，是有利于發(fā)生擴(kuò)張脊前展的場所。

3.5大洋中脊構(gòu)造262、拓展性裂谷與拓展性擴(kuò)張軸拓展性擴(kuò)張軸的拓展作用不僅可以調(diào)節(jié)適應(yīng)板塊運(yùn)動(dòng)方向的改變，而且可以影響海底磁異常條帶的分布。3.5大洋中脊構(gòu)造27282、拓展性裂谷與拓展性擴(kuò)張軸由實(shí)例可以看出，盡管板塊運(yùn)動(dòng)的大體方向在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)是不變的，但方向的微調(diào)卻是不斷變化的，這可能是擴(kuò)張中心巖漿供應(yīng)量及通道變化、以及俯沖帶阻力大小所引起的。擴(kuò)張軸的拓展與消退正是這種板塊運(yùn)動(dòng)方向細(xì)小變化的表現(xiàn)。3.5大洋中脊構(gòu)造293、重迭性擴(kuò)張軸自20世紀(jì)80年代，在海底還發(fā)現(xiàn)一種新的海底擴(kuò)張構(gòu)造，即：兩個(gè)擴(kuò)張帶重迭分布的現(xiàn)象，也就是說兩段中脊軸帶的端部相互錯(cuò)開，其間卻沒有轉(zhuǎn)換斷層連接，兩脊軸自由端彼此相向彎曲，并列在一起。這種構(gòu)造現(xiàn)象被稱為重迭擴(kuò)張軸或雁列式超復(fù)。3.5大洋中脊構(gòu)造303、重迭性擴(kuò)張軸具有剛體特性的巖石圈板塊通常只有一個(gè)擴(kuò)張軸，很難理解擴(kuò)張軸重迭現(xiàn)象。先前一直認(rèn)為只有轉(zhuǎn)換斷層才能使擴(kuò)張軸錯(cuò)開分支。迄今的調(diào)查表明，重迭擴(kuò)張軸廣泛分布于東太平洋海隆、加拉帕戈斯和胡安.德富卡脊的全部區(qū)域內(nèi)。但是，在大西洋中脊所做的非常詳細(xì)的多波束掃描調(diào)查，卻沒有發(fā)現(xiàn)重迭擴(kuò)張軸，只不過是在冰島附近發(fā)現(xiàn)存在規(guī)模巨大的重迭擴(kuò)張軸現(xiàn)象。3.5大洋中脊構(gòu)造313、重迭性擴(kuò)張軸實(shí)際資料表明，重迭擴(kuò)張軸普遍見于擴(kuò)張速度超過3cm/a的擴(kuò)張帶。在快速擴(kuò)張情況下，中脊巖石圈年齡小，不能保持板塊的剛性，轉(zhuǎn)換斷層無法發(fā)育。在冰島出現(xiàn)重迭擴(kuò)張軸的原因可能與熱點(diǎn)巖漿作用有關(guān)。冰島是一個(gè)熱點(diǎn)，地幔物質(zhì)和熱量供應(yīng)都很大。所以，擴(kuò)張速率和巖漿供應(yīng)是控制重迭擴(kuò)張軸形成的主要因素。3.5大洋中脊構(gòu)造324、洋中脊分段隨著海底調(diào)查技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大洋中脊高分辨率填圖成為事實(shí)。從地形地貌、巖漿巖分布、地球物理特征或構(gòu)造連續(xù)性上，大洋中脊都具有明顯的分段特征。3.5大洋中脊構(gòu)造334、洋中脊分段依據(jù)洋中脊走向上的不同規(guī)模和不同樣式的間斷，將洋中脊分段(結(jié)構(gòu))層次初步劃分為4級(jí)3.5大洋中脊構(gòu)造344、洋中脊分段3.5大洋中脊構(gòu)造I級(jí)分段II級(jí)分段III級(jí)分段IV級(jí)分段354、洋中脊分段I級(jí)分段間斷是轉(zhuǎn)換斷層，中脊錯(cuò)位大于30km，中脊區(qū)段長達(dá)1000km左右，存在壽命可達(dá)10Ma。II～I(xiàn)V級(jí)分段間斷出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換斷層之間，中脊錯(cuò)位距離逐漸減小，分別表現(xiàn)為疊覆擴(kuò)展中心、斜向剪切帶、火山間隔和橫向斷錯(cuò)等。II～I(xiàn)V級(jí)分段區(qū)段的長度愈來愈小，存在的壽命也愈來愈短，4級(jí)區(qū)段的長度一般小于10km，存在壽命只有100a左右。3.5大洋中脊構(gòu)造364、洋中脊分段洋中脊分段是普遍存在的！盡管對(duì)于洋脊分段的成因機(jī)制還不清楚，但是，其成因必然是沿洋脊動(dòng)力過程的差異所致！洋中脊的動(dòng)力過程表現(xiàn)在中脊擴(kuò)張過程，而擴(kuò)張作用主要取決于張力和巖漿供應(yīng)?；趲r漿供應(yīng)的洋脊分段模式認(rèn)為：當(dāng)洋中脊下軟流圈上升到30～60Km時(shí)，由于絕熱減壓導(dǎo)致部分熔融，在熔巖與殘余固體一起上升的途中，由于速度差異，導(dǎo)致不同程度的分割，形成1～3級(jí)分段現(xiàn)象。3.5大洋中脊構(gòu)造374、洋中脊分段在I級(jí)分段轉(zhuǎn)換斷層之間，巖漿供應(yīng)因地下物性的差異和地表地形的不同存在不均勻性，造成洋中脊分段。太平洋（快速）和大西洋（慢速）洋脊也有所不同。3.5大洋中脊構(gòu)造38第三章海底構(gòu)造3.1洋殼的起源與大陸漂移3.2海底擴(kuò)張學(xué)說3.3板塊構(gòu)造基本理論3.4大陸邊緣構(gòu)造3.5大洋中脊構(gòu)造3.6地幔柱理論393.6地幔柱理論熱點(diǎn)概念的提出早期是為了解釋夏威夷島鏈火山分布與形成年代所表現(xiàn)的規(guī)律。后來，Morgan于1972年提出熱點(diǎn)火山活動(dòng)所需的巖漿來自上地幔的地幔柱(mantleplume)，首先提出了“地幔柱”概念。地幔柱的提出與板塊構(gòu)造的提出基本同期，也是上一世紀(jì)提出的地幔對(duì)流觀點(diǎn)發(fā)展的必然產(chǎn)物。直至1994年，出現(xiàn)了全新的全球構(gòu)造觀，或簡稱為地幔柱構(gòu)造(PlumeTectonics)，并很快被人們認(rèn)為是繼魏格納提出大陸漂移學(xué)說和板塊構(gòu)造理論之后人類認(rèn)識(shí)地球的第三次浪潮。

40地幔柱概念可以很好地解釋熱點(diǎn)。地幔柱是源于地幔深處（有人認(rèn)為可能源于核—幔邊界）、呈圓柱狀涌升的熱地幔物質(zhì)流。熾熱的地幔物質(zhì)向上運(yùn)移，導(dǎo)致巖石圈下物質(zhì)的盈余，并把上覆巖石圈向上拱起，在地表形成巨大穹隆，同時(shí)表現(xiàn)為正重力異常，并在地表出現(xiàn)高熱流值。熱地幔柱的涌升不斷向上地幔乃至巖石圈之下輸送熱量、質(zhì)量和動(dòng)量，在燒破巖石圈的地方便成為熱點(diǎn)。因此，熱點(diǎn)處的火山活動(dòng)就是地幔柱熱物質(zhì)噴出地表的反映。3.6地幔柱理論41全球識(shí)別出并經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)確認(rèn)的地幔柱熱點(diǎn)有幾十個(gè)之多，大部分位于板塊內(nèi)部。3.6地幔柱理論42地幔柱在地表表現(xiàn)為隆起地形。當(dāng)其從地幔上升至近巖石圈底部時(shí)，變成“蘑菇”狀，頭部粗大而頸干細(xì)小。地幔柱直徑大小目前還不十分清楚，估計(jì)從十幾公里至幾千公里都有。地幔柱頂頭直徑可達(dá)500km到3000Km，而地幔柱尾直徑在100到200Km。地質(zhì)學(xué)家們認(rèn)為地幔柱起源于地幔的D″層，D″層從地核吸收熱量，使其具有較高的溫度和較低的粘度，因此地幔柱具有高熱流、低速帶的特征，一般稱為熱幔柱。

1、熱幔柱——（1）形態(tài)3.6地幔柱理論43熱幔柱的真實(shí)形態(tài)目前還不清楚。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，地幔深部的底密度物質(zhì)上升形成地幔柱，上升過程中尾部逐漸變細(xì)，而頭部逐漸變成蘑茹狀。到達(dá)巖石圈底部后側(cè)向伸展，并逐漸冷卻。部分冷卻的地幔物質(zhì)可能再下沉回到地幔，再生成新的地幔柱。這些形態(tài)變化特征也許更接近產(chǎn)生在核幔邊界附近的熱幔柱形態(tài)。1、熱幔柱——（1）形態(tài)3.6地幔柱理論D″層軟流圈軟流圈軟流圈軟流圈441、熱幔柱——（1）形態(tài)根據(jù)全球地震層析圖象，熱幔柱的發(fā)育有四個(gè)階段(狀態(tài))：(a)萌芽期熱幔柱，外核微微上隆，熱流及巖漿上涌；(b)發(fā)展期熱幔柱，地幔中下部為熱幔柱密集區(qū)；(c)全盛期熱幔柱，熱幔柱密集區(qū)連通外核與軟流圈；(d)衰亡期熱幔柱，由于上下堵塞殘留的熱幔柱。3.6地幔柱理論4520世紀(jì)90年代以來，關(guān)于地幔柱的研究有了新的進(jìn)展。許多證據(jù)顯示，地幔柱源于核—幔邊界附近(

D″層),導(dǎo)致核—幔邊界附近物質(zhì)發(fā)生熱擾動(dòng)并生成地幔柱的熱動(dòng)力源于外地核的不均勻熱作用。1、熱幔柱——（2）起源3.6地幔柱理論461、熱幔柱——（2）起源地幔柱從D″層處產(chǎn)生后，在其后上升過程中遇到地幔或巖石圈不均一時(shí)，地幔柱整體會(huì)發(fā)生分叉，形成次級(jí)地幔柱。3.6地幔柱理論471、熱幔柱——（3）規(guī)模與等級(jí)Maruyama和Fukao等以地幔底界(2900km)、上地幔底界(670km)和地殼底界(100km)為限，將熱幔柱分為一、二、三級(jí)熱柱，也有人稱為下地幔柱（或超級(jí)熱幔柱）、上地幔柱、板內(nèi)柱（或幔枝）。地表熱點(diǎn)50多個(gè)（板內(nèi)柱），100km以下約20個(gè)。3.6地幔柱理論481、熱幔柱——（3）規(guī)模與等級(jí)下地幔柱上地幔柱板內(nèi)柱3.6地幔柱理論491、熱幔柱——（4）化學(xué)成分熱點(diǎn)大洋島嶼玄武巖的化學(xué)成分可以反映熱幔柱晚期的化學(xué)成分特征，富含大離子大不相容元素（Rb、Th、Cs、U等），并有較高的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值。熱柱頭部在上升過程中會(huì)不斷地加熱周圍地幔物質(zhì)，與熱幔柱頭部融合一起上升。因而，熱幔柱頭部化學(xué)成分是不斷變化的，具有源區(qū)化學(xué)成分和捕獲的地幔成分的混合特征。3.6地幔柱理論501、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征當(dāng)巖石圈板塊在“熱點(diǎn)”之上漂移時(shí)，從深部地幔上升的熔融狀柱形地幔柱在地表（如夏威夷和社會(huì)群島）產(chǎn)出線性大洋火山鏈，這是地幔柱出露地表的有力證據(jù)?；鹕阶饔檬堑蒯Ｖ竭_(dá)近地表減壓融熔而引發(fā)的，然而這些地幔柱到底起源有多深的問題目前還無法確定。3.6地幔柱理論511、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征熱幔柱的啟動(dòng)需要一個(gè)熱邊界層。這個(gè)熱邊界層在地幔中，或是上/下地幔之間的密度界面，或是核幔邊界D″層。熱幔柱的啟動(dòng)條件是地核能夠提供足夠的熱，以至使熱幔柱能夠穿過整個(gè)地幔上升至地表。愈來愈多的證據(jù)表明整個(gè)地幔在對(duì)流，而并非是分層對(duì)流。因此，上下地幔之間的熱邊界層產(chǎn)生熱幔柱的可能性很?。ǖ慌懦a(chǎn)生小規(guī)模的熱幔柱的可能性）。3.6地幔柱理論521、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征支持熱幔柱啟動(dòng)于核幔邊界D”層的事實(shí)還包括：①理論分析——要產(chǎn)生直徑為1000Km的熱幔柱扁球狀頭部，形成大規(guī)模的大陸溢流玄武巖，熱幔柱只能啟動(dòng)于下地幔底部。②如果熱地幔柱起源于上地幔底部，很難解釋熱點(diǎn)之間相互位置固定這一特征，至少在最近50myr內(nèi)彼此位置是固定的。③熱幔柱的化學(xué)成分特征表明它主要來源于富集型地幔。下地幔底部具有原始富集型地幔特征，而上地幔常呈虧損特征。3.6地幔柱理論531、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征熱幔柱以單一波形式向上脈沖式運(yùn)動(dòng)特征的發(fā)現(xiàn)，是近年來有關(guān)熱幔柱研究所取得的重要進(jìn)展之一。Scott等（1986）實(shí)驗(yàn)研究表明，熱幔柱的單波具有流線特征并以波速向上運(yùn)移物質(zhì)。Larson（1991）認(rèn)為，熱幔柱的單波脈沖運(yùn)動(dòng)特征是導(dǎo)致地磁極周期反轉(zhuǎn)、氣候和海平面周期變化一個(gè)重要原因。3.6地幔柱理論54一些學(xué)者認(rèn)為地幔水平對(duì)流會(huì)改變熱幔柱的直立形態(tài)，使其尾部發(fā)生彎曲傾斜，但近年來許多研究證據(jù)表明，地幔并非是分層對(duì)流，而是整體對(duì)流，對(duì)流速度很慢，尤其下地幔基本上是無應(yīng)力條件下對(duì)流。因此，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為地幔對(duì)流對(duì)熱幔柱不會(huì)有明顯的影響。1、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征3.6地幔柱理論55盡管地幔柱——熱點(diǎn)理論仍是一種假說，但至少明確了這樣一些事實(shí)：板塊內(nèi)部發(fā)生著重要的地質(zhì)現(xiàn)象——熱點(diǎn)火山作用和構(gòu)造活動(dòng)，地幔深層同樣也是活動(dòng)的，深地幔（乃至地核）對(duì)地表板塊構(gòu)造的發(fā)展過程有重要影響；地球本身是一個(gè)物質(zhì)實(shí)體，該體系的各組成部分是密切相關(guān)的，將其中任何一部分孤立出來研究都是片面的。因此，地幔柱——熱點(diǎn)假說對(duì)板塊構(gòu)造學(xué)說是重要的補(bǔ)充和發(fā)展。1、熱幔柱——（5）運(yùn)動(dòng)學(xué)特征3.6地幔柱理論5620世紀(jì)80年代，人們開始關(guān)注大量的洋殼板塊俯沖之后的去向、歸宿和狀態(tài)，對(duì)板片行蹤的討論興盛起來。

2、冷幔柱3.6地幔柱理論57對(duì)于俯沖板塊的去向主要有三種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為板片不能潛入到下地幔，第二種認(rèn)為可以俯沖到下地幔，另一種觀點(diǎn)介于其間，認(rèn)為不同的島弧同時(shí)潛入和未潛入下地幔的情況都有。洋殼板塊俯沖后的滯留板片一般具有P波高速異常特征，表現(xiàn)為冷的塊體因而稱為冷幔柱。2、冷幔柱3.6地幔柱理論58P波層析成像表明，俯沖滯留的板片在地幔中有四種類型。A東北日本型：板片從地表連續(xù)并以板狀形態(tài)滯留在670Km深度面上，部分穿過670Km以下。B巽他型：板片從地表連續(xù)，而且穿過670Km深度達(dá)到1200Km深度。C特提斯型：板片與上面不連續(xù)，與消失了的古海溝大致平行，且正在潛入1000—1200Km深處。D南極型：南極現(xiàn)為被動(dòng)陸緣，無板片下沉，滯留在670Km以下深處的板片為古老的俯沖板塊。2、冷幔柱3.6地幔柱理論592、冷幔柱3.6地幔柱理論60地震層析成像表明，下潛板塊可俯沖至670km深處，并在那里發(fā)生滯留和相變。相變生成物的粘性變小，滯留板塊因被軟化而失去剛性特征。因此，670Km為冷幔柱的墓地。

當(dāng)板塊滯留量足夠大時(shí)，未消亡的滯留板塊就會(huì)發(fā)生塌落。2、冷幔柱3.6地幔柱理論61滯留板塊塌落到下地幔會(huì)造成上地幔物質(zhì)虧損，必然會(huì)從下地幔產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)的熱地幔柱。所以，從全局上看，滯留板塊的下落和熱幔柱的上升必然是相互耦合