5.幔柱构造成矿理论.ppt

第四章成矿理论进展第一节幔柱构造理论一、热点假说与地幔柱思想二、幔柱构造三、幔柱构造体系四、幔柱构造的多级演化第二节幔柱构造成矿理论一、幔柱构造对成矿的控制二、幔柱构造成矿体系第三节幔柱构造成矿作用标志与特征一、幔柱构造的主要标志与特征二、成矿作用的统一性与矿床组合标志特征第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论一、热点假说与地幔柱思想在板块构造理论提出之前,Wilson(1963,1965)首先提出热点假说,用于解释夏威夷群岛火山岩的成因。Morgan(1971,1972)认为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”(HotPlume)。热柱到达于地表,或地幔热流上升之处,称之为“热点”(HotSpot)。上升的炽热地幔柱,可把上覆岩石圈抬升,使地壳呈现巨大弯窿构造。当地幔柱冲破岩石圈,则形成热点。因此,热点是地幔热柱在地表的反映,以火山作用、高热流和隆起为标志(Wilson,1973)。热点在大洋环境中形成的火山岛链(海山链),被称之为热点行迹。它们比周围洋底高1-2km,形成一条长1000-2000km长的异常地形高地。海山链中的海山,称之为洋岛。它主要由拉斑玄武岩所组成,又有洋岛玄武岩(OIB)之称。火山岛链中的最大或最新大规模喷发的火山洋岛,往往直接称之为热点。大洋内线状排列的火山岛链,是大洋岩石圈活动板块在上地幔中的热点(固定热地馒源区)之上运动所留下的痕迹(图5-1)。地幔热点位于上地幔上部,相对于地球自转轴及其上覆的岩石圈来说,是固定不动的。但是,“热点”仅仅代表了地幔热柱已到达了地面的现象特征,而没有表示出其内部特征。第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论图5-1地幔热柱在活动板块上的热点轨迹(火山岛链)示意图第五章幔柱构造成矿理论一、an(1971)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部,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,热点是地幔表面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,吧炽热上升的圆筒状岩石类物质流,称之为地幔柱(MantlePlume,或译为地柱、热点、地幔羽、地幔柱构造、地幔热柱、地幔热流柱等)。第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论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。第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论从起源的角度,Maruyama等(1994)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(图5-2)。其中,起源于D”层的地幔热柱又可以划分为两种类型:直径约5000km的超级地幔热柱和直径小于500km的小地幔柱(图5-2)。邓晋福等(1994)将进入上地幔内分为数个较小的二级地幔柱(Maruyama等人的二次柱),称之为亚热柱(Sub-MantlePlume)。牛树银等(1995)将在约100km的岩石圈底部向上再细分为更小的三级地幔柱(Maruyama等人的三次柱),称为幔枝构造(MantleBranchStructure)。第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论图5-2地球的超级地幔柱示意图(据Maruyama,1994)第五章幔柱构造成矿理论一、幔柱构造理论从演化阶段的角度,地幔柱又可为4类:①初始阶段的地幔柱;②上升阶段的地幔柱;③作用于地壳的地幔柱;④衰退阶段的地幔柱。幔柱构造,有热幔柱与冷幔柱之分(Maruyama等,1994)。Kumazawa(1994)和Maruyama等(1994)认为,幔柱构造(PlumeTectonics)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