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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
重要成矿区带
第一章地幔柱构造的基本思想与理论
  一、地幔柱构造理论产生的历史背景
 1、热点假说提出与地幔柱思想的产生
  在板块构造理论提出之前,Wilson(1963,1965)首先提出了热点假说,用于解释夏威夷岛链火山岩的成因。但他发表在《加拿大物理学杂志》上的论文在地质界的影响不大。直到10年后,Morgan(1971,1972)发表了一系列论文,支持并发展了热点学说,才使得更多的人了解此学说。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”(Hot Plume)。热柱到达于地表之处或地幔热流上升之处,称之为“热点”(Hot Spot)。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。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)。
热点的特征: Wilson(1973)曾就热点的特征概括为:上隆,基岩出露于海平面之上;上隆处有火山作用,产生碱性玄武岩和流纹岩以及海底拉斑玄武岩,它们有独特的同位素比值和地球化学特征;重力高;在海洋,有时在大陆上,一维有时是二维无震脊,由热点处向外延伸;高热流。这5个方面实际上指的是热点的地形、岩石和地球化学、地球物理、地震和地热流特征。
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组成,又称为洋岛玄武岩(OIB)。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(固定热地幔源区)之上运动所留下的痕迹。
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)。
显然,地幔柱思想的产生,最初起源于热点假说。
2、地幔柱与热点的研究与进展 
与20—30年前Wilson(1963)an(1971,1972)的热点假说以及初期的地幔柱理论相比,现在的地幔柱理论又取得了许多新的进展和新的认识,主要有:
(1)热点对地球表面的影响
热点对地球表面的影响,实质上是热点在浅部地壳的地质作用的表现。主要体现在地形、地貌和岩浆活动等方面。
例如,Wilson(1973)提出热点活动地区具有鲜明的高地形隆起,而且可以保持很长时间,这是热点的一个重要特征。
Burke和Dewey(1973)指出,大陆裂谷发育于热点之上的热穹隆上。当热点和上覆陆壳相对运动极不明显或者规模很小时,地幔热点对上覆陆壳的作用将更加明显与强烈,地幔柱中形成的岩浆可以穿透陆壳,在一定条件下形成包括玄武岩、过碱性镁铁质岩和碳酸岩、过碱过铝性的长英质岩石等在内的各种火成岩。
当地幔柱之上为古老的地壳软弱带时,往往发育热点的岩浆作用;当地幔柱之上为稳定的克拉通时,通常仅仅产生穹隆,形成高点;而在热点或高点之间,一般是较大的盆地,对应着深部的地幔下沉带。
当大陆岩石圈从一个强大的热点之上漂过时,就会形成一串反映岩石圈运动轨迹的玄武岩火山。大洋中线状排列的火山岛屿或海山,是大洋岩石圈在上地幔中的热点之上运动所形成的轨迹;而扩张脊和大洋盆地等,则是地幔热点之上大陆裂谷—大洋裂谷的发展与演化的结果。
(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