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地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现 总被引：5，自引：0，他引：5
肖龙 《矿物岩石地球化学通报》2004,23(3):239-245
地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。 相似文献
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现代地球岩石圈主要由镁铁质上地幔和长英质地壳两个储集层组成,研究大陆地壳的形成和演化对揭示地球早期地质过程和物质循环、厘定板块构造启动时限具有重要意义。冥古宙—始太古代具有更高的地幔潜能温度和地温梯度,岩浆海冷却形成薄的原始地壳;大洋岩石圈表现为韧性,主要构造机制应为停滞盖层模式,有地幔柱参与。太古宙片麻岩中奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩（TTG）的出现标志着镁铁质原始地壳向长英质陆壳转变的开始。本文总结了地球早期停滞盖层模式到现代板块构造模式下含水玄武岩部分熔融、结晶分异形成大陆地壳的过程,主要包含幔源岩浆停滞盖层（“自下而上”的热管火山岩和“自上而下”的深成侵入岩构造模式）、增厚镁铁质地壳部分熔融、俯冲洋壳、岛弧及洋底高原部分熔融模式;陆壳的破坏和消减主要受陨石撞击、分层沉降、重力不稳导致拆沉控制;板块构造的出现进一步促进了地球内部的热量扩散,俯冲作用加快了洋壳和陆壳之间的物质循环。最后,结合太古宙变质岩、古老克拉通岩石学特征和锆石Hf、O及全岩Nd、Sr、Ar、Ti同位素组成,讨论了陆壳的形成时间和演化过程： 3.0 Ga之前形成了现有陆壳体积的60%~70%,厚度约为20~40 km;3.0~2.5 Ga,地壳改造速率明显增加,陆壳生长和破坏速率达到动态平衡,表明全球性现代板块构造体制逐渐成为控制大陆形成、裂解和陆壳演化的主要因素。 相似文献
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华南新元古代中期裂谷火山岩系：Rodinia超大陆裂谷化-裂解的地质纪录 总被引：6，自引：0，他引：6
华南新元古代中期（746-827Ma）双峰式（玄武岩-流纹岩）火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。它们极有可能与导致Rodinia超大陆裂谷化-裂解的地幔柱（或超级地幔柱）活动有关。根据岩石地球化学数据,华南新元古代中期裂谷基性熔岩可以划分为高Ti／Y（HT,Ti／Y〉500）和低Ti／Y（LT,Ti／Y〈500）两个岩浆类型。HT熔岩又可进一步划分为HT1和HT2等两个亚类。HT1熔岩主要分部于华南中-西部裂谷盆地之中,总体上属于碱性玄武质岩浆系列;HT2和LT熔岩主要分布于华南中-东部裂谷盆地之中,总体上属于拉斑玄武质岩浆系列。元素和同位素数据表明,华南新元古代中期裂谷基性熔岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生。华南中-西部地区裂谷基性熔岩的母岩浆经受了辉长岩质结晶分离作用,而华南中-东部地区裂谷基性熔岩的化学演化则是受控于单斜辉石（cpx）士橄榄石（01）结晶分离作用。各个双峰式火山岩系中,基性和酸性熔岩间为分异结晶关系。华南新元古代中期裂谷火山岩系极有可能是源于共同的地幔柱,该地幔柱组分的成分为：eNd（f）≈＋6,Mg#≈0．7,La／Nb≈0．7。华南新元古代中期裂谷基性熔岩存在空间上的地球化学变化：华南中一西部HT1熔岩的母岩浆,没有受到明显的大陆岩石圈混染,保存了鲜明的地幔柱信号;而大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于华南中-东部LT和HT2熔岩的形成则有着重要贡献。研究揭示,华南新元古代中期裂谷基性熔岩的母岩浆总体上产生于上涌地幔柱较深层位的石榴子石稳定区（深度：100～130km）。中-西部裂谷基性熔岩的母岩浆（碱性玄武质）产生于深度较大（～130km）、部分熔融程度较低（〈10％）的条件下,中-东部裂谷基性熔岩的母岩浆（拉斑玄武质）产生于深度稍浅（～100km）? 相似文献
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大陆岩石圈伸展最终形成沉积盆地,而它的岩浆活动响应却很大不同,以岩石圈和软流圈无水部分分熔融为基础的数值模型表明,于伸展山之下上涌的上地幔的温度对喷发岩浆的化学性质和体积起到了根本控制作用,强火山性断陷活动一般只在软流圈势温度比正常情况高１００～３００℃时才有可能发生,并伴随地幔柱活动,这些模型还可以预测大陆岩石圈伸展量β与所生成的岩浆体积之间的紧密关系,更为复杂的模型还考虑了富挥发分幔源的部分熔 相似文献
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东、西太平洋存在压性和张性两种不同类型的活动大陆边缘。它们产出的地质特征表明,岩石圈相对地幔对流体,持续或幕式地向西滑移。其滑移机制,可从（地球）旋转体不同圈层之间存在不同的（旋转）动量矩得到解释。 相似文献
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现代地球岩石圈主要由镁铁质上地幔和长英质地壳两个储集层组成,研究大陆地壳的形成和演化对揭示地球早期地质过程和物质循环、厘定板块构造启动时限具有重要意义。冥古宙—始太古代具有更高的地幔潜能温度和地温梯度,岩浆海冷却形成薄的原始地壳;大洋岩石圈表现为韧性,主要构造机制应为停滞盖层模式,有地幔柱参与。太古宙片麻岩中奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩(TTG)的出现标志着镁铁质原始地壳向长英质陆壳转变的开始。本文总结了地球早期停滞盖层模式到现代板块构造模式下含水玄武岩部分熔融、结晶分异形成大陆地壳的过程,主要包含幔源岩浆停滞盖层(“自下而上”的热管火山岩和“自上而下”的深成侵入岩构造模式)、增厚镁铁质地壳部分熔融、俯冲洋壳、岛弧及洋底高原部分熔融模式;陆壳的破坏和消减主要受陨石撞击、分层沉降、重力不稳导致拆沉控制;板块构造的出现进一步促进了地球内部的热量扩散,俯冲作用加快了洋壳和陆壳之间的物质循环。最后,结合太古宙变质岩、古老克拉通岩石学特征和锆石Hf、O及全岩Nd、Sr、Ar、Ti同位素组成,讨论了陆壳的形成时间和演化过程：3.0 Ga之前形成了现有陆壳体积的60%～70%,厚度约为20～4... 相似文献
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大量证据表明大陆溢流玄武岩省与地幔羽活动有关。然而，溢流玄武岩所具有的放射性同位素特征往往超出了地幔羽源区（如海岛玄武岩所证实的）范围。这些特征较易解释为大陆岩石圈源于将温度较低的，难熔的地幔岩石圈贡献了富集同位素的（低＾１４３Ｎｄ／＾１４４Ｎｄ）物质。然而，对于将温度较低的，难熔的地幔岩石圈作为玄武质岩浆的一个重要源区的模式有不少反对意见。关于玄武岩的成因，Ｒｅ－Ｏｓ体系可以对地幔羽和大陆下岩石 相似文献
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壳幔过渡层及其大陆动力学意义 总被引：9，自引：0，他引：9
根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。 相似文献
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大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源 总被引：9，自引：0，他引：9
快速上涌的大陆溢流玄武岩（CFB），与大陆裂开存在密切的成因关系。CBF总体岩石及地球化学成分均一，富集同位素及不相容元素，但一些样品含有明显的亏损成分，反映出普遍的地幔不均一性，来自上下地幔边界及软流圈的地幔柱提供了CFB所需的主要物质和能量来源，地壳混染作用对CBF的成分影响不大，而受俯冲带脱水流体以及热地幔柱自身与围岩发生的交代作用影响。交代岩石圈地幔对CBF产生重要影响，很好地解释了CFB所具备的微量元素和同位素特征。 相似文献
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超大陆（Supercontinent）是在地球演化某一阶段所形成的几乎包含当时所有陆块的一个大陆。超大陆的聚合是通过全球性碰撞造山事件来完成的，而超大陆的裂解往往是超级地幔柱作用的结果。因此，超大陆的聚合与裂解事件势必对地球的水圈、大气圈和生物圈产生重要影响，进而影响地球的宜居环境。在超大陆聚合过程中，大陆深俯冲会导致大陆总体面积的减少和大洋面积的增加，从而导致全球海平面的下降；另一方面，在超大陆的聚合期间，地幔岩浆喷发至地表的机会明显减少，通过火山射气进入大气圈中的CO2含量会急剧降低，从而形成极端寒冷干燥的冰室（Icehouse）气候，冰碛岩在低纬度地区广泛出现，不利于生物生存，或导致生物大量灭绝。相反，在超大陆裂解期间，大陆地壳会遭受拉伸减薄，大陆面积相对增加，大洋面积减少，海平面上升；另外，导致超大陆裂解的超级地幔柱所喷发的巨量玄武岩会导致洋壳加厚，也会导致海平面的上升；此外，超级地幔柱巨量玄武质岩浆的喷发会导致大气中CO2浓度的增加，形成温暖潮湿性的气候（Greenhouse），有利于生命复苏或大爆发。然而，目前有关超大陆聚散的环境效应研究还处于初步阶段，而且主要局限于Pangea超大陆聚散对水圈、大气圈和生物圈的影响研究，一些研究结论的可靠性也有待于通过对Rodinia和Columbia/Nuna等更古老的超大陆聚散的研究结果加以证实。 相似文献
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本篇讨论大陆岩石圈拆沉、伸展与裂解作用过程。由于大陆岩石圈厚度大而且很不均匀,产生裂谷的机制比较复杂。大陆碰撞远程效应的触发,岩石圈拆沉,以及板块运动的不规则性和地球应力场方向转折,都可能产生岩石圈断裂和大陆裂谷。岩石圈拆沉为在重力作用下"去陆根"的作用过程,演化过程可分为大陆根拆离、地壳伸展和岩石圈地幔整体破裂三个阶段。大陆碰撞带、俯冲的大陆和大洋板块、克拉通区域岩石圈,都可能产生岩石圈拆沉。大陆岩石圈调查表明,拉张区可见地壳伸展、岩石圈拆离、软流圈上拱和热沉降;它们是大陆岩石圈伸展与裂解早期的主要表现。从初始拉张的盆岭省到成熟的张裂省,拆离后地壳伸展成复式地堑,下地壳幔源玄武岩浆侵位,断裂带贯通并切穿整个岩石圈,表明地壳伸展进入成熟阶段。中国东北松辽盆地和西欧北海盆地曾处于成熟的张裂省。岩石圈破裂为岩浆侵位提供了阻力很小的通道网。岩浆侵位作用伴随岩石圈破裂和热流体上涌,成熟的张裂省可发展成大陆裂谷。多数的大陆裂谷带并没有发展成威尔逊裂谷带和洋中脊,普通的大陆裂谷要演化为威尔逊裂谷带,必须有来自软流圈的长期和持续的热流和玄武质岩浆的供应。威尔逊裂谷带岩石圈地幔和软流圈为地震低速带,其根源可能与来自地幔底部的地幔热羽流有关。 相似文献
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本文利用二维地球动力学数值模拟方法研究地幔柱与大陆岩石圈相互作用,着重探讨上覆大陆岩石圈结构、地幔柱规模及二者间的相对位置等参数对上覆大陆漂移速率的影响。模拟结果表明,在地幔柱作用下,大陆是否含厚的岩石圈根对其自身的漂移速率有一定影响;在相同规模地幔柱作用下,大陆的漂移速率随着岩石圈根的增厚而减小。另外,大陆岩石圈越长其漂移速率越小,最终漂移距离越短。且随着地幔柱直径的增加,上覆大陆漂移速率和持续漂移时间都会随之增加。对于含岩石圈根模型而言,岩石圈根位置越靠近地幔柱上涌中心,上覆大陆的漂移速率越大,最终漂移距离越长。而对于不含岩石圈根模型,上覆大陆与地幔柱的相对位置同样影响较大。地幔柱越靠近上覆大陆岩石圈的边缘,其对于大陆漂移的影响越显著。上涌地幔柱对于上覆大陆漂移普遍起到10 cm/a以上的增速作用。模型结果对认识印度大陆在晚白垩世的快速向北漂移提供了重要的动力学约束和地质启示。 相似文献
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板块构造学说面临的挑战 总被引：9，自引：4，他引：9
板块构造学说揭示了海底扩张和板块的水平运动现象,阐明了与板块边界相联系的岩浆活动。但大量资料表明地球历史上岩石圈板块与软流圈是同步耦合运动的,而不是在软流圈上滑移。全球扩张与俯冲的不对称性现象也是不吻合于板块构造理论所期望的。安第斯弧作为洋陆俯冲的典范在地球物理和地球化学上均缺少证据。对于与俯冲带相关的弧后引张、大陆增生、地壳物质返回地幔和成矿作用方面均存在较多的问题。大火成岩省所揭示的岩浆活动现象超越了板块构造的格局,并发生在整个地质历史时期和更广泛的地域范围。大火成岩省学说所解释的大陆增长、地壳物质返回地幔和成矿作用过程完全不同于板块构造学说。驱动地幔柱的深地幔对流假说允许岩石圈板块与下伏软流圈一起运动,吻合铅同位素所揭示的岩石圈与软流圈长期耦合的规律。 相似文献
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大陆岩石圈有效弹性厚度研究及其动力学意义 总被引：10，自引：0，他引：10
介绍了大陆岩石圈有效弹性厚度（Te）的概念及研究状况，并对其动力学意义作了探讨。大陆岩石圈有效弹性厚度不仅受板块热结构（热年龄）的控制，同样也受壳幔边界性质（拆离或耦合）、力学地壳厚度及其与地幔厚度比等因素控制，Te反映了地形、板块边力及岩石圈结构之间的动态平衡。 相似文献
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北祁连山元古宙末－寒武纪主动大陆裂谷火山作用 总被引：10，自引：2，他引：10
北祁连山元古宙末－寒武纪大陆裂谷火山岩系为双峰式火山岩套，主要由基性与酸性火山岩组成。基性火山岩有磁性玄武岩与拉斑玄武岩两个岩浆系列，且富集ＬＲＥＥ与ＬＩＬ，其岩浆源区为与洋岛玄武岩源相似的富集地幔柱源。软流圈地幔柱上涌导致岩石圈地慢部分熔融，其熔体与地幔柱衍生熔浆混合，形成本区具有中等钕，锶同位素比值特点的基性岩浆。基性岩浆上侵至陆壳，引起下部陆壳深熔，产生长英质岩浆。地幔柱上隆促使大陆扩张，及至形成北祁连山元古宙末－寒武纪大陆裂谷。 相似文献
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受控古太平洋板块俯冲及后撤作用,华南晚中生代经历了强烈大陆再造,并伴随幕式岩浆活动,是研究活动大陆边缘构造- 岩浆作用、壳幔过程和板块俯冲动力学的天然实验室。本文系统综述了近年来发表的构造变形、岩浆作用和深部结构等多学科成果,以构造解析为主线,深- 浅结合,在华南识别出与古太平洋板块俯冲相关的中晚侏罗世弧背缩短和白垩纪弧后伸展系统,厘定了二者的时空格架和叠加改造关系。弧背缩短系统以扬子中部的隔档- 隔槽式褶皱、深部多层滑脱和双重逆冲推覆构造为特征,具SE向NW的逆冲扩展变形规律,与古太平洋板块的前进式俯冲有关。白垩纪主体以大陆伸展为主,经历了伸展和挤压变形交替,并伴随着岩浆活动的爆发、迁移和停止,其可能与板片俯冲动力学变化有关。在此基础上,我们分析了白垩纪岩石圈长距离伸展的深部过程及浅表响应,提出了岩石圈随深度变化的分层差异伸展模式。自下而上,从岩石圈地幔到上地壳,应变近一致地表现为(W)NW- (E)SE伸展,反映了垂向变形一致性。可能的垂向应力传播过程：板片后撤诱发长距离地幔流,其在岩石圈底部形成剪切牵引应力,促进下岩石圈地幔被动拉伸;上岩石圈地幔局部发育强应变剪切带,作为应力传播构造,其可有效加强壳- 幔间剪切,促进下地壳韧性拉伸,将下地壳和岩石圈地幔的变形关联。我们认为岩石圈伸展、板片后撤和地幔流形成了三位一体的动力学耦合系统,将华南岩石圈长距离伸展的驱动力归结为：① 古太平洋俯冲带海沟后撤和板片回卷诱发的远程效应,和② 地幔流在岩石圈底部施加的剪切牵引应力。 相似文献
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Rodinia超大陆构造演化研究的新进展和主要目标 总被引：13，自引：1，他引：13
概略评述了1997年以来国际上有关Rodinia超大陆构造演化问题的研究成果，并提出今后工作的主要目标。Rodinia超大陆的聚合造山发生在1300－1000Ma，基本形式表现为早期弧一陆碰撞和晚期陆－陆碰撞，并在1000－900Ma继以伸展作用。Rodinia超大陆的裂解发生于830Ma之后，但其过程具有明显的时，空分布不均一性，地幔柱可能是导致超大陆裂解的主要机制，大火成岩省”是地幔柱发育的关键性标志，已经初步证实裂解过程影响地球大气圈和水圈中二氧化碳的循环，进而改变晚前寒武纪的全球气候，控制生物圈的兴衰和岩石圈表层的碳酸盐，铁，锰和磷等沉积，这些现象可用“雪球化地球”（Snowball Earth)模式概括。 相似文献