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地幔柱构造学说地幔柱构造学说 1963年，提出年，提出热点热点的概念；的概念； 1971年，提出年，提出地幔地幔柱柱的概念；的概念； 1991年，年， 提出提出超地幔柱超地幔柱概念；概念； 1992年，年， 提出提出冷地幔柱冷地幔柱的问题，并开始对地幔柱与的问题，并开始对地幔柱与板块构造的关系进行初步分析；板块构造的关系进行初步分析；1994年，提出年，提出地地幔柱构造学说幔柱构造学说的概念，以及全球构造概念的的概念，以及全球构造概念的热地热地幔柱上升幔柱上升与板块俯冲的与板块俯冲的冷地幔柱下降冷地幔柱下降的模式，并的模式，并认为地幔柱构造概括了地球表层的岩石圈板块构认为地幔柱构造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，造、深部主体的地幔柱构造、地核的生长构造，把板块构造和地幔柱构造作为地幔热对流的两个把板块构造和地幔柱构造作为地幔热对流的两个端元太平洋形成位置太平洋形成位置 一般认为，太一般认为，太平洋是罗迪尼亚平洋是罗迪尼亚超级大陆在超级大陆在600 ～～700Ma前由西伯前由西伯利亚、北美和澳利亚、北美和澳大利亚之间通过大利亚之间通过的的RRR型板块三型板块三联点扩张而成。

联点扩张而成 这个这个RRR型板块型板块三联点当时的古三联点当时的古纬度为纬度为20°～～30°S，与目前南太平，与目前南太平洋热地幔柱的纬洋热地幔柱的纬度类似  南太平洋热地幔柱，呈蘑菇状坐落在下地幔的南太平洋热地幔柱，呈蘑菇状坐落在下地幔的D”层上；在层上；在2000 km深度处呈圆柱状，最小横直深度处呈圆柱状，最小横直径约为径约为1500 km；到；到670 km的深度变为的深度变为SN向延向延伸的椭圆形伞面状，并在上地幔中分成几个二伸的椭圆形伞面状，并在上地幔中分成几个二级地幔柱；这些二级地幔柱在刚性板块中分成级地幔柱；这些二级地幔柱在刚性板块中分成几个三级地幔柱，把玄武岩熔体搬运至地表其几个三级地幔柱，把玄武岩熔体搬运至地表其中一个三级地幔柱向北延伸，并与夏威夷热点中一个三级地幔柱向北延伸，并与夏威夷热点相连；向南延伸的分支通过路易斯维尔海岭与相连；向南延伸的分支通过路易斯维尔海岭与南极洲埃里伯斯海山的热点相连南极洲埃里伯斯海山的热点相连中央泛大陆热地幔柱链中央泛大陆热地幔柱链 非洲热地幔柱是非洲热地幔柱是导致导致200Ma前非前非洲大陆从冈瓦纳洲大陆从冈瓦纳大陆裂解出来的大陆裂解出来的热地幔柱，它与热地幔柱，它与其它几个也源于其它几个也源于核核—幔边界的热幔边界的热地幔柱共同组成地幔柱共同组成中央泛大陆热地中央泛大陆热地幔柱链。

大西洋幔柱链大西洋的形成和这个热的形成和这个热地幔柱链有关，地幔柱链有关，大西洋中脊可能大西洋中脊可能由其中的某个热由其中的某个热地幔柱产生地幔柱产生  在地球的早期演化历史中，热地幔柱的活动在地球的早期演化历史中，热地幔柱的活动起着主导作用随着地球演化，热地幔柱活动起着主导作用随着地球演化，热地幔柱活动有所减缓热地幔柱经过地幔上升到冷的岩石有所减缓热地幔柱经过地幔上升到冷的岩石圈底部时，呈蘑菇状或伞状向外拆离，形成巨圈底部时，呈蘑菇状或伞状向外拆离，形成巨大的球形顶冠，其直径可从几百大的球形顶冠，其直径可从几百km至几千至几千km，，可引起地壳的上隆、减薄、伸展、大陆解体、可引起地壳的上隆、减薄、伸展、大陆解体、洋壳增生等，甚至大规模的溢流玄武岩喷发洋壳增生等，甚至大规模的溢流玄武岩喷发同时，还可能伴有区域变质、地壳重熔、构造同时，还可能伴有区域变质、地壳重熔、构造变形等，甚至引起全球气候变化、大地水准面变形等，甚至引起全球气候变化、大地水准面升降和生物灭绝等升降和生物灭绝等 二二 冷地幔柱冷地幔柱 冷地幔柱是由滞留在上、下地幔界面附近的冷地幔柱是由滞留在上、下地幔界面附近的板片构成的下降地幔柱，是以巨石状下落的物板片构成的下降地幔柱，是以巨石状下落的物质移动。

质移动 板块在大洋中脊产生，在海沟处插入地幔深板块在大洋中脊产生，在海沟处插入地幔深部俯冲板块插到部俯冲板块插到670 km的深度时，由于受到的深度时，由于受到下地幔粘度增加和相变吸热等因素的影响会产下地幔粘度增加和相变吸热等因素的影响会产生强大的阻力，使板块近似水平地暂时滞留在生强大的阻力，使板块近似水平地暂时滞留在670km深的不连续面上滞留的板块随时间生深的不连续面上滞留的板块随时间生长，并在其超过临界体积时开始塌陷，最终塌长，并在其超过临界体积时开始塌陷，最终塌落在地核表面上，形成冷地幔柱落在地核表面上，形成冷地幔柱 俯冲板块从地俯冲板块从地表连续至表连续至670 km间断面，间断面，并因厚度增加并因厚度增加部分板块已插部分板块已插入到入到670 km间间断面的下面断面的下面 板块从地表连板块从地表连续插入下地幔，续插入下地幔，达到达到1200 km深度深度 板块与上面不板块与上面不连续，一个大连续，一个大的块体正在下的块体正在下沉至沉至1000～～1500km深度深度现代无活动的俯现代无活动的俯冲板块，在冲板块，在670 km处滞留的板处滞留的板块是块是l00 Ma前板前板块俯冲造成的块俯冲造成的  滞留板片下落到下地幔时，为了补偿其下落部分，必滞留板片下落到下地幔时，为了补偿其下落部分，必然会从下地幔向上地幔产生上升的地幔柱。

即从全局来然会从下地幔向上地幔产生上升的地幔柱即从全局来看，冷的滞留板片的下落和热地幔柱的上升必然是成对看，冷的滞留板片的下落和热地幔柱的上升必然是成对的现象这样，两个超上涌流和一个超下降流就构成了的现象这样，两个超上涌流和一个超下降流就构成了现代地球中主要物质和热对流的方式现代地球中主要物质和热对流的方式 冷地幔柱数量变化、超冷地幔柱的诞生冷地幔柱数量变化、超冷地幔柱的诞生 二二 地幔柱构造体系地幔柱构造体系 地幔柱构造体系是指地幔柱构造地质作用过程地幔柱构造体系是指地幔柱构造地质作用过程及其地质产物所构成的地质整体，包括热地幔柱及其地质产物所构成的地质整体，包括热地幔柱和冷地幔柱两个构造体系，分别构成引张构造体和冷地幔柱两个构造体系，分别构成引张构造体系和挤压构造体系系和挤压构造体系 热地幔柱和冷地幔柱直接制约和决定了地球演热地幔柱和冷地幔柱直接制约和决定了地球演化各阶段引张和挤压两大构造动力体制，从而制化各阶段引张和挤压两大构造动力体制，从而制约和影响着地球浅部的各个圈层约和影响着地球浅部的各个圈层 热地幔柱和冷地幔柱之间的相互制约与转化，热地幔柱和冷地幔柱之间的相互制约与转化，又决定了引张和挤压两大构造动力体制的相互制又决定了引张和挤压两大构造动力体制的相互制约与转化，呈现出热点、大陆裂谷、大洋扩张等约与转化，呈现出热点、大陆裂谷、大洋扩张等引张构造与俯冲、碰撞、造山等挤压构造的演化引张构造与俯冲、碰撞、造山等挤压构造的演化和复合叠加。

和复合叠加 1 热地幔柱构造体系热地幔柱构造体系 热地幔柱构造体系，包括热地幔柱构造体系，包括热点热点、、大陆裂谷大陆裂谷、、大大洋扩张洋扩张三个构造系统三者既可呈现出早、中、三个构造系统三者既可呈现出早、中、晚三阶段演化关系，又可相互独立自成体系晚三阶段演化关系，又可相互独立自成体系如，热点、大陆裂谷各自独立发育于地球演化的如，热点、大陆裂谷各自独立发育于地球演化的各阶段，大洋扩张构造系统可能主要发育于显生各阶段，大洋扩张构造系统可能主要发育于显生宙  ⑴ ⑴热点构造系统热点构造系统 是指热点构造作用过程及其产物所构成的有机是指热点构造作用过程及其产物所构成的有机整体，发育于地球演化各地质时期整体，发育于地球演化各地质时期 热点构造系统包括大陆内部非造山热点环状或热点构造系统包括大陆内部非造山热点环状或放射状构造岩浆活动区放射状构造岩浆活动区(碱性花岗岩、层状镁铁碱性花岗岩、层状镁铁质杂岩、碳酸岩、碱性岩、超基性岩、斜长岩质杂岩、碳酸岩、碱性岩、超基性岩、斜长岩等等)、大陆内部热点轨迹、大陆内部热点头尾构、大陆内部热点轨迹、大陆内部热点头尾构造物质时空演化等构造系列和大洋洋岛造物质时空演化等构造系列和大洋洋岛—岛链热岛链热点轨迹构造系列点轨迹构造系列. ⑵ ⑵大陆裂谷构造系统大陆裂谷构造系统 是指大陆裂谷构造作用过程及其产物所构成是指大陆裂谷构造作用过程及其产物所构成的有机整体，广泛发育于地球演化各地质时期，的有机整体，广泛发育于地球演化各地质时期，特别是元古宙，与超大陆旋回大陆解体构造作用特别是元古宙，与超大陆旋回大陆解体构造作用及产物相对应。

及产物相对应 大陆裂谷构造系统包括三联点、夭折、坳拉谷大陆裂谷构造系统包括三联点、夭折、坳拉谷等各种陆内、陆间裂谷构造系列等各种陆内、陆间裂谷构造系列  ⑶ ⑶大洋扩张构造系统大洋扩张构造系统 是指大洋扩张构造作用过程及其产物所构成的是指大洋扩张构造作用过程及其产物所构成的有机整体，发育于显生宙，主要表现为大洋扩张有机整体，发育于显生宙，主要表现为大洋扩张的离散板块边界构造作用及其时空演化的产物的离散板块边界构造作用及其时空演化的产物2 冷地幔柱构造体系冷地幔柱构造体系 冷地幔柱构造体系主要包括显生宙硅铝壳冷地幔柱构造体系主要包括显生宙硅铝壳—洋壳造山构造系统和前寒武纪硅铝壳造山构造洋壳造山构造系统和前寒武纪硅铝壳造山构造系统，前者又包括硅铝壳／洋壳碰撞造山构造系统，前者又包括硅铝壳／洋壳碰撞造山构造亚系统和洋壳俯冲岛弧构造亚系统亚系统和洋壳俯冲岛弧构造亚系统 三三 地幔柱构造的多级演化地幔柱构造的多级演化 在空间上，地幔柱构造可分为三个层次：在空间上，地幔柱构造可分为三个层次： ①①近地表的表皮板块构造；近地表的表皮板块构造； ②②中间的地幔喷流柱；中间的地幔喷流柱； ③③深部的地核生长构造。

深部的地核生长构造 地幔柱从核地幔柱从核—幔边界的幔边界的D”层上升并颈缩变层上升并颈缩变细，到达地幔的中部后向上地幔底界逐渐扩展；细，到达地幔的中部后向上地幔底界逐渐扩展；在上地幔底界附近，巨型地幔柱停滞并分裂或分在上地幔底界附近，巨型地幔柱停滞并分裂或分技城成有一定间隔的二级地幔柱，它们的位置、技城成有一定间隔的二级地幔柱，它们的位置、间隔和位移与上地幔内先存的区域条件密切相间隔和位移与上地幔内先存的区域条件密切相关；二级地幔柱向上喷涌并再次变细，到达岩石关；二级地幔柱向上喷涌并再次变细，到达岩石圈底界再次扩展；由于岩石圈对地幔柱上行起着圈底界再次扩展；由于岩石圈对地幔柱上行起着一种附加的热力学障壁作用，二级地幔柱沿板块一种附加的热力学障壁作用，二级地幔柱沿板块的断裂或薄弱地带再分裂成三级地幔柱，或随着的断裂或薄弱地带再分裂成三级地幔柱，或随着在岩石圈内浮力和热能的耗尽而平息这种地幔在岩石圈内浮力和热能的耗尽而平息这种地幔柱从下到上、从大到小、分级逐次发展演化，构柱从下到上、从大到小、分级逐次发展演化，构成了地幔柱构造的多级演化成了地幔柱构造的多级演化 超级地幔柱的颈缩超级地幔柱的颈缩—膨胀构造膨胀构造 第二节第二节 地幔柱构造学与板块构造的关系地幔柱构造学与板块构造的关系 ⑴⑴板块构造主要涉及地球岩石圈的构造运板块构造主要涉及地球岩石圈的构造运动，而地幔柱构造假说则提供了一种解释固动，而地幔柱构造假说则提供了一种解释固体地球不同圈层间相互作用的动力学框架；体地球不同圈层间相互作用的动力学框架； ⑵⑵板块构造主要讨论板块的水平运动，而板块构造主要讨论板块的水平运动，而地幔柱构造假说则主要讨论地幔内部的垂直地幔柱构造假说则主要讨论地幔内部的垂直运动；运动； ⑶⑶板块构造学说对发生在板块边界的现板块构造学说对发生在板块边界的现象能作出很好的解释，对远离板块边界的象能作出很好的解释，对远离板块边界的现象，如大洋火山链和大陆溢流玄武岩，现象，如大洋火山链和大陆溢流玄武岩，则不能很好解释，而地幔柱构造假说则能则不能很好解释，而地幔柱构造假说则能对它们作出很好的解释。

对它们作出很好的解释 ⑷⑷在俯冲带未发育时，板块构造受上升在俯冲带未发育时，板块构造受上升地幔柱构造控制，如大西洋就是由中央泛地幔柱构造控制，如大西洋就是由中央泛大陆超地幔柱链的上涌而张裂的，大西洋大陆超地幔柱链的上涌而张裂的，大西洋内的板块驱动力可能是核内的板块驱动力可能是核—幔边界成因的幔边界成因的地幔柱；地幔柱； 当俯冲带发育时，板块构造就不受上升当俯冲带发育时，板块构造就不受上升地幔柱构造约束，如在北面有俯冲带的印地幔柱构造约束，如在北面有俯冲带的印度洋和两侧都有俯冲带的太平洋，洋中脊度洋和两侧都有俯冲带的太平洋，洋中脊与超地幔柱没有关系与超地幔柱没有关系地地幔幔柱柱构构造造与与板板快快构构造造之之间间的的关关系系  ⑸⑸金星表面温度高达金星表面温度高达470℃，不存在板块之类刚，不存在板块之类刚性盖层，但存在一些环状构造，它们可能是金星性盖层，但存在一些环状构造，它们可能是金星的地幔柱作用于其表面的结果如果地球形成后的地幔柱作用于其表面的结果如果地球形成后不久也具有高温表面，初期地球也不存在刚性板不久也具有高温表面，初期地球也不存在刚性板块，这个时期地幔柱起着更重要的作用。

地幔柱块，这个时期地幔柱起着更重要的作用地幔柱的作用形成地球刚性岩石圈之后，板块构造才起的作用形成地球刚性岩石圈之后，板块构造才起重要作用，但即使在这一时期，地幔柱构造仍起重要作用，但即使在这一时期，地幔柱构造仍起重要作用因此，与板块构造相比，地幔柱构造重要作用因此，与板块构造相比，地幔柱构造在地球形成和演化过程中起着更重要的作用在地球形成和演化过程中起着更重要的作用  ⑹⑹地幔柱构造与板块构造的作用的区域不地幔柱构造与板块构造的作用的区域不同板块作为一刚性固体块体起作用的区域，同板块作为一刚性固体块体起作用的区域，沿消减板块边界浅于沿消减板块边界浅于670 km、沿发散板块边界、沿发散板块边界浅于浅于150 km地幔柱构造则在岩石圈下面的软地幔柱构造则在岩石圈下面的软流圈和中圈内起控制作用，地幔柱构造作用还流圈和中圈内起控制作用，地幔柱构造作用还涉及地核涉及地核  ⑺⑺板块构造学说对威尔逊旋回每个阶段的解板块构造学说对威尔逊旋回每个阶段的解释，没有提供关于所有大陆为什么会聚集在一释，没有提供关于所有大陆为什么会聚集在一起形成超大陆的满意推理地幔柱大地构造学起形成超大陆的满意推理。

地幔柱大地构造学对威尔逊旋回作了重新解释对威尔逊旋回作了重新解释 （a）因超级地幔柱的上涌，超大陆裂开在大陆分散期间，俯冲带在地球表面相当任意地发育，它们提供冷物质(板块)进入地幔，成为位于670 km深度处的停滞岩块那些冷物质适时地发生周期性重力塌陷，在下地幔形成任意分布的下降流一旦吞没了较小规模冷地幔柱的巨大而规则的下降流形成，所有大陆岩石圈就会朝冷地幔柱移动，形成一超大陆（b）由于停滞岩块具有随时间下沉的趋势，在超大陆核部可产生巨大的克拉通沉积盆地（c）下沉岩块挤压的结果，一条热超地幔柱可在超大陆的核部发育第四节第四节 地史时期的地幔柱地史时期的地幔柱 地幔热流体的大量上升和地幔柱头的上顶，在岩石圈底面造成局部熔融，岩浆向上侵位引起岩石圈上部形成放射状张裂，有时还可以使原来的一个岩石圈板块张裂成几个板块，由于岩浆的大量上涌不断推动板块在水平方向上朝四周扩张、裂开 受地幔柱控制的大规模岩浆活动，当岩浆喷出地表时就形成分布面积十分巨大的溢流玄武岩区，侵入到近水平的界面中就形成大范围的岩床，而在其下部常沿着陡倾斜的放射状张裂隙形成岩墙群  一般认为，大型火成岩省是地幔柱巨大的“蘑菇”状顶冠到达地表形成的。

大型火成岩省的特点是成分上以基性岩为主，体积巨大，出露面积多数大于1×l06 km2，且主要在3Ma甚至＜1Ma的短期内喷发，其出露地区的地壳厚度一般也较大按照大型火成岩省的出现位置，可进一步分为位于大陆内部的大陆溢流玄武岩、位于大陆边缘的火山型被动陆缘或位于大洋中的洋底高原 在地貌上，当地幔柱头部上升至大陆下，在地貌上，当地幔柱头部上升至大陆下，在大规模火山活动前可使地表隆升多达在大规模火山活动前可使地表隆升多达l km左右，产生上千左右，产生上千km2的穹隆，相应的的穹隆，相应的地表水系均表现为向穹隆边缘流这种特地表水系均表现为向穹隆边缘流这种特征地形和水系在地幔柱上升征地形和水系在地幔柱上升200Ma多年后多年后仍能有所保存仍能有所保存 而在大洋中，受地幔柱而在大洋中，受地幔柱/热热点影响的区域，表现出大洋内隆起几百至点影响的区域，表现出大洋内隆起几百至上千米的火山岛或洋底高原上千米的火山岛或洋底高原  研究地史时期的地幔柱，特别是要判断地质历史比较久远时期存在的地幔柱，常常碰到证据被破坏或证据不够充分的困难例如，根据北美大陆呈扇形分布的1267 Ma时期岩墙群朝西北方向收敛的特征，可以推断古地幔柱可能处在靠近北极的加拿大地盾的西北部，但其它证据不足； 在250Ma时期，西伯利亚发育着最大规模的大陆溢流玄武岩，其覆盖面积达2. 5×106 km2，体积2×106～3×106km3，但地幔柱的位置至今未获得统一的认识；  相比之下，中生代以来的几个超级地幔柱的证据比较多，公认程度比较高。

根据侏罗纪早期北美洲、南美洲和非洲发育的中大西洋火成岩活动省的火山活动中心、岩床和放射状岩墙群的分布，推断在三大洲之间存在一个超级地幔柱，正是这个超级地幔柱使潘基亚大陆裂解该地幔柱溢出岩浆岩的体积达7×106km3 但此地幔柱尚无法获得当时的深部状况资料 侏侏罗罗纪纪中中期期南南大大西西洋洋地地区区地地幔幔柱柱 第五节白垩纪中期的超地幔柱事件第五节白垩纪中期的超地幔柱事件 作为白垩纪中期超地幔柱地质效应的一系列全球性异常事件有： 一 地磁正极性超时 二 全球洋壳增生率陡增 三 古温度升高和海平面上升 四 黑色页岩沉积和全球石油资源剧增 五 生物群体灭绝  。