01-海底构造学基础-洋壳起源与海底构造概论.ppt

下面几点也支持了热幔柱启动于核幔边界的D”层。 ①理论分析表明，要产生直径为1000 km的热幔柱扁球状头部，形成大规模的大陆溢流玄武岩和大洋高原玄武岩，热幔柱只能启动于下地幔底部才能完成。 ②如果热地幔柱起源于上地幔底部，这很难解释热点之间相互位置固定这一特征，至少在最近50 myr 内或更长时间内是彼此位置固定的（Steinberger and O’Connell 1998）。 ③热幔柱的化学成分特征表明它主要来源于富集型地幔。一般认为下地幔底部具有原始富集型地幔特征，而上地幔常呈亏损特征。 总之，热幔柱起源于核幔边界（CＭB）附近的D”层的观点得到多数学者的承认。 早期研究认为热幔柱一旦启动，其上升速率将是很快的。但近年来的研究结果与之不同。 Christensen(1984)的实验结果表明，即使热幔柱与周围地幔柱从D”层到达地表（或近地表）大约需要100 Ma。 Boss and Sach (1984)与Olson等（1987）的研究也肯定了这样的时间尺度。他们认为，大规模的溢流玄武岩是热幔柱经过长期积累和捕获周围地幔所形成的巨大球状顶冠减压熔融喷发产物。 Loper（1991）认为，在通道打通之前，热幔柱不可能快速上升，因为上升过程和喷发过程都会导致热量的大量散失，从而减少热幔柱的活动能力。 ②热幔柱的脉冲运动特征-单一波脉冲 热幔柱以单一波形式向上脉冲式运动特征的发现，是近年来有关热幔柱研究所取得的重要进展之一。 Scott等（1986）实验研究表明，热幔柱的单波具有流线特征并以波速向上运移物质。 他们用一个细管将稀溶液从盛满蜂蜜窗口的底部注入，在液柱中产生了单波。当注射速度加快时，液柱中的单波由线性转变为非线性。 Olson与Christensen(1986)的实验表明，热幔柱从启动阶段就以单波脉冲形式向上运动，而且尾柱部分波速要快于球状顶冠部分。 Loper（1988）实验表明，热幔柱的单波脉冲运动特征遵守Kortewege－Devries方程，热幔柱的单波具有流线特征并以波速向上运移物质。 ③地幔对流对热幔柱运动的影响 一些学者认为地幔水平对流会改变热幔柱的直立形态，使其尾部发生弯曲倾斜； 但近年来许多研究证据表明，地幔并非是分层对流，而是整体对流，对流速度很慢，尤其下地幔基本上是无应力条件下对流，因此，多数学者认为地幔对流对热幔柱不会有明显的影响。 不论地幔柱-热点假说的有效性如何，它至少明确了这样一些事实： 板块内部发生着重要的地质现象—热点火山作用和构造活动，地幔深层同样也是活动的，深地幔（乃至地核）对地表板块构造的发展过程有重要影响； 地球本身是一个物质实体，该体系的各组成部分是密切相关的，将其中任何一部分孤立出来研究都是片面的。 因此，地幔柱-热点假说对于板块构造学说应该是重要的补充和发展。 5. 冷幔柱 20世纪80年代，人们开始关注大量的洋壳板块俯冲之后的去向、归宿和状态，对板片行踪的讨论兴盛起来，也存在三种不同意见： 一种认为板片不能潜入到下地幔， 第二种认为可以俯冲到下地幔， 另一种观点介于其间，认为不同的岛弧同时潜入和未潜入下地幔的情况都有。 近年来，高精度的地震层析成像成果显示，与俯冲板片相关的高波速异常体在670 km附近的上、下地幔界面处积聚增厚，且常呈近水平状向前扩展，高速异常体还进一步延入下地幔，有的已抵达核幔边界(D层)。地幔中的高波速异常带主要沿环太平洋和特提斯-喜马拉雅两大板块汇聚边界发育，明显地表明高波速物质是俯冲板片的反映。 俯冲板片在上、下地幔界面之所以受到阻滞，可能与下地幔粘度较高以及板片本身温度升高、粘度下降等因素有关。随着停滞积聚的冷板片体积增大，其在间断面处的温度差越来越大，当板片体积增大到超过一个临界值时，巨大的积聚体坍塌，沉入下地幔，最终堆积于核幔边界上。因而积聚的大洋板片物质在下地幔的沉潜可能并非呈连续的帘状，而是呈不连续的团块状下沉。 目前核幔边界上规模最大的高波速堆积体位于东亚和中亚之下，看来是众多板片沉落于地幔底部的产物。晚古生代以来，亚洲作为全球陆块汇聚的中心地带，形成了一系列纵横交叠的复合造山带，即可能与一系列古洋盆关闭、众多板片积聚沉潜有关（金性春等， 2003）。 A）东北日本型：板片从地表连续并以板状形态滞留在670 km深度面上，部分地由于厚度增加而穿入到670 km以下。 B）巽他型：板片从地表连续，而且穿过670 km深度达到1200 km深度。 C）特提斯型：板片与上面不连续，与消失了的古海沟大致平行，且正在潜入1000~1200 km深处。 D）南极型：现在南极周边为被动陆缘，没有板片下沉，因此，滞留在670 km以下深处的板片为古老的。 A）、B）是滞留的板片与板块相连着，而C）、