板塊俯沖地質(zhì)學(xué)和地幔對(duì)流(編輯修改稿)
2025-09-12 02:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向遷移。 增生楔加積至大陸邊緣 ,大陸不斷增生，弧前盆地隨之加寬，洋殼向陸殼轉(zhuǎn)化，大陸邊緣向外擴(kuò)展。 七 巖漿活動(dòng)與火山巖分布規(guī)律 根據(jù)火山巖組合礦物含鉀量、化學(xué)成分差異及其分布規(guī)律，將火山巖分成三個(gè)共生系列： 拉斑玄武巖系列，鈣堿性系列，堿性系列。 分布規(guī)律： 1）由洋向陸火山巖系列為拉斑玄武巖系列→ 鈣堿性系列 → 堿性系列，分別位于臨近海溝的火山前鋒地帶，火山弧地帶和島弧陸側(cè)靠近大陸地帶。 2）由洋向陸巖漿系列中的鉀含量越來(lái)越高 這些規(guī)律與俯沖深度有關(guān)： 80－ 100km，含水洋殼玄武巖－輝長(zhǎng)巖組分被熔化，形成拉斑玄武巖巖漿，在島弧的火山前鋒噴出地表； 100－ 150km，隨壓力溫度增大，熔化分異，易熔的安山巖質(zhì)組分分異出鈣堿性－堿性巖漿，沿裂隙上升噴發(fā)形成火山弧主體；難熔的榴輝巖沿俯沖帶分布于火山弧下部的地幔深處。 第六節(jié) 板塊構(gòu)造動(dòng)力學(xué) 地幔柱理論－－ 板塊的驅(qū)動(dòng)機(jī)制 地幔對(duì)流 板塊構(gòu)造動(dòng)力學(xué)涉及板塊運(yùn)動(dòng)的 能源、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)方式等問(wèn)題 一 .地球內(nèi)部熱源和傳熱機(jī)制 主要熱源 ： 放射性元素（鈾釷鉀）衰變 產(chǎn)生的巨大熱量構(gòu)成地球的主要熱源。 分布不均一性 ： 在地球各層圈分布不均一，在地球演化、分異過(guò)程中集中于 地殼及上地幔頂部 。 在酸性巖漿中最為富集，生熱率最高；在超基性巖漿中含量最低，生熱率最低 四種地球內(nèi)部的熱源： 放射性元素衰變（最主要）、地球轉(zhuǎn)動(dòng)能、化學(xué)反應(yīng)熱、重力分異熱。 1）傳導(dǎo)傳熱 巖石熱導(dǎo)率很低 X 2）對(duì)流傳熱 對(duì)地球深部熱傳遞很重要 3）輻射傳熱 實(shí)驗(yàn)表明，硅酸鹽礦物不易發(fā)生輻射；現(xiàn)代巖漿活動(dòng)區(qū)例外。 地球的熱現(xiàn)象是地質(zhì)上最本質(zhì)的現(xiàn)象之一。地球內(nèi)部熱量的產(chǎn)生與傳遞時(shí)造成地球上層各種構(gòu)造活動(dòng)和地震活動(dòng)的重要原因。地球是大的 “ 熱力機(jī) ” 。 二 地幔對(duì)流 板塊構(gòu)造理論建立后，越來(lái)越多的證據(jù)顯示出地?zé)岙惓^(qū)與板塊構(gòu)造最活躍的區(qū)域相對(duì)應(yīng)。因此地幔對(duì)流在構(gòu)造動(dòng)力學(xué)中具有重要意義，多數(shù)人認(rèn)為驅(qū)動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力是地幔對(duì)流。 ： 自然對(duì)流。原因是地幔內(nèi)部密度差。當(dāng)?shù)蒯Ｎ镔|(zhì)熱平衡或化學(xué)平衡遭到破壞，引起地幔物質(zhì)各部分密度差，從而導(dǎo)致重力不穩(wěn)，輕者上浮，重者下沉，產(chǎn)生對(duì)流。多數(shù)人認(rèn)為地幔熱對(duì)流是驅(qū)動(dòng)力源。 淺對(duì)流模式 上地幔 深對(duì)流模式 整個(gè)地幔 雙層對(duì)流模式 淺對(duì)流基礎(chǔ)上 ,上下地幔對(duì)流不同尺度，傳送帶 支持者：地幔對(duì)流模式與板塊運(yùn)動(dòng)模式相對(duì)應(yīng)。板塊運(yùn)動(dòng)速度大體代表了地幔對(duì)流的速度。 反對(duì)者：洋中脊轉(zhuǎn)換斷層將板塊錯(cuò)開成許多段，流體上升流如何在此處中脊軸裂谷處處吻合？三條中脊相接或中脊與海溝相交，其下面會(huì)如何對(duì)抗？板塊邊界隨時(shí)可能遷移，其下的對(duì)流體也同步位移么？ 不能輕易否定：冰塊在水面上漂浮得到啟示，推測(cè)板塊運(yùn)動(dòng)與地幔對(duì)流不一定有直接絕對(duì)聯(lián)系。如同水面上相互擁擠的冰塊，不論其形態(tài)和運(yùn)動(dòng)如何復(fù)雜，其下面水體流動(dòng)比較規(guī)律，兩者運(yùn)動(dòng)未必吻合，但冰塊運(yùn)動(dòng)是由下面水流驅(qū)動(dòng)是不可否認(rèn)。 三 .熱點(diǎn)－地幔柱假說(shuō) 在研究板塊內(nèi)部火山作用時(shí)提出的，后來(lái)被當(dāng)作板塊絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的參照系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力之一。 aseismic ridge 洋底除洋中脊體系外，還分布一系列線狀延伸的火山性海嶺。與大洋中脊性質(zhì)有明顯區(qū)別 : 軸部無(wú)中央裂谷；無(wú)橫斷海嶺的轉(zhuǎn)換斷層；現(xiàn)代火山局限于海嶺的某一端點(diǎn)；無(wú)地震活動(dòng)或僅有火山活動(dòng)引起的微弱地震。 典型實(shí)例：北太平洋天皇－夏威夷海嶺 天皇 — 夏威夷海嶺火山年齡的遞變規(guī)律（據(jù)小林和男 1977） 天皇海嶺幾乎全在水下，整體呈 NNW向，向 SSE向延伸約 2022 km后發(fā)生轉(zhuǎn)折； 轉(zhuǎn)折后的這段稱為夏威夷海嶺，整體呈NWW向延伸約 2600 km，海嶺上出露的島嶼即為夏威夷群島。海嶺上火山的年齡由西北向東南具有依次變新的規(guī)律性。 熱點(diǎn)火山作用形成火山鏈（無(wú)震海嶺）示意圖 （據(jù) Allegre 1983） hot spot Wilson 熱點(diǎn)說(shuō)解釋無(wú)震海嶺成因 ?熱點(diǎn)處火山作用的巖漿源于現(xiàn)代火山活動(dòng)中心的地幔之下，位置相對(duì)地球自傳軸固定。 ?熱點(diǎn)處巖漿燒穿巖石圈板塊，在表面形成火山。 ?板塊運(yùn)動(dòng)是持續(xù)的。 紙帶穿孔機(jī)效應(yīng) 證據(jù)： 古地磁和 KAr測(cè)年 熱地幔柱的涌升不斷向上地幔乃至巖石圈之下輸送熱量、質(zhì)量和動(dòng)量，在燒破巖石圈的地方便成為熱點(diǎn)。 因此，熱點(diǎn)的巖漿直接源于地幔柱，或者說(shuō)熱點(diǎn)處的火山活動(dòng)就是地幔柱熱物質(zhì)噴出地表的反映。從這個(gè)意義上說(shuō)，可以把地幔柱當(dāng)作熱點(diǎn)假說(shuō)的引申。 Mantle Plume Men,1972 “地幔柱”概念 : 指源于地幔深處（核幔邊界）、呈圓柱狀涌升的熱地幔物質(zhì)流。 地幔物質(zhì)上移，造成巖石圈下物質(zhì)盈余，把上覆巖石圈向上拱起，正重力異常，高熱流值。 冰島，無(wú)震海嶺都是熱點(diǎn)火山作用形成的 熱點(diǎn)火山作用與海底擴(kuò)展速率關(guān)系 擴(kuò)展速率慢，熔巖容易堆積形成諸如冰島那樣的大型島嶼 海底擴(kuò)展速率較快，等量的熔巖擴(kuò)展開，形成無(wú)震海嶺。 熱點(diǎn)火山島大洋中脊的成分差別 前者含堿質(zhì)玄武巖，大洋中脊為拉斑玄武巖，微量元素也不同。說(shuō)明其巖漿源于地幔的不同部位，一深一淺。 地球表面上的熱點(diǎn)（據(jù) Man 1972） 據(jù)此可在洋中脊上識(shí)別出一些地幔柱 —熱點(diǎn)。全球識(shí)別出并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)確認(rèn)的地幔柱 —熱點(diǎn)總共 20多個(gè)，大部分位于板塊內(nèi)部。 1994年，以 Maruyama教授為代表的研究群體，發(fā)表了一系列跨學(xué)科綜合性的文章，提出了一種全新的全球構(gòu)造觀，或簡(jiǎn)稱為地幔柱構(gòu)造（ Plume Tectonics），并指出地幔柱構(gòu)造是繼魏格納提出大陸漂移學(xué)說(shuō)和板塊構(gòu)造理論之后人類認(rèn)識(shí)地球的第三次浪潮 。 Condie(2022) ,《 Mantle Plumes and Their R
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