地球的热演化及构造演化

构造模型与经过地幔传导的热对流模式密切相关。目前,主要的地幔对流模式是那些与板块和地幔柱有关的模式,相应地,主要的构造模型有板块构造及“地幔柱”构造。根据不断提高的对地幔对流演化的认识,可以评价这些构造模型或其它可能的构造模型的相对意义。     

地幔及地幔喷流柱构造

实验模拟自然地幔是层圈状的。地幔在地球演化中起着关键作用。地球地壳是地幔超镁铁质和镁铁质岩浆固化形成的。安山质大陆地壳是由于地幔派生岩浆供热使镁铁质地壳增生，后期再造形成的．在幔一核边界由地幔熔体派生的喷流柱是从较深地倒传导热的主要媒介，地幔喷流柱在大陆和大洋都可以发生。“幔柱构造”认为一直俯冲到核慢界面的冷板片所构成的巨岩块是形成地幔对流的控制因素。关键词：地幔地幔喷流柱幔柱构造了解地慢成分和地慢对流之间的关系，了解大陆及海洋地壳相互作用，是现代岩石学和地球化学的主要任务之一。现在人们所认识的…     

地幔柱的识别和演化研究述评

地幔柱的研究已逐渐成为人类认识地球深部动力学机制的重要手段，其诞生-演化与LIPs形成、超大陆裂解以及生物大灭绝事件密切相关。近几十年来，对地幔柱的研究和探索取得了重要进展，尤其是动态地幔柱模式（t ime-dependent）的提出将这一研究热点推向了新的台阶。综合了近些年在地幔柱识别和演化方面的研究资料对前人工作进行总结，归结为以下几个主要方面：地幔柱的时空尺度及其与热点、溢流玄武岩、地壳抬升间的联系；地幔柱的热和物质起源；地幔柱上升和演化的动力学基础。目前仍存在的问题包括：地幔柱是主动还是被动上涌？地幔柱起源于上-下地幔还是核-幔边界？OIB是否代表原始地幔柱的熔融岩浆？无疑这些问题的深入探索将拓宽人类对核幔耦合、地幔对流及浅部物质-能量响应等动力学机制的认识。     

地幔柱假说及其发展

Ｍｏｒｇａｎ提出的地幔柱假说之后，基于流体力学基本方程组的定常地幔柱模式研究，认为地幔柱是地幔对流的一个组合部分。组分差异驱动的地幔柱模拟实验结果，限制了地幔柱在地球动力学中的应用。热浮力驱动的模拟实验结果得到了新的动态地幔柱模式。     

地幔对流及其对地壳表层拉张盆地的影响

回顾近十年来在地幔对流方面的最新研究进展,阐述了板块俯冲后在地幔中的演化特征,以及地幔上升流即地幔柱的驱动机制和地质效应。特别介绍了地幔柱对地壳表层拉张盆地形成和充填过程的影响。进一步探讨了地幔柱活动在济阳坳陷的地质表现及其引发的火山岩浆活动、碎屑充填特征。认为盆地演化的阶段性间接反映了地幔对流的阶段性。     

地幔对流研究的一些新进展

地震学，地球动力学研究倾向于全地幔对流模型；地球化学研究则支持分层地幔对流。无论是简单的全地幔对流模型或分层地幔对流模型，都不能完全解释全部观测事实，为了协调二者的矛盾，人们提出了一些其它混合类模型，其中最有影响的是最近的拉瓦灯（Lava lamp)模型，这类模型目前尚缺乏有力的直接观测支持，因此，还需要随着高精度观测资料的积累和综合分析的深入，进一步完善和改进。     

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

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。     

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

地幔早先经核- 幔- 壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。     

从660 km边界地形推断地球不连续的化学分层

板块构造学说是固体地.球科学的基石,刻画了岩石圈的基本运动学特征,而地幔对流理论则为理解板块运动提供了动力学基础。然而长期以来,地幔对流模式的研究一直存在巨大的争议,分玻主要集中于全见幔对流和上下他幔分层对流两个模式。近年来还有一些学者提出了地混合对流模式的猜想,即一些区域地幔分层对流、其他区域上下他做整体对流。已有研究表明,温度异帯及化学异常均可造成大尺度(1000km)和中等尺度(100km)的间斷面起伏。     

地幔动力学与板块俯冲

通过地幔粘滞性及粘滞结构、地幔热状态、地幔热生成三个方面，探讨了地幔物质发生对流的物理背景，并归纳出地幔对流模式热动力系统，在此基础上剖柏了地幔对流和现代板块构造的直接联系。     

非主题来搞选登

笔者建立了基于地震层析成像的热地幔对流模型,并分别计算了有、无地表板块运动约束下的中国大陆岩石圈底部的地幔对流速度场和水平剪切应力场。结果表明,欧亚板块运动速度对中国大陆地幔浅部的对流速度场影响较大,而对对流应力场的影响较小。在岩石圈底部(约100km深度),对流速度方向差异基本上达到了50%,幅度差异达到了80%以上,而地幔对流应力场的差异在方向上基本上小于10%、幅度上基本上小于20%。因此,如果仅研究岩石圈底部地幔对流应力场,则可以采用无板块速度约束的热对流模型。但如果要研究地幔浅部的对流状态和格局,则需要考虑板块运动速度。     

大地水准面异常地震层析和地慢热动力模型

当人们使用长波长的地震层析数据利用地震波速和密度的实验关系外推而直接计算地球大地水准面异常时惊奇地发现，计算大地水准面异常和观测大地水准面异常无论在异常型态或者异常幅度上均相差甚远。因而不能将地幔看做“刚性”地幔，而真实的地幔应当是一“动力”的地幔，它的内部，甚至被看做固体地幔内部也存在物质流动，否则无法解释上述两种水准面的差异。地幔，特别是下地幔远比人们设想的要活跃得多。地幔内部存在一个复杂的热动力系统。全球规模的大尺度对流、上地幔范围的二级对流、层状对流、核－幔边界上部Ｄ″层内很小尺度对流以及地幔热柱形式的对流可能同时存在于地幔之中，它们相互独立又相互影响，而形成多层次、多形态的运动格局。为了进一步完善、丰富人类对其赖以生存的地球的认识，除了需要建立更为合理的非线性的地幔热动力学模型之外，更加精细的、更加精确的大地测量、地球物理和地球动力学观测资料是必需的。     

中大西洋被动大陆边缘的热演化：一个中生代超级地幔柱上的大陆裂 …

沿北美和西百被动大陆边缘,一个近同期的早侏罗世（２００Ｍａ）岩浆事件可以用西非克拉通下的一个大规模地幔柱（超级地幔柱）上升来解释。岩石圈下部地幔流向北东方向外流的侧向偏离能解释拉斑玄武岩岩浆作用从巴西到西班牙南部延伸近５０００ｋｍ。据认为,大陆裂解出现有停滞流线之上,沿停滞流线被地幔柱从大地岩石圈底部侵蚀的冷物质返回对流地幔。动力模式是根据最近从夏威夷地幔柱模式提出的,该模式满意地解释了为什么中大     

地幔内板片俯冲运动模式及其大地构造意义 ——俯冲的屏障与穿越机制

地震层析成像揭示了地幔内存在俯冲板片的重要证据,它们涉及多种几何形态和运动方式,地幔过渡带为其下沉的重要屏障,俯冲板片在这里发生停滞、变形和岩石圈物质积累。板片在个别地区可以俯冲到地核—地幔边界,堆积形成板块墓地,造成D″ 层物质组成和热学的不均一性。高温高压实验以及流变学计算模拟,对地幔组成及其物性提供了新的制约,板片俯冲地幔过程中,涉及矿物相变、黏度、密度、力学强度等因素的制约,地幔过渡带为俯冲重要屏障和相变界面。围绕板片俯冲的研究,提出地幔整体对流的新模式,板块墓地与超级地幔柱具有成因联系,成为全球地幔对流的重要环节,有待深入研究。板片俯冲是浅表板块构造与深部超级地幔柱的联系纽带和重要驱动力。     

峨眉地幔柱动力学数值模拟的初步研究

在地幔柱的研究中 ,计算机数值模拟是一种常用的重要方法。地幔柱动力学定量模型主要由质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程组成 ,经计算模拟最终得到了温度场时空变化曲线。模拟结果表明 :①峨眉地幔柱上升到地壳大约需要 10 0× 10 6a,而后在短期内喷发 ;②地幔柱演化过程中上升阶段和壳幔相互作用阶段所消耗的时间最长 ;③证明了地幔柱的脉动性 ,地幔柱的物质和能量是以脉动的形式向上传输的 ,同时也提供了板块运移的动力 ;④物质的粘度对于地幔柱的形成和发展起着重要作用 ;⑤地幔柱对地壳的重熔作用持续时间很长 ,这为大规模矿床的形成提供了时间条件。     

板块俯冲对济阳坳陷形成的制约

为了研究地幔柱、西太平洋板块俯冲对济阳坳陷的影响, 在前人提出的地幔柱观点的基础上, 总结济阳坳陷的地质特征及关于地震震源分布与板块俯冲的研究成果, 发现济阳坳陷的沉积地层、岩浆活动、构造拉张、地热梯度、密度流成因的储集砂体由南而北有规律地分布; 俯冲板块进入地幔的过程实际上构成了地幔对流的下降流, 地幔660km (或670km) 深处是俯冲板块进入地幔后地幔物质调整所引发的上升流的深度; 西太平洋板块向下俯冲时下插角度由南而北减小, 俯冲板块到达地震不连续面的时间自南向北增大, 使地幔柱由南向北迁移, 导致济阳坳陷的地质、地球物理特征具有规律分布的特点.      

深部地幔的流变学特性

岩石的流变学特征(“粘度”)是控制地球深部动力学状态的一个很重要的因素。地幔对流的样式、地幔柱起源的深度在很大程度上与地幔的流变学分层性有关,然而到目前为止我们对深部地幔的流变学特性知之甚少。     

地幔羽构造论：板块构造后理论发展的新范例

通过地震波层析成像所揭示的地幔构造和板块下插历史的对比研究，揭开了探索地球动力学的新局面。地球的构造是由地幔深部上升的直径约数千公里的火柱状热地幔羽（ｐｌｕｍｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓ）和沉入到６７０ｋｍ深并暂处于滞留状态的板块的崩落而引起的冷地幔羽，这两个基本因素所造成的卷入整个地幔的对流所支配着。     

地球科学研究中的几个问题

作者根据自己多年对国内外地球科学科技情报研究，及所掌握的信息资料，对以下几个问题进行简略介绍，供同行参考．1．地幔柱构造的提出及其意义；2．地幔喷流柱和地热流对岩石圈的影响；3．绿岩带的大地构造性质；4．地球动力学演化模型及地球层图结构；5．前寒武纪成矿作用与地壳演化。     

地球科学研究中的几个问题

作者根据自己多年对国内外地球科学科技情报研究，及所掌握的信息资料，对以下几个问题进行简略介绍，供同行能参考。１．地幔柱构造的提出及其意义；２．地幔喷流柱和地热流对岩石圈的影响；３．绿岩带的大地构造性质；４．地球动力学演化模型及地球层圈结构；５．前寒武纪成矿作用与地壳演化。