區(qū)域大地構(gòu)造第二章大洋盆地中脊火山島

六、大洋盆地、大洋中脊

與大洋火山島（一）洋底地形（二）沉積：為深海沉積，沉積物薄，主要有深海紅粘土、硅質(zhì)生物軟泥等（三）火山活動(dòng)：地球上火山活動(dòng)最強(qiáng)烈的地帶，類型主要大洋拉斑玄武巖，枕狀構(gòu)造極為發(fā)育。（四）大洋火山島鏈顯示大洋板塊運(yùn)動(dòng)的方向和速度（五）洋殼的基本結(jié)構(gòu)自上而下：1、遠(yuǎn)洋深水沉積2、為基性枕狀熔巖，為大洋拉斑玄武巖3、為輝綠巖墻或巖床，底部為席狀巖墻群4、鐵鎂質(zhì)深成雜巖，輝長(zhǎng)巖、角閃巖5、橄欖巖這種洋殼構(gòu)成也被稱為蛇綠巖套。七、全球構(gòu)造學(xué)說要點(diǎn)（一）板塊及板塊邊界類型輕、軟、熱的軟流圈上漂浮著剛性和彈性的冷的巖石圈，巖石圈被一系列構(gòu)造帶分隔，這些構(gòu)造帶包括大洋中脊、海溝、轉(zhuǎn)換斷層、地縫合帶等，這些被分割的塊體就是板塊。分隔板塊的構(gòu)造帶就是板塊的邊界。板塊邊界類型1、離散邊界2、匯聚邊界（1）俯沖帶（2）碰撞帶（地縫合線、對(duì)接帶）（3）轉(zhuǎn)換邊界（二二））全全球球板板塊塊劃劃分分（三三））古古板板塊塊的的研研究究古板板塊塊的的研研究究首首先先是是要要確確定定古古板板塊塊的的的的邊邊界界，，標(biāo)標(biāo)志志有有：：1、、是是一一個(gè)個(gè)褶褶皺皺帶帶或或造造山山帶帶2、、巖巖石石圈圈或或超超巖巖石石圈圈斷斷裂裂3、、蛇蛇綠綠巖巖的的存存在在4、、混混雜雜堆堆積積5、、高高壓壓變變質(zhì)質(zhì)帶帶6、、存存在在島島弧弧型型鈣鈣堿堿性性陸陸緣緣火火山山巖巖帶帶7、、地地縫縫合合線線兩兩側(cè)側(cè)古古生生物物、、古古氣氣候候存存在在巨巨大大差差異異8、、活活動(dòng)動(dòng)類類型型沉沉積積建建造造，，巖巖相相突突變變9、、地地縫縫合合線線兩兩側(cè)側(cè)古古地地磁磁明明顯顯不不同同10、、區(qū)區(qū)域域地地球球化化學(xué)學(xué)標(biāo)標(biāo)志志（四四））大大洋洋的的開開合合旋旋回回——威威爾爾遜遜旋旋回回（五五））地地幔幔柱柱White和McKenzie（（1989））認(rèn)為為，，位位于于巖巖石石圈圈下下面面的的地地幔幔熱熱柱柱是是直直徑徑約約1000~2000km，，溫度度超超過過正正常常值值100-200oC的一一個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)域域。。洋洋島島和和板板內(nèi)內(nèi)大大陸陸裂裂谷谷玄玄武武巖巖火火山山活活動(dòng)動(dòng)通通常常被被看看作作為為地地幔幔熱熱柱柱或或熱熱點(diǎn)點(diǎn)在在地地表表的的表表現(xiàn)現(xiàn)。。來來自自地地球球深深部部的的地地幔幔熱熱柱柱頭頭部部的的熱熱使使巖巖石石圈圈弱弱化化，，導(dǎo)導(dǎo)致致巖巖石石圈圈開開裂裂。。我我國國東東部部和和東東亞亞大大陸陸新新生生代代大大面面積積的的大大陸陸裂裂谷谷型型玄玄武武巖巖漿漿噴噴發(fā)發(fā)作作用用、、大大型型裂裂谷谷盆盆地地與與邊邊緣緣海海的的形形成成、、巖巖石石圈圈尺尺度度的的伸伸展展與與上上隆隆、巖石石圈圈尺尺度度的的強(qiáng)強(qiáng)烈烈而而快快速速減減薄薄、、軟軟流流圈圈埋埋深深淺淺等等，，均均暗暗示示大大陸陸下下面面有有地地幔幔熱熱柱柱存存在在。。地慢慢柱柱理理論論的的形形成成與與提提出出1963年年Wilson為解解釋釋板板內(nèi)內(nèi)巖巖漿漿作作用用，，特特別別是是呈呈鏈鏈狀狀分分布布的的火火山山作作用用(如如夏夏威威夷夷一一皇皇帝帝海?；鸹鹕缴芥滄?時(shí)時(shí)提提出出““熱熱點(diǎn)點(diǎn)””（（hotspot））概念念，，即即地地幔幔中中相相對(duì)對(duì)固固定定和和長(zhǎng)長(zhǎng)期期的的熱熱物物質(zhì)質(zhì)活活動(dòng)動(dòng)中中心心。。1972年年，，Morgan為解解釋釋熱熱點(diǎn)點(diǎn)的的成成因因而而提提出出地地幔幔柱柱概概念念，，指指的的是是地地幔幔深深處處，，甚甚至至是是核核幔幔邊邊界界上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的圓圓柱柱狀狀上上升升的的熱熱物物質(zhì)質(zhì)流流，，它它相相對(duì)對(duì)靜靜止止，，在在地地表表表表現(xiàn)現(xiàn)為為熱熱點(diǎn)點(diǎn)。。它它攜攜帶帶地地幔幔物物質(zhì)質(zhì)和和熱熱能能直直至至地地幔幔上上層層，，并并在在巖巖石石圈圈和和軟軟流流圈圈分分界界處處四四散散外外流流，，激激起起軟軟流流圈圈中中的的水水平平運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，從從而而將將地地幔幔柱柱當(dāng)當(dāng)作作板板塊塊運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)制制之之一一。。Morgan進(jìn)一步推推測(cè)地慢慢柱是由由地慢對(duì)對(duì)流體系系中的上上升流構(gòu)構(gòu)成，并并強(qiáng)調(diào)熱熱點(diǎn)大體體上固定定于地幔幔中，板板塊相對(duì)對(duì)于熱點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)便是相相對(duì)于地地幔固定定部分的的運(yùn)動(dòng)，，也就是是相對(duì)于于地理極極或地球球自轉(zhuǎn)軸軸的絕對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)。。T.Wilson(1903-1993)HotspotTheFatherofHotspot：：64.756.248.142.438.727.77.22.61.03086DistributionofGlobalHotSpots地幔柱存存在的主主要依據(jù)據(jù)雖然地慢慢柱并不不是直接接觀察到到的，但但有關(guān)其其存在的的間接證證據(jù)有：：(1)局局部高熱熱流值和和相關(guān)的的火山活活動(dòng)(熱熱點(diǎn))出出現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)離板塊塊邊界的的地方;(2)熱熱點(diǎn)不隨隨板塊漂漂移而遷遷移，幾幾乎靜止止不動(dòng)，，暗示起起源于活活動(dòng)巖石石圈之下下的深部部地慢;(3)熱熱點(diǎn)火山山玄武巖巖的地球球化學(xué)性性質(zhì)不同同于位于于離散板板塊邊界界、起源源于淺部部地慢的的玄武巖巖(如MORB)，其源區(qū)為為比軟流流圈更深深的地慢慢庫;(4)位位于熱點(diǎn)點(diǎn)之上的的大洋島島嶼通常常具有規(guī)規(guī)模較大大的地形形隆起，，需要有有額外的的慢源熱熱能以使使巖石圈圈膨脹;(5)最最令人信信服的證證據(jù)來自自最近的的地震學(xué)學(xué)研究。。例如地地震層析析揭示冰冰島地慢慢存在一一低速柱柱狀物質(zhì)質(zhì)，至少少延伸至至400km以下，地地慢熱柱柱的直徑徑為300km2。高溫可可能是造造成地慢慢柱中低低速物質(zhì)質(zhì)的主要要原因。。地幔熱柱柱的關(guān)鍵鍵標(biāo)志是是：（1）大大面積洋洋島型和和大陸裂裂谷型玄玄武質(zhì)火火山噴發(fā)發(fā)；（2）巖巖石圈尺尺度的伸伸展與相相應(yīng)的裂裂谷盆地地的發(fā)育育；（3）軟軟流圈埋埋深淺。超級(jí)地慢慢柱(Superplumes)Larson（（1991））提出的超超級(jí)地慢慢柱(superplumes)概念和熱熱柱活動(dòng)動(dòng)的周期期性。Larson認(rèn)為，在在白堊紀(jì)紀(jì)中期，，地慢對(duì)對(duì)流系統(tǒng)統(tǒng)曾遭受受過一次次大規(guī)模模的擾動(dòng)動(dòng)，而該該事件是是源自核核慢邊界界的多個(gè)個(gè)大規(guī)模模地慢熱熱柱(稱稱為超級(jí)級(jí)地慢柱柱)上涌涌的結(jié)果果。在超超級(jí)地慢慢柱活動(dòng)動(dòng)期間，，洋底擴(kuò)擴(kuò)張和黑黑色頁巖巖沉積速速率顯著著加快，，全球溫溫度上升升，海平平面上升升。超級(jí)級(jí)地慢柱柱活動(dòng)開開始時(shí)間間與白堊堊紀(jì)長(zhǎng)期期正地磁磁極期(longnormalmagneticpolaritysuperchron)的起始時(shí)時(shí)間相吻吻合。這這些現(xiàn)象象可能與與從核慢慢邊界以以超級(jí)地地慢柱形形式導(dǎo)致致大量熱熱量的釋釋放和大大量深部部物質(zhì)的的提取有有關(guān)。地慢柱構(gòu)構(gòu)造學(xué)說說(PlumeTectonics)Maruyama（1994）在已有的的地慢柱柱學(xué)說基基礎(chǔ)上，，提出了了一種新新的全球球構(gòu)造觀觀—超級(jí)級(jí)地慢柱柱構(gòu)造(PlumeTectonics)。他根據(jù)全全球P波層析資資料所作作的地質(zhì)質(zhì)解釋，，認(rèn)為全全球在南南太平洋洋及非洲洲存在兩兩大超級(jí)級(jí)上升地地慢柱，，而在亞亞洲存在在一個(gè)超超級(jí)下沉沉地慢柱柱，大西西洋中脊脊則是一一個(gè)次一一級(jí)的上上升地慢慢柱。這這一格局局主宰了了現(xiàn)今全全球構(gòu)造造。他強(qiáng)強(qiáng)調(diào)板塊塊構(gòu)造理理論只能能解釋地地球表層層200km內(nèi)的現(xiàn)象象，而只只有地慢慢柱構(gòu)造造才能說說明星球球各個(gè)層層次的演演化歷史史。Stein和Hofmann（1994））認(rèn)為消減減板塊不不僅可以以停留在在670km間斷面，，而且可可以下沉沉至“D”層（“D”層是指位位于核慢慢邊界附附近地震震波速梯梯度異常常低的區(qū)區(qū)域），，而起源源于核慢慢邊界的的深部物物質(zhì)又可可以以地地慢柱的的形式穿穿透上、、下地慢慢之間的的不連續(xù)續(xù)面到達(dá)達(dá)地表，，從而構(gòu)構(gòu)成巨型型幕式旋旋回。超級(jí)地慢慢柱構(gòu)造造GlobalSeismicTopography(Maruyama,1994)受熱后蠟蠟因密度度差異產(chǎn)生生運(yùn)動(dòng)MantlePlume:HowtoIdentify?Long-livedtrackFloodbasaltsattheirinitiationHighfluxvalue(>1000kg/s)HighHeisotopicratiosLowvelocity(Vp)(VCourtillotetal.,2003)地慢柱與與大火成成巖省大火成巖巖省(LargeIgneousProvinces，簡(jiǎn)稱LIP)是指規(guī)模模巨大，，巖性主主要為鎂鎂鐵質(zhì)的的噴出巖巖和侵入入巖。它它包括大大陸溢流流玄武巖巖和相伴伴生的侵侵入巖(CFB，，如德干高高原，西西伯利亞亞溢流玄玄武巖等等)，被被動(dòng)火山山邊緣，，洋脊高高地，大大洋盆地地溢流玄玄武巖(如加勒勒比海溢溢流玄武武巖)以以及火山山鏈(如如夏威夷夷一皇帝帝海鏈)。LIPS具有以下下重要特特征:(1)它它由面積積廣瀚的的熔巖流流組成，，覆蓋面面積通常常超過106km2，最大厚厚度可達(dá)達(dá)5km。這些規(guī)模模巨大的的巖漿是是在相當(dāng)當(dāng)短的時(shí)時(shí)間內(nèi)形形成的，，即具有有極高的的噴發(fā)速速率。噴噴發(fā)時(shí)限限<1Ma。(2)以玄武質(zhì)質(zhì)熔巖為為主導(dǎo)地地位，大大多數(shù)CFB為S02含量較高高的石英英拉斑玄玄武巖，，在一些些地區(qū)具具有雙峰峰式分布布特征。。(3)玄玄武巖漿漿噴發(fā)之之前，地地殼通常常發(fā)生彎彎隆，垂垂直幅度度為1km。彎隆區(qū)基基本與玄玄武巖覆覆蓋范圍圍相當(dāng)。。(4)大大陸區(qū)的的LIPS(即CFB)的同位素素組成范范圍很大大，由典典型洋島島玄武巖巖組成到到接近古古老地殼殼組成。。大多數(shù)數(shù)CFB中等或強(qiáng)強(qiáng)烈富集集不