地幔柱动力学机制的新思考

构造的深部动力学机制深部动力学机制是描述地球内部物理、化学和热力学过程的理论。

它是地球物理学、地球化学、板块构造学和地震学等学科的基础。

深部动力学机制的研究对于理解地球内部结构、板块构造、地震、火山、地热等自然现象具有重要意义。

本文将从地幔对流和地核对流、地震波速度结构、板块构造和热力学等角度，介绍深部动力学机制的构造。

地幔对流和地核对流是描述深部动力学机制的基本过程。

地幔对流是指地球内部的热量通过幔流动的方式传递。

地幔的高温和低密度区域会向地球表面移动，而低温和高密度区域则会向地球内部深处移动。

这种地幔对流是由于地幔的物理、化学和热力学性质不一致所致。

地幔对流的运动方式可分为三种：对称性的圆周对流、非对称的椭圆形对流和必经之路的直线对流。

地幔对流是板块构造和地震活动的主要驱动力。

地核对流是指地球内部地核中高温和低密度区域与低温和高密度区域之间的流动。

地核对流产生的磁场对地球的自然环境和人类活动均具有影响。

地核对流是由于地核物理和热力学性质不一致所致。

地震波速度结构是深部动力学机制的重要指标之一。

地球内部的物理和化学性质对地震波的传播速度产生影响。

地震波的速度随深度逐渐增大，但在某些深度会产生速度不连续的跃变现象。

这些跃变可以被观测到，为研究地球内部结构提供了重要线索。

板块构造是深部动力学机制的表现之一。

板块构造指的是地球表面的岩石板块在地球内部的运动和变形。

板块构造的运动和变形是由地幔和地核对流等深部过程所驱动的。

板块构造会产生地震、火山等自然现象，对人类社会和生态环境产生重大影响。

热力学是深部动力学机制的基础之一。

热力学研究的是能量和物质的变换关系。

地球内部的物质变换和热量传递也遵循热力学原理。

了解热力学过程是深入理解地球内部过程的关键。

第25卷2009年　第4期7月铀 矿 地 质Uranium GeologyVol.25J ul 1No.42009地幔柱构造研究概述童航寿(核工业北京地质研究院,北京　100029)[摘要]地幔柱构造理论是近年来构造地质学研究的新热点,是当今地球科学———地质学、构造学、矿床学、地球物理学、生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域。

它的形成和演化及动力学观点被称为继大陆漂移和板块构造后的第3次地学浪潮,引起了中外地学者的高度重视。

本文对地幔柱构造研究现状作了概略介绍,以期在铀矿地质领域内引起关注,起到传递信息和抛砖引玉的作用。

[关键词]地幔柱;幔枝构造;热点活动理论[文章编号]100020658(2009)0420193209　[中图分类号]P541　[文献标识码]A[收稿日期]2008209217　[回稿日期]2008211214[作者简介]童航寿(1931-),男,高级工程师(研究员级),1960年毕业于莫斯科有色金属及黄金学院,长期从事铀矿地质科研工作。

1　地幔柱构造研究概况幔柱(地柱)思想起源于Wilson (1963、1965)的热点假说,后在20世纪70年代初,W 1J 摩根将其作为一种板块移动机制的学说而提出。

到了20世纪90年代Maruyama 和K omazwa (1994)、Fuka et al (1999)提出地幔结构的多级演化模式,Carson (1991)提出超级地幔柱概念,我国学者牛树银等(1996,2002)提出幔枝构造理论体系,李红阳、侯增谦(1998)提出幔柱构造理论,并紧密结合成矿作用,进一步发展了地幔柱构造理论的实践性,有新的发现与创新[1,2]。

2002年,翟裕生院士指出“幔枝构造”作为一种新的学术观点,为进一步研究地幔柱与成矿关系打下了良好基础。

早在1991年,著名大地构造学家哈因院士指出“地幔柱构造和热点活动理论已成为当今地质学、地球物理学、矿床学及至生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域,它的形成和演化及动力学观点被称为是继大陆漂移和板块构造以后的第3次地学浪潮”[3]。

地幔柱名词解释
地幔柱（Mantle plume）是一个地质学术语，指的是地球内部热量上升并形成的热柱状物质运动。

这种物质运动的来源是地幔深处的热量，其中包含了较高温度和较低密度的物质。

地幔柱的形成是由于地幔上升的热量和物质集中在一个热点上，并向地球表面传播。

地幔柱已经被认为是一种造山作用的主要机制之一。

当地幔柱穿过地球的岩石地壳时，它们会通过热量传递和物质运动形成火山和岩浆洪流。

这些火山和岩浆洪流可以形成山脉和岛屿。

地幔柱也是地球上现存火山喷发和地震的原因之一。

地幔柱的研究对于理解地球内部的物质运动和地球演化历程非常重要。

科学家们使用多种技术手段来探测地幔柱，例如地震波传播速度的测量和地球磁场的变化等。

近年来，随着科技的不断发展，人们对地幔柱的认识不断深入，这有助于我们了解地球内部结构和地球演化历程的全貌。

大火成岩省是地幔柱作用引起的吗？
自Morgan在1971年提出地幔柱假说来解释大洋岛链的火山迁移规律以来,对于地幔柱是否存在一直存在着争论.大火成岩省以短时间内的巨量喷发为特征,这种特殊现象一般被认为是地幔柱作用的结果,原因是它可以解释大火成岩省中的许多现象:(1)短时间内的巨量幔源岩浆;(2)喷发前＞500m的隆起;(3)高温苦橄岩和科马提岩的存在;(4)热点轨迹;(5)在没有挥发分和压力降低的条件下地幔发生熔融;(6)高的3He/4He比值.但是并不是所有大火成岩省都具有上述特征,而且上述现象有的也可以用其他机制来解释,如边缘对流、大规模岩石圈拆沉、裂谷减压和陨石撞击等.但是目前还没有一个模式可以解释所有大火成岩省的所有现象,而总体上大火成岩省的许多地质现象与地幔柱模式较为吻合.。

地壳运动的动力学机制及运动规律形成机理地壳运动是地球内部活动的结果，是板块构造学的重要组成部分。

它涉及到地壳的运动机制、构造演化的过程、构造形态及其变化、造山运动的特征以及其对地质环境的影响等诸多方面。

本文将首先介绍地壳运动的动力学机制，然后讨论其形成的运动规律，最后研究这种运动规律形成的机理。

一、地壳运动的动力学机制地壳运动的动力学机制主要是太阳磁场、热力学力、海洋侧界作用和地球自身力学特性等因素的共同作用。

太阳磁场作用于地表表层，使它呈现出对称的流动态势，从而在地表发生局部性运动。

热力学力则是由地球内部不断释放的热能支撑的，它推动地壳发生运动，是板块构造发育的重要推动力。

海洋侧界作用也是影响地壳运动的重要因素，它的特殊性使海洋上表面经常发生改变，从而使海床发生局部性运动。

另外，地球自身力学特性也会导致地球内部发生变形，从而使地壳发生运动。

二、形成的运动规律（1）地壳垂直运动规律：由于地壳的上下两层存在不同的热力学作用，从而形成了地壳的垂直运动规律。

一般来说，地壳的上层（即地幔）向外推动地壳并受热力学力的影响，从而形成了向上及向外的垂直运动；而地壳的下层（即地壳）则沿着地幔的抬升区域向内沉降，从而形成了向下及向内的垂直运动。

（2）地壳水平运动规律：由于地壳受地球内部活动及外界环境作用的影响，也会受到热力学力、海洋侧界作用及地球自身力学特性等因素的影响，并以自转和公转为核心形成了一定的水平运动规律。

太阳磁场的作用可使水平运动的方向发生偏转，而热力学力的作用则会引起板块的移动；海洋侧界作用可以使海床及其附近的地壳发生折叠，从而形成新的地形特征；最后，地球自身的异常信号也会影响地壳的运动方向。

三、运动规律形成机理地壳运动的形成机理主要是由太阳磁场、热力学力、海洋侧界作用和地球自身力学特性等因素形成的。

太阳磁场作用于地表表层，使它呈现出对称的流动态势，从而影响到地表的垂直及水平运动。

热力学力的作用是使地球内部释放的热能形成的，它可以促使板块运动并形成新的构造模式，而海洋侧界作用则可使海床及其附近的地壳发生折叠，造成新的地形；最后，地球自身力学特性也会在一定条件下导致地壳发生变形，从而影响到地壳运动的方向。

地球内部物质运动的动力学机制分析地球是我们生活的家园，它不仅为我们提供了生存的环境，同时也是一个异常复杂的系统。

地球内部的物质运动是地球系统运行的重要组成部分，它对地球的形貌、构造、地震、火山活动等有着深远影响。

本文将通过探讨地球内部物质运动的动力学机制来了解这一过程的本质。

一、地球内部物质运动的类型地球内部物质运动的类型主要包括地壳运动、岩石圈的运动以及大尺度对流等。

地壳运动是指地壳板块之间的相对运动，包括板块的平移、碰撞、剪切等。

岩石圈的运动则涉及到岩石的形变和运动，包括内燃式和挤压式变形等。

大尺度对流是指地幔中类似于熔岩的物质的大规模上升和下沉的运动，它是地球内部物质循环的一种重要方式。

二、地球内部物质运动的动力学机制1. 热对流地球内部物质运动的驱动力之一是热对流。

地球内部的高温地幔物质具有良好的流动性，因此在地幔中形成了热对流循环。

地幔中的物质受到热源的加热，导致上升，而冷却后的物质则下沉。

这种冷却和加热的循环产生了大尺度的对流运动。

2. 岩石圈板块运动地球上的板块运动是地球内部物质运动的重要表现形式之一。

板块运动的动力学机制主要是由地球内部物质的运动引起的。

地幔对流的存在导致了板块之间的相对运动。

当地幔中的物质上升时，会引起板块的分离和扩张；当地幔中的物质下沉时，板块之间会产生碰撞和聚拢。

这种板块运动不仅产生了地震和火山活动，还塑造了地球表面的形貌。

3. 岩石的形变和运动地球内部岩石的形变和运动是地球内部物质运动的另一重要表现形式。

岩石的形变主要包括内燃式和挤压式变形。

内燃式变形是指岩石中的杂质、气体等在物理化学过程的作用下引起的结构和形态的变化，如矿物的生成和变质作用。

而挤压式变形则是指岩石受到外力作用后发生的塑性变形，如岩层的折叠和褶皱。

三、地球内部物质运动对地球的影响地球内部物质运动对地球具有深远的影响。

首先，地球内部物质运动是地震和火山活动的主要原因。

当板块发生相对运动时，会造成地壳的断裂和滑动，从而引发地震。

地幔柱构造对松辽盆地及渤海湾盆地形成的制约
地幔柱构造是指在大洋地壳中，地幔物质不断向上涌升形成的一种构造形态。

通俗地说，地幔柱就像是地壳的水管，将地球内部的热能和物质输送到地表，从而对地表地貌和构造产生了重要影响。

在松辽盆地及渤海湾盆地形成过程中，地幔柱构造发挥了重要的制约作用。

首先，地幔柱构造对于盆地形成和沉积物填积具有重要影响。

地幔柱处于地球内部深处，其涌升过程中会对地壳造成牵引作用，使地壳出现裂隙、断裂和变形，从而形成盆地。

在盆地内部，由于地幔柱对地壳形成的影响，沉积物的填积受到制约，因此，地幔柱构造在盆地形成和沉积史的研究中具有重要地位。

其次，地幔柱构造对地震活动和地热活动也具有显著影响。

地幔柱的涌升会导致地震活动的发生。

例如，中国北方发生的地震大多与地幔柱有关。

此外，地幔柱在涌升过程中，会释放热量，从而对地表地热活动形成影响。

中国北方许多地区的温泉和地热资源就与地幔柱涌升有关。

最后，地幔柱构造对于构造演化和岩浆活动也存在制约作用。

地幔柱是埋藏在地球深处的物质，其涌升可以使地壳形成漂移、扩张或卷曲等构造变形，同时可以导致地下岩浆活动的发生。

因此，地幔柱对于构造演化和岩浆活动的形成和发展具有一定的制约作用。

综上所述，地幔柱构造在松辽盆地及渤海湾盆地的形成过程中，对盆地形成、地震活动、地热活动、构造演化和岩浆活动等方
面的影响不可忽视。

在未来的研究中，应该加强对于地幔柱涌升的物理过程和对地表地貌的影响机制的解析，以更好地认识它对地表地貌和构造的制约作用。

非洲地幔柱的多样性和演化非洲，这片广袤而神秘的土地，是一个有着充满活力的地幔柱系统的大陆。

地幔柱是一种地球内部高温岩浆活动的产物，它们在地球的大洋洲、欧洲和北美洲，以及非洲等地的海底和大陆上，广泛分布着。

本文将介绍非洲地幔柱的多样性和演化历程。

一、非洲地幔柱的分布非洲拥有最多的地幔柱，其中大陆上的主要地幔柱位于肯尼亚、埃塞俄比亚、坦桑尼亚、喀麦隆、阿尔及利亚以及加那利群岛。

此外，非洲还有一些重要的海底地幔柱，如南部海岭和加那利海山。

这些地幔柱与地壳板块的相互作用，不仅塑造了非洲的地貌，还对大气和海洋产生了深远的影响。

二、非洲地幔柱的多样性在非洲，地幔柱可以分为多种类型，如西非与撒哈拉南部的大陆地幔柱、肯尼亚裂谷和埃塞俄比亚地幔柱、喀麦隆-大西洋大陆缘地幔柱以及加那利群岛地幔柱等。

每一种地幔柱都具有独特的化学、物理和地球动力学特征，因此，它们在地球内部的分布和演化历程也各具特点。

例如，肯尼亚裂谷和埃塞俄比亚地幔柱是世界上最古老、最活跃且最为著名的地幔柱之一。

它们之间形成了一个巨大的裂谷系统，是非洲地壳板块分离的产物。

这些地幔柱产生的岩浆形成了埃塞俄比亚的大峡谷和肯尼亚的莫兰山脉等地形。

而加那利群岛地幔柱是一群位于大西洋海底的火山岛屿，它们的形成与爆发活动与地球板块的构造演化密切相关。

除了上述地幔柱以外，非洲还有一种称为“板内地幔柱”的特殊类型地幔柱。

这种地幔柱位于地壳板块内部，从地幔深处向上伸展，而非向下延伸到地幔对流层。

板内地幔柱的活动具有很大的不确定性，但它们可以在地球深处形成不同类型的岩石圈。

这意味着如果能准确了解这一类型地幔柱的形成和演化机制，就可以更好地揭示地球内部的构造和演化历程。

三、非洲地幔柱演化的启示非洲地幔柱的广泛分布和多样性，为揭示地球内部的结构、演化和地球动力学提供了珍贵的机遇。

研究表明，非洲地幔柱的形成和演化与板块漂移、地震活动等现象密切相关。

此外，非洲地幔柱还对大气和海洋的影响也十分显著。