目录
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绪论 [收起]
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贵州西部区域成矿地质背景 [收起]
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峨眉地幔热柱活动及在贵州的表现形式 [收起]
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贵州峨眉山玄武岩形成矿床实例 [收起]
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贵州峨眉山玄武岩成矿差异性分析 [收起]
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贵州峨眉山玄武岩差异性成矿机理 [收起]
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结论
3.1 地幔热柱理论概况
3.1.1 地幔柱理论及其起源
地幔柱理论起源于热点假说：1973年Wilson首先提出热点假说，用于解释夏威夷群岛火山岩的成因，Morgan（1971，1972）认为地幔内部存在一种上升的、圆柱状的、局部熔融的物质流即“热柱”（hot plume），热柱到达地表之处或地幔热流上升之处即成为“热点”。上升地幔柱可以将上覆岩石圈抬升，使地壳呈现大面积隆起并形成穹隆构造，当地幔柱冲破岩石圈则形成热点。所以热点是地幔柱在地表的表现，以火山作用和高热流值及隆起为标志。因此，热点的概念仅仅代表了地幔柱到达地表的现象，而没有揭示出其内部规律。
Morgan于1971年进一步提出太平洋中的热点是一系列狭窄的热隆起，并将其称为地幔柱，热点是地幔柱的物质上涌形成的。Morgan同时认为地幔柱可能起源于接近地核的地幔深部，由于热不稳定而上升，为火山作用提供热和火山物质，是板块移动的驱动力。Morgan（1971，1972）又指出，热点是地幔顶界面隆升在地壳中的一种表现形式，是地幔柱上升的地点，并认为Wilson所提出的固定热地幔源区，实际上是一个产于地幔底部热边界附近的地幔热柱，并把炽热上升的圆筒状物质流称之为地幔柱。至此，地幔柱构造的雏形基本建立起来了（图3-1）。
图3-1 实验显示的地幔柱结构（Campcell，1989）
地幔热柱具有脉动式特征。1986年Scott用一个细管将稀溶液从盛满蜂蜜容器的底部注入，在液柱中产生了单波，当注射速度加快时，液柱中单波由线性变为非线性，据此认为地幔热柱是以单波脉冲形式向上运动。这种认识被后期许多研究者所证实、承认。
Deffeye（1973）认为地幔热柱是由下地幔上涌形成的。Anderson认为地幔热柱是一种化学柱，其化学成分与周围地幔物质有明显的差别。而Olson和Yuen则认为地幔柱既是热柱，又是化学柱，并称之为地幔热化学柱。
关于地幔热柱的启动力，宋晓东等通过分析世界不同区域的南北向剖面地震波的波形，发现内核有很强的各向异性，沿内核南北向的P波波速比东西向的要快3%左右。据此提出了内核差速旋转的惊人论述：推测地球内核以约1°/a的速率相对于地幔向东差速旋转。除此而外，研究发现地幔底部存在超低速层，其厚度不超过40km，是地球核幔边界一个非常重要的界面（CMB），且在这一界面两侧的地核、地幔间存在很大的物质差、黏度差、温度差及密度差。值得一提的是，在CMB界面之上发育“超临界层”，即D″层，该层的S波快速和慢速异常与上地幔中的相应异常存在着相当好的对应关系和垂向上的连续趋势。正是由于在核幔边界的差速旋转及活动性很强的CMB层及D″层存在，D″层从外地核聚集大量的放射性元素，为地幔柱的启动提供了能量保障，造成核幔之间物质交换及地幔热柱的启动（牛树银 等，2002）。
至此奠定了地幔柱理论的基础：①地幔热柱往往发育于地球的核幔边界，并且在向上上升的过程中逐渐扩大。②当垂直的地幔热柱上升到岩石圈底部时，幔流变为向外的撤离扩散，形成具火山活动的热异常区，并可能使岩石圈上隆。③与地幔柱内集中的上升流相平衡的回流，由地幔其余部分缓慢地向下运动完成，形成地幔冷柱。④地幔热柱上升点呈放射状流体施加给岩石圈板块的合力以及板块沿边界相互制约所产生的力，确定了板块运动的方向（牛树银 等，2002）。
综上所述，地幔柱理论起源于热点假说；地幔柱从热传导形式可分为地幔热柱和地幔冷柱，地幔热柱既是热柱，也是化学柱；地幔热柱能量来源于核幔边界。
3.1.2 幔柱构造
古气候、古生物、古地磁及深海钻探等研究成果有力地支持了板块构造理论，在解决许多地质问题上取得了巨大成功。但是，深入研究发现，板块构造在解释有些地质问题上显得力不从心：①完整的岩石圈为什么会破裂成板块，板块构造的驱动力是什么？②如何解释火山岛链及其生成顺序？③如何解释大陆溢流玄武岩（CFB，又称高原玄武岩）成因、大陆内部强烈的构造——岩浆活化（地台活化）及盆岭构造等一系列板内构造等。面对这些问题，越来越多的地质学家开始思索全球构造理论，由此引发了继大陆漂移、板块构造之后的第三次地球科学革命——“幔柱构造”登上舞台。
Maruyama将在地幔中受一些大的垂直的地幔柱流控制的动力学区域，称之为幔柱构造（Maruyama，1994），提出了包括作为幔柱构造一部分的板块构造的幔柱构造学初步概念：幔柱构造在空间上包括近地表的板块构造、中间的地幔热柱构造和深部的地核生长构造3个层次的构造，板块构造是幔柱构造的组成之一。
板块构造是幔柱构造作用在岩石圈浅部的表现形式，是幔柱构造的一个重要组成部分。幔柱构造又是板块构造作用的深部动力机制。板块构造强调水平运动，幔柱构造则将深部地幔热柱和地幔冷柱的垂直运动与浅部岩石圈板块构造的水平运动结合为一个统一的有机整体。板块构造包括大陆裂谷、大洋裂谷、海底扩张和俯冲造山等构造系统或单元；在幔柱构造体系中，深部地幔热柱、地幔冷柱构造作用，与浅部岩石圈热点活动、大陆裂谷作用、大洋扩张、硅铝壳（及洋壳）造山结合成一个有机整体（李红阳 等，2002）。幔柱构造决定了地幔热点、大陆裂谷、大洋扩张、俯冲碰撞造山的威尔逊旋回，地幔内共同存在的地幔热柱与地幔冷柱对流运动驱动着表层板块构造的运动。
因此，幔柱构造理论并非是与板块构造理论相对立的学说，而是板块构造理论的深入和延伸，它不仅可成功解释板块构造的驱动力这一长期对地质学界的最大困惑，而且还解释了板块构造理论解释起来乏力的其他问题，如板内岩浆岩的巨量产出等。更为重要的是，幔柱构造理论揭示了地球深部的活动特征，沟通了地球深部与地壳浅部的物质、能量及信息交换，将地球深部活动与岩石圈活动统一起来，为深入、全面地研究地球科学拓展了空间。
