【虹84讲：Dark side of plumes】表里不一的地球，内心又隐藏着何等秘密？

当你仰望星空，震撼于星空的神秘与深邃时，你也许会产生探索太空的强烈欲望。

然而，当你脚踏大地，脚下这块磅礴而厚重的依托是否又曾引起过你的注意，地在脚下，而地下又是什么呢？我们生活着的美丽的地面世界又是怎样受着地下世界的影响？

现在，让我们跟随Martin Flower教授，一起走进这个奇伟瑰怪的世界吧！

❖ 前情回顾 ❖

2017年11月10日下午15:00,由研究生院/研究生工作部主办、地球科学与资源学院承办、研究生科学技术协会协办的“虹”学讲堂第84讲在校本部东院雁塔校区雁博园四楼第一报告厅成功举办，Martin Flower教授做了题为“Dark side of plumes”的报告。我校相关学院共计100余名研究生参加了此次讲座。

Martin  Flower教授就以下四个部分进行了介绍：地幔对流、地幔柱理论、地幔柱地表表现、地球化学作用。

❖ 地幔对流—驱动“板块” ❖

韧性地幔对流是板块构造的“驱动力”，地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”， 地幔可分成上地幔和下地幔两层。

1、上地幔顶部存在一个使地震波传播速度减慢的结构层（古登堡低速层），一般又称为软流层，是岩浆的发源地。其成因是放射性元素大量集中，蜕变放热，使岩石高温软化，并造成局部熔融。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。

2、下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。410-650km的地幔过渡带（MTZ）反映了固相的转变，但其在构造成分上并没有改变。

3、“地核-地幔边界”（CMB）为液态外核（Fe）与橄榄岩地幔的分界线。以“热柱理论”为基础，形成了“洋中脊玄武岩（OIB）”和“火成岩省（LIPs）”的深部地幔源理论。

4、由于“洋中脊玄武岩”和“大火成岩省”在羽流的作用下发生地质作用。“大洋中脊玄武岩(MORB)”和“超俯冲带岩浆（SSZ）”相比前两者，形成的地幔深度更浅。

❖  何为“地幔柱” ❖

地幔柱是深部地幔热对流运动中的一股上升的圆柱状固态物质的热塑性流，即从软流圈或下地幔涌起并穿透岩石圈而成的热地幔物质柱状体。

1、地幔过渡带（410-670km范围内具有不连续性）发生相位转变：尖晶石——钙钛矿和柯石英——斯石英结构。

2、地核-地幔边界包含来自地核的物质，地核-地幔边界层增加了强放射性元素（如Rb、U、Nd等）；相反，在地幔内边界层内发生的化学变化都不明显。

❖ 地幔柱地表表现 ❖

地幔柱理论解释了板块移动、地球物理以及地球化学现象。其地表表现丰富，以大火成岩省、热点、超级大陆三种形式最为典型：

1、大火成岩省：大火成岩省是地幔柱的地表表现，大火成岩省由喷出岩（体积巨大、富含镁铁）及其伴生的侵入岩构成。

2、热点：地幔柱的地表表现，地幔柱在地表或洋底出露时就表现为热点。热点上的地热流值远高于周围地区，甚至会形成孤立的火山，如非洲大陆板块内的东非阿法尔区和太平洋板块内的夏威夷火山区。

3、超级大陆：地球表面原本是一个超级大陆，后来裂解为七大构造板块和几个小型构造板块，研究者们认为深部地幔柱上涌是驱动超大陆裂解的重要原因之一。

❖ 地球化学作用 ❖

从地核-地幔边界或地幔过渡带上升的地幔柱反映了独特的地球化学特征。业界内存在两个相互竞争的观点来解释这些现象，即深俯冲岩石圈的回收观点VS克拉通基底的分层观点。

科学仍在发展，辩论仍在继续，有兴趣的同学可以登www.mantleplumes.org对此进行关注哦。

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Nov.12

供稿：贾云蒲

供图：陈俊生

编辑：王睿

审核：杜梦  吴娟

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