En general, se cree que una pluma del manto es un cuerpo geológico cilíndrico que se eleva desde D″ en la parte inferior del manto, evoluciona en el manto e interactúa con la corteza cerca de la superficie. En el material, existen diferencias obvias entre la energía y las propiedades físicas y químicas y el entorno en el que se generó (principalmente el manto normal). Este concepto se utilizó originalmente para explicar la hipótesis del punto caliente del origen de la cadena volcánica hawaiana (). Wilson, 1963) creía que los puntos calientes en el Océano Pacífico son una serie de protuberancias térmicas estrechas, llamadas plumas, que se forman por el afloramiento de material del manto. Pueden originarse en la parte profunda del manto cerca del océano. núcleo y aumento debido a la inestabilidad térmica, la velocidad de movimiento es relativamente pequeña y es la fuerza impulsora del movimiento de las placas. Más tarde, se señaló que el área fuente del manto caliente estacionario a la que se refiere Wilson (1963) es en realidad un manto caliente. Penacho producido cerca del límite térmico en la parte inferior del manto, que eleva el manto caliente. El flujo de material cilíndrico se llama penacho del manto (también traducido como penacho del manto, punto caliente). por el afloramiento del manto inferior. Aderson (1975) cree que la pluma del manto es una columna química cuya composición química es significativamente diferente de las sustancias químicas circundantes. Se origina en la capa D″ en la parte inferior del manto terrestre. , donde una gran cantidad de elementos radiactivos se recolectan del núcleo externo. El calor irradiado hace que la capa D tenga características de alta temperatura y baja viscosidad.
Se formó el concepto de manto. La pluma ha atraído una amplia atención en la comunidad de geociencias y su influencia ha afectado a muchos campos fronterizos de las ciencias de la Tierra. Con base en los resultados de la tomografía sísmica tridimensional del interior de la Tierra y la investigación planetaria comparativa, se cree que la Tierra tiene una estructura multicapa, que tiene sus propias características dinámicas. La interfaz de la superficie terrestre (incluido el manto superior) produce estructuras de placas litosféricas ubicadas en el manto inferior. La estructura de la pluma es la principal forma de convección del manto y forma el núcleo. de estructura global Utilizaron el método de tomografía de ondas longitudinales que se propagan en el manto para derivar cuatro tipos de manto: el noreste de Japón, las islas de la Sonda, Tetis y la Antártida. Se cree que la placa oceánica puede subducirse hacia abajo hasta una profundidad de. A esta profundidad, el material litosférico gigante se hunde después de un breve estancamiento, formando una columna de manto frío, y finalmente deja de acumularse en la superficie del núcleo a 2900 km, el núcleo externo líquido. Se forman estructuras de crecimiento debido a la fusión extensa y la diferenciación de la gravedad; (Figura 4-5, Kumazawa y Maruyama (1994) clasificaron además las estructuras globales en tectónica de crecimiento y tectónica de penachos), tectónica de placas, tectónica de contracción y tectónica terminal (Figura 4-6). el proceso de evolución de las estrellas similares a la Tierra es una estructura de crecimiento (todos los objetos similares a la Tierra en planetas de 4,6 Ga) → Estructuras de la pluma del manto (Tierra Hadesiana, Venus) → Tectónica de placas (etapa actual de la Tierra) → Estructuras de contracción (Marte, Mercurio) → Contracción estructuras (Luna, asteroides). La Tierra moderna ha pasado por las principales etapas evolutivas de estructuras de crecimiento y estructuras de pluma del manto, y se encuentra en la etapa de evolución de placas tectónicas. En el futuro, también evolucionará hacia estructuras de contracción y estructuras terminales, creando así el concepto existente de placa superficial. La tectónica hacia abajo en el espacio se extiende hasta el núcleo de la Tierra y puede describir el pasado, el presente y el futuro de la Tierra en el tiempo y establecer una visión general de la estructura de la Tierra.
Desde finales de la década de 1980, los geocientíficos de mi país han discutido sucesivamente la estructura de la pluma del manto y su relación con la mineralización de los campos del magmatismo, el ultrametamorfismo y los procesos geotectónicos (Chen Yuchuan et al., 1989; Deng Jinfu et al., 1996; Xie Douke et al., 1995, 1996; ., 2002; Chen Yuchuan et al. (1989) estudiaron la evolución espaciotemporal, los patrones de migración, la migmatización y la granitización de los trópicos y los puntos calientes en el área de granito de Nanling y concluyeron que el material del manto y las zonas de flujo de calor y los puntos calientes son el resultado de la tectónica mesozoica de Nanling. Actividad y formación magmática. El motivo de la mina. Deng Jinfu et al. (1996) propusieron la estructura de raíz-pilar continental: la colisión continente-continente, los cinturones y cratones orogénicos intracontinentales corresponden a raíces de montaña, las raíces litosféricas orogénicas y las raíces litosféricas continentales corresponden a columnas térmicas del manto. También se cree que el aumento de la pluma del manto y el adelgazamiento térmico son las razones fundamentales del desarraigo de la litosfera y la remodelación de los continentes. La estructura continental de pilares y raíces es el sistema de fuerza impulsora del movimiento de la corteza terrestre, y la capa de estructura de bloques superficiales por encima de los 15 km es la expresión y respuesta de la estructura continental de pilares y raíces. Wang Denghong (1998) creía que puede haber importantes zonas de mineralización relacionadas con estructuras de pluma del manto/puntos calientes en Nanling y otros lugares. Xie Douke et al. (1996) creían que las características dinámicas del continente del sur de China están representadas principalmente por el crecimiento de la corteza terrestre, la acreción continental y la estructura del penacho del manto. Tres grandes eventos catastróficos episódicos fueron la fuerza impulsora detrás de la evolución del continente del sur de China. El evento no sólo controló la corteza La evolución tectónica de la corteza terrestre demuestra claramente la diferenciación núcleo-manto y la progresión desde el manto primitivo hasta el manto empobrecido, el manto enriquecido y la corteza continental. ?
Figura 4-5 Diagrama esquemático de sistemas tectónicos globales (según Kumazawa et al., 1994)
Figura 4-6 Diagrama de sistemas tectónicos globales (según Kumazawa et al. ., 1994)
p>Hill (1992) llamó al proceso de acción térmica y reconstrucción tectónica sobre la pluma del manto tectónica de la pluma del manto. White y McKenzie (1978) creían que los eventos de extensión continental están relacionados con el manto; plumas; Campbell et al. (1989) Se propuso que la estructura de la pluma del manto se puede utilizar para proporcionar una nueva explicación del origen del cinturón de piedras verdes arcaicas y la komatiita (1973) señaló que muchas anomalías geoquímicas en la Tierra son; estrechamente relacionado con la pluma del manto; Wilson (1973) cree que los puntos calientes (es decir, las plumas del manto) están marcados por vulcanismo, elevación y altos valores de flujo de calor.
La existencia de una columna de manto en Nanling es un tema de investigación candente en el sur de China. Varias actividades tectónico-magmáticas a gran escala en esta área desde el Mesozoico y el Cenozoico han estado dominadas por actividades magmáticas del manto de la corteza. La alta intensidad extensional da como resultado que el basalto, la roca volcánica bimodal, el granito en forma de A, los diques de roca básica, el basalto de olivino y la sienita nefelina se desarrollen comúnmente en las cuencas sedimentarias mesozoicas-cenozoicas, lo que proporciona una base para el estudio de las actividades de magma derivadas del manto. en esta área se proporciona evidencia importante.
1. Evidencia geológica
Desde el Mesozoico, la sección oriental de Nanling ha experimentado desde el plegamiento por compresión del bloque del Mesozoico temprano hasta la deformación por extensión-deslizamiento del Mesozoico tardío, lo que provocó que el EW se volviera paleo. El dominio tectónico de Tetis es reemplazado gradualmente por el dominio tectónico del Pacífico nororiental al oeste. La intrusión de magma a gran escala y las erupciones volcánicas salieron a la superficie a lo largo de la zona de rift con tendencia NE-NNE, lo que provocó que el continente euroasiático siguiera creciendo y expandiéndose hacia el este, formando una nueva capa de crecimiento de la corteza terrestre. El material de alta temperatura del manto terrestre conduce a una actividad de magma granítico a gran escala, formando enormes cantidades de rocas volcánicas intrusivas graníticas.
Debido a la influencia de la composición material del área de fuente y del magmatismo de fuente profunda, la distribución espaciotemporal de las rocas magmáticas en esta área tiene las siguientes características:
(1) En tiempo, magmatismo mesozoico temprano Está compuesto principalmente por granito de monzodiorita calco-alcalino, y la composición de la roca es principalmente rica en magnesio y titanio. La actividad del magma del Mesozoico tardío fue intensa y las rocas volcánicas y los granitos estaban ampliamente distribuidos.
El magmatismo se basa principalmente en granito derivado de la corteza peraluminosa y en la fusión parcial del magma básico del manto superior para formar rocas volcánicas de ácido intermedio (riolita + dacita) (Wang Dezi et al., 2002), que contienen una cierta cantidad de I- Forma, granito en forma de A y roca volcánica bimodal, con las características de composición de fuente mixta corteza-corteza-manto. Las rocas volcánicas bimodales del Jurásico Medio (160-179 Ma) y el granito en forma de A (176-178 Ma) existentes en el sur de Jiangxi y el suroeste de Fujian, así como los basaltos del Jurásico Medio (177-178 Ma) en el sur de Hunan (Chen Peirong et al. , 1998, 1999) mostraron que en esta área se habían producido extensiones y grietas a escala litosférica en el Jurásico Medio. En el Cretácico Inferior, la corteza del sureste de China se estiró y adelgazó aún más, formando una serie de rocas ígneas alcalinas que incluían riolita, dacita, granito en forma de I con alto contenido de potasio y granito en forma de A, acompañados de basalto alcalino. diques básicos toleíticos y diques de lamprofiro. Los diques de roca básicos se formaron principalmente en tres etapas: 140 Ma, 105 Ma y 90 Ma (método K-Ar, Ar-Ar) (Li et al., 1999). En el Cretácico Superior, las actividades de adelgazamiento extensional se intensificaron aún más, formando rocas volcánicas bimodales y granito en forma de I y granito en forma de A con alto contenido de potasio. Con la intrusión de varios diques de roca básica en la región, una fuerte tensión extensional provocó fallas sedimentarias en el área. La cuenca está ampliamente desarrollada. Los basaltos cenozoicos de la zona están enriquecidos en elementos de alta intensidad de campo como Nb, Ta, U y Ti (Deng y Ping, 2003e), lo que indica que se agregaron materiales del manto a la corteza en esta zona (Tao Kuiyuan et al. ., 1999).
Por lo tanto, se especula que la fuente de magma desde el Mesozoico tardío hasta el Cenozoico se desarrolló gradualmente desde la fuente de la corteza superior-fuente de la corteza media e inferior hasta la fuente del manto litosférico continental-fuente del manto astenosférico, formando una Ciclos tectónico-magmáticos largos y gigantes. Las inclusiones de basalto fueron comunes en los granitos durante este período, y se observó una mezcla de magma entre la corteza y el manto, lo que indica que había una capa subyacente de magma basáltico dentro del continente (Zhou Xinmin et al., 2000), lo que resultó en una formación calco-alcalina-alcalina-alcalina. Evolución del magma.
(2) Espacialmente, el crecimiento de la corteza terrestre del continente del sur de China continúa expandiéndose hacia el sur y el este, reflejando la profunda actividad del magma continental y del manto (actividad magmática relacionada con la capa subyacente de magma básica) de norte a sur y de de este a oeste. Continúa la migración hacia el oeste. Los estudios han demostrado que el grado de enriquecimiento metasomático del manto litosférico también aumenta de oeste a este y de norte a sur (Xie Douke et al., 1996; Xie Guiqing et al., 2001).
2. Evidencia geoquímica
A través de estudios geoquímicos de oligoelementos e isótopos de granito en forma de A del Mesozoico tardío y rocas máficas en el sur de China, se demuestra que tienen afinidad con el origen del manto y son afectados por Diferentes grados de contaminación con materiales corticales. Las características geoquímicas de oligoelementos e isótopos de los diques máficos toleíticos en el norte de Guangdong y los basaltos en Fenghua, Zhejiang, indican que son similares a los basaltos intraplaca y al manto litosférico de roca enriquecida metasomatizada, respectivamente (Li Xianhua et al., 1997). Las rocas volcánicas bimodales distribuidas en la cuenca Yongding-Xunwu-Longnan en la frontera entre Jiangxi, Fujian y Guangdong tienen riolita con altos contenidos de SiO2, Als2O3 y K2O, valor ANKC > 1,1, enriquecimiento de tierras raras ligeras y alto contenido total de tierras raras. , El europio está empobrecido, tiene anomalías negativas obvias de Eu, está enriquecido en Rb y Th, y está empobrecido en Ba, Ti, P, Nb, Zr, etc. Pertenece al tipo de roca volcánica de peralúmina rica en potasio. El basalto producido a su lado se caracteriza por ser rico en silicio y pobre en álcalis, ligeramente enriquecido en tierras raras ligeras, sin anomalías evidentes de europio, débilmente enriquecido en Rb, Ba, Th y Ce, y pobre en Nb, Zr, e Y, y es toleítico. Una serie de basaltos que reflejan el entorno del rift intracontinental.
La roca magmática ácida intermedia del Jurásico medio es un complejo intrusivo de roca volcánica dacítica-riolítica calco-alcalina con alto contenido de potasio, con un valor ISr de 0,7069~0,7145 y un valor εNd(t) de -8,14 ~- 11.69. El granito de geoda del Cretácico Tardío se introdujo a lo largo de la zona de agrietamiento gigante en dirección NNE, y su composición isotópica el valor ISr es 0,7065~0,7069, y el valor εNd(t) es -2,31~-2,94, que está cerca de la composición isotópica del manto empobrecido. El basalto en la combinación bimodal asimétrica de basalto-dacita-riolita con bajo contenido de titanio se caracteriza por un Sr alto (ISr = 0,7056 ~ 0,71066) y un Nd bajo (-1,67 ~ -9,75).
La composición isotópica ISr de la riolita es 0,7042 ~ 0,7116, y el valor εNd (t) es -2,31 ~ -7,41 (Xie Douke, 1998). Las rocas magmáticas cenozoicas son principalmente basaltos alcalinos, con composiciones isotópicas ISr que oscilan entre 0,70376 y 0,70467 y εNd(t) que oscilan entre -4,6 y +2,7 (Zhou Xinhua, 1992), que están cercanas a los meteoritos condritas.
Los estudios sobre isótopos Nd y Sr de basaltos en diferentes períodos en el margen continental sureste de China muestran que desde el Cretácico hasta el Neógeno, la zona fuente de basalto ha experimentado sucesivamente un ciclo general de manto enriquecido en EM1, Manto enriquecido con Em2, y finalmente ligeramente empobrecido. Los cambios en el manto (PREMA) indican que el aporte del manto astenosférico aumenta, mientras que el aporte del manto litosférico subcontinental se debilita. Hay varios cinturones de granitos de εNd(t) bajo y alto de 206Pb/204Pb en el sureste de China. Los granitos con edades de isótopos de neodimio jóvenes se concentran a lo largo de la costa de Zhejiang y Fujian, lo que indica que se produjo una fuerte interacción y renacimiento entre la corteza y el manto a lo largo de la costa en. Se añaden materiales derivados del Mesozoico tardío (Chen Jiangfeng et al., 1999).
3. Evidencia geofísica
El mapa de distribución de Moho en el sureste de China refleja que la corteza es más delgada en el sureste y más gruesa en el interior. Los lugares donde la corteza es más delgada son principalmente a lo largo de la costa de Zhejiang y Fujian, la unión de Zhejiang, Jiangxi, Fujian y Guangdong, y el límite de Hunan y Jiangxi (montaña Wugong-montaña Luoxiaoyun). oeste puede ser causado por magmatismo del manto. En el mapa de anomalías de gravedad del sureste de China, hay algunas áreas anulares de anomalías de gravedad negativa. Combinadas con los datos de distribución y profundidad de enterramiento de la capa de baja velocidad de la corteza terrestre obtenidos de terremotos explosivos, se demuestra que estas anomalías anulares de gravedad negativa son el resultado. del afloramiento de material del manto superior (Wei Siyu et al., 1990).
La estructura de velocidad de la onda P de la corteza continental del sudeste muestra que la velocidad vp en la parte superior del manto superior es de 7,85-7,92 km/s, y la corteza inferior tiene una capa de baja velocidad (7,21 -7,40 km/s) que tiene entre 7 y 10 km de espesor. También hay una gruesa capa mixta de corteza y manto de alta velocidad, que puede ser la capa subyacente de magma basáltico del manto fundido. Hay una capa de baja velocidad con un espesor superior a 4 km en la corteza media, que es una zona de almacenamiento de magma. La estructura de velocidad tridimensional de la onda S del área de estudio muestra que la corteza inferior tiene 20 km de espesor en el margen continental sureste, y la velocidad vs es tan alta como 3,9 ~ 4,0 km/s. La interfaz de profundidad de la astenosfera se vuelve menos profunda a partir de 78 km. Tierra adentro hasta 47~56 km a lo largo de la costa Aparece una zona de mutación de gradiente vertical por debajo de los 100 km. En el lado continental hay una capa de alta velocidad con un valor vs de 4,4-4,7 km/s, y en el lado costero hay una capa de baja velocidad. capa con un valor vs de 4,0-4,1 km/s. Su profundidad supera los 240 km, lo que indica que hay un canal columnar que llega tan profundo como el manto astenosférico en la costa sureste, y corresponde a la posición de intrusión del macizo rocoso de la corteza superior. (Song Zhonghe, 1992; Liu Guangding, 1992).
La investigación geofísica muestra que las anomalías de la velocidad de la onda S en el manto subcontinental en diferentes regiones reflejan diferencias en la composición del material y reflejan diferentes anomalías de la velocidad de la onda S causadas por diferentes composiciones químicas en masa. Esto es de gran importancia para explicar el patrón tectónico actual y los procesos dinámicos (Wooddhouse, 1986, 1991; Xie Douke et al., 1996). Zhang y Tanimoto (1991, 1993) analizaron la estructura de velocidad tridimensional de las ondas S en el sur de China y áreas adyacentes y creyeron que hay raíces de manto profundas y raíces continentales poco profundas en el sur de China (Figura 4-7; su onda S latitudinal); perfil de velocidad (Figura 4-7 (b) A-B, C-D) Fuertes anomalías de baja velocidad (-2,0% ~ -2,5%) que aparecen en los extremos B y D aparecen en la parte poco profunda por encima de aproximadamente 100 km, extendiéndose al NE a lo largo del borde continental, y el cruce se vuelve menos profundo hacia el norte, consistente con el área de exposición de granito feldespato potásico y rocas volcánicas en el cinturón orogénico del sureste de China, formando una zona de alta actividad magmática térmica en el margen continental oriental en la longitud S-; El perfil de velocidad de onda (Figura 4-7(b) E-F, G-H) arriba refleja que en el área de las montañas Qinling-Dabie, el bloque de anomalía de baja velocidad bajo el continente sur de China se subduce bajo el bloque de anomalía de alta velocidad bajo el continente norte. Continente de China. Esta estructura anómala es relativamente clara a una profundidad de aproximadamente 300 km bajo el continente. Es consistente con el continente del sur de China, como creen actualmente los geocientíficos. Esto es consistente con el hecho de que el bloque continental se hundió hacia el norte de China. bloque continental.
4. Evidencia del campo de flujo de calor
La tendencia del campo de flujo de calor en el margen continental sureste se caracteriza por el hecho de que el patrón de distribución del flujo de calor está controlado por la estructura geológica general, y el entorno de expansión es un material de manto profundo de alta temperatura, zona favorable para el transporte convectivo. La zona del rift oriental es parte del cinturón de alto flujo de calor alrededor del Océano Pacífico, con cambios de tendencia muy obvios. Los contornos del flujo de calor están casi en dirección NNE a lo largo del margen continental oriental. Debido a la influencia del desplazamiento hacia el este del material del manto profundo en el este de China, el valor de la tendencia del flujo de calor aumenta gradualmente de 40 a 60 mW/m2 en el continente a 80 mW/m2 en el este, y el valor del flujo de calor puede alcanzar hasta 200 mW. /m2 en la depresión de Okinawa, isla de Taiwán Entonces es 16 mW/m2 (Gao Zhiqing, 1992). Esta área de tendencia de alto flujo de calor corresponde al material del manto profundo de alta temperatura y baja velocidad debajo de la zona de agrietamiento, lo que indica que la migración térmica del manto se puede lograr mediante la acción del manto. En la vista en planta de la tomografía vs ondas, hay anomalías columnares de alto calor y baja velocidad a profundidades de 100 km, 150 km y 200 km (el valor de perturbación de la velocidad es -4,0 %, el valor del flujo de calor es superior a 80 mW/m2).
En vista de los cuatro signos básicos de los productos de la pluma del manto en la superficie: (1) La vida de las rocas magmáticas es corta, generalmente no más de 5 Ma (2) El volumen de las rocas básicas debe ser; mucho más grande que el granito; (3) anomalías de gravedad anular; (4) cuerpos rocosos ígneos gigantes con sistemas de fractura radial. La geometría y las características compositivas de las combinaciones de rocas magmáticas mesozoicas y cenozoicas en el área de Nanling e incluso en el sureste de China no se ajustan a las características de la pluma del manto. Además, las series de rocas volcánicas intrusivas del Mesozoico-Cenozoico a gran escala en el área de Nanling y el sureste de China también son obviamente inconsistentes con la apariencia de la pluma del manto. Creemos que los procesos tectónicos mesozoico-cenozoico en la sección oriental de Nanling, además de estar controlados por el movimiento horizontal de las placas tectónicas, se ven afectados principalmente por la capa subyacente de magma basáltico derivado del manto en las profundidades del interior continental.
Dinámica de las montañas de la cuenca mesozoica-cenozoica y mineralización de uranio en la sección oriental de las montañas Nanling
Figura 4-7 Plan de anomalías de la velocidad de la onda S y sección de la estructura de velocidad en el sur de China y zonas adyacentes Imagen de áreas (compilada en base a Xie Douke et al., 1996)