幔根构造与地动力
是什么地动力驱动幔根构造的发生和发展呢?根据幔根在全球范围和区域上多沿纬向构造带呈传导不连续分布的特征,首先应考虑的是地球自转的动力作用,造成纬向构造带而促成幔根构造的形成。根据李四光(1959,1962,1974)的大量研究成果,纬向构造带的形成主要是由于地球自转促使地球两极向赤道压缩,当压应力强度达到一定极限时,除在赤道形成高陆发生应力释放外,在不同纬度带也伴随有隆升的应力释放。首先是低黏滞度的软流圈随自转向地球外抛,上地幔隆升,同时形成破裂性的引张,引张分力促成构造圈基性-超基性浮动体和幔根的发生和发展。由于纬向构造带在全球是断续分布的,幔根也随之呈传导不连续的产出。因此,地球自转产生的动力是幔根构造形成的首要地动力。 由于地球各层圈自身的结构、组分和物性各异及其相互之间连接界线层的明显差异,在地球自转动力作用过程中,各层圈之间的行为也是不谐调(不同步)运动的,尤其是仅占地球总厚1/100的固相岩石圈与低黏滞度的软流圈之间更易受不谐调运动的动力作用而发生不谐调的形变和错移。位居岩石圈和软流圈之间的构造圈,遭受形变和错移等构造变动更是首当其冲。因而,幔根构造无疑是地球层圈不谐调运动的产物。地球层圈不谐调运动是全球纬向构造运动的局部现象,也是幔根构造在全球呈传导不连续分布的原因。 部分学者根据地震层析反馈地球内部物质密度不均匀性以及按不同深度地幔密度分布的研究,认为地球内部不同深度存在高低密度和不同波速的不均匀分布,从而推断有强烈物质对流,对流的效应也是决定构造圈物质上升的动力作用。 总之,幔根构造是在多种地动力作用下形成的。虽然它在区域上有纬向构造带的控制,但其形成的具体部位又取决于层圈不谐调运动和对流强度的耦合。
幔根构造的基本概念
幔根构造(mantle root),可以理解为陆壳根(植)入地幔、陆壳扎根地幔或陆壳类似山根插入地幔。这一构造术语是1995~2000年在以裴荣富为首执行国际地质对比计划IGCP-354项目“岩石圈超巨量金属工业堆积”研究工作期间,由美国华盛顿大学教授J.库提纳提出的(Kutina J.,1995)。实际上,A.D.Shcheglov(1983)在《Global tectonics and metallogeny》期刊上发表的《非线性成矿》一文中就已提到幔根构造的问题。 幔根构造是指在地球层圈最活跃的构造圈发生不谐调运动,并伴随深断裂促使拆沉的岩石圈板片根(植)入地幔的构造。即在区域性的深部构造作用(过程)中,沿着全球纬向构造带,常出现传导不连续分布的地幔隆升带,隆升部位的陆壳相对地被埋(插)入地幔,并受热幔环流影响发生壳-幔互为穿插的混熔作用,引发大规模的构造岩浆热事件,导致深部构造作用与表壳控矿构造发生最佳耦合而形成超巨量金属工业堆积。 幔根构造主要产出在中生代全球形成泛大陆之后的陆内环境,多位于地球纬向构造带及其与其他方向陆内造山构造互为交切的块体缘角处。幔根构造源出于地球层圈相对活动部位——构造圈(Jordan T.,1977),即在岩石圈与软流圈之间因层圈不同步运动发生壳幔混同的过渡部位,也是岩石圈底部普遍存在底板垫托或发生底侵的具体构造表现。但是,幔根构造还强调了陆壳扎入(俯冲)地幔发生混熔,并沿陆内深构造带上升至造山块体周边形成构造岩浆岩群的成矿作用。因此,幔根构造的陆内成矿作用与陆缘洋壳俯冲地幔重熔而在陆缘形成构造岩浆链的成矿作用具有异曲(不同环境)同工(构造-岩浆)的成矿意义。 幔根构造与地幔柱(mantle plane)和幔枝(mantle branch)构造具有深部构造作用(过程)与成矿的类似意义,但是它们在形成的地球层圈部位及成矿作用特点是不尽相同的。幔根是对幔隆构造或“大陆根-柱构造”(邓晋福等,1996)在其与成矿作用认识上的具体化和深化,而地幔柱和幔枝构造是全球宏观上的不同规模地幔柱对板块构造成矿的补充或发展。