大火成岩省与地幔柱研究

摘要

强调研究地球系统整体的结构、特征、功能和行为的地球系统科学是当今地球科学的发展方向,要求科学家将地球上的大气、水、生物、岩石、地壳、地幔和地核等各个组成部分作为一个具有密切联系且相互作用的整体来研究.地幔柱系统是开展地球系统科学研究的最佳载体之一,因它不仅涉及地球深部动力学,而且由它引起的大规模、快速的火山喷发导致大气圈的变化从而影响生物圈的演化,因而是联系地球内部、岩石圈、生物圈和大气圈的纽带.本文简要介绍相关的研究进展，指出深部地球物理探测和板块重建在这场辩论中也发挥了重要作用。深部地球物理探测发现地球核幔边界存在两个大低速异常区(LLSVP)。一个在非洲，一个在西南太平洋。将通过古地磁研究获得的显生宙大火成岩省喷发时的古地理位置投影到两大超级地幔柱，发现几乎所有的大火成岩省在喷发时位于两大超级地幔柱的边缘。这说明两个低速异常区至少最近5亿年以来没有发生大的漂移，从而有力地支持了超级地幔柱的“固定”概念以及地幔柱的核幔边界来源的传统认识，也为大火成岩省的地幔柱成因提供了强有力的证据。人们还发现大洋玄武岩的DUPAL异常区几乎与超级地幔柱相重叠，不仅证明DUPAL异常的成因与地幔柱有关，反过来说明地幔柱成分的特殊性。