峨眉山大火成岩省与二叠纪生物灭绝事件

二叠纪两次生物灭绝事件(瓜德鲁普世末生物灭绝和古-中生代之交生物灭绝)一直是地质学家研究和关注的热点问题。虽然对导致生物大规模灭绝的具体原因尚不清楚,但大部分学者认为峨眉山大火成岩省(ELIP)的火山活动及其引起的环境效应是瓜德鲁普世末(end-Guadalupian)生物灭绝事件的主要原因(基于时间上的吻合性),还有一部分学者认为ELIP的火山作用延续到P-T边界处,与古-中生代之交生物灭绝可能存在着成因联系。文章主要叙述了现阶段关于ELIP与生物灭绝事件的一些关键性重要研究成果,并提出了进一步工作建议。     

峨眉山大火成岩省与二叠纪生物灭绝事件

二叠纪两次生物灭绝事件(瓜德鲁普世末生物灭绝和古-中生代之交生物灭绝)一直是地质学家研究和关注的热点问题。虽然对导致生物大规模灭绝的具体原因尚不清楚,但大部分学者认为峨眉山大火成岩省(ELIP)的火山活动及其引起的环境效应是瓜德鲁普世末(end-Guadalupian)生物灭绝事件的主要原因(基于时间上的吻合性),还有一部分学者认为ELIP的火山作用延续到P-T边界处,与古-中生代之交生物灭绝可能存在着成因联系。文章主要叙述了现阶段关于ELIP与生物灭绝事件的一些关键性重要研究成果,并提出了进一步工作建议。     

二叠纪地幔柱与地表系统演变

本文简要总结了国家重点基础研究发展计划项目《二叠纪地幔柱构造与地表系统演变》的主要研究进展:(1)峨眉山大火成岩省形成于~259 Ma,持续时间小于1 Ma,是地幔柱头熔融的产物;塔里木大火成岩省为多阶段喷发(~300,~290,280 Ma),持续时间超过20 Ma,是孕育地幔柱活动的产物。(2)利用综合地球物理方法发现峨眉山大火成岩省内带上下地壳界面"消失"、下地壳增厚且具高波速特征、岩石圈地幔减薄,是地幔柱熔融产物在地壳不同深度底侵和内侵的结果。(3)完善了大火成岩省岩浆矿床的形成机理,构建了地幔柱成矿系统的基本框架,提出地幔柱结构、岩浆源区特征、结晶分异过程、硫化物饱和、地壳混染和岩浆侵位过程等是地幔柱成矿的关键控制因素。(4)从相对和绝对时间角度确证了西伯利亚和峨眉山大火成岩省分别对应于二叠纪末(PTB)和瓜德鲁普统-乐平统界线(GLB)生物灭绝事件;重建了华南二叠-三叠纪海水温度和p H值的演变历史,使甄别二叠纪末生物大灭绝的直接诱因成为可能。     

瓜德鲁普末期生物灭绝是由峨眉山大火成岩省(LIP)引起的吗?

瓜德鲁普统末期生物灭绝是发生在二叠末期生物灭绝之前的一次独立的生物灭绝事件。该次生物灭绝事件对当时海洋底栖生物危害的严重性曾被认为可与五大生物灭绝事件对生物的影响程度相提并论。近年来,随着地层年龄数据的逐渐增多,地层的年代归属逐渐明朗,瓜德鲁普末期生物灭绝的严重性受到越来越多的质疑。同时,曾被认为是该次生物灭绝的主要原因--峨眉山大火成岩省(LIP)也受到质疑。峨眉山LIP是否仍是该次生物灭绝的主要原因？为了阐明上述问题,文章综述了瓜德鲁普末期生物灭绝、峨眉山LIP的喷发、卡匹敦阶碳、锶同位素变化以及引起该次生物灭绝的主要原因。结合研究数据认为:①瓜德鲁普末期生物灭绝事件对浅海底栖生物的影响不是特别严重,生物多样性减少幅度比五大生物灭绝事件要小;②瓜德鲁普统-乐平统(G-L)界线附近碳同位素负偏受成岩作用和相变的影响较大,卡匹敦阶碳同位素比值的变化存在两次负偏,第一次发生在卡匹敦中期(幅度约为1.0‰至1.5‰),第二次发生在G-L界线(幅度约为1.4‰至2‰);③该次生物灭绝的主要原因很可能不是峨眉山大火成岩省,而可能是大规模海退和海洋缺氧。     

我国大火成岩省和地幔柱研究进展与展望

本文简要阐明大火成岩省和地幔柱研究的关键科学问题及研究方法,然后对新世纪以来我国中晚二叠纪峨眉山大火成岩省和早二叠纪塔里木大火成岩省的研究进展进行了回顾和总结.通过不同学科的地质观察与地幔柱理论预测的对比研究发现,峨眉山玄武岩喷发前的地壳隆升,高温原始岩浆,极短的岩浆作用持续时间以及不同类型岩浆的空间分布特征等均支持地幔柱模型。为了解释塔里木大火成岩省的岩浆演化,提出了一个两阶段的动力学模型。最后对大火成岩省和地幔柱领域研究进行了展望。     

峨眉山玄武岩的地幔热柱成因

根据峨眉山玄武岩的岩石组合、岩相学特征将峨眉火成岩省分为盐源-丽江岩区、攀西岩区、贵州高原岩区和松潘-甘孜岩区。通过对研究区二叠世的区域地质背景和古地理环境的分析，对峨眉山玄武岩喷发与地幔热柱的关系及其火山喷发的大地构造背景进行了进一步系统归纳和总结。根据地层学关系大致确定峨眉山玄武岩的主喷发期是阳新世（中二叠）晚期-乐平世（晚二叠）早期，时限大致为259Ma-257Ma。峨眉山玄武岩微量元素地幔标准化曲线特征与OIB基本一致，反映出其成因与地幔热柱活动有密不可分的关系。     

大火成岩省与二叠纪两次生物灭绝关系研究进展

二叠纪两次生物灭绝事件一直是地质学家所关注和研究的热点问题.一次是地质历史上规模最大的晚二叠世乐平期末生物灭绝事件(Permian-Triassic boundary-PTB,约252 Ma),导致超过95％的海洋物种消失和全球生物化学圈紊乱;另一次是规模相对较小的中二叠世瓜德鲁普期末(end-Guadalupian,Guadalupian-Lopingian boundary-GLB,约260 Ma)生物灭绝事件.尽管这两次生物灭绝的原因尚不完全清楚,但巧合的是,这两次生物灭绝事件在时间上分别与西伯利亚和峨眉山大火成岩省火山活动存在耦合关系.一般认为,火山活动导致生物灭绝主要机制是其产生大量挥发性气体和火山灰引发全球性环境气候急剧恶化的结果.本文回顾近年围绕大火成岩省与这两次生物灭绝耦合关系这一科学问题展开大火成岩省相关地质过程释放挥发性气体量化工作所取得的研究成果,并总结分析一些现阶段仍然存在争议的问题和提出对峨眉山大火成岩省进一步工作的一些建议.     

黔南基性岩墙岩石地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年代学及地质意义

基性岩墙,与层状、环状基性杂岩体和高Ti、低Ti玄武岩共同组成了峨眉山大火成岩省岩石组合.为进一步确定大火成岩省及相关生物灭绝事件的时间联系,及更深化研究大火成岩省的成因,对分布于贵州省南部的基性岩墙进行了主、微量元素、Sr-Nd同位素测定和锆石SHRIMP U-Pb年代学研究.黔南基性岩墙∑REE=135.66×10-6~280.59×10-6,LREE/HREE为6.42~7.54,（La/Yb）_N为7.94~9.85,轻重稀土分异明显,δEu为1.0~1.3,具有Ba、Sr、K等LILE富集,Nb、Ta、Zr、Hf等HFSE亏损特征,显示与峨眉山高钛玄武岩相似的地球化学特征.Th/Ta（1.80~1.94）、Nb/U（30.8~39.88）、Th/La（0.08~0.10）、Nb/Th（7.89~8.40）比值与原始地幔相似,较低的初始（87Sr/86Sr）_i比值（0.705 278~0.706 052）、ε_Nd（t）（-0.5~+1.6）、以及Th/Ta比值（< 2.13）显示岩浆无明显的地壳混染,岩浆可能形成于受地幔柱作用的富集石榴石地幔源区10%~12%的部分熔融.SHRIMP锆石206Pb/238U加权平均年龄为261.2±2.6 Ma,反映峨眉山大火成岩的喷发时间可能集中在260 Ma左右,并可能与瓜德鲁普末期的生物灭绝有关.      

贵州盘县峨眉山玄武岩系顶部凝灰岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄:对峨眉山大火成岩省与生物大规模灭绝关系的约束

在20世纪90年代,有学者认为峨眉山大火成岩省(Emeishan Large Igneous Province, ELIP)大规模火山活动与二叠-三叠系之交(Permian-Triassic Boundary, P-TB)的生物大灭绝事件在时间上有耦合关系,随后的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年结果也显示峨眉山大火成岩省是晚二叠世形成的。但是,近些年大量的SHRIMP U-Pb测年结果表明,ELIP大规模火山喷发约在~260Ma;因此有研究认为,ELIP火山活动与中二叠世瓜德卢普期末(end-Guadalupian)的生物灭绝事件在时间上联系更加紧密。至于P-T界线生物大灭绝,现在多数学者认为是,由于西伯利亚大火成岩省火山强烈活动释放大量气体和火山灰所造成环境变化引起的。最近,我们在ELIP东部的贵州盘县峨眉山玄武岩系剖面中发现顶部发育厚度达近百米的凝灰岩层,其LA-ICP-MS U-Pb法测年结果为251.0±1.0Ma,与浙江煤山剖面中二叠系-三叠系边界处黏土层或火山灰层的锆石U-Pb年龄接近。因此,峨眉山玄武岩喷发结束的时间应该在P-T边界,与西伯利亚大火成岩省的主体喷发时间一致。新的测年结果暗示了ELIP火山活动与地球历史上最大的一次生物灭绝事件(P-T边界)可能存在着成因联系。     

川南滇北地区杏仁状玄武岩中自然铜研究

<正>在川南滇北地区广泛分布着二叠纪时期地幔柱活动喷发形成的玄武岩,属于峨眉山大火成岩省,并且在这大范围的峨眉山玄武岩中出现了大面积的铜矿化分布,由此形成了一种特殊的铜矿类型——玄武岩铜矿,即与玄武岩喷溢—沉积作用有关的铜矿,与国外基韦诺铜矿具有相似性。峨眉山大火成岩省具有较高的铜背景值,是一个罕见的铜地球化学块体,具有形成世界级铜矿床的物质基础(薛步     

关于峨眉山大火成岩省一些重要问题的讨论

峨眉山大火成岩省(ELIP)近几年来取得了许多新的进展,但在一些重要的问题上仍存在着争论,笔者列举了ELIP火山喷发的时间、分布范围、高钛和低钛玄武岩、层状岩体与玄武岩以及成矿作用的关系、大火成岩省与生物绝灭的关系以及与地幔柱的关系等方面存在的问题,以及由此引发的相关争论.这些问题的解决对于大火成岩省研究的深入将会起到重要作用.     

亚洲3个大火成岩省(峨眉山、西伯利亚、德干)对比研究

峨眉山(～260 Ma)、西伯利亚(～250 Ma)和德干(～66 Ma)大陆溢流玄武岩是世界上3个重要的大火成岩省.大火成岩省至少具有4个通常被用于识别古地幔柱的标志:(1)先于岩浆作用的地表隆升;(2)与大陆裂谷化和裂解事件相伴;(3)与生物灭绝事件联系密切;(4)地幔柱源玄武岩的化学特征.虽然这3个大火成岩省都是来源于原始地幔柱,但是它们的地球化学特征有本质上的差异,反映其地幔柱曾与不同的上地幔库相互作用.(1)峨眉山和西伯利亚大陆溢流玄武岩的母岩浆,在上升过程中经受了与地球化学上和古老克拉通岩石圈地幔相同的上地幔库(EM1型幔源)的相互作用;(2)而德干大火成岩省没有受到地壳(或岩石圈)混染的原生玄武岩则显示地幔柱和EM2之间的Sr-Nd同位素变化.这种差异有可能制约了3个大火成岩省的成矿潜力.峨眉山和西伯利亚大火成岩省含有世界级岩浆矿床,而德干大火成岩省则不含矿.     

川西北松潘-甘孜地块大石包组玄武岩成因及其形成构造背景

川西北松潘-甘孜地块内二叠世大石包组玄武岩富集大离子亲石元素和高场强元素，具有与洋岛玄武岩相似的地球化学性质，形成于大陆板内环境。通过与典型峨眉山玄武岩之地球化学组成的对比研究，认为大石包玄武岩与峨眉山玄武岩中的高钛类玄武岩性质相同，两者具有一个共同的成因，即都是峨眉山地幔柱活动的产物。由此推测峨眉山玄武岩不仅分布在扬子地块内部，向西还有一定的延伸，同时暗示了峨眉山地幔柱头部可能具有比现在所认识的更大的规模。     

滇东地区峨眉山地幔柱活动的沉积响应

对滇东地区峨眉山玄武岩下伏茅口组灰岩进行地层对比表明,地幔柱上涌导致的隆升开始于茅口期,表现为茅口组同沉积过程中断层差异升降形成的水下隆升;而现今看到的茅口组的地层减薄正是水下隆升形成的沉积地层厚度差异和沉积后地表隆升剥蚀的共同结果,但沉积后隆升的规模远远小于前人估算的千米级别。会东大桥-普格-布拖一带发育的砾岩表明峨眉山玄武岩喷发的多期次性和砾岩的水下泥石流成因,根据其分布范围划定了第一期岩浆喷发之后滇东地区的抬升剥蚀以西昌-巧家断裂和普雄-普渡河断裂为东界。根据上述地质证据,总结了滇东地区二叠纪的构造-沉积演化模型。     

峨眉山大火成岩省Cu-Ni-PGE成矿作用——几个典型矿床岩石地球化学特征的分析

峨眉山大火成岩省岩浆型Cu-Ni-PGE矿化岩体广泛分布,构成峨眉山地幔柱成矿系统中一个非常重要的成矿系列。本文剖析了峨眉山大火成岩省该类矿床的分布及部分典型矿床的地质地球化学特征和矿化特征,揭示了成矿岩体统一的地幔柱成因,阐述了Cu-Ni-PGE成矿作用与峨眉山地幔柱岩浆活动体系的关系,探讨了由于岩浆演化过程及硫化物熔离富集过程的差异所导致的矿化类型变异。指出Cu-Ni-PGE矿床成矿岩体原始岩浆为地幔柱高程度熔融的高镁玄武岩浆,成矿岩体与峨眉山低钛玄武岩同源,矿化岩体主要产于峨眉山地幔柱活动模型的内带低钛玄武岩分布区;金宝山、朱布、力马河、杨柳坪矿床分别代表峨眉山地幔柱Cu-Ni-PGE成矿作用不同成矿机制的端员类型。     

滇东南建水地区高镁火山岩包体的成因和构造背景

在滇东南建水地区发现产于峨眉山玄武岩中的高镁火山岩包体,这对于地幔柱的形成演化具有重要研究意义.对这些包体进行了锆石U-Pb年代学、地球化学和岩矿分析.高镁火山岩包体具斑状结构,致密块状构造,斑晶主要为贵橄榄石和透辉石.13颗锆石U-Pb LA-ICP-MS加权平均年龄为259±2Ma(MSWD=1.9),显示与寄主岩石同期形成.包体岩石具有高镁(Mg~#=68～75)、低硅(SiO_2=45.11%～45.93%)特征,轻稀土元素(LREE)、高场强元素(HFSE)富集而重稀土元素(HREE)亏损,属于亚碱性、拉斑玄武岩系列,具有板内玄武岩(IPB)特征.火山岩包体的原始岩浆起源于石榴子石二辉橄榄岩低程度部分熔融的产物,岩浆演化过程中发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用,在侵位上升过程中未受明显的地壳混染作用.该高镁火山岩的存在,显示地幔柱除了垂直上升运动外,在地球深部不同的边界还有多次侧向扩展移动,表明滇东南晚二叠世存在峨眉山地幔柱的一个分支-地幔枝活动.     

峨眉山大火成岩省：地幔柱活动的证据及其熔融条件

对苦橄岩中橄榄石斑晶及其中熔体包裹体的电子探针分析表明，峨眉山大火山岩省的原始岩浆具高镁（ MgO > 16％）特征。玄武岩的 REE反演计算揭示，参与峨眉山玄武岩岩浆作用的地幔具有异常高的潜能温度（ 1 550℃）。这些特征以及峨眉山玄武岩的大面积分布和一些熔岩所显示的类似于洋岛玄武岩 (OIB)的微量元素和 Sr- Nd同位素特征均为地幔热柱在能量和物质上参与峨眉山溢流玄武岩的形成提供了确凿证据。峨眉山两个主要岩类（高钛和低钛玄武岩）可能是不同地幔源区物质在不同条件下的熔融产物。低钛玄武岩形成于温度最高、岩石圈最薄的地幔柱轴部。地幔（ ISr≈ 0.705,ε Nd(t)≈＋ 2）熔融始于 140 km，并一直延续到较浅的深度（ 60 km,尖晶石稳定区 ),部分熔融程度为 16％，这类岩石可能代表了峨眉山玄武岩的主体。而高钛玄武岩的母岩浆的形成基本局限在石榴子石稳定区（ > 70 km），其源区特征为 : ISr≈ 0.704,ε Nd(t)≈＋ 5，可能代表了热柱边部或消亡期地幔小程度部分熔融（ 1.5％）的产物。     

峨眉山玄武岩研究中的一些问题的讨论

峨眉山玄武岩是当前研究的特点，本文从以下方面论述了峨眉山玄武岩研究中存在的一些问题：时空分布；岩石组合；高Ti和低Ti玄武岩；与其它典型大陆溢流玄武岩的异同点；与地幔柱的关系和地幔柱的起因。对这些问题提出了一些新的认识和解释，或者提出了解决这些问题的途径。这些问题的解决，对研究娥眉山玄武岩本身以及地幔柱－岩石圈的相互作用及其成矿效应均具有重要意义。     

地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说

目前关于地幔柱存在与否的争论主要集中在地幔柱学说的三个假设上:(1)起源于地球核幔边界缓慢上升的细长柱状热物质流;(2)热点下具有异常高温地幔;(3)地幔柱是相对静止的。这三个方面的验证需要今后深部地球物理探测、岩石学和古地磁等学科的综合运用和进一步的工作。文中认为,地幔柱学说依然能合理地解释地球上一级地质现象,反对地幔柱的学者过分强调了一些小尺度的与地幔柱理论不符的细节,而小尺度地壳特征显然还受到其他许多因素的影响。可以从以下5个方面来鉴别老地幔柱:(1)大规模火山作用前的地壳抬升;(2)放射状岩墙群;(3)火山作用的物理特征;(4)火山链的年代学变化;(5)地幔柱产出岩浆的化学组成。研究表明,峨眉山大火成岩省满足其中的3到4个指标,因此地幔柱是形成峨眉山玄武岩的主要动力学机制。