峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的接触关系：对峨眉山地幔柱动力学模型的指示意义EI北大核心CSCD

本文较为系统地整理、归纳了峨眉山大火成岩省(Emeishan large igneous province,ELIP)的区域地质调查资料,证实了峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间广泛发育平行不整合(喷发不整合)接触界面,说明总体上两者之间并非断层接触关系。峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的平行不整合接触关系是由于峨眉山地幔柱作用导致地壳大幅抬升成陆,茅口组灰岩顶部遭受剥蚀后被溢流玄武岩所覆盖的结果。不整合界面上普遍发育的角砾状灰岩、底砾岩、红土(古土壤)层、黏土岩等就是这一地质事实的遗迹。隆升之后的快速沉降以及地幔柱与岩石圈作用的复杂性,可能在局部地区存在海相沉积和连续的生物地层的现象,但不足以否定峨眉山玄武岩喷发前地壳曾经整体抬升。因此,峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间的平行不整合接触关系支持了峨眉山地幔柱动力学模型。     

峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的接触关系:对峨眉山地幔柱动力学模型的指示意义

本文较为系统地整理、归纳了峨眉山大火成岩省(Emeishan large igneous province,ELIP)的区域地质调查资料,证实了峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间广泛发育平行不整合(喷发不整合)接触界面,说明总体上两者之间并非断层接触关系。峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的平行不整合接触关系是由于峨眉山地幔柱作用导致地壳大幅抬升成陆,茅口组灰岩顶部遭受剥蚀后被溢流玄武岩所覆盖的结果。不整合界面上普遍发育的角砾状灰岩、底砾岩、红土(古土壤)层、黏土岩等就是这一地质事实的遗迹。隆升之后的快速沉降以及地幔柱与岩石圈作用的复杂性,可能在局部地区存在海相沉积和连续的生物地层的现象,但不足以否定峨眉山玄武岩喷发前地壳曾经整体抬升。因此,峨眉山玄武岩与茅口组灰岩之间的平行不整合接触关系支持了峨眉山地幔柱动力学模型。     

用沉积记录来估计峨眉山玄武岩喷发前的地壳抬升幅度

玄武岩喷发前公里规模的地壳抬升是大火成岩省地幔柱成因的一个重要标志,此类地质证据的缺乏反过来被一些学者用来否定地幔柱学说。本文在厘定峨眉山大火成岩省中冲积扇沉积记录的基础上,根据茅口组顶部的剥蚀特征,估算峨眉山地幔柱上升造成的地壳抬升幅度大于1000m,这与CampbellandGriffiths的地幔柱理论模型基本吻合,从而为峨眉山大火成岩省的地幔柱形成机制,乃至激烈争议中的地幔柱学说提供了有力的佐证。     

栖霞组和茅口组等厚图:对峨眉山地幔柱成因模式的指示意义

对峨眉山大火成岩省(ELIP)及周边地区的栖霞组和茅口组地层进行厚度统计,并利用Surfer软件分别绘制等厚图.栖霞组和茅口组等厚图表明,峨眉山地幔柱导致的隆升可能在栖霞期已开始.茅口组顶部普遍存在平行不整合界面,说明广大区域内的茅口组地层均曾抬升为陆并遭受剥蚀,与CampbeU和Griffiths提出的经典地幔柱模型相吻合.永仁-大姚-楚雄-石屏以及宜良-曲靖一带存在二叠系地层缺失区域,可能是地壳隆升幅度最大地区.利用实验模型推导出ELIP的最大隆升幅度为1500m,与前人利用沉积学推算的结果基本一致.茅口组差异剥蚀指示的地幔柱中心地区与放射状基性岩墙群收敛中心吻合.隆起幅度最大的中心区域存在海相玄武岩喷发现象则可能是隆升之后快速沉降造成的,并不能作为否定曾经发生隆起的证据.     

峨眉山地幔柱上升的沉积响应及其地质意义

研究表明西南地区峨眉山玄武岩下伏茅口组的部分缺失是峨眉山地幔柱的快速上升及其所形成的地壳穹状隆起造成的。对该地区中、晚二叠世沉积记录的研究也支持上述结论。通过野外实地地质考察和室内综合研究发现，西南地区峨眉山玄武岩之下零星发育一套碎屑岩系，其主要分布在穹状隆起的边缘。在隆起西缘盐源平川一带，为一岩性以砾岩、砂岩为主的低位水下扇；在隆起的东北缘普格、巧家、武定一带，峨眉山玄武岩之下发育一层砾石，主要为茅口组灰岩的灰岩质砾岩；昆明西山地区的灰岩质砾岩中灰岩砾石的磨圆较好，可能代表古河谷沉积。在茅口组顶部古剥蚀面上还零星可见一层厚几米至十几米残积相碎屑岩或底砾岩。上述碎屑岩系的厘定及对其空间分布和沉积环境的研究表明，上扬子西缘峨眉山玄武岩喷发前地壳发生快速穹状抬升，碎屑岩是峨眉山地幔柱上升造成的沉积响应；地幔柱的上升还造成上扬子中、晚二叠世区域岩相古地理的突变和隆起区古喀斯特的形成。这些为峨眉山大火成岩省地幔柱形成机制提供了进一步佐证，同时深化了对晚古生代上扬子西缘构造的认识。     

峨眉地幔柱构造对四川盆地栖霞期沉积格局的影响

一系列地质分析表明,上升的地幔柱通常能造成大规模的地壳抬升以及形成穹窿状隆起地貌,并控制区域古地理格局和沉积相带展布.根据四川盆地内钻遇柄霞组的井下资料,以及盆地内部和周边栖霞组野外露头剖面的岩性、古生物组合及沉积构造特征,并结合前人对峨眉山大火成岩省及峨眉地幔柱的研究资料,本文系统讨论了峨眉地幔柱活动对该区中二叠世柄...     

峨眉山地幔柱沉积构造演化及沉积响应

中、晚二叠世上扬子区发生了一次规模巨大的峨眉山地幔柱事件,该事件的火山产物为峨眉山玄武岩。峨眉山地幔柱事件的沉积与构造演化、火山活动过程中的沉积特征及沉积响应等研究表明,峨眉山地幔柱经历了岩浆深部活动、火山穹窿形成、火山喷发及地壳下沉等多个阶段。地幔柱除造成火山喷发外,还引发了很多与之相关的重要事件,如火山穹窿形成、地震、海啸及热液活动等,造成的沉积响应有沉积物同生滑动、热液沉积及风暴沉积等。其中,茅口组疙瘩状团块灰岩及其相关特征是沉积物同生滑动的结果,茅口组-长兴组中的燧石是岩浆分异的热液沉积,茅口组地层中的泥质及其中粗碎屑为风暴沉积。茅口组及吴家坪组杂乱沉积与地震活动有关,或许可以称之为“震积岩”。     

东吴运动性质的厘定及其时空演变规律

东吴运动是华南地区二叠纪影响较大的一次地壳运动, 然而对其涵义、起始时间、构造界面位置、影响范围和运动属性等方面一直存在争议.通过对上扬子茅口组对比、不整合面特征和岩浆活动等方面的研究, 结合对华南地区二叠纪的地层、沉积及岩相古地理等综合分析, 对东吴运动的性质、地球动力学背景和时空演变规律进行了探讨.认为茅口末期峨眉山地幔柱上升引起的地壳抬升、峨眉山玄武岩的喷发和东吴运动这三者之间存在成因联系; 上扬子中晚二叠世之间的东吴运动是峨眉山地幔柱上升所造成的地壳快速差异抬升.东吴运动具有明显的时空演变规律, 空间上西强东弱、南强北弱, 时间上西早东晚、南早北晚.下扬子及华南地块可能不存在东吴运动, 其中晚二叠世的沉积作用主要受华夏古陆控制.      

峨眉山大火成岩省的形成机制及空间展布:来自沉积地层学的新证据

对西南地区茅口灰岩生物地层对比和峨眉山玄武岩与茅口灰岩之间的界面特征的研究表明,上扬子西缘茅口灰岩在玄武岩喷发前存在差异剥蚀,自西到东可分为深度剥蚀带(内带)、部分剥蚀带(中带)、古风化壳或短暂沉积间断带(外带)和连续沉积带;整个剥蚀区的范围同峨眉山玄武岩分布区基本一致。差异剥蚀是中二叠世晚期上扬子西缘一次快速地壳抬升和穹状隆起的结果,这说明峨眉山大火成岩省的形成与地幔柱活动有关。根据上升地幔柱地表抬升模型对峨眉山大火成岩省空间展布进行了讨论,并推算出该大火成岩省的规模。     

峨眉山大火成岩省对四川盆地油气储层的控制作用研究

四川盆地具有演化历史长、沉积盖层厚度大、油气资源丰富等特点,是我国大型含油气盆地之一。上扬子地区中、晚二叠世之间的峨眉山地幔柱活动改变了四川盆地古地理格局,造成地壳的快速抬升,盆地西南地区地壳抬升幅度最大,呈现古剥蚀高地,往北东方向的影响逐渐减弱,从而导致沉积环境自西南向北东由单一的海相依次转变为陆相、海陆过渡相至海相沉积。本文讨论了峨眉山大火成岩省的形成过程及对四川盆地油气储层的影响,认为峨眉山大火成岩省对四川盆地油气储层的影响主要体现在两个阶段、3种影响作用方式。两个阶段是指中二叠世末期和晚二叠世—早三叠世时期。3种方式是指峨眉山地幔柱导致的地壳抬升对下伏中二叠统灰岩储层的改造作用,表现为地幔柱核心区(大理—永仁)中二叠世地层发育风化壳岩溶型储层;峨眉山大火成岩省的火山喷发旋回对火山岩储层的空间发育的控制作用,发育了火山岩储层;峨眉山地幔柱活动控制的晚二叠世盆地构造格架对上覆沉积储层的控制作用,导致了峨眉山地幔柱外围伸展区(川东北—西北)发育海槽,控制了晚二叠世礁滩相沉积的发育等。峨眉山大火成岩省的形成过程不仅形成了优质的火山岩储层,同时也影响了沉积岩相的空间分布、改造了下伏碳酸盐岩的孔隙特征,进而控制了四川盆地的油气储层。     

Stratigraphic records of the dynamic uplift of the Emeishan large igneous province

Abstract

Fluid dynamical and numerical modelling predicts a large-scale regional domal uplift prior to basalt eruptions in large igneous provinces, which can be readily measured when a plume head rises below a shallow marine sedimentary basin. Research on the sedimentology, biostratigraphy, and isotopic chronology of the Emeishan large igneous province demonstrates that the sedimentary environment in the Maokou stage is not uniform carbonate platform facies, but rather sedimentary facies with a north–south linear alignment and west–east different distribution controlled by the syn-depositional normal faulting of the Changhai and Xiaojiang faults, which are the result of underwater dynamic uplift induced by deep mantle activity. The dynamic uplift started in the Maokou stage. Thus, thinning of the Maokou limestone was the product of the difference in the initial depositional thickness caused by the underwater uplift and post-depositional surface uplift and erosion, but post-depositional uplift was much less than kilometre scale. Sedimentary facies differentiation and tectonic–sedimentary evolution in the Maokou stage provide a constraint for the time of the initial eruption and eruption environment before and during the Emeishan basalt eruption. Small-scale magmatic activity might have already begun in the middle of the Maokou stage, whereas submarine and terrestrial sedimentary environments coexisted before and during Emeishan basalt eruption.     

扬子板块西缘中生代—新生代碰撞造山事件的记录:来自峨眉山玄武岩的锆石U-Pb同位素证据

利用LA-ICP-MS测定技术,对扬子板块西缘滇东倘甸一带的峨眉山玄武岩中的锆石进行了U-Pb同位素年龄测定,363个年龄数据的分布范围为(14.9±0.6)~(3 023±50) Ma,跨越地质时代长,其11个年龄峰值为750~850 Ma、~450 Ma、~275Ma、~260 Ma、~247 Ma、~215 Ma、~160 Ma、~120 Ma、~100 Ma、~52 Ma及~35 Ma,反映了峨眉山玄武岩在形成过程中经历地壳物质的混染,形成后受到了后期构造热事件的巨大影响。其中峨眉山玄武岩一、二亚旋回分别形成于(259.9±3.2) Ma及(259.2±3.6) Ma,~275 Ma的玄武岩锆石年龄可能代表峨眉山玄武岩岩浆房的形成年龄及峨眉地幔柱事件导致地壳开始隆升的时间,峨眉山玄武岩形成后,扬子板块西缘依次经历了~247 Ma、~215 Ma、~160 Ma、~120 Ma、~100 Ma、~52 Ma、~35 Ma的构造热事件,这些年龄数据是扬子板块西缘中生代—新生代碰撞造山事件达到温压高峰的时间记录。     

四川盆地华蓥山峨眉玄武岩地球化学特征及其成因分析

四川盆地华蓥山玄武岩出露于茅口组顶部,夹于龙潭组底部的杂色泥岩、页岩之间,岩性为灰黑色粗玄岩,底部致密块状,顶部见气孔—杏仁状构造。TAS图解显示玄武岩属于碱性与偏碱性过渡带上的拉斑玄武岩系列,TiO2含量介于2.92%~3.63%之间,Ti/Y值为465~567,属于高钛玄武岩(HT)。岩石LREE/HREE=3.25~3.96,轻稀土略富集,具有右倾平滑型稀土分配模式。华蓥山玄武岩与云南宾川,贵州赫章等地峨眉山玄武岩的地球化学特征相似,反映了相同的幔源性质。结合野外地质特征,认为华蓥山玄武岩应属峨眉地幔柱的一部分,是沿着华蓥山基底断裂发生裂隙式喷发的产物。研究区的高钛玄武岩Ce/Yb介于22.65~27.93,与前人报道的高钛玄武岩Ce/Yb比值范围基本一致,处于石榴石稳定区与尖晶石稳定区的过渡带,Th/Ta、Nb/U、La/Ta等比值反映出岩石受壳源物质的混染程度很低,可能是地幔柱轴部的产物。     

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。     

关于峨眉山大火成岩省一些问题的研究现状

峨眉山大火成岩省(ELIP)位于扬子板块西缘,是我国唯一被国际学术界认可的大火成岩省,受到国内外学者的广泛关注。主要围绕峨眉山玄武岩喷发前的隆升剥蚀情况、喷发时限、地幔柱的轴部位置等争议性问题进行探讨,总结了前人的研究成果。由于地幔柱和岩石圈之间相互作用的复杂性,加之地幔柱模型的不完善,峨眉山地幔柱活动在地表的真实响应也许更复杂。在今后的研究中,应该加强不同学科间的相互合作,着重研究地球深部动力学过程以及地球系统各圈层的相互作用。     

上扬子西部茅口组灰岩顶部古喀斯特地貌的厘定及地质意义

上扬子西部滇东、黔西茅口组之上多为峨眉山玄武岩所覆盖，长期以来人们一直认为两者不存在沉积间断和地层剥蚀。作者通过野外实地考察和室内综合研究首次系统地厘定上扬子西部茅口组顶部的古喀斯特地貌，其形态多种多样，包括起伏不平的古剥蚀面、溶蚀洼地、溶斗、峰林、溶丘、洞穴以及洞穴充填物和古剥蚀面上红壤土。古喀斯特地貌在一个地区的地质发展中具有重要的意义，它代表了一次地壳上升运动。本区古喀斯特的系统研究不仅丰富了中国古喀斯特研究的内容，而且对确定云南地区东吴运动的存在和峨眉山地幔柱的活动提供了重要佐证。