丽江玄武岩水含量：对峨眉山大火成岩省源区水含量分布特征的启示

近年来对太古宙科马提岩和显生宙大火成岩省中苦橄岩的水含量、地幔潜热、源区成分等研究表明，这些短时间内喷出巨量岩浆的地表过程都与水化的地幔柱有关。峨眉山大火成岩省位于扬子板块西部，是我国被公认的大火成岩省之一。前人从地球化学的角度将其分为西、中、东三区；并通过对西区丽江、永胜、宾川、大理苦橄岩和中区二滩玄武岩的水含量分析，发现形成峨眉山大火成岩省的地幔柱可能自喷发初期就已普遍存在强烈的水化，且该特征持续至喷发中晚期。然而前人的研究着重于苦橄岩，对作为大火成岩省主体部分的玄武岩研究甚少。本文以位于西区的仕满、大具剖面中的高Ti/Y玄武岩为研究对象，采用单斜辉石斑晶反演原始熔体水含量的方法，得到仕满、大具玄武岩原始熔体的水含量下限分别为1. 15%和0. 83%，该水含量略低于丽江苦橄岩水含量。而计算出的源区最低水含量分别为1380×10 -6和1245×10 -6，与二滩玄武岩相当。结合前人报道的数据，本次工作的结果证明了峨眉山大火成岩省的地幔柱水化现象普遍且长期存在，地幔柱内部的热化学组成是不均一的，且其热化学结构是随着时间而发生变化的。本次工作还暗示了峨眉山大火成岩省地幔柱内部的水含量可能是由轴部南端向轴部北端，由轴部向边缘呈放射状递减的，这对于进一步认识大火成岩省的形成过程有一定的启示。     

一种判别原始岩浆的方法--以苦橄岩和碱性玄武岩为例

在前人工作基础上，利用橄榄石和熔浆的Fe—Mg分配乐数，重新制作了MgO—Fo—FeO图解，该图解的优点在于其适用范围更宽，既可用于超基性的苦橄岩，也可用于一般的玄武岩或橄榄玄粗岩系。同时介绍了该图解运用的方法，并且以峨眉山大火成岩省中苦橄岩和黑龙江镜泊湖地区全新世碱性玄武岩为例，说明如何应用该图解来恢复原始岩浆以及解释岩石的成因。研究结果表明，峨眉山大火成岩省中的苦橄岩部分代表了原始岩浆，部分有过剩橄榄石的加入，部分为演化的岩浆形成。与苦橄岩密切共生的辉斑玄武岩是苦橄质岩浆通过橄榄石的分离结晶作用形成的，而在峨眉山大火成岩省中占绝对优势的温流玄武岩则不是苦橄质岩浆简单的分离结晶作用形成。镜泊湖地区的碱性玄武岩均为演化的岩浆，而碧玄岩演化程度较低，碱玄岩则是原始岩浆高度演化的产物。     

宾川苦橄岩的水含量:对峨眉山大火成岩省成因的启示

近几年来对西伯利亚、哥伦比亚河、塔里木等大火成岩省原始岩浆水含量的分析表明,其源区的显著水化是造成地 幔熔融异常的重要原因之一。峨眉山大火成岩省是全球二叠纪大火成岩省的重要组成之一,前期对其位于宾川剖面底部的 大理苦橄岩水含量的分析表明地幔的水化在峨眉山大火成岩省形成中起到了重要作用。然而大理苦橄岩只能代表峨眉山大 火成岩省初始阶段的熔融条件,而在其后的喷发历史中水是否也起到了关键作用还不清楚。定量分析后阶段喷发的苦橄岩 水含量有助于更完整评估水在大火成岩省形成中的作用。本文报道了位于峨眉山大火成岩省西部岩带宾川剖面中上部的宾 川苦橄岩的水含量,结果表明原始岩浆水含量可高达2.8 wt%,比大理苦橄岩的水含量略低,但仍显著高于MORB 和OIB, 达到了岛弧玄武岩的水含量范围。这表明水对整个大火成岩省的形成中都扮演了重要角色。     

峨眉山大火成岩省西部苦橄岩及其共生玄武岩的地球化学：地幔柱头部熔融的证据

丽江地区的苦橄岩位于峨眉山大火成岩省的西部，其与辉斑玄武岩、无斑玄武岩和玄武质火山碎屑岩共生。苦橄岩中的斑晶主要为富镁橄榄石，其F0含量最高达91．6％，CaO含量最高达0．42％，其内含有少量玻璃包裹体，指示了橄榄石是在熔体中结晶形成的。苦橄岩中的铬尖晶石具有高的Cr#值（73-75）。计算的初始岩浆的MgO含量大约为22wt％，初始熔融的温度为1630-1680℃。研究结果表明，玄武质岩石是苦橄质岩浆通过橄榄石和单斜辉石分离结晶形成的。苦橄岩和玄武岩的Nd-Sr-Pb同位素比值差别不大，只落在一个很小的范围内（如εNd（t）=-1．3 to＋4．0）。高的εNd（t）值以及抗蚀变不相容元素的原始地幔标准化图解与洋岛玄武岩相似，并且其重稀土元素特征指示了源区有石榴子石的残余，而且是低部分熔融的产物。同位素比值与抗蚀变不相容元素比值（如Nb／La）的相关性表明，岩浆形成过程中有少量的大陆地壳物质或者相对低εNd（t）组分的大陆岩石圈地幔的混染。因此，总体上，苦橄岩的地球化学特征的研究结果支持了峨眉山大火成岩省是地幔柱头部熔融的成因模型。     

二滩玄武岩的水含量：峨眉山大火成岩省地幔源区水含量的区域性分布特征

近期对科马提岩以及许多大火成岩省中的苦橄岩进行的水含量分析以及地幔潜能温度的研究表明,无论是太古宙还是显生宙的大火成岩省的形成都和含水的地幔柱有关。晚二叠纪的峨眉山大火成岩省（ELIP）位于扬子克拉通西缘,目前主流观点认为其是由地幔柱形成的。前人根据大量的岩石地球化学工作将ELIP分为西区、中区和东区;证明了位于西区的大理、宾川的苦橄岩和玄武岩地幔源区的水含量高于2500×10^-6。然而对于其他区域玄武岩源区的含水性还不清楚。文章以位于中区的二滩剖面底部高钛型玄武岩为研究对象,采用单斜辉石斑晶反演的方法研究恢复了其原始岩浆的水含量。结果表明,单斜辉石斑晶水含量范围为76×10^-6 ~424×10^-6, 对应的平衡熔体水含量为3.01 wt%。在考虑分离结晶影响后,恢复的原始岩浆水含量达到2.71±0.95 wt%。该水含量略低于大理苦橄岩水含量,与宾川苦橄岩相当。而计算的地幔源区水含量最低估计为1357×10^-6,该值低于大理、宾川苦橄岩的源区水含量,但仍显著高于正常洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩源区。ELIP中不同区域的苦橄岩和玄武岩都存在高水含量,这表明在ELIP的形成和演化过程中水都扮演了很重要的角色。     

四川木里地区二叠纪苦橄岩和玄武岩成因及源区性质

前人对峨眉山玄武岩的研究已经取得大量的研究成果,但对于一些关键科学问题如岩浆源区组成、源区温压条件等还存在分歧,或有待进一步探讨。本文报道了四川木里地区二叠纪苦橄岩和相关玄武岩的岩石学、地球化学和Sr-Nd同位素特征,并进一步探讨了苦橄岩和相关玄武岩的岩浆源区性质、岩浆形成条件。研究表明:四川木里地区二叠纪火成岩主要岩石类型为苦橄岩、高钛玄武岩和低钛玄武岩;苦橄质岩浆来源于地幔柱头部中心的高温区域(地幔柱轴部),岩浆主要起源于石榴石稳定域;高钛和低钛玄武质岩浆来源于地幔柱尾部,高钛玄武质岩浆主要起源于石榴石稳定域,而低钛玄武质岩浆起源于石榴石稳定域和尖晶石稳定域的过渡带;苦橄质和玄武质岩浆在上升过程中都不同程度混染了大陆岩石圈地幔物质,其中低钛玄武质岩浆可能有少量地壳物质的混染。     

峨眉山大火成岩省中高Os苦橄岩的发现及地质意义

本文对峨眉山大火成岩省中苦橄岩及其共生的玄武岩进行了铂族元素(PGE)分析,结果表明苦橄岩比玄武岩的PGE含量要高至少一个数量级,并且具有明显高的Os含量,不仅比熔融程度最高的科马提岩要高,而且比原始地幔还要高,另外,还显示出超球粒陨石的Os/Ir比值(2.84～3.88)。其高的Os/Ir比值可能与岩浆上升过程中混入黑色页岩有关。部分熔融计算表明,含有0.01%硫化物的原始地幔 0.5%的外核在7%的熔融程度下,然后又被约10%的黑色页岩混染可以模拟原始岩浆的PGE含量。其Os含量及其他地球化学特征与其同时代的西伯利亚暗色岩系的相似性可能暗示了这两个大火成岩省来自于同一个起源于核-幔边界的超级地幔柱。另外,还根据苦橄岩和玄武岩PGE的含量估算了该地区PGE的成矿潜力。     

大火成岩省中苦橄岩的研究意义

苦橄岩是一种超镁铁质熔岩 ,它在大火成岩省中虽然只占很小的比例 ,但具有非常重要的意义。苦橄岩通常产于火山岩系的底部和下部 ,其中有的苦橄岩具有原始岩浆的特点 ,另有一些为堆积成因 ,也有少部分代表了演化岩浆。对它的岩石学、矿物学、元素和同位素地球化学以及橄榄石包裹体中挥发份的研究可以为研究大火成岩省和地幔柱的关系、地幔柱的热成分结构模式、大火成岩省和全球生物灭绝事件以及预测Cu Ni PGE硫化物矿床的成矿潜力提供重要约束。     

四川力马河镁铁-超镁铁质岩体的地球化学特征及成岩成矿分析

四川会理力马河镍矿是峨眉山大火成岩省最重要的岩浆硫化物矿床之一,成矿岩体为一小型锾铁-超镁铁岩侵入体,由含斜长石的超镁铁岩(包括舍长辉石橄榄岩和斜长橄榄辉石岩)和辉长岩类的镬铁质岩组成.矿床富含硫化物,成矿元素组合为铜、镍,铂族元素含量很低,没有铂族元素的工业富集,是蛾眉山大火成岩省中富铜镍贫铂族元素的代表性岩浆硫化物矿床.本文对力马河镍矿成矿岩体的镁铁、超镁铁岩及矿床中各种硫化物矿石进行了主量元素、微量元素及铂族元素含量分析.分析结果表明,力马河岩体的镁铁、超镁铁岩属拉斑玄武岩成因系列,岩石特征微量元素比值大致与高钛的峨眉山玄武岩相当、与低钛的峨眉山玄武岩有明显区分,但估计原始岩浆强不相容微量元素绝对含量大大低于高钛玄武岩,因此,其成矿岩体不是与一般的低钛或高钛峨眉山玄武岩(不包括苦橄岩在内)直接对应的深成相.岩体超镁铁岩及矿石铂族元素组成特征表现为无钌亏损的型式,钯/铱比值较小、在5左右,也显著不同于一般的峨眉山玄武岩,而类似于峨眉山大火成岩省苦橄岩的铂族元素组成.运用岩石地球化学研究方法计算,原始岩浆为苦橄质成分:MgO含量约17%、SiO2含量约48%.估计原始岩浆形成于130公里左右的深度,由类似于洋岛玄武岩岩浆源区成分的地幔经19%左右的部分熔融形成.超镁铁岩及硫化物矿石铂族元素含量一般在10-9～10-8暑级,铂族元素相对铜镍强烈亏损,铜/钯比值高于原始地幔10～100倍,铜镍铂族元素组成的原始地幔标准化曲线呈铂族元素显著亏损的“U“型.模式分析说明,导致铂族元素亏损的原因是岩浆成矿演化过程中多阶段硫化物熔离作用造成的,早期熔离出来的硫化物被丢失并造成岩浆中铂族元素亏损,其铂族元素亏损后的岩浆(第)二次硫化物熔离富集形成铂族元素亏损的矿石.     

Re-Os同位素对峨眉山大火成岩省成因制约的探讨

峨眉山大火成岩省（ELIP）主要由玄武岩、玄武质火山碎屑岩及少量的苦橄岩（包括越南的科马提岩）、长英质岩石以及层状岩体和岩墙组成,其物质来源直接关系到其成因是否与地幔柱活动有关。Re-Os同位素体系是地核、地幔和地壳物质的最佳示踪剂。前人对ELIP内的Re-Os同位素研究表明,低Ti玄武岩的Os含量为0．006×10^-9-0．40010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1371～1．403,并提出其与地幔柱活动有关;而高Ti玄武岩的Os含量为0．00410^-9～0．56010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1271～5．19,认为起源于大陆岩石圈地幔或地幔柱上升过程中受到大量岩石圈地幔“混染”（xu JF et al．,2007）;科马提岩的0s含量为1．2410^-9～7．0010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1251～0．1261,苦橄岩的Os含量为0．3210^-9～2．32910^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1233～0．1266,指示苦橄岩和科马提岩均来自亏损地幔源区（Hanski et al．,2004;陈雷等,2007）。本文利用Os含量最低、^187Os／^188Os最高的高Ti玄武岩作为地壳端员,用铁质陨石、原始上地幔（PUM）和亏损地幔（DMM）作为地核和各种地幔端员,分别做二元混合计算,结果显示绝大多数玄武岩和所有苦橄岩及科马提岩均落在地壳和DMM混合曲线附近,并且邻区特提斯洋地幔岩与DMM具有相近的Os含量和^187Os／^188Os组成,据此推测峨眉山火成岩的形成与特提斯洋的活动有关,主要受控于地壳和亏损地幔的相互作用。