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”。     

地幔柱构造的沉积及环境响应——以峨眉地幔柱为例

通过对上扬子板块西北部中二叠统地层、岩性、古生物及地球化学特征,并结合前人研究资料分析认为,受峨眉地幔柱活动而形成的穹窿状地壳隆升影响,四川盆地中二叠世地貌特征表现为西南部较高,向东及东北方向平缓降低,其中不发育陡斜坡及斜坡转折带。该古地貌特征与区域海平面升降共同控制和影响了研究区古地理格局及演化,形成了受峨眉地幔柱活动控制的缓坡型碳酸盐岩台地。中二叠世岩性、古生物及地球化学特征对峨眉地幔柱活动均有相应的响应,根据穹窿状水下隆起不同部位沉积的岩性、古生物组合、沉积构造以及地球化学特征,四川盆地中二叠世总体表现为西南部环境开阔,水体动荡,发育开阔台地亚相,向东及北东方向逐渐过渡为浅缓坡亚相和深缓坡亚相发育区。开阔台地及浅缓坡环境中生物最为丰富,古串珠虫(Palaeotextularia)组合和翁格达藻(Ungdarella)组合分布于开阔台地,而浅缓坡环境的代表主要为米齐藻(Mizzia)-假蠕孔藻(Pseudovermoporella)组合、球旋虫(Glomospira)-始毛盘虫(Eolasiodiscus)组合及节房虫(Nodosarinae)组合等,向东及东北方向生物逐渐减少,至深缓坡环境,仅在其上部有少量分布。微量元素的丰度变化也反映了古环境特征,从开阔台地至深缓坡,沉积环境逐渐从氧化向还原环境变化,Ba、Sr、V、Cu等微量元素的平均丰度值逐渐增大。     

峨眉地幔柱的动力学特征

峨眉地幔柱起源于赤道附近,头部直径约８００ｋｍ。它的动力学特征主要反映在四大地质事件上：１．基性岩浆活动,地幔柱头部减压熔融引起大规模玄武岩浆喷发和大量基性－超基性岩体侵入。峨眉山玄武岩分布面积约５０万ｋｍ２,主喷发期在早、晚二叠世之间,活动时限海西晚期－印支期;２．酸性岩浆活动,地幔柱对深部地壳的热改造引起大规模酸性岩浆喷发并形成３００ｋｍ长的花岗岩带,酸性火山喷发产物除流纹岩外,酸性火山灰沉积遍及整个华南地区;３．古地热场与改造成矿作用,在地幔柱作用下,上扬子及其外围地区曾经存在一个古地热场,地热异常从海西晚期持续到燕山期,长时期的地热异常驱动热水循环,引起大规模改造成矿作用,形成分布广泛的层控金属矿床;４．地壳升降与裂陷,华南海西－印支期的地壳运动与地幔柱有密切关系,当它到达岩石圈底部之后,上覆岩石圈受热软化,伸展变薄,地壳沉降引起栖霞期海平面大幅度上升以及茅口期的强烈拉张与裂陷,地幔柱活动对大气圈、水圈、生物圈都有重要影响,它可能造成大规模生物绝灭。     

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。     

峨眉地幔柱动力学数值模拟的初步研究

在地幔柱的研究中,计算机数值模拟是一种常用的重要方法.地幔柱动力学定量模型主要由质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程组成,经计算模拟最终得到了温度场时空变化曲线.模拟结果表明:①峨眉地幔柱上升到地壳大约需要100×106 a,而后在短期内喷发;②地幔柱演化过程中上升阶段和壳幔相互作用阶段所消耗的时间最长;③证明了地幔柱的脉动性,地幔柱的物质和能量是以脉动的形式向上传输的,同时也提供了板块运移的动力;④物质的粘度对于地幔柱的形成和发展起着重要作用;⑤地幔柱对地壳的重熔作用持续时间很长,这为大规模矿床的形成提供了时间条件.     

峨眉山地幔柱构造与贵州铀成矿关系初探

贵州省中晚二叠世玄武岩位于峨眉山地幔热柱构造东部边缘,属于高镁、高钛玄武岩。省内中西部热液铀成矿,黔中、黔北中二叠系茅口组中上部分布的铀矿点、矿化点、白马洞铀矿床与之有关。深部地幔流体提供热动力条件及部分铀源。     

贵州矿产与峨眉地幔柱演化阶段的成因联系探讨

贵州境内与峨眉地幔柱不同演化阶段有关的矿产初步分为三类,一类是在峨眉地幔柱演化的壳幔相互作用阶段,因地壳隆升于遵义断拱内形成的石炭纪沉积型铝土矿;第二类是在峨眉地幔柱演化的喷发—消退阶段,与玄武岩有直接成因关系的热水沉积型锰、铁锰、含锰菱铁矿,玄武岩铜矿及火山—沉积型硫铁矿等;第三类可能主要于峨眉地幔柱喷发—消退阶段,因壳幔相互作用,地幔热流上升诱发地壳的重熔以及各种地质响应而形成的中-低温热液矿床,还有一些是在喷发-消退阶段后期,与残留在地壳底部的固化地幔柱活化有关的中-低温热液矿床。     

峨眉火成岩省岩浆矿床成矿作用与地幔柱动力学过程的耦合关系

峨眉火成岩省位于扬子地块西部,为中二叠世末地幔柱活动产物。迄今为止,峨眉火成岩省已发现超大型V-Ti磁铁矿矿床4处,大中型岩浆硫化物型Ni-Cu-(PGE)矿床近10处。这些矿床的含矿镁铁-超镁铁岩体为260Ma±,与峨眉山玄武岩为同一地幔柱的产物。系统归纳和分析上述两类含矿镁铁-超镁铁岩体在空间分布、岩体规模、岩石组合和造岩矿物组成等方面存在明显的差异:可以分为内带和外带,内带以巨厚的峨眉山玄武岩、大型层状岩体和众多小型镁铁-超镁铁岩体、低Ti玄武岩、碱性岩体和丰富的成矿作用为标志。外带则玄武岩厚度降低,以高-Ti玄武岩为主,很少有侵入岩体。在对这两类岩浆矿床的分布及其与低Ti和高Ti玄武岩地质和地球化学联系的归纳和分析基础上,结合对杨柳坪Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床成矿过程与峨眉山玄武岩岩浆起源和演化相互关系的研究结果,认为峨眉山火成岩省这些不同类型的矿床是地幔柱动力学过程不同阶段的产物。V-Ti磁铁矿矿床的形成于高Ti玄武岩浆有关,主要受控于岩浆的分离结晶作用;而Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床成矿主要取决于3个因素:高程度的部分熔融,下地壳同化混染和分离结晶。Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床是地幔柱活动早期阶段的产物,而V-Ti磁铁矿矿床则形成则晚于岩浆硫化物矿床。     

峨眉地幔柱对中上扬子区二叠纪成藏条件影响的探讨

峨眉地幔柱与峨眉地裂运动有何关系？它对中上扬子区二叠纪天然气藏有何影响？研究地幔柱和地裂运动对塔里木盆地油气勘探和开拓新的油气资源有何意义？这些均是复杂而有挑战性的问题。在多年研究峨眉地裂运动基础上,利用前人对峨眉地幔柱的研究成果,探讨扬子板块西北缘拗拉槽群形成与峨眉地幔柱关系,以及峨眉地幔柱产生的热力作用对烃源岩转化和优质储层的影响。对比塔里木盆地和四川盆地构造演化史,建议塔里木盆地油气勘探加强地幔柱和地裂运动对油气成藏条件影响的研究,同时开展地幔柱对2个盆地无机成因油气资源的探索,争取发现新的油气资源。     

地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例

地幔柱沟通了地核、地幔、地壳各个圈层之间的物质与能量交换,提供了板内构造岩浆活动及成矿作用的一种重要的动力学机制。峨眉山地幔柱是晚古生代全球最显著的地幔柱活动之一,形成了多种有重大资源经济价值的矿床类型。以峨眉山地幔柱为例,对几种典型矿床类型的产出特征及成因进行了系统分析,阐述了地幔柱成矿系统中各种成矿作用与地幔柱构造岩浆活动的关系及成矿机理。(1)通过对部分典型岩浆硫化物矿床的地质地球化学特征和矿化特征分析,揭示了峨眉山大火成岩省不同矿化特征的岩浆硫化物矿床形成于统一的地幔柱岩浆活动体系,并与峨眉山玄武岩为同源演化关系,岩浆演化过程及硫化物熔离富集过程存在的差异造成了矿化类型的变异。(2)对攀西地区4个超大型钒钛磁铁矿矿床进行了详尽的地质地球化学分析,论述了成矿岩浆的性质、与峨眉山玄武岩的关系及成岩演化过程和成矿模式,表明成矿母岩浆来自于地幔柱,但经历了较大程度的地壳混染作用,提出岩浆的多次补给混合及结晶锋面上发生的双扩散造成的液态分层导致了韵律条带矿石的形成。(3)阐述了滇黔相邻地区玄武岩型自然铜和黑铜矿铜矿化现象,指出玄武岩岩浆气液阶段的自变质作用和玄武岩构造变质热液蚀变改造作用两种方式造成铜矿化富集,岩浆气液阶段的自变质作     

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。     

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。     

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。     

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.      

金宝山岩体铂族元素特征及成因意义

金宝山岩体是西南暗色岩系中的一个典型铂族元素矿化岩体,本文通过对岩体铂族元素地球化学特征的分析,探讨了岩体的成因属性。研究表明,金宝山岩体铂族元素特征与西南暗色岩区大部分铜镍硫化物型铂族元素含矿岩体基本相同,类似于典型地慢柱源的冰岛玄武岩及俄罗斯诺里尔斯克岩体,是地幔柱活动类OIB源部分熔融作用产物,成因上与峨眉山地幔柱活动相联系。     

桂西大化辉绿岩岩石成因及对区域构造演化的指示

桂西大化地区出露大量层状和似层状辉绿岩,探究其成因对了解区域构造演化以及地幔源区特征具有重要意义。本文对大化辉绿岩进行地球化学、Sr-Nd 同位素研究,结果表明：桂西大化辉绿岩属于碱性玄武岩系列,具有较高的TiO2含量（2.00~3.82wt.%）和Ti/Y 值（860 ~ 1176）,总体上具有与峨眉山高Ti/Y 值玄武岩系列相似的稀土元素和微量元素的含量和特征,可能代表了峨眉山地幔柱岩浆活动的东延。但与峨眉山高Ti/Y 值玄武岩相比,大化辉绿岩表现出明显的高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf 的亏损,具有较高的87Sr/86Sr(t)值（0.710087~0.712849）,中度偏低的εNd(t)值（-1.68~1.21）,综合表明大化辉绿岩的原始岩浆可能来源于峨眉山地幔柱物质,岩浆上升过程中受到了扬子陆块下富集岩石圈地幔物质的混染。大化辉绿岩处于右江盆地的中部,距离哀牢山-马江缝合带较远,且大化辉绿岩及周边地区并未出露更早或同期与俯冲作用相关的岩浆岩,大化辉绿岩涉及的富集岩石圈地幔可能由更早期构造热事件改造形成。     

峨眉山大火成岩省中苦橄岩与其共生岩石的地球化学特征及其对源区的约束

本文对在峨眉山玄武岩省中新发现的苦橄质岩石及其共生玄武岩的地球化学特征进行了研究,结果表明,除苦橄质岩石外,与其共生的玄武质岩石均属高Ti玄武岩。其主要元素特征与大多数大陆溢流玄武岩省相似,表现为高Fe_8、(CaO/Al_2O_3)_8和低Na_8,指示其形成压力高;其稀土和微量元素配分曲线相似,表现为轻稀土富集、高场强元素(HFSE)相对亏损,并且不存在Nb、Ta的负异常,而存在P和K的相对亏损。一些反映源区特征的比值,如La/Ta、La/Sm、(La/Nb)_(PM)、(Th/Ta)_(PM),Ta/Hf,Nb/Zr等,变化范围小,均指示了其地幔柱成因,且上升过程中很少或没有受到岩石圈地幔或地壳物质的混染,是石榴子石二辉橄榄岩在>75km时经大约7％的部分熔融的产物。而地幔柱的轴部位置可能位于现今云南丽江县城一带。     

峨眉山地幔柱上涌事件的成矿效应——研究进展与展望

峨眉山地幔柱一直以来都是国内外学者的研究热点,但对峨眉山地幔柱的研究多集中于基础理论研究,与成矿效应有关的研究相对较少。为了补充和完善峨眉山地幔柱成矿系统,本文对近年来的研究成果进行了系统归纳,总结了各种矿床类型的特征及成因。在此基础上,梳理了矿床时空分布规律和演化历史,并提出了未来峨眉山地幔柱成矿系统的研究重点和找矿方向。首先,按照成矿作用与峨眉山地幔柱上涌的时间关系,划分为两种类型：①伴随着峨眉山地幔柱上涌,在上涌过程中会发生岩浆成矿作用和热液成矿作用,最终分别形成了岩浆矿床和热液矿床,这些矿床称之为与峨眉山地幔柱直接相关的矿床类型;②在峨眉山地幔柱结束上涌后,并且间断一定时间之后,峨眉山地幔柱上涌事件为矿床提供成矿物质来源、运矿通道和成矿空间,这些矿床称之为与峨眉山地幔柱间接相关的矿床类型。其次,分析了矿床时空分布规律和演化历史;结果显示与峨眉山地幔柱直接相关的矿床的成矿时代集中在260Ma附近;在空间上,主要分布在南北向断裂带上,与岩浆通道密切相关,且在岩浆通道垂向上具有成矿分带性;其演化历史与峨眉山地幔柱上涌过程中在岩浆通道中的不同空间位置发生的岩浆作用和热液作用密切相关。与峨眉山地幔柱间接相关的矿床的成矿时代较为分散;在空间上,主要分布在峨眉山大火成岩省中带和外带,并具有分散性、层位性特点;其演化历史与峨眉山大火成岩省形成之后提供的物源层或成矿元素初始富集层、古深大断裂和储矿空间息息相关,并且不同的矿床类型具有不同的演化特点。峨眉山地幔柱成矿系统孕育了丰富的稀有、稀土、稀散和稀贵金属等绝大部分关键矿产,矿床类型多样,成矿潜力大。建议加强峨眉山地幔柱成矿系统在成矿理论、成矿机制、成矿预测、综合回收利用技术和成矿元素多元化找矿等方面的研究,可大大提升中国关键矿产的保障能力。     

峨眉山地幔柱成矿作用分析

概述了峨眉山地幔柱成矿作用的基本类型和主要特点，对主要成矿类型包括地幔柱活动直接形成的岩浆矿床和地壳响应形成的间接矿床作了全面的分析介绍，初步勾画了峨眉山大火成岩省地幔柱成矿作用的基本框架。