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。     

峨眉山大火成岩省与玄武岩铜矿--以贵州二叠纪玄武岩分布区为例

贵州晚二叠世玄武岩是峨眉山大火成岩省的组成部分，并位于其东区。全属高钛玄武岩。它是地幔柱边部或消亡期局部熔融产物。产物我省玄武岩中的铜矿床（点），与北美大陆同类铜矿有相似之处，可统称为玄武岩铜矿，属于“与陆相镁铁质喷发岩有关的铜矿床成矿系列”。     

水与大火成岩省的形成

大火成岩省(LIPs)是发生在板块内部的超大规模岩浆活动的产物,其成因一直是地学界研究的前沿和热点。影响LIPs形成的主要因素包括温度、压力、源岩性质和源区水含量,虽然已积累较多的成果,但对于地幔源区中的水是否影响及如何影响LIPs的形成,目前还知之甚少。本文回顾了已有的实测LIPS水含量研究工作,并介绍了一种新的分析手段,即利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定早期结晶的单斜辉石斑晶水含量,然后结合水在单斜辉石斑晶和熔体间的分配系数来反演得到LIPs的"原始"水含量。通过塔里木和峨眉山两个大火成岩省的研究实例,综合评价了温度、压力、源岩性质和水含量这4个因素的影响,指出很可能只有当这些因素同时具备了才能产生LIPs。     

塔里木盆地二叠纪玄武岩的地球化学特征及其与峨眉山大火成岩省的对比

中国西部地区发育了塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省,分别形成于280Ma左右和258~260Ma。对比两个大火成岩省的玄武岩的地球化学特征,发现塔里木玄武岩的岩石地球化学特征与峨眉山玄武岩相似,Fe ₂O₃＝15.29%~17.97%,大于10%,比MORB富铁,指示其深源以及地幔柱源特征,为典型的溢流玄武岩。稀土元素比值显示其落在由石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融线上,表明该玄武岩是在厚的岩石圈下由异常热的地幔经低部分熔融形成的。微量元素特征比值分析,揭示了塔里木玄武质岩浆在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省一样,可能起源同一个来自于核幔边界的超级地幔柱,它们很可能是塔里木板块和扬子板块在二叠纪北向漂移过程中先后穿越同一个超级地幔柱的结果。     

峨眉山大火成岩省虎跳峡和金安二叠纪玄武岩的地球化学特征及其对源区的约束

本文对虎跳峡苦橄岩和玄武岩及金安玄武岩的地球化学特征进行了研究。结果表明其微量元素原始地幔标准化曲线、Sr-Nd-Pb同位素比值与OIB、丽江苦橄岩相似,表现为其大离子亲石元素相对高场强元素富集,并且不存在Nb、Ta和Ti的负异常,表明岩浆在上升过程中很少受到岩石圈地幔或地壳物质的混染。利用Klein and Langmuir（1987）的方法得出虎跳峡熔岩和金安玄武岩原始岩浆MgO含量分别为15.81%~20.89%和8.06%~13.84%,其相应的地幔温度分别为1493~1611℃和1055~1474℃。所得温度略高于正常软流圈地幔温度,低于丽江仕满苦橄岩的熔融温度（1630~1680℃）,推测丽江地区可能是峨眉山地幔柱的中心部位。     

峨眉山大火成岩省中发现二叠纪苦橄质熔岩

峨眉山大火成岩省是当前研究的热点,尽管早有报道在峨眉山大火成岩省中存在苦橄岩,但是是否存在真正的二叠纪苦橄质熔岩一直有争论,笔者等对前人报道的“苦橄岩”产地进行了详细的野外地质调查发现,前人报道的所谓“苦橄岩”,不是喷出的熔岩,而是呈侵入状态的苦橄玢岩。这些呈侵入状态的苦橄玢岩在区内分布较多,约有数十个,出露面积一般为50×100～200×700m~2。最大可达8km~2。这些苦橄玢岩除了侵入于峨眉山玄武岩外,部分还侵入于上三叠统白云质灰岩中。由此推测部分苦橄玢岩应晚于晚三叠世。尽管目前还没有可靠的同位素年龄数据,但根据区域对比,一般认为这些苦橄玢岩形成于喜马拉雅期,与峨眉山玄武岩系无关。需要指出的是,在这些报道所谓“苦橄岩”的论文中均没     

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。     

峨眉山大火成岩省和西伯利亚大火成岩省地球化学特征的比较及其成因启示

峨眉山大火成岩省和西伯利亚大火成岩省是发生于二叠 -三叠纪之交的重要岩浆事件。它们在主要元素、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素特征上具有相似姓 ,但是峨眉山大火成岩省的不相容元素比值和同位素比值的变化范围相对要小一些。相对而言 ,峨眉山玄武岩具有高的Fe8和Sm/Yb值 ,暗示了其熔融深度较西伯利亚大火成岩省深 ,而熔融程度较低 ,两者的源区均为石榴石二辉橄榄岩。根据Nd同位素特征估算峨眉山和西伯利亚地幔柱的 Nd≈ 2 ,接近于原始地幔特征。综合其他地球化学特征 ,认为两个大火成岩省可能起源于同一个来自于核 -幔边界的超级地幔柱     

峨眉山大火成岩省底部枕状玄武岩的地质地球化学特征及成因探讨

云南上沧二叠纪枕状玄武岩位于峨眉山大火成岩省内带底部。该玄武岩全岩SiO2含量为49.36%～51.36%,TiO2含量为1.28%～1.91%,MgO含量为6.08%～10.79%,Mg#值为53～69,Al2O3含量为13.91%～16.31%,Na2O含量为1.59%～3.72%,K2O含量较低,为0.18%～0.76%,并且Na2O/K2O比值较高,为4.27～10.48,属拉斑系列玄武岩。具有右倾斜型稀土元素配分模式,重稀土和部分高场强元素与N-MORB接近,轻稀土和部分大离子亲石元素介于N-MORB和上地壳之间。(La/Sm)N比值大多数低于2.0(1.4～2.2),(Ce/Yb)N比值介于2.2～3.4之间,明显低于OIB,不具有OIB的地球化学特征,在Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中位于陆缘裂谷玄武岩区域,推测上沧枕状熔岩是古特提斯洋俯冲到扬子板块边缘形成的初始裂谷扩张的产物。     

峨眉山大火成岩省成矿及其热液循环系统

峨眉山大火成岩省(LIP)成矿具明显的阶段性,按成矿的时空关系可划分为三个阶段主喷发期前起始阶段、主喷发阶段和主喷发期后结束阶段.起始阶段以岩浆作用为主,其次为热液成矿作用;主喷发阶段以岩浆热液成矿作用为主;结束阶段以热液成矿作用为主.从成矿强度和成矿规模来看,围绕峨眉山LIP主喷发期前后阶段,出现大规模的成矿作用事件,与主喷发期相比成矿表现明显;成矿年龄和空间分布具统一性,表明存在一个统一的区域性的成矿热事件;结束阶段的成矿作用均发生在溢流玄武岩层的顶、底板界面或相邻地层,表明存在一个大规模的热液循环系统.     

峨眉山大火成岩省基性墙群几何学研究及对地幔柱中心的指示意义

本文以1:20万和1:5万区调资料为基础,结合野外观察研究了峨眉山大火成岩省主要分布区内的基性(辉绿岩)岩墙群的几何学特征。结果表明,岩墙群的几何学特征表现为中心放射状,由6条巨型岩墙群组成,辐射角度近200°。其中心收敛于永仁一带,与地层学指示的最大隆起位置吻合,指示了二叠纪峨眉山玄武岩事件的地幔柱中心位置。岩墙群分布呈中东部较多而西部少的特点,这可能与不同的剥蚀程度有关。     

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.     

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.     

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.     

峨眉山大火成岩省岩石成因与空间差异性研究——基于全区高Ti玄武岩地球化学数据分析与模拟

高Ti玄武岩成因是峨眉山大火成岩省(ELIP)研究的热点问题.由于高Ti玄武岩地球化学特征在空间上存在差异,其岩石成因尚未达成共识.本文系统收集了峨眉山大火成岩省中高Ti玄武岩地球化学数据以及锆石ID-TIMS U-Pb测年结果,并进行统一处理分析与模拟.研究结果显示,峨眉山大火成岩省形成于约259～258 Ma,高T...     

Detrital record of late-stage silicic volcanism in the Emeishan large igneous province

Silicic volcanic rocks generally constitute a minor, but key product to track the magmatic evolution in mafic rock dominated large igneous provinces (LIPs). However, for their generally late-stage nature of the silicic volcanic rocks they have a poor preservation potential due to extensive post-eruption erosion. We track the eroded volcanic rocks from the ∼260 Ma Emeishan LIP by analyzing the provenance of the LIP-derived sedimentary rocks. Sandstones from a cored succession of the Late Permian Longtan Formation in the northern Youjiang Basin are rich in volcanic rock fragments, and associated mudstones have low Al₂O₃/TiO₂ ratios. Detrital zircon grains from the Longtan Formation display typical unimodal U–Pb age spectra with a prominent peak at ca. 260 Ma. These detrital zircons show an overall geochemical affinity akin to those crystallized from within-plate/anorogenic magmas. Such petrological and geochemical characteristics are consistent with a dominant source from the Emeishan volcanic rocks. Through the sampled succession, zircon grains of ∼260 Ma from the lower Longtan Formation generally display lower U/Yb (most < 0.5) and Th/Nb (most < 10) ratios and higher εHf(t) values (mostly in the range of +3 to +8) than those from the upper part. A similar sequential variation has also been observed in the Shaiwa Formation, which is an offshore time-equivalent unit to the Longtan Formation. These consistent temporal variations through the sedimentary successions in the Youjiang Basin are interpreted to reflect erosional unroofing of the Emeishan LIP during the Late Permian. These results, integrated with previous studies on the rhyolites and trachytes in Emeishan LIP, reveal a fractional crystallization dominated petrogenetic process with diminishing crustal assimilation for the late-stage silicic volcanism.     

The contribution of the Emeishan large igneous province to the strontium isotope evolution of the Capitanian seawater

ABSTRACT

The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr minimum of the Capitanian seawater is one of the most significant features in the Phanerozoic seawater ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr history. In order to assess possible contribution of the Emeishan large igneous provinces (LIPs) to strontium isotope evolution of the Capitanian seawater, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios were measured from the Capitanian limestones which are locally interlayered with the Emeishan basalts. The limestones underlying the Emeishan basalts have high ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (0.7070–0.7074). However, extremely low ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (0.7068–0.7070) were identified in the late Capitanian Jinogondolella prexuanhanensis–J. xuanhanensis zones, which correspond to the eruption time of the Emeishan LIP. The temporal coincidence of these two phenomena supports the idea of a potential linkage between Capitanian ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr minimum and eruption of this igneous province. The strong submarine hydrothermal activity and erosion of the Emeishan LIP could have released large amounts of non-radiogenic Sr to the oceans and play an important role in strontium isotope evolution of the seawater.     

峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因

黑谷田岩体产于峨眉山大火成岩省内带,是一个小型含钒钛磁铁矿辉长岩体。与区内其它典型大型基性-超基性层状岩体具有多个旋回岩相的特征不同,黑谷田层状岩体分为下部、上部两个岩相带:下部岩相带从底到顶依次为橄榄辉石岩、磁铁辉长岩、含磷灰石辉长岩和中粒辉长岩,上部岩相带为细粒辉长岩,二者呈突变接触关系。黑谷田岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄为263±5Ma,表明其是~260Ma峨眉山地幔柱岩浆主活动期的产物。岩石的矿物组合(主要为单斜辉石、斜长石,磁铁矿,少量橄榄石等)、元素地球化学(富Fe2O3、TiO2、P2O5,高Sm/Yb及低La/Sm)及低的初始87Sr/86Sr值和亏损的εNd(t)值特征一致指示黑谷田岩体与峨眉山高Ti玄武岩具有密切的内在成因联系。岩体的岩相学及地球化学特征暗示下部岩相带是富FeTi岩浆侵入发生橄榄石、单斜辉石、磁铁矿、斜长石、磷灰石等矿物分离结晶、堆积固结的产物,而上部岩相带是另一期岩浆上侵较为快速冷却固结的结果,矿物堆晶作用不显著,但是二者起源于相同的母岩浆。下部岩相带比上部岩相带具有相对低的初始87Sr/86Sr值(分别为0.7041~0.7051和0.7050~0.7056)和略高的εNd(t)值(分别为2.1~4.4和0.6~1.3),表明后者比前者经历了稍微强烈的地壳物质同化混染。下部岩相带仅有橄榄辉石岩及辉长岩而缺少正长岩和花岗岩、以及较厚的氧化物矿体赋存在岩体底部下凹部位说明黑谷田钒钛磁铁矿形成于岩浆通道系统中,磁铁矿在流动过程中由于重力作用堆积成矿。黑谷田含钒钛磁铁矿岩体的发现表明小型层状岩体也具有重要的Fe-Ti氧化物成矿潜力,在勘探找矿中不容忽视。     

峨眉山大火成岩省东区普安玄武岩系年代学、地球化学及成因研究

广泛分布于中国西南川、滇、黔三省的峨眉山玄武岩是我国最早被国际认可的大火成岩省,受到了国内外学者的广泛关注.前人对大火成岩省西区玄武岩已达成多项共识,而对东区玄武岩的岩石组合、火山活动时限、岩石成因等方面还存在诸多争议.本文以峨眉山大火成岩省东区贵州普安玄武岩系为研究对象,通过解析典型剖面,明确该区玄武岩系岩石类型从底...