中国东部中生代大规模岩浆活动与长英质大火成岩省问题

笔者认为,中国东部中生代大规模岩浆活动很难用太平洋板块的俯冲来解释,中国东部中生代大规模岩浆活动可能相当于几个不同时期发育的长英质大火成岩省,与中生代东亚超级地幔柱的活动有关.世界上存在两类大火成岩省,一类以镁铁质岩为主(M-LIP);另一类以长英质岩为主(F-LIP).中国也存在上述两类大火成岩省,二叠纪的峨眉山玄武岩属于前者,中国东部中生代大规模的岩浆活动属于后者.二者可能均与地幔柱的活动有关,不同在于镁铁质大火成岩省的地幔柱上升停滞在岩石圈底部,在那里发生部分熔融形成大规模玄武岩喷发;而与长英质大火成岩省有关的地幔柱可抵达下地壳底部直接烘烤和加热下地壳,形成长英质成分的岩浆岩.学术界通常认为中国东部中生代大规模岩浆活动与太平洋板块向西俯冲导致的软流圈地幔上升有关,本文却认为它可能与来自下地幔的地幔柱有关.大火成岩省矿产丰富,与镁铁质大火成岩省有关的矿产有铜、镍、铬、铂、钯等,与长英质大火成岩省有关的矿产有金、铜、钨、锡、钼、铋、锑、铀等.     

中国东部燕山期大火成岩省:岩浆-构造-资源-环境效应

中国东部燕山期的大规模岩浆活动,即侏罗纪—白垩纪(150—100 Ma)的碱性流纹岩-碱性玄武岩-金伯利岩-钾镁煌斑岩-碳酸岩及其管道系统,分布于江南造山带内侧和郯庐断裂带南段以西的华北地台内,累积面积超过30万km2.该期短时限内大规模活动的岩浆事件代表了中国东部地质历史演化中的一次大火成岩省(LIP)事件,实质控制着中生代以来中国华北—扬子地台的构造格局变化、资源能源形成与地质环境变迁.晚侏罗世—早白垩世(150—100 Ma)的大火成岩省,是中生代中期古太平洋大火成岩省沿中国克拉通东部边缘活动的一部分,是包括昂通爪哇(Ongtong-Java)(Mahoney et al.,1993;Ingle and Coffin,2004)—中国东部在内的超级地幔柱上涌,在岩石圈板片对流,挤压地幔物质快速上升,引起陆域内长英质地壳物质大规模重熔的结果,形成:(1)髫髻山组—张家口组碱性流纹质-玄武质双峰式火山岩及其管道系统,与华北大规模金-多金属矿成矿作用密切相关;(2)辽宁瓦房店—山东蒙阴—安徽栏杆,湖南宁乡—贵州镇远一带的金伯利岩—钾镁煌斑岩±碳酸岩±基性超基性杂岩及其管道系统,与金刚石、金-铂族元素等成矿关系密切;(3)辽东—胶东半岛、南岭—滇黔桂交界地区的连片花岗岩,是硅质大火成岩省(SLIP)的管道系统(plumbing systems),与金刚石矿、金-铂族元素矿、钨锡铌钽矿、锂-钾-铷-铯-铀矿等,以及油气等战略性关键金属成矿关系密切.同时,巨型岩浆作用引发的富含钾、磷及稀土等微量元素的基岩形成优质土壤层对生态多样性的助益等有利和/或有害的环境效应,直接关系到地球家园的生态环境.因此,中国东部燕山期大火成岩省产生深刻的岩浆-构造-资源-环境效应.     

中国东部中生代岩浆作用与岩石圈减薄

对中国东部新生代玄武岩及其包体的Ｓｒ Ｎｄ 同位素资料的总结表明,中国东部现今岩石圈地幔具有强烈亏损性质,现今岩石圈地幔是新生的。岩石圈减薄主要发生在中生代晚期,并与中国东部大面积、强烈的中生代岩浆活动在时间上相对应,且具有自西向东岩石圈减薄逐渐增强的趋势。分析表明,中生代期间印度洋型软流圈地幔的侵入与中国东部的岩石圈减薄密切相关。     

华北地区燕山期岩石圈减薄的深部过程

大陆动力学领域今后 10～ 15a的主要科学目标是 ,建立东亚大陆中新生代演化的动力学模型 ,为资源勘查、灾害减轻和环境保护提供新的预测与评价理论。未来 10～ 2 0a会诞生地幔分异作用与岩石圈成因的综合性理论 ,为建立这个理论 ,采用地质学、岩石学探针、地球化学、数字模拟等学科交叉 ,以岩浆构造事件序列和火成岩构造组合为主线 ,探索华北燕山期岩石圈巨量减薄的机制与过程 ,对流地幔物质和热注入陆壳诱发壳幔相互作用、大规模岩浆活动和岩浆热构造变形之间的反馈关系。以岩石圈巨量减薄的深部过程这个视角 ,为华北地区大地构造性质的巨大转换 ,即从稳定的克拉通突发地转变为造山带的“燕山运动”或“大陆活化”提供深部动力学的科学依据。     

中国东部燕山期火山-岩浆大爆发

中国东部燕山期存在惊天动地的火山－岩浆大爆发,形成了７条火山岩带,８种岩石系列和组合,构成了四大火成岩省。在近２０×１０＾６ａ内有数百万立方千米的高温岩浆出地表,喷发速率约为０．０３ｋｍ＾３／ａ对全球气候环境变化和生物灭绝产生巨大影响,火山－岩浆大爆发与成矿作用大集中是壳幔物质和能量大循环的必然结果,深部地幔柱地岩石圈的突变机制极大地控制了燕山期地质生态的大变革。     

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。     

中国东部燕山期岩浆活动的几个问题

中国东部中酸性燕山期岩浆活动非常发育。文中讨论了中国东部燕山期岩浆岩的分区、岩浆系列、埃达克质岩（adakite-like）、花岗岩源区、花岗岩形成环境、I型和S型花岗岩的含义等问题。认为目前使用的花岗岩判别图不能用来讨论花岗岩形成的构造环境，按照花岗岩源区深度，至少可以分出来自地幔下地壳和中上地壳的3个深度层次的花岗岩类，强调源区深度对花岗岩性质的制约。认为中国东部燕山期大规模岩浆活动可能与地壳拉张环境下大规模拆沉作用导致的软流圈地幔上涌及其引发的玄武岩底侵作用有关，而与古太平洋板块的俯冲作用无关，中国东部不属于环太平洋构造－岩浆带。但拆沉作用发生的时间、原因和机制仍然不清楚。     

中国东部燕山期火山-岩浆大爆发

中国东部燕山期存在惊天动地的火山＿岩浆大爆发, 形成了７ 条火山岩带, ８ 种岩石系列和组合, 构成了四大火成岩省。在近２０ ×１０６ ａ 内有数百万立方千米的高温岩浆喷出地表, 喷发速率约为０－０３ ｋｍ３／ａ, 对全球气候环境变化和生物灭绝产生巨大影响。火山＿岩浆大爆发与成矿作用大集中是壳幔物质和能量大循环的必然结果。深部地幔柱对岩石圈的突变机制极大地控制了燕山期地质生态的大变革     

中国东部岩石圈减薄研究中的几个问题

中国东部岩石圈减薄是近 10年来国内外研究的热门课题 ,但关于岩石圈减薄的具体时间、机制及其构造控制因素 ,多有争论。根据目前的研究资料 ,文中对上述问题进行了全面的讨论。初步认为该岩石圈减薄发生在晚中生代 ,且在 12 0～ 130Ma的早白垩世达到高潮。综合分析认为 ,岩石圈的减薄与东侧太平洋板块的俯冲有关 ,即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚 ,进而发生岩石圈拆沉。Os同位素资料显示 ,由地幔橄榄岩包体所反映的新生代岩石圈地幔具有年轻性质 ,与古生代时的岩石圈地幔截然不同。因此笔者认为 ,中国东部现今的岩石圈地幔并不是减薄后的残留 ,它表明中生代时 ,岩石圈地幔和部分下地壳一起通过拆沉作用而沉入软流圈地幔 ,由此而导致软流圈地幔与地壳的直接接触。幔源岩浆的底侵及软流圈对地壳的直接加热作用 ,使上覆地壳发生大规模的岩浆和成矿作用 ,并导致中国东部中生代时期伸展构造的广泛发育。     

试论大火成岩省与成矿作用

根据组成大火成岩省的岩浆类型不同,大火成岩省可以分为两类,一是以基性火成岩为主的镁铁质大火成岩省（MLIPs）,二是以酸性火成岩为主的长英质大火成岩省（SLIPs）。它们都是由于在异常高的地幔热流参与下导致地幔或地壳大规模熔融形成的。大火成岩省独特的巨量岩浆活动是引起多层次物质和能量交换的重要场 所。成矿物质的聚集导致成矿作用和矿床的形成是必然的,因此大火成岩省本身就是一个大成矿系统。在这个成矿系统中,由于物源、成分、温度、压力、流体和氧逸度等条件的差异性,形成不同种类的矿化和矿床,并构成一定的成矿系列。镁铁质大火成岩省中形成的矿床类型有岩浆硫化物型Cr-Cu-Ni-PGE矿床和Ti-Fe 氧化物型V-Ti-Fe 矿床,热液型的Cu-Pb-Zn-Au-Ag矿床,以及远程低温热液矿床等。长英质大火成岩省形成的矿床类型为岩浆和交代型、热液型Cu-Pb-Zn-Au-Ag,W-Sn,U-Th-REE矿床,以及Sb-As矿床等。加强对大火成岩省及其成矿机理的研究,有望形成新的成矿理论和加速超大型矿床的发现。     

The petrogenetic interrelationship of Wajilitag complex components in the early Permian Tarim large igneous province,NW China

ABSTRACT

The Permian Tarim large igneous province (TLIP) is located in the Tarim basin, NW China. Although the flood basalt of the TLIP has been intensively studied, other igneous components within TLIP have not yet been sufficiently investigated. The Wajilitag igneous complex is outcropped with a rather limited exposure by regional tectonic uplift. However, various igneous rocks, both mafic–ultramafic and syenitic, can be observed as either intrusions or extrusions in this area. It is an ideal location for studying the magmatic evolution of different components within the TLIP. We systematically examine the geological, geochronological, and geochemical characteristics of the Wajilitag complex, to further constrain the petrogenesis of each component and their interrelationships, as well as the implications to the petrogenetic model of TLIP. The igneous rocks in Wajilitag complex can be classified into two series based on their geochemical features: Series A and Series B. Series A are more alkalic, more trace element enriched and more isotopically depleted than Series B. Series A includes nephelinite, aegirine–nepheline syenite (ANS), and syenite porphyry (SP), whereas the Series B consists of clinopyroxenite, gabbro, diorite, hornblende-bearing syenite (HS), and quartz syenite (QSN). Dolerites can either belong to Series A or Series B depend on its geochemistry. Kimberlitic rocks are independent of the Wajilitag complex geologically, geochemically, and geochronogically. The temporal sequences of Wajilitag complex would be clinopyroxenite→gabbro→ diorite/syenite→nephelinite. The dolerite can be emplaced later than the syenite but can extend to an earlier period. In contrast to the Tarim basalts, the Wajilitag complex belongs to the second stage of magmatism in the TLIP. The mantle source for the Tarim basalts, the Series B and Series A gradually changed from SCLM-dominated to plume-dominated component.     

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.     

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     

大火成岩省的类型、成因及其地球系统意义

大火成岩省指的是板块内部在相对短的时间间隔内(通常<3 Ma)巨量的岩浆喷发和侵入形成的火成岩省(面积超过10⁵ km²,体积超过10⁵ km³)。自此概念提出至今,在许多方面都取得了重要进展,但对于其成因以及对大陆裂解、物质循环、环境效应、生物灭绝等方面还存在着诸多争论。本文在回顾大火成岩省定义及其演变的基础上,对上述问题进行了全面的讨论,内容包括：(1)镁铁质大火成岩省(MLIP)成因的地幔柱模型及其存在的问题;(2)水在MLIP形成过程中的作用;(3) MLIP成因的其他替代模型;(4)硅质大火成岩省(SLIP)的成因及其与MLIP之间的关系;(5)大火成岩省和超大陆裂解之间的耦合关系;(6)大火成岩省与碳、硫循环及其对全球环境和生物大规模绝灭的影响;(7)大火成岩省与全球海平面升高、温室效应以及大洋缺氧事件的关系;(8)大火成岩省的地表地形效应。最后提出了大火成岩省研究中有待解决的几个重要问题和可能的解决思路。     

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。     

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...     

Late Mesozoic magmatism in the Jiaodong Peninsula,East China:Implications for crust-mantle interactions and lithospheric thinning of the eastern North China Craton

A section from the Linglong gold deposit on the northwestern Jiaodong Peninsula,East China,containing Late Mesozoic magmatic rocks from mafic and intermediate dikes and felsic intrusions,was chosen to investigate the lithospheric evolution of the eastern North China Craton(NCC).Zircon U-Pb data showed that low-Mg adakitic monzogranites and granodiorite intrusions were emplaced during the Late Jurassic(～145 Ma) and late Early Cretaceous(112-107 Ma),respectively;high-Mg adakitic diorite and mafic dikes were also emplaced during the Early Cretaceous at～139 Ma and ～118 Ma,and 125-145 Ma and 115-120 Ma,respectively.The geochemical data,including whole-rock major and trace element compositions and Sr-Nd-Pb isotopes,imply that the mafic dikes originated from the partial melting of a lithospheric mantle metasomatised through hydrous fluids from a subducted oceanic slab.Low-Mg adakitic monzogranites and granodiorite intrusions originated from the partial melting of the thickened lower crust of the NCC,while high-Mg adakitic diorite dikes originated from the mixing of mafic and felsic melts.Late Mesozoic magmatism showed that lithosphere-derived melts showed a similar source depth and that crust-derived felsic melts originated from the continuously thickened lower crust of the Jiaodong Peninsula from the Late Jurassic to Early Cretaceous.We infer that the lower crust of the eastern NCC was thickened through compression and subduction of the Palaeo-Pacific plate beneath the NCC during the Middle Jurassic.Slab rollback of the plate from ～160 Ma resulted in lithospheric thinning and accompanied Late Mesozoic magmatism.     

Flat mantle reflectors in Eastern China: possible evidence of lithospheric thinning

Recent 24 s deep seismic reflection records revealed five flat reflectors in the lithospheric mantle in Eastern China. With increasing depth, they are named M1 to M5 and can be seen on both field single-shot and stacked records. Reflector M1 corresponds to the Moho discontinuity, whereas M5 may be the reflection from the bottom of the current lithosphere, which is about 78 km deep according to geothermal measurements. The other three reflectors seem peculiar and might result from interactions between the lithosphere and deeper mantle. Based on lithological and geochemical data, it is suggested that the lithosphere has been thinned from about 150 km to about 60 km in the Late Mesozoic, and then has been thickened to about 78 km during the Cenozoic. The thinning process produced a granulite layer in the old lower crust caused by magmatic underplating, whereas an eclogite layer formed beneath owing to the subduction of the Paleo-Tethys and Yangtze Craton during the Permian and Early Mesozoic. Reflector M2 at about 12 s two-way traveltime (TWT) might result from the Paleozoic Moho, which represents the boundary between the previous granulite and eclogite facies. Reflector M3 at about 14 s might correspond to the bottom of the eclogite layer, beneath which the old lithospheric mantle remained. The old and the newly developed mantle may have different compositions, resulting in reflector M4. The multi-layered mantle reflectors demonstrate a mantle structure that possibly correlates with the lithospheric thinning process that occurred in Eastern China during the Late Mesozoic. The discovery of multi-layered mantle reflectors in the studied areas indicates a high heterogeneity of the upper mantle. Reflection seismology with improved technology, together with velocity and resistivity imaging and rock-physics measurements, can provide more details of the heterogeneity and related dynamic processes that occurred in the lithospheric mantle.