湖南嘉禾大窝岭剖面吴家坪阶-长兴阶界线牙形石生物地层及一次碳同位素负偏

吴家坪阶-长兴阶界线位于这两次生物大灭绝事件之间,科学界对该界线附近是否发生重大地质事件仍然知之甚少,有关该时期的环境变化、碳循环的研究也不深入.嘉禾大窝岭剖面牙形石生物地层以及碳同位素变化的研究,为进一步探讨吴家坪期-长兴期附近的生物及环境事件提供基础材料.晚二叠世时以深水盆地相沉积为主的大窝岭剖面位于湖南省嘉禾县袁家镇附近.该剖面大隆组出露较好,岩性主要为硅质岩、硅质灰岩、灰岩以及泥岩.在大隆组中共识别出牙形石1属3种(含一个未定种):Clarkina wangi,C. deflecta,C. sp.,并识别出牙形石C. wangi带和C. changxingensis-C. deflecta组合带.根据C. wangi的首现,将大窝岭剖面的吴家坪阶-长兴阶界线(Wuchiapingian-Changhsingian boundary,简称WCB)置于第11层底部.该剖面全岩无机碳同位素数据显示在13~15层发生了一次快速的负偏,从2.18‰负偏到-1.39‰,负偏值近3.50‰,可与浙江煤山及四川上寺等剖面进行很好的对比,揭示这次碳同位素负偏在华南区域上可具对比性.      

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。     

同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展

系统总结分析了峨眉山大火成岩省的同位素地球化学研究成果。总结前人研究资料中大量峨眉山大火成岩省（ELIP）中玄武岩和侵入体的同位素年龄数据,并结合生物地层学特征,确认我国西南峨眉山大火成岩省中的各个岩石单元的形成时代为251~263 Ma,其中基性-超基性侵入岩体形成于约259 Ma,而作为峨眉山大火成岩省主体的峨眉山玄武岩系形成于251~253 Ma。Sr-Nd、Re-Os、Lu-Hf及O同位素地球化学数据表明峨眉山大火成岩省的源区为地幔柱或者大陆岩石圈地幔(SCLM),其中峨眉山玄武岩与富含Fe-Ti氧化物基性侵入体的Sr-Nd同位素特征相似,具有与OIB相似的同位素性质;而含Cu-Ni硫化物的基性-超基性岩体的同位素特征接近地壳物质,可能与地壳混染作用有关。     

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.     

峨眉山大火成岩省太和花岗岩的成因及构造意义

攀西地区的太和花岗质岩体和赋存超大型钒钛磁铁矿矿床的辉长岩体在空间上共生,成因上均与峨眉山地幔柱头的上升密切相关.太和花岗质岩体主要由超碱质花岗岩和石英正长岩及少量正长岩组成;富含高场强元素并具高Ga/Al值(3.74～5.63),显示典型A型花岗岩的特征.花岗岩、正长岩和辉长岩的Nb/Ta和Zr/Hf值与洋岛玄武岩(OIB)的相应比值近似.花岗质岩石具较低的87Sr/86Sr初始值(0.7025～0.7049)和正的εNd(t)值(1.9～3.5),与辉长岩的值相近[(87Sr/86Sr)i =0.7049～0.7052; εNd(t) =2.4～3.3].太和花岗质岩体的εNd(t)为正值,显示地幔柱来源的底侵玄武质岩浆对其形成起主要作用.辉长质和花岗质岩石具相似的钕同位素组成,表明其母岩浆来自于同一源区.我们认为太和花岗质侵入体主要由底侵于下地壳的玄武质岩浆分异出的花岗质熔体侵位及随后经结晶分异而形成.因此,晚古生代时幔源岩浆底侵造成的地壳增生在峨眉山大火成岩省中表现极为显著.     

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     

贵州乐康P/T界线无机碳同位素特征及其意义

贵州乐康深水海槽相中的无机碳同位素研究表明,晚二叠世由于局限环境,区域内生物贫乏,相对应的碳同位素值比同期其他剖面中碳同位素值偏低。而在长兴阶晚期,由于受区域内火山作用的影响,在剖面界线之下发育另一个碳同位素负异常,之后碳同位素有所回升,直至界线附近降低为最低值。早三叠世由于绝灭之后的生物复苏缓慢,无机碳同位素表现为低正值。碳同位素特征显示,碳同位素的变化受到了生物和环境等多种因素的综合控制。     

瓜德鲁普末期生物灭绝是由峨眉山大火成岩省(LIP)引起的吗?

瓜德鲁普统末期生物灭绝是发生在二叠末期生物灭绝之前的一次独立的生物灭绝事件。该次生物灭绝事件对当时海洋底栖生物危害的严重性曾被认为可与五大生物灭绝事件对生物的影响程度相提并论。近年来,随着地层年龄数据的逐渐增多,地层的年代归属逐渐明朗,瓜德鲁普末期生物灭绝的严重性受到越来越多的质疑。同时,曾被认为是该次生物灭绝的主要原因——峨眉山大火成岩省(LIP)也受到质疑。峨眉山LIP是否仍是该次生物灭绝的主要原因？为了阐明上述问题,文章综述了瓜德鲁普末期生物灭绝、峨眉山LIP的喷发、卡匹敦阶碳、锶同位素变化以及引起该次生物灭绝的主要原因。结合研究数据认为:①瓜德鲁普末期生物灭绝事件对浅海底栖生物的影响不是特别严重,生物多样性减少幅度比五大生物灭绝事件要小;②瓜德鲁普统—乐平统(G-L)界线附近碳同位素负偏受成岩作用和相变的影响较大,卡匹敦阶碳同位素比值的变化存在两次负偏,第一次发生在卡匹敦中期(幅度约为1.0‰至1.5‰),第二次发生在G-L界线(幅度约为1.4‰至2‰);③该次生物灭绝的主要原因很可能不是峨眉山大火成岩省,而可能是大规模海退和海洋缺氧。     

亚洲3个大火成岩省(峨眉山、西伯利亚、德干)对比研究

峨眉山(～260Ma)、西伯利亚(～250Ma)和德干(～66Ma)大陆溢流玄武岩是世界上3个重要的大火成岩省。大火成岩省至少具有4个通常被用于识别古地幔柱的标志:(1)先于岩浆作用的地表隆升;(2)与大陆裂谷化和裂解事件相伴;(3)与生物灭绝事件联系密切;(4)地幔柱源玄武岩的化学特征。虽然这3个大火成岩省都是来源于原始地幔柱,但是它们的地球化学特征有本质上的差异,反映其地幔柱曾与不同的上地幔库相互作用。(1)峨眉山和西伯利亚大陆溢流玄武岩的母岩浆,在上升过程中经受了与地球化学上和古老克拉通岩石圈地幔相同的上地幔库(EM1型幔源)的相互作用;(2)而德干大火成岩省没有受到地壳(或岩石圈)混染的原生玄武岩则显示地幔柱和EM2之间的Sr-Nd同位素变化。这种差异有可能制约了3个大火成岩省的成矿潜力。峨眉山和西伯利亚大火成岩省含有世界级岩浆矿床,而德干大火成岩省则不含矿。     

云南大理苦橄岩的Re-Os同位素特征:对峨眉山大火成岩省成因的制约

云南大理苦橄岩产出于峨眉山大火成岩省内带,位于峨眉山玄武岩系底部.岩石具斑状结构,斑晶占20％～40％左右,由自形-半自形的橄榄石和单斜辉石组成;基质约占60％ ～ 80％,主要由长条状斜长石和颗粒状单斜辉石组成,辉绿结构;含少量尖晶石.绝大部分样品全岩SiO2低于47％,为45.94％～46.37％(1个样品达47.35％),MgO大于18％,介于19.01％～23.77％之间,Na2O+ K2O低于2％,介于1.52％～1.97％之间,具典型苦橄岩的岩相学和岩石化学特征.全岩Re含量变化范围较小,介于0.349×10-9～0.424×10-9之间;Os含量变化范围较大,介于0.889×10-9～4.276×10-9之间;187Re/188Os=0.437±0.012 ～2.708±0.025,187Os/188Os =0.1283±0.0002～0.1354±0.0004;从中分选出的橄榄石的Re、Os含量分别为0.030×10-9～0.049×10-9、0.625×10-9～0.757×10-9,1s7Re/188Os =0.191±0.038 ～0.377±0.062,187Os/188 Os=0.1254±0.0005 ～ 0.1268±0.0005,均低于全岩;尖晶石的Os含量最高,为80.5×10-9,187Os/188 Os最低,为0.1252±0.0003.经质量平衡计算,基质的187Os/188Os比值介于0.1380 ～0.1415之间,与原始上地幔相比,基质的Re-Os同位素组成具有壳层熔岩的特点,而橄榄石和尖晶石具有熔融残留相的特点,基质的γOs大于0,介于+2.0～ +3.28之间,矿物的γOs均小于O,介于-2.01～-2.59之间,显示明显的亏损特征,无核-幔边界源区信息,而全岩的介于-1.11～ -3.24之间,为基质和斑晶及尖晶石的混合结果,推测峨眉山大火成岩省是壳-幔相互作用的产物.     

攀西地区二叠纪赋存铌钽矿的正长岩脉的成因探讨

攀西地区广泛发育正长岩脉,其中有些岩脉富含铌钽等稀有金属元素。这些岩脉多侵入于二叠纪辉长岩体中,并与该区玄武岩及长英质岩体共生。锆石U-Pb年代学表明这些正长岩脉与长英质岩体及辉长岩体形成时代相一致(258~256Ma),但是否有成因联系并不清楚。本文对攀西地区炉库和白草两个Nb-Ta矿区中的富矿正长岩脉、贫矿正长岩脉及相关正长岩体在进行了详细的岩石学、矿物学及主微量地球化学的基础上,又开展了全岩Sr-Nd同位素研究。研究表明,岩石的εNd(t)非常均一(富矿正长岩脉εNd(t)=-0.2~+0.2,贫矿正长岩脉εNd(t)=-0.3~+0.7,正长岩体εNd(t)=-0.3~+0.4);两矿区岩石初始86Sr/87Sr值同位素则表现出宽泛的范围,正长岩体和贫矿正长岩脉的(86Sr/87Sr)i分别变化于0.7032~0.7090和0.7044~0.7064,富矿正长岩脉的(86Sr/87Sr)i变化于0.7049~0.7091,较大的初始86Sr/87Sr比值可能由于岩石遭受一定程度的蚀变所致。本文两矿区的富矿正长岩脉及贫矿正长岩脉和正长岩体的Sr-Nd同位素特征,与攀西地区红格镁铁质/超镁铁质层状侵入体的一致(εNd(t)=-2.7~+1.0,(86Sr/87Sr)i=0.7058~0.7064),表明其与峨眉山玄武岩及镁铁质侵入体来自于相同的地幔源区。结合作者及其他研究者对本区正长岩脉和相关正长岩体的主微量地球化学研究,我们认为本区炉库和白草矿区的富矿正长岩脉及相关正长岩体可能是峨眉山地幔柱岩浆活动造成的底侵在下地壳底部的辉长质岩石低程度(5%~10%)部分熔融形成的产物,且较少受到地壳物质混染。     

地幔柱稀有气体同位素示踪研究的进展及其意义

摘要：利用地幔柱、上地幔和地壳在稀有气体同位素组成方面的明显差异,国际上在对地幔柱进行示踪和判识方面已取得了良好的效果。地幔柱的3He/4He值大于8~8.5Ra(Ra=1.4×10-6),且高于上地幔和地壳值;地幔柱的20Ne/22Ne值大于等于10.8,与上地幔值接近,但地幔柱的21Ne/22Ne值低于上地幔值;地幔柱的40Ar/36Ar值一般明显低于上地幔值;地幔柱的129Xe/130Xe和136Xe/130Xe值普遍高于上地幔和地壳值,且高于上地幔值约10%以上。中国东部新生代地幔岩的3He/4He值总体在上地幔3He/4He端员值（8±1Ra）的上下变化,与地幔柱的3He/4He值差异较大。大火成岩省（LIP）的形成与深部地幔柱的活动有关,峨眉山玄武岩是中国目前唯一被学术界普遍认可的LIP。开展包括峨眉山玄武岩在内的有关地幔柱稀有气体同位素示踪方面的研究,对于深化中国地幔柱领域的研究和推动大陆动力学研究的进程具有重要意义。     

大火成岩省与二叠纪两次生物灭绝关系研究进展

二叠纪两次生物灭绝事件一直是地质学家所关注和研究的热点问题.一次是地质历史上规模最大的晚二叠世乐平期末生物灭绝事件(Permian-Triassic boundary-PTB,约252 Ma),导致超过95％的海洋物种消失和全球生物化学圈紊乱;另一次是规模相对较小的中二叠世瓜德鲁普期末(end-Guadalupian,Guadalupian-Lopingian boundary-GLB,约260 Ma)生物灭绝事件.尽管这两次生物灭绝的原因尚不完全清楚,但巧合的是,这两次生物灭绝事件在时间上分别与西伯利亚和峨眉山大火成岩省火山活动存在耦合关系.一般认为,火山活动导致生物灭绝主要机制是其产生大量挥发性气体和火山灰引发全球性环境气候急剧恶化的结果.本文回顾近年围绕大火成岩省与这两次生物灭绝耦合关系这一科学问题展开大火成岩省相关地质过程释放挥发性气体量化工作所取得的研究成果,并总结分析一些现阶段仍然存在争议的问题和提出对峨眉山大火成岩省进一步工作的一些建议.     

黔西南下三叠统飞仙关组沉积物源分析对峨眉山大火成岩省火山剥蚀序列的重建约束

峨眉山大火成岩省在形成后遭受了强烈的风化剥蚀,与右江盆地构成了独特的源-汇沉积体系,相关的碎屑沉积记录是重建峨眉山大火成岩省晚期火山序列、揭示大火成岩省岩浆演化的关键。本文对黔西南地区右江盆地北缘下三叠统下部飞仙关组开展了详细的沉积物源研究。飞仙关组泥岩由长石、石英和黏矿物等组成,具有低SiO₂、高TiO₂含量和低Al₂O₃/TiO₂值的特征,具Eu的弱负异常,微弱的Nb、Ta负异常。基于Al₂O₃/TiO₂和La/Sm物源图解分析,研究样品的主要物源由峨眉山大火成岩省的高-Ti玄武岩和少量酸性火山岩构成,这与右江盆地晚二叠世的碎屑沉积物源组成一致。碎屑锆石具有～260 Ma的年龄峰值,对应锆石具有较低的Th/Nb和较高的Nb/Hf值,均支持峨眉山大火成岩省作为主要的沉积物源区,而同时存在的>400 Ma的碎屑锆石则对应于峨眉山玄武质岩浆上升时所捕获的华南地壳物质。与上二叠统的碎屑锆石U-Pb年龄组成和锆石...     

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。     

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...     

川西南乌斯河古油藏Re-Os年龄及其对峨眉山大火成岩省火山活动的响应

在盆地形成演化的漫长过程中,岩浆的侵入、深部高温流体上涌等热事件会导致盆地存在热异常,从而对油气的生成演化起重要的控制作用.位于四川盆地西南部峨眉山大火成岩省中带的乌斯河上震旦统至下寒武统古油藏是开展火山作用与油气成藏演化关系研究的理想对象.针对该古油藏,论文开展了沥青镜质体反射率和有机元素含量分析以及Re-Os同位素测年工作,并结合前人相关钻井埋藏史、热历史以及峨眉山大火成岩省的研究成果,揭示了沥青的成因和演化,探讨了乌斯河油气成藏作用与火山活动的联系.研究结果表明：乌斯河古油藏沥青具有较高的沥青反射率（~2.27~2.77）及较低的H/C原子比（0.21~0.22）,成因为经历了热裂解作用形成的焦沥青;沥青Re-Os同位素等时线年龄为~262 Ma,记录了原油热裂解、天然气生成的时间.对比四川盆地内部及川东北地区上震旦统至下寒武统油气成藏的关键时刻,乌斯河地区~262 Ma较早的原油裂解时间与邻区H1井异常的热事件时间（~260 Ma）、峨眉山大火成岩省的形成时代（257~263 Ma）近于一致. 这表明乌斯河地区油气成藏作用受同期大火成岩省火山活动的控制,焦沥青的形成及其Re-Os同位素年龄是对峨眉山超级地幔柱活动的响应. 研究从年代学的角度建立了四川盆地火山活动、异常热事件、烃源岩异常热演化与原油裂解天然气生成之间的联系,为峨眉山大火成岩省的油气成藏效应研究提供了一个典型实例.