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.     

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.     

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...     

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.     

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.     

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。     

峨眉山大火成岩省赋Nb-Ta-Zr矿化正长岩脉的形成时代和锆石Hf同位素组成

攀西地区广泛发育Nb-Ta-Zr矿正长岩脉,它们在空间上与峨眉山大火成岩省的玄武岩、辉长岩及长英质岩体(正长岩和花岗岩)共生,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-Zr矿区中的正长岩体、无矿及含矿正长岩脉进行了锆石LA-ICPMS法U-Pb定年和Lu-Hf同位素研究。研究表明,炉库矿区正长岩体和无矿正长岩脉锆石U-Pb年龄为255.6±2.0Ma和255.6±1.5Ma,含矿正长岩脉为256.7±4.4Ma;白草矿区正长岩体和含矿正长岩脉形成时间为257.9±2.3Ma和257.8±1.3Ma。这些年龄结果均显示攀西地区Nb-Ta-Zr矿化的形成时代与正长岩体一致,说明Nb-Ta-Zr矿化的形成与峨眉山大火成岩省紧密相关,为地幔柱成矿系统的一部分。两个矿区含矿正长岩脉的锆石ε_Hf(t)值分别为+0.1~+9.5(多数集中于+2~+6,炉库矿区)和-0.2~+7.7(白草矿区),与正长岩体相似(炉库矿区为+1.0~+6.6,白草矿区为+2.1~+6.2),说明含矿岩脉与正长岩体有紧密成因联系。结合锆石年龄和Hf同位素研究初步认为,正长岩体和正长岩脉是峨眉山地幔柱岩浆底侵到下地壳底部的基性岩再次部分熔融的结果。     

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...     

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。