试论“塔里木-扬子古大陆”再造

扬子古板块在地史演化中,是与塔里木板块靠近还是与华北古板块相近,这是中国大陆再造中长期争论的问题。在前人有限资料基础上,从岩石学、古气候学和古生物学等方面,论证扬子与塔里木古板块内部地质特征的可比性,从构造解析板块边缘造山带的岩石学记录,追踪扬子与塔里木古板块地史演化中的相关性,得出从新元古代至二叠纪扬子古板块多与塔里木古板块靠近,成为一个大陆,我们暂命名为“塔里木-扬子古大陆”。后经“峨眉地幔柱”的作用和“峨眉地裂运动”的拉张,古大陆解体,二板块分离,扬子古板块向东漂移到现今位置。二板块会聚和离散的演化模式若能成立,则涉及到中国一些基础地质科学的重新认识,也对预测大型矿产提供一点新思路。     

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。     

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。     

论塔里木——扬子板块及其古地理格局

本文重新审视塔里木与华北、扬子板块的亲疏关系,提出秦祁昆褶皱带应解体,柴达木、阿拉善与塔里木板块原为一体.新的古地理格局是塔里木—扬子板块为晋宁(塔里木)运动之后,形成的一个巨型克拉通,南方型震旦系及其冰成岩是其原始范围的标志.     

地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义

本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上,针对近年来研究中提出的一些科学问题进行初步的探讨,提出了识别古老地幔柱的地质-环境-地球化学综合判别原则,提出了存在地幔柱的第3种类型,而埃达克岩很可能是第3类地幔柱的典型产物之一,指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性,也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找矿的意义.中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境,具有与俄罗斯西伯利亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性,有着良好的找矿前景.     

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.     

与峨眉地幔柱有关年代学研究的新进展及其意义

研究表明,云南白马寨铜镍硫化物矿床中矿石的Re-Os等时线年龄〔(249±32)Ma〕、四川杨柳坪外围麦约尔苦橄质基性-超基性岩中金云母的40Ar/39Ar坪年龄〔(250.2±1.9)Ma〕及攀枝花铁矿层中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄〔(256.85±2.69)Ma〕都与峨眉山玄武岩的年龄一致,表明它们的形成时代基本相同。在空间上,这些矿床与峨眉山玄武岩及同时期形成的基性-超基性岩密切相关,因此可以认为,它们都是峨眉地幔柱在古生代与中生代之交达到活动高峰期的产物。     

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”。     

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。     

峨眉火成岩省地幔热柱稀土元素标志

本文首先讨论了峨眉火成岩省地幔热柱不同部位及地幔基质的REE特征,根据REE丰度结构估算了地幔基质的REE丰度;然后由苦橄岩类和橄榄岩类REE特和区别,估算了地幔热柱尾柱的REE丰度;最后根据成分接近原生岩浆的玄武岩的REE丰度变化下限,估算了地幔热柱头冠的REE丰度。本文同时讨论了地幔热柱在地幔基质中的可能间关系,以及确定其空间位置的依据。     

峨眉地幔柱轴部的榴辉岩-地幔岩源区:主元素、痕量元素及Sr、Nd、Pb同位素证据

峨眉山大陆溢流玄武岩(ECFB)的西南部以丽江、大理和攀枝花三角区为中心的苦橄岩分布区,面积约5×10 4 km2 ,为峨眉地幔柱的轴部区。Sr、Nd、Pb同位素和痕量元素研究表明,大部分火山岩样品落在洋岛火山岩成分范围内,并存在类似FOZO、HIMU和EM - 的三个端元。这说明它们是在地幔柱轴部,由地幔岩和榴辉岩(古玄武质洋壳)组成的源区产生的岩浆形成的。岩浆源区再循环玄武质洋壳的存在可能是该区超大型钒钛磁铁矿床形成的根本原因。少部分分布在洋岛火山岩成分范围之外的样品,一部分属于地幔柱岩浆与地壳混染产物,另一部分低Ti岩石可能与岩石圈反应有关。地幔端元的地球化学特征如下:FOZO端元以白林山苦橄玄武岩(YB-0 1)为代表,低87Sr/86 Sr(0 .70 36 ) ,高1 43Nd/1 44 Nd(0 .5 12 7) ,中等2 0 6 Pb/2 0 7Pb(18.5 6 93) ;Nb/U =36 .6 7,Th/Nb =0 .0 82 ,L a/Nb=0 .91,Zr/Nb=6 .2 3。HIMU端元以丽江苦橄岩(JL - 2 9)为代表,高2 0 6 Pb/2 0 4 Pb(2 0 .6 4 12 )和2 0 7Pb/2 0 4 Pb(15 .74 89) ,低87Sr/86 Sr(0 .70 4 8)。EM - 端元包括两部分:1以二滩苦橄岩-玄武岩(R- 1、3、5、8)为代表,高87Sr/86 Sr(0 .70 73) ,低1 43Nd/1 44 Nd(0 .5 12 3) ,低2 0 6 Pb/2 0 4 Pb(17.996 8)和2 0 8Pb/2 0 4 Pb(37.94 5 0 )     

塔里木地块前寒武纪地质研究进展评述

塔里木地块是我国三大主要陆块之一.它是一个具有完整的前寒武纪基底且发育了良好的新元古代盖层沉积的大陆块体.笔者等综合了近十年来中外地质学家对塔里木前寒武系的研究成果,并对这些取得的资料进行系统分析,概括了塔里木前寒武纪构造演化阶段、过程以及塔里木在前寒武纪时期与全球性的超大陆汇聚和裂解事件的沉积、变质、岩浆及构造作用的耦合关系.特别指出,笔者等详细地讨论了含蓝片岩的阿克苏群可能的沉积时代、发生蓝片岩相变质的时间,并结合对新元古代岩浆事件的综合分析,提出塔里木在新元古代早期(900Ma)汇聚到澳大利亚北缘,成为Rodinia超大陆的一部分.在新元古代中—晚期,沿塔里木北缘的俯冲可能一直持续到760Ma.820～760Ma期间,新元古代Rodinia超级地幔柱和板块俯冲共同制约了塔里木北缘的岩浆作用和变质作用.这一模式可能对认识华南地区新元古代复杂的岩浆作用具有启示意义.     

地幔柱构造对松辽盆地及渤海湾盆地形成的制约

中国东部松辽盆地和渤海湾盆地形成与演化的深部动力学机制尚未得到很好的解释．通过对区域地震资料盆地沉积记录、火山岩岩石探针和大地构造演化历史的综合分析,认为地幔柱(柱头直径约500km)在晚侏罗世一晚白垩世时形成于松辽地区,经历了软流圈地幔上涌、地壳抬升与伸展、火山活动,导致松辽盆地的形成;由于华北板块向北移动,始新世时地幔柱(柱头直径600-800km)移动到京津一渤海湾地区,类似的地质过程形成了渤海湾盆地．渤海湾地幔柱的活动还可能是京津唐地区地震多发的根本原因。     

东南沿海地区新生代火山作用和地幔柱

通过本文的研究表明 ,东南沿海地区从沿海→内陆 (牛头山→闽清→明溪 )新生代玄武岩的年龄逐渐变小 ,具有火山链的特征 ;微量元素和 Sr- Nd同位素特征与洋岛玄武岩 (OIB)类似 ;上地幔具有过热状态和扰动的热结构 ;地球物理具有低的 Vs 异常及提供了在该区下面具有地幔柱的 CT模式 ;火山岩具有较高的 3He/4He同位素比值 ,因此提出了研究区下面存在地幔柱。进一步根据火山岩的热动力学参数 ,从沿海→内陆 ,随火山岩年龄变小 ,火山岩的碱性程度逐渐增加 ,岩浆起源的深度逐渐变深 ,局部熔融程度逐渐变小等特征 ,提出了地幔柱的形成是由太平洋板块俯冲诱发 ,地幔柱位于俯冲带上面 ,南海的扩张和新生代火山岩的形成是地幔柱作用的结果 ,并提出地幔柱成因演化模式。     

地幔柱数值模拟研究进展

国外大量的数值模拟研究表明地幔柱由热浮力驱动,流体的黏度对地幔柱的形状和物质组成有着很大的影响,地幔柱可造成岩石圈的熔蚀减薄和地表隆升,数值模拟可以定量地得出地幔柱运动的速度、岩石圈的熔融量和熔融温度等要素,但这些模拟描述的仅是物理过程,缺乏与化学动力学相耦合.国内开发的可对峨眉地幔柱进行数值模拟的软件MantlePlume1.0也存在许多需要进一步研究解决的问题,如峨眉山玄武岩的物质来源、活动中心、喷发时限、喷发规模、岩石圈的隆升程度,以及峨眉地幔柱的温压条件和断裂构造形成机理等.