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。     

峨眉山地幔柱成矿作用分析

概述了峨眉山地幔柱成矿作用的基本类型和主要特点，对主要成矿类型包括地幔柱活动直接形成的岩浆矿床和地壳响应形成的间接矿床作了全面的分析介绍，初步勾画了峨眉山大火成岩省地幔柱成矿作用的基本框架。     

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.     

地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例

地幔柱沟通了地核、地幔、地壳各个圈层之间的物质与能量交换,提供了板内构造岩浆活动及成矿作用的一种重要的动力学机制。峨眉山地幔柱是晚古生代全球最显著的地幔柱活动之一,形成了多种有重大资源经济价值的矿床类型。以峨眉山地幔柱为例,对几种典型矿床类型的产出特征及成因进行了系统分析,阐述了地幔柱成矿系统中各种成矿作用与地幔柱构造岩浆活动的关系及成矿机理。(1)通过对部分典型岩浆硫化物矿床的地质地球化学特征和矿化特征分析,揭示了峨眉山大火成岩省不同矿化特征的岩浆硫化物矿床形成于统一的地幔柱岩浆活动体系,并与峨眉山玄武岩为同源演化关系,岩浆演化过程及硫化物熔离富集过程存在的差异造成了矿化类型的变异。(2)对攀西地区4个超大型钒钛磁铁矿矿床进行了详尽的地质地球化学分析,论述了成矿岩浆的性质、与峨眉山玄武岩的关系及成岩演化过程和成矿模式,表明成矿母岩浆来自于地幔柱,但经历了较大程度的地壳混染作用,提出岩浆的多次补给混合及结晶锋面上发生的双扩散造成的液态分层导致了韵律条带矿石的形成。(3)阐述了滇黔相邻地区玄武岩型自然铜和黑铜矿铜矿化现象,指出玄武岩岩浆气液阶段的自变质作用和玄武岩构造变质热液蚀变改造作用两种方式造成铜矿化富集,岩浆气液阶段的自变质作     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

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.     

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”。     

地幔柱构造的沉积及环境响应——以峨眉地幔柱为例

通过对上扬子板块西北部中二叠统地层、岩性、古生物及地球化学特征,并结合前人研究资料分析认为,受峨眉地幔柱活动而形成的穹窿状地壳隆升影响,四川盆地中二叠世地貌特征表现为西南部较高,向东及东北方向平缓降低,其中不发育陡斜坡及斜坡转折带。该古地貌特征与区域海平面升降共同控制和影响了研究区古地理格局及演化,形成了受峨眉地幔柱活动控制的缓坡型碳酸盐岩台地。中二叠世岩性、古生物及地球化学特征对峨眉地幔柱活动均有相应的响应,根据穹窿状水下隆起不同部位沉积的岩性、古生物组合、沉积构造以及地球化学特征,四川盆地中二叠世总体表现为西南部环境开阔,水体动荡,发育开阔台地亚相,向东及北东方向逐渐过渡为浅缓坡亚相和深缓坡亚相发育区。开阔台地及浅缓坡环境中生物最为丰富,古串珠虫(Palaeotextularia)组合和翁格达藻(Ungdarella)组合分布于开阔台地,而浅缓坡环境的代表主要为米齐藻(Mizzia)-假蠕孔藻(Pseudovermoporella)组合、球旋虫(Glomospira)-始毛盘虫(Eolasiodiscus)组合及节房虫(Nodosarinae)组合等,向东及东北方向生物逐渐减少,至深缓坡环境,仅在其上部有少量分布。微量元素的丰度变化也反映了古环境特征,从开阔台地至深缓坡,沉积环境逐渐从氧化向还原环境变化,Ba、Sr、V、Cu等微量元素的平均丰度值逐渐增大。     

贵州矿产与峨眉地幔柱演化阶段的成因联系探讨

贵州境内与峨眉地幔柱不同演化阶段有关的矿产初步分为三类,一类是在峨眉地幔柱演化的壳幔相互作用阶段,因地壳隆升于遵义断拱内形成的石炭纪沉积型铝土矿;第二类是在峨眉地幔柱演化的喷发—消退阶段,与玄武岩有直接成因关系的热水沉积型锰、铁锰、含锰菱铁矿,玄武岩铜矿及火山—沉积型硫铁矿等;第三类可能主要于峨眉地幔柱喷发—消退阶段,因壳幔相互作用,地幔热流上升诱发地壳的重熔以及各种地质响应而形成的中-低温热液矿床,还有一些是在喷发-消退阶段后期,与残留在地壳底部的固化地幔柱"活化"有关的中-低温热液矿床。     

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 )     

“峨眉地幔柱”对扬子板块和塔里木板块离散的作用及其找矿意义

扬子板块与塔里木板块，目前直线相距约1900km(且末与成都间距离)，但国内许多地学工作者从古生物群和沉积相的相似性，认为早古生代两板块相连或相距不远。本文从中国古生代板块构造演化史中出现的“兴凯地裂运动”和“峨眉地裂运动”，论述扬子板块和塔里木板块离散和汇聚中的运动学特征，从“峨眉地幔柱”理论阐述扬子板块向东漂移的动力学机制。扬子板块在二叠纪与塔里木板块离散并向东漂移的论断若能成立，则为古特提斯在中国境内首先打开提供依据；对全球一些地方(俄罗斯的通古斯、印度的潘加尔)二叠纪玄武岩大面积同时喷发有重大的地球动力学理论意义；研究二叠纪末一三叠纪初生物大绝灭事件具有重要作用；还可在阿尔金地块及其邻区找到攀枝花式的钒、钛磁铁矿及铜、镍、铂等金属矿床，对比四川盆地二叠系生物礁块气藏成藏条件，对塔里木盆地油气藏生成、运聚和保存等条件以及在下古生界寻找大油气田，均有启示作用。     

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.     

地幔热柱及其成矿作用研究

成矿作用研究表明,在地球的演化历史中,成矿数量有从少到多,聚矿能力有由弱到强的演化趋势.中生代为全球规模的成矿大爆发阶段,究其原因可能与地球的发展演化密切相关.地球形成的早期,由于地球物质尚未充分分异,成矿强度不大.当然,有部分在地球演化早期形成的矿床,在后来的多次构造改造过程中被改造迁移,甚至消失.中生代地球进入了一个强烈的地幔热柱活动时期,聚集于D"层及外核的成矿物质可通过地幔热柱多级演化向上迁移,并在幔枝构造的有利构造扩容带中成矿,幔枝构造则成为中生代主要的成矿控矿构造类型.     

Characteristics of Upper Mantle Activity in the South China Sea Region and the Indochina Mantle Plume

According to computed results of the mantle traction field beneath the lithosphere based on satellite-modelled gravity anomalies of different degrees, it has been revealed that the three types of mantle convection on different scales existing in the South China Sea region is the key factor controlling the geodynamics. The mantle convection models on large and middle scales have been proved by natural seismic S-wave tomographic data and interpreted by using the present mantle plume concept In consideration of other relevant geological and geophysical data, the authors put emphasis on discussing the expression form, origin and age of the Indochina mantle plume and its important effect on the conversion of organic matter and hydrocarbon accumulation in Cenozoic basins.     

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。