中国东部燕山期大规模岩浆活动与岩石圈减薄:与大火成岩省的关系

论述了大规模岩浆活动与岩石圈减薄的关系,指出软流圈地幔与地壳直接接触时,即岩石圈最大减薄时(岩石圈地幔厚度为0),岩石圈厚度等于地壳厚度。中国东部岩石圈最大减薄的时间在燕山期,在这之前和之后,岩石圈是厚的。讨论了中国东部大规模岩浆活动与板块俯冲的关系,认为中国东部燕山期岩浆活动与太平洋板块没有关系:中国东部不属于环太平洋构造带,不是安第斯型活动陆缘,中生代玄武岩不具有岛弧玄武岩的特征,从中酸性岩浆岩得不出岛弧的结论,从三叠纪开始的古太平洋板块扩张方向的演变也不支持板块向西俯冲的认识。认为中国东部燕山期大规模岩浆活动可能与超级地幔柱的活动有关,是一种新的大火成岩省类型。文中将大火成岩省分为两类:一类为B型大火成岩省,部分熔融发生在岩石圈底部,以发育玄武岩为特征;另一类为G型大火成岩省,部分熔融发生在下地壳底部,以发育大规模花岗质岩浆为特征。根据中国东部大规模岩浆活动的时空分布分出5个大火成岩省:鄂霍茨克(大兴安岭北端)、张广才岭—小兴安岭、华北—大兴安岭、华南和东部沿海大火成岩省。认为岩石圈减薄可以产生多种效应,是地壳演化的最重要的动力学因素,但唯独与地壳浅部的伸展事件无关。还评论了流行的岩石圈减薄的见解,认为流行的见解将岩石圈减薄定位在新生代(岩石圈厚80～120km)是似是而非的,不是科学的命题。     

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。     

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.     

中国东部燕山期火成岩构造组合与造山——深部过程

中国东部燕山期火成岩构造组合可识别出两种类型,大多数的火成人有类似于安第斯和美国西部的大陆边缘弧的岩石学与地球化学性质;南岭地区则发育海西型黑云母、二云母和白云母花岗岩组合。沿岩浆构造带可识别出３个火成岩段。按岩浆－－构造事件序列,北、中、南段分别为反时针、顺时针和反时针＋顺时针的ｐＴｔ轨迹。在中段,玄武岩岩浆底侵作用发生于陆壳增厚之后,即顺时针ｐＴｔ轨迹的造山－－深部过程被认为是钾玄岩组合占优势     

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。     

华北燕山带:构造、埃达克质岩浆活动与地壳演化(英文)

埃达克质火成岩在中国东部,包括燕山带是很常见的,一般认为它们是下地壳不均匀的镁铁质岩石及/或富集的上地幔岩石在高压(≥1.5 GPa)下部分熔融的结果。在燕山带内埃达克岩浆的形成有一个很长的时间(约190～80 Ma),然而岩浆活动的峰期却与约170～130 Ma间有基底岩石卷入的陆壳收缩期相一致。尽管埃达克质岩浆活动的历史很长,但那种把岩浆活动与岩石圈的拆沉效应相联系的模式似乎是不适当的。在该带内,埃达克质与非埃达克质岩浆活动有一部分是同时的,而且在地理分布上也是相间的,这说明了在下地壳和上地幔岩石的部分熔融中成分是相当不均匀的。侏罗纪及白垩纪熔融作用的热源应当是与古太平洋板块俯冲相关的中生代板底垫托的玄武岩浆。除了局部例外,在燕山带,埃达克质岩浆活动的终结和碱性岩浆活动的开始约在130～120 Ma,在此时期收缩作用使东亚大达200万km~2以上的地区发生了NW—SE向的区域性伸展作用。强烈的地壳伸展仅局限于华北克拉通北缘分布的少数几个变质核杂岩中。陆壳的伸展减薄合理地解释了130～120 Ma间发生高压埃达克质熔融条件的终结,尽管还有局部年轻的埃达克火山活动(约120～80Ma)可以在伸展规模有限而厚的地壳依然存在的地区继续出现。燕山区早白垩世的碱性侵入体中的锆石不存在前寒武纪?     

南岭燕山期构造-岩浆热事件与锡田锡钨成矿

燕山期发生的与岩石圈减薄和构造转折有关的壳幔相互作用,引起了地球深部能量和物质向浅部的大规模传输,造成了南岭中生代构造-岩浆热事件,从而为成矿作用提供了必需的热、流体、挥发组分和成矿元素,形成了巨量金属堆积的独特地质背景。处于南岭多金属成矿带中段北缘的锡田锡钨成矿区即是在此热事件作用下,形成了云英岩型、似伟晶岩壳型、夕卡岩型、构造蚀变岩型、石英脉型锡、钨多金属矿床。     

江西北武夷地区早燕山期构造-岩浆作用与成矿研究进展

在华南大陆燕山期构造-岩浆作用及年代学理论研究的基础上,收集了大量该区的地质资料及前人研究成果,从成矿系列的划分、成矿岩浆岩的时代、岩浆活动与成矿、构造环境及动力学机制与成矿、矿产分布规律等方面系统阐述了近几年来该区在早燕山时期构造-岩浆作用与成矿研究的相关进展。发现在宏观区域上华南与中生代岩浆作用有关的矿床被划分为了新的五个成矿系列,而江西北武夷地区属第五系列,为武夷―云开成矿带中在印支-燕山期与混合花岗岩、花岗岩有关的成矿系列;随着测年技术及方法的提升,成矿岩浆岩时代的厘定也更加精准;早燕山期的主要矿化类型为岩浆热液型和斑岩型两种,其成矿物质可能起源于同一源区,并受到了构造环境边界及多期次动力学活动的制约;矿产分布规律已越发明确。     

白垩纪大火成岩省与地幔对流

白垩纪事件是全球非常明显和重要的一次地质突发事件,包括洋壳的超巨量形成,地磁正超时达41Ma之久(124~83 Ma),海水温度大幅度升高,黑色页岩沉积和石油形成的大量增长,海平面的快速上升,大气CO2水平的急剧升高,以及伴生的生物灭绝事件等。中—新生代的大火成岩省与冈瓦纳超大陆的裂解伴生,是超级地幔热柱产生的结果,而与欧亚超大陆的形成伴生分散火成岩省,是超级冷地幔下降流的结果,两者的联合构成全地幔对流的格局。全地幔对流模型为白垩纪地质演化、生物演化和环境演化的突变提供地球深部过程的约束。     

大火成岩省的成矿效应

大火成岩省(LIPs)是地质历史上重大的地质事件,巨量的岩浆堆积形成了丰富的矿产资源.按照成矿作用与LIPs事件的关系,将其划分为两种类型:①成矿作用与LIPs事件直接相关,两者时间一致或者成矿作用稍晚,该类型矿床可以作为LIPs的组成部分;②成矿作用与LIPs事件在时间上有明显的间断,但与LIPs有间接的成因联系.与...     

A correlation between the Large Igneous Provinces and mass extinctions: constraint on the end-Guadalupian mass extinction and the Emeishan LIP in South China,eastern Tethys

ABSTRACT

Well-documented outcrops around the Emeishan Large Igneous Province (ELIP) in South China, eastern Tethys, encompassing the end-Guadalupian mass extinction have been investigated. Correlatable sections recording the event exhibit very similar lithological characters, positive-then-negative C isotope excursions and massive biotic demise. Detailed analyses of the fossil record and carbon isotopic variations were carried out on the Guadalupian–Wuchiapingian Boundary sections over the inner, middle, outer zones of the ELIP and its margin. Due to a pronounced decrease in marine habitat area and the environmental and ecological change over this part of the Tethys, the biota crisis records show the loss of numerous tropical invertebrate taxa, and exhibit fewer genera and smaller testing sizes and low productivity. The biota crisis was a sustainable and gradual reduction in diversity over the Capitanian. The associated carbon isotopic data reveal unusually high δ¹³C(carb) values before the late Capitanian, representing higher primary productivity (or buried rate) and more ¹³C-enriched CO₂ released by hydrothermal carbonate breakdown from the upper crust into the sediments at that time. Subsequently, an accelerated negative excursion across the boundary and the gradual excursion with low carbon isotope amplitude favours an increased influx of light ¹²C sourced by the volcanism around the eastern Tethys. The very similar time–space relation between the biota crisis and the Emeishan volcanism confirms that volcanic eruptions may have triggered the biota crisis event in South China. Intensive volcanism could result in detrimental environmental and ecological stresses, habitat loss, organic material splitting, or the emission of light carbon and thermal fluid (or aerosol), implying that the losses of the shallow-marine invertebrates either occurred geologically instantaneously or in a series of closely spaced crises coinciding with the initial phase of ELIP formation. These findings in South China may reveal the causal relation between mass extinctions and LIPs in a global context.     

Rhyolites in continental mafic Large Igneous Provinces: Petrology,geochemistry and petrogenesis

We present a detailed review of the petrological and geochemical aspects of rhyolite and associated silicic volcanic rocks(up to 20 vol%of all rocks)reported to date from twelve well known Phanerozoic continental mafic Large Igneous Provinces(LIPs).These typically spread over<104 km^2(rarely 105 km^2 for Parana-Etendeka)area and comprise<10~4 km^3 of extrusive silicic rocks,erupted either during or after the main basaltic eruption within<5 Myr,with some eruption(s)continuing for≤30 Myr.These rhyolites and associated silicic volcanic rocks(60-81 wt.%of SiO2)are mostly metaluminous to peraluminous and are formed via(ⅰ)fractional crystallization of parental mafic magma with negligible crustal contamination,and(ⅱ)melting of continental crust or assimilation and fractional crystallization(AFC)of mafic magma with significant crustal contribution.Rhyolites formed by extensive fractional crystallization are characterized by the presence of clinopyroxene phenocrysts,exhibit steep negative slopes in bivariate major oxides plots and weak to no Nb-Ta anomaly;these typically have temperature>900℃.Rhyolites formed by significant crustal contribution are characterized by strong negative Nb-Ta anomalies,absence of clinopyroxene phenocrysts,and are likely to have a magma temperature<900℃.Geochemical signatures suggest rhyolite melt generation in the plagioclase stability field with a minor fraction originating from lower crustal depths.A large part of the compositional variability in rhyolites,particularly the SrNd-Pb-O isotope ratios,suggests a significant role of continental crust(upper crustal melting or AFC)in the evolution of these silicic rocks in the continental mafic LIPs.     

大火成岩省研新进展

大火成岩省的含义是指连续的、体积庞大的火成岩(包括镁铁质和长英质火成岩)所构成的巨型岩浆岩建造。镁铁质大火成岩省可分为:大陆溢流玄武岩、火山被动陆缘、大洋高原玄武岩、大岩墙群和大层状侵入体。镁铁质大火成岩省是地幔柱岩浆活动的直接产物,一般与聚敛板块边界无关。长英质大火成岩省主要由酸性、中酸性熔结凝灰岩及与之有成因联系的花岗岩构成,与岩石圈伸展构造和玄武岩浆底侵作用有不可分割的联系。今后研究方向包括大火成岩省的形成与地幔动力学的联系以及它与大陆增生、大陆裂解和生物绝灭的关系。此外还包括大火成岩省与成矿作用研究     

硅质大火成岩省的形成机制及其与资源环境的关系

硅质大火成岩省是以流纹质熔结凝灰岩为主体的（>80vol.%）,覆盖面积大于105km2、体积大于2.5×105km3的巨型岩浆岩建造,多呈条带状产出在大陆边缘,可能与大陆裂解和相邻镁铁质大火成岩省密切相关;其形成时间相对镁铁质大火成岩省较长,可达~40Myr。岩石中有黑云母、角闪石等含水斑晶,多为钙碱性系列,具有从Ⅰ型向A型花岗质岩石过渡的地球化学特征。本文在前人工作的基础上,整理了五个主要硅质大火成岩省的样品数据,综合研究认为其形成是玄武质岩浆底侵（或地幔柱上升）,使得前期由于俯冲形成的富水下地壳重熔后经历不同程度分离结晶的结果。硅质大火成岩省的形成暗示深部有"隐伏的镁铁质大火成岩省",因为上部硅质岩浆的阻碍和富水地壳不易形成岩浆运移通道所以未能喷出,但这些镁铁质岩浆向上输送了大量的SO2气体。大规模的硅质岩浆活动一方面能够将这些SO2气溶胶送入平流层吸收太阳辐射,另一方面能够使海洋富铁后通过光合作用吸收大气中的CO2,从而导致全球降温。此外,硅质大火成岩省还是一个大型的热液成矿系统,形成大量的低硫化型贵金属浅成低温热液矿床,具有重要的经济意义。     

宾川苦橄岩的水含量:对峨眉山大火成岩省成因的启示

近几年来对西伯利亚、哥伦比亚河、塔里木等大火成岩省原始岩浆水含量的分析表明,其源区的显著水化是造成地 幔熔融异常的重要原因之一。峨眉山大火成岩省是全球二叠纪大火成岩省的重要组成之一,前期对其位于宾川剖面底部的 大理苦橄岩水含量的分析表明地幔的水化在峨眉山大火成岩省形成中起到了重要作用。然而大理苦橄岩只能代表峨眉山大 火成岩省初始阶段的熔融条件,而在其后的喷发历史中水是否也起到了关键作用还不清楚。定量分析后阶段喷发的苦橄岩 水含量有助于更完整评估水在大火成岩省形成中的作用。本文报道了位于峨眉山大火成岩省西部岩带宾川剖面中上部的宾 川苦橄岩的水含量,结果表明原始岩浆水含量可高达2.8 wt%,比大理苦橄岩的水含量略低,但仍显著高于MORB 和OIB, 达到了岛弧玄武岩的水含量范围。这表明水对整个大火成岩省的形成中都扮演了重要角色。     

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&#215;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。     

峨眉山大火成岩省底部枕状玄武岩的地质地球化学特征及成因探讨

云南上沧二叠纪枕状玄武岩位于峨眉山大火成岩省内带底部。该玄武岩全岩SiO2含量为49.36%～51.36%,TiO2含量为1.28%～1.91%,MgO含量为6.08%～10.79%,Mg#值为53～69,Al2O3含量为13.91%～16.31%,Na2O含量为1.59%～3.72%,K2O含量较低,为0.18%～0.76%,并且Na2O/K2O比值较高,为4.27～10.48,属拉斑系列玄武岩。具有右倾斜型稀土元素配分模式,重稀土和部分高场强元素与N-MORB接近,轻稀土和部分大离子亲石元素介于N-MORB和上地壳之间。(La/Sm)N比值大多数低于2.0(1.4～2.2),(Ce/Yb)N比值介于2.2～3.4之间,明显低于OIB,不具有OIB的地球化学特征,在Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中位于陆缘裂谷玄武岩区域,推测上沧枕状熔岩是古特提斯洋俯冲到扬子板块边缘形成的初始裂谷扩张的产物。