峨眉山大火成岩省一些问题的再讨论

峨眉山大火成岩省(ELIP)是我国唯一被国际地学界承认的大火成岩省,2000年以来取得了许多重要进展,但是在一些重要问题上还存争论.     

二滩玄武岩的水含量：峨眉山大火成岩省地幔源区水含量的区域性分布特征

近期对科马提岩以及许多大火成岩省中的苦橄岩进行的水含量分析以及地幔潜能温度的研究表明,无论是太古宙还是显生宙的大火成岩省的形成都和含水的地幔柱有关。晚二叠纪的峨眉山大火成岩省（ELIP）位于扬子克拉通西缘,目前主流观点认为其是由地幔柱形成的。前人根据大量的岩石地球化学工作将ELIP分为西区、中区和东区;证明了位于西区的大理、宾川的苦橄岩和玄武岩地幔源区的水含量高于2500×10^-6。然而对于其他区域玄武岩源区的含水性还不清楚。文章以位于中区的二滩剖面底部高钛型玄武岩为研究对象,采用单斜辉石斑晶反演的方法研究恢复了其原始岩浆的水含量。结果表明,单斜辉石斑晶水含量范围为76×10^-6 ~424×10^-6, 对应的平衡熔体水含量为3.01 wt%。在考虑分离结晶影响后,恢复的原始岩浆水含量达到2.71±0.95 wt%。该水含量略低于大理苦橄岩水含量,与宾川苦橄岩相当。而计算的地幔源区水含量最低估计为1357×10^-6,该值低于大理、宾川苦橄岩的源区水含量,但仍显著高于正常洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩源区。ELIP中不同区域的苦橄岩和玄武岩都存在高水含量,这表明在ELIP的形成和演化过程中水都扮演了很重要的角色。     

峨眉山大火成岩省形成后的海平面变化及沉积响应

峨眉山大火成岩省(ELIP)位于扬子板块西缘,是我国被国际学术界认可的大火成岩省,受到国内外学者的广泛关注。对峨眉山玄武岩喷发后的地表沉积响应研究表明,峨眉山大火成岩省断裂带对研究区沉积特征具有显著的控制作用。同时,晚二叠世早期的海平面变化显示为海侵,表明峨眉山玄武岩喷发后有热回沉作用的发生,这一结论为峨眉山大火成岩省的研究提供了重要信息。     

四川宝兴大石包组高钛玄武岩地球化学特征及其岩石成因

分布于龙门山推覆构造带以西、松潘-甘孜地块上的宝兴二叠纪高钛玄武岩具有高的TiO2含量(＞3%)、Ti/Y比值(平均658)和∑REE(平均237μg/g),具有LREE富集的右倾型稀土元素分布模式((La/Yb)N=5.39～13.5),富含大离子亲石元素,不相容元素比值Zr/Nb为9.18～10.1,La/Nb比值为1.19～1.34,Ba/Nb比值为6.11～20.4,8Nd(t)=0.82～2.35,(87Sr/86Sr)i=0.704837～0.706157,具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学特征,形成于板内环境.与典型峨眉山玄武岩对比显示,其岩相学、主元素、微量元素地球化学特征和同位素组成均类似于峨眉山大火成岩省(ELIP)上部的高钛玄武岩系列(HT),表明它们可能同时或在类似的环境下形成.基于上述认识,同时结合最新的年代学研究结果,认为宝兴大石包组高钛玄武岩是峨眉山地幔柱活动的产物,属于峨眉山大火成岩省的一部分.这为峨眉山大火成岩省分布范围从扬子克拉通向西北拓展提供了重要的地球化学证据,为更好地理解该火成岩省事件及其时空分布提供了新的直接资料.     

贵州盘县峨眉山玄武岩系顶部凝灰岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄:对峨眉山大火成岩省与生物大规模灭绝关系的约束

在20世纪90年代,有学者认为峨眉山大火成岩省(Emeishan Large Igneous Province, ELIP)大规模火山活动与二叠-三叠系之交(Permian-Triassic Boundary, P-TB)的生物大灭绝事件在时间上有耦合关系,随后的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年结果也显示峨眉山大火成岩省是晚二叠世形成的。但是,近些年大量的SHRIMP U-Pb测年结果表明,ELIP大规模火山喷发约在~260Ma;因此有研究认为,ELIP火山活动与中二叠世瓜德卢普期末(end-Guadalupian)的生物灭绝事件在时间上联系更加紧密。至于P-T界线生物大灭绝,现在多数学者认为是,由于西伯利亚大火成岩省火山强烈活动释放大量气体和火山灰所造成环境变化引起的。最近,我们在ELIP东部的贵州盘县峨眉山玄武岩系剖面中发现顶部发育厚度达近百米的凝灰岩层,其LA-ICP-MS U-Pb法测年结果为251.0±1.0Ma,与浙江煤山剖面中二叠系-三叠系边界处黏土层或火山灰层的锆石U-Pb年龄接近。因此,峨眉山玄武岩喷发结束的时间应该在P-T边界,与西伯利亚大火成岩省的主体喷发时间一致。新的测年结果暗示了ELIP火山活动与地球历史上最大的一次生物灭绝事件(P-T边界)可能存在着成因联系。     

峨眉山大火成岩省岩石成因与空间差异性研究——基于全区高Ti玄武岩地球化学数据分析与模拟

高Ti玄武岩成因是峨眉山大火成岩省(ELIP)研究的热点问题。由于高Ti玄武岩地球化学特征在空间上存在差异,其岩石成因尚未达成共识。本文系统收集了峨眉山大火成岩省中高Ti玄武岩地球化学数据以及锆石ID-TIMS U-Pb测年结果,并进行统一处理分析与模拟。研究结果显示,峨眉山大火成岩省形成于约259～258 Ma,高Ti玄武岩在大火成岩省全区均有出露。自西向东,岩石年龄无明显变化规律,厚度逐渐变薄。高Ti玄武岩起源于具有富集地幔特征的地幔柱源区,几乎没有遭受地壳混染,经历了低程度部分熔融作用并可能混入了少量岩石圈地幔物质,发生了以单斜辉石为主的分离结晶作用。峨眉山大火成岩省深部存在一个非对称式的地幔柱,自西向东,高Ti玄武质岩浆起源深度变浅、温度降低,熔融深度和压力随之降低,熔融程度相对增大。模拟表明,源区石榴石相和尖晶石相的熔融程度分别为0.5%～2%和5%,石榴石相熔融比例自西向东由90%减小至40%,而尖晶石相熔融比例由10%增大至60%。     

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。     

桂西龙川-世加辉绿岩型金矿的成矿背景研究

<正>位于杨子地台西南缘的桂西分布着大面积的晚古生代基性侵入岩(辉绿岩和玄武岩)。众多研究表明,这些基性侵入岩介于华南、印支和思茅地块三者交界分布,呈层状或似层状小岩体产出,与峨眉山地幔柱有关。桂西基性岩的分布虽然距离峨眉山大陆溢流玄武岩主体比较远,但是它位于峨眉山大火成岩省(ELIP)东南部,表明二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆活动已经影响到了桂西地区,故桂西地区基性岩可能是二叠纪峨眉山大火成岩省外带外侧东南端的产物(吴浩若等,1997;王忠诚等,1997;廖帅等,2013)。     

峨眉山大火成岩省地壳密度结构及岩浆规模约束

峨眉山大火成岩省(ELIP)出露于扬子板块西缘,其形成以后经历了多期构造运动的破坏,掩盖了峨眉山玄武岩的原始分布状况,导致对ELIP岩浆活动规模的低估。近来一些研究者基于天然地震层析成像反演的研究认为ELIP出露区地壳不显示高速特征,据此推断ELIP岩浆活动规模有限,是下地壳拆沉作用而非地幔柱活动的产物。本文根据横穿峨眉山大火成岩省的丽江-清镇地震剖面所获地壳P波波速,依据P波波速与密度的线性关系计算ELIP内带核心、外围区域和中带、外带的地壳密度结构。结果显示:内带核心区域与中带相比,上地壳密度高79kg/m~3、下地壳上部和下部的密度值分别高出68 kg/m~3和101 kg/m~3;与外带相比,内带核心区域上地壳密度高92kg/m~3、下地壳上部和下部分别高出99 kg/m~3和126 kg/m~3。峨眉山地幔柱活动形成的镁铁质-超镁铁质深成岩在ELIP内带核心区域的侵位和堆积,是ELIP各带之间地壳密度存在显著差异的原因。根据ELIP不同区域的地壳密度差估算得到内带核心区域地壳内的高密度镁铁质侵入岩和超镁铁质侵入岩总体积约为(45~120)×10~4km~3。此结果与峨眉山玄武岩体积[(25~60)×10~4km~3]之和,给出ELIP岩浆活动的规模为(0.7~1.8)×10~6km~3。这一结果支持ELIP的形成与地幔柱活动有关的认识。     

四川省沐川地区峨眉山玄武岩元素地球化学特征与成因探讨

本次研究对分布于峨眉山大火成岩省(ELIP)中带,四川省沐川地区的玄武岩进行元素地球化学研究,初步探讨了其成因。研究表明,该玄武岩具有高钛(TiO_2=3.81%～5.15%,Ti/Y=605.95～939.83)、高铁(TFe_2O_3变化于13.78%～17.61%)和相对低镁(MgO=3.50～5.16)的特点,属高钛碱性玄武岩系列。玄武岩Lu/Yb比值较低(0.11～0.15),在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上,Ti显示正异常,Ta,Nb显示正常-弱负异常,指示母岩浆仅受到少量下地壳物质的混染。在Harker图解中,MgO与SiO_2呈负相关,与Al_2O_3/CaO,TFe_2O_3,TiO_2,P_2O_5,Cr呈正相关,暗示岩浆上升过程中很可能发生了橄榄石、单斜辉石、Ti-Fe氧化物(磁铁矿、钛铁矿)、磷灰石等矿物的分离结晶作用。玄武岩的元素地球化学组成显示岩浆源自OIB型地幔源区,进一步Sm/Yb,La/Yb比值分析显示,源区以石榴石二辉橄榄岩为主。由于峨眉山大火成岩省(ELIP)中、外带包括沐川、昭通、贵州和广西等地的高钛玄武岩具有相似的元素地球化学组成,且在Ti/Yb-Nb/Th图解上未显示大陆岩石圈地幔物质加入的趋势,推测这些玄武岩很可能是地幔柱头部物质在石榴石稳定区发生低程度部分熔融所形成。     

云南保山卧牛寺组玄武岩成因：地幔柱活动的产物？

保山卧牛寺组玄武岩为低钛拉斑玄武岩，具有大陆板内玄武岩的特征，总体与蛾眉山玄武岩中的低钛玄武岩相似。其分异程度较高，富集大离子亲石元素和高场强元素，有明显的Nb、Ta负异常，Zr和Hf正异常，Eu无异常或弱负异常。该玄武岩由3个大喷发旋回形成3个岩石单元，其中下部早期第1单元由致密块状玄武岩、斜斑玄武岩、杏仁玄武岩和凝灰岩组成，第2和第3单元中见少量橄榄玄武岩和粒玄岩以及辉绿岩脉。有较高的^86Sr／^87Sr值(0．705966—0．706657)、较低的^143Nd／^144Nd值(0．512212—0．512283)，εNd(t)多为负值，源区为介于EMI和EMⅡ端员之间的富集岩石圈地幔。上述地球化学和同位素特征均可与蛾眉山玄武岩下部低钛拉斑玄武岩对比，表明该期岩浆作用可能同为地幔柱活动的产物，并暗示蛾眉山大火成岩省向西有很大的延伸。     

大火成岩省及地幔动力学

大火成岩省由一个体积巨大的、连续的、以富镁铁岩石占优势的喷出岩及其伴生的侵入岩组成，是一个全球现象。它包括大陆溢流玄武岩和伴生的侵入岩，火山被动边缘玄武岩，大洋高原、海岭、海山群和洋盆溢流玄武岩。Ontong Java和Kerguelen-Broken Ridge大洋高原、北大西洋火山被动边缘、德干和哥伦比亚河大陆溢流玄武岩是3个主要大火成岩省的典型代表。各种不同的大火成岩省在时空分布及组成上都具有相似性，它们具有非常大的体积、高的喷发速率，岩石类型以拉斑玄武岩为主。大火成岩省代表了地球上已知的最大的火山岩浆活动，记录了物质和能量从地球内部向外的大量转换。大火成岩省难以用板块构造来解释，可用热柱模式来解释，通常被认为是与来自下地幔的热柱“头”有关。大火成岩省是地球动力学过程在地壳的表现，因此大火成岩省参数可作为边界条件去反演地幔动力学过程。     

试论峨眉山玄武岩的地球动力学含义

峨眉山大陆溢流玄武岩是中国唯一被国际学术界认可的、地幔柱成因的大火成岩省。峨眉山玄武岩的主相喷发时间约为260Ma,与二叠纪晚瓜德鲁普期生物灭绝事件的时间相当。地球动力学模拟结果显示,地幔柱活动不仅与超静磁带的产生和结束有密切联系,而且地幔柱活动可能引发生物大灭绝。文中讨论了前人对峨眉山玄武岩的来源、成因以及喷发与持续时间等重要研究进展,并基于新的古地磁研究结果,探讨了峨眉山玄武岩与Kiaman负极性超静磁带(KRS)和二叠纪晚瓜德鲁普期生物灭绝事件的联系以及相应的地球动力学含义。     

云南丽江苦橄岩Re-Os同位素地球化学初步研究

报导了云南丽江地区大具和仕满剖面12个苦橄岩和6个玄武岩的Re，Os含量和Os同位素组成。苦橄岩和玄武岩具有明显不同的Re-Os体系的特征。苦橄岩具有高的Os元素丰度［(1.5~3)×10-9］和低的Re元素丰度（<0.05×10-9）；共生的玄武岩具有低的Os元素丰度（<0.5×10-9）和相对高的Re元素丰度（<0.8×10-9）；苦橄岩具有低放射成因的 187Os/188Os 比值（0.123 3~0.126 6），而玄武岩具有高放射成因的187Os/188Os比值（0.133 8~0.157 7）。苦橄岩的Re-Os同位素特征与越南西北部二叠—三叠纪科马提岩具有低放射成因Os同位素特征相似，而玄武岩的Re-Os同位素特征与峨眉山大火成岩省（LIP）其他地区玄武岩的高放射成因的Os同位素特征相似。苦橄岩的Re-Os同位素特征表明，形成峨眉山LIP的地幔柱可能来自对流上地幔而不是深部的核-幔界面。换言之，峨眉山LIP的形成受控于岩石圈地幔过程而不是地幔柱过程。     

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(～260 Ma)、西伯利亚(～250 Ma)和德干(～66 Ma)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.     

峨眉山大火成岩省东区普安玄武岩系年代学、地球化学及成因研究

广泛分布于中国西南川、滇、黔三省的峨眉山玄武岩是我国最早被国际认可的大火成岩省,受到了国内外学者的广泛关注.前人对大火成岩省西区玄武岩已达成多项共识,而对东区玄武岩的岩石组合、火山活动时限、岩石成因等方面还存在诸多争议.本文以峨眉山大火成岩省东区贵州普安玄武岩系为研究对象,通过解析典型剖面,明确该区玄武岩系岩石类型从底...     

The petrogenetic interrelationship of Wajilitag complex components in the early Permian Tarim large igneous province,NW China

ABSTRACT

The Permian Tarim large igneous province (TLIP) is located in the Tarim basin, NW China. Although the flood basalt of the TLIP has been intensively studied, other igneous components within TLIP have not yet been sufficiently investigated. The Wajilitag igneous complex is outcropped with a rather limited exposure by regional tectonic uplift. However, various igneous rocks, both mafic–ultramafic and syenitic, can be observed as either intrusions or extrusions in this area. It is an ideal location for studying the magmatic evolution of different components within the TLIP. We systematically examine the geological, geochronological, and geochemical characteristics of the Wajilitag complex, to further constrain the petrogenesis of each component and their interrelationships, as well as the implications to the petrogenetic model of TLIP. The igneous rocks in Wajilitag complex can be classified into two series based on their geochemical features: Series A and Series B. Series A are more alkalic, more trace element enriched and more isotopically depleted than Series B. Series A includes nephelinite, aegirine–nepheline syenite (ANS), and syenite porphyry (SP), whereas the Series B consists of clinopyroxenite, gabbro, diorite, hornblende-bearing syenite (HS), and quartz syenite (QSN). Dolerites can either belong to Series A or Series B depend on its geochemistry. Kimberlitic rocks are independent of the Wajilitag complex geologically, geochemically, and geochronogically. The temporal sequences of Wajilitag complex would be clinopyroxenite→gabbro→ diorite/syenite→nephelinite. The dolerite can be emplaced later than the syenite but can extend to an earlier period. In contrast to the Tarim basalts, the Wajilitag complex belongs to the second stage of magmatism in the TLIP. The mantle source for the Tarim basalts, the Series B and Series A gradually changed from SCLM-dominated to plume-dominated component.     

Cenozoic lithospheric extension induced magmatism in Southwest Japan

Island chains off western Kyushu are the surface exposure in the northern margin of the Taiwan–Sinzi Folded Zone that spreads along the arc–trench system in the back-arc side from SW Japan to Taiwan. Intermittent igneous activity between the Middle Miocene and Holocene occurred on these islands and widely covered or intruded sedimentary rocks of Early–Middle Miocene. Geochemistry of the volcanic rocks from the Hirado, Ikitsuki and Takushima islands believed to relate to the back-arc opening along the East China and Japan Seas shows a temporal change in source material. Submarine to sub-aerial volcanism occurred on Hirado Island at 15 Ma during the final opening stage of the East China Sea producing tholeiitic basalt and associated andesite–dacite. These eruptives show low incompatible element contents and high FeO*/MgO ratios and reflect a tholeiitic differentiation trend. High Sr and Pb and low Nd isotopic ratios suggest the involvement of EM2-like lithospheric mantle and crustal material in the formation of these syn-opening volcanic rocks. Post-opening alkali basalt volcanism occurred at 9–6 Ma on the islands is characterized by OIB-like higher large ionic lithophile elements (LILE) and high field strength elements (HFSE) compared to 15 Ma basalts in this region and Quaternary basalts along the volcanic front. They have variable range of incompatible element concentrations and ratios along with variable Sr, Pb and Nd isotopic ratios suggesting the involvement of both lithospheric and asthenospheric sources at variable melting degrees (from 4% to less than 15%). The observation that the isotopic compositions of Quaternary alkali basalts south of the studied area are even more depleted suggests an increase in the involvement of asthenospheric source with time.     

峨眉山大火成岩省“高钛玄武岩”和“低钛玄武岩”成因探讨

大量的岩石化学资料分析表明，峨眉山大火成岩省玄武岩的TiO2含量是连续变化的，不存在明显的间断。野外地质特征表明高钛和低钛玄武岩既不存在空间分带，也不存在时间分带。其Sr、Nd和Pb同位素组成也没有明显的区别，推测它们可能是同源岩浆分离结晶的产物。根据MgO和TiO2的相关关系，可将苦橄岩和玄武岩的演化划分为4个趋势，并采用分离结晶模式对其进行了成因模拟，表明高钛和低钛玄武岩是同—母岩浆(苦橄—玄武岩浆)通过不同矿物相分离结晶的产物。     

峨眉山玄武岩研究中的一些问题的讨论

峨眉山玄武岩是当前研究的特点，本文从以下方面论述了峨眉山玄武岩研究中存在的一些问题：时空分布；岩石组合；高Ti和低Ti玄武岩；与其它典型大陆溢流玄武岩的异同点；与地幔柱的关系和地幔柱的起因。对这些问题提出了一些新的认识和解释，或者提出了解决这些问题的途径。这些问题的解决，对研究娥眉山玄武岩本身以及地幔柱－岩石圈的相互作用及其成矿效应均具有重要意义。