东南沿海地区第四纪大陆岩石圈地幔的特征

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自年轻的大陆岩石圈地幔 ,该岩石圈地幔在岩石学、矿物组成、痕量元素以及Sr Nd同位素组成等各方面具有很大差异。这些差异反映了它们来自不同的地幔过程。南海张开与地幔热柱有关 ,南海扩张后第四纪形成的火山岩携至地表的包体更多保留了地幔热柱的信息。橄榄岩包体的矿物成分与深海橄榄岩类似 ,相对贫Opx而富Ol;在痕量元素上 ,表现为强不相容元素的富集 ,其配分模式类似于其寄主岩 ;Nd同位素强烈亏损 ,显示出比MORB源区更亏损的特征。大陆岩石圈地幔经历了来自地幔深处的贫SiO2 熔体的进一步改造。     

大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

快速上涌的大陆溢流玄武岩（CFB），与大陆裂开存在密切的成因关系。CBF总体岩石及地球化学成分均一，富集同位素及不相容元素，但一些样品含有明显的亏损成分，反映出普遍的地幔不均一性，来自上下地幔边界及软流圈的地幔柱提供了CFB所需的主要物质和能量来源，地壳混染作用对CBF的成分影响不大，而受俯冲带脱水流体以及热地幔柱自身与围岩发生的交代作用影响。交代岩石圈地幔对CBF产生重要影响，很好地解释了CFB所具备的微量元素和同位素特征。     

大陆板内玄武岩数据挖掘:成分多样性及在判别图中的表现

通常认为,大陆溢流玄武岩(CFB)、裂谷玄武岩(CRB)、板内玄武岩(WPB)均产于板内构造环境,其地球化学特征与OIB类似,源于富集的下地幔,与地幔柱的活动有关。本文利用GEOROC数据库对全球CFB、CRB和WPB数据进行挖掘,发现上述三类玄武岩判别图投图几乎落入了全部的构造环境域,有些甚至主要落入MORB和IAB区,而不是落入WPB区。结果表明原先的玄武岩判别图的判别功能值得商榷,尤其对大陆玄武岩来说,许多判别图都存在问题。全体CFB、CRB和WPB的地球化学成分变化巨大,暗示其源区具有强烈的不均一性:部分CFB、CRB和WPB来自富集的地幔柱,仍然具有经典的OIB的特征;部分来自MORB的源区,与MORB的再循环作用有关;部分来自岛弧岩石圈之下的亏损地幔源区,以强烈亏损Nb-Ta为特征,类似岛弧玄武岩的地球化学特征。许多地区的大陆玄武岩可分为低钛和高钛两类,低钛玄武岩大多是亏损或强烈亏损的,而高钛玄武岩通常是富集型的。本文的研究表明,富集型大陆玄武岩可能来自富集的下地幔,而亏损的和强烈亏损的玄武岩可能来自具有MORB或岛弧特征的软流圈地幔。进一步指出,源区性质可能是大陆玄武岩多样性的主控因素,其次为部分熔融程度、熔融深度、结晶分离、陆壳混染以及AFC过程。     

大火成岩省是地幔柱作用引起的吗?

自Morgan在1971年提出地幔柱假说来解释大洋岛链的火山迁移规律以来,对于地幔柱是否存在一直存在着争论。大火成岩省以短时间内的巨量喷发为特征,这种特殊现象一般被认为是地幔柱作用的结果,原因是它可以解释大火成岩省中的许多现象:(1)短时间内的巨量幔源岩浆;(2)喷发前>500 m的隆起;(3)高温苦橄岩和科马提岩的存在;(4)热点轨迹;(5)在没有挥发分和压力降低的条件下地幔发生熔融;(6)高的3He/4He比值。但是并不是所有大火成岩省都具有上述特征,而且上述现象有的也可以用其他机制来解释,如边缘对流、大规模岩石圈拆沉、裂谷减压和陨石撞击等。但是目前还没有一个模式可以解释所有大火成岩省的所有现象,而总体上大火成岩省的许多地质现象与地幔柱模式较为吻合。     

地幔柱的概念、分类、演化与大规模成矿——对中国西南部的探讨

自核幔边界上升的物质 ,当其汇聚成圆柱状的结合体 ,并因其相对于周围地幔环境来说具有温度更高、活动性更强、粘度更低等特点而能够上升到壳幔边界时 ,一般可以演化成为具有宽厚的冠状构造和细长的尾部构造的地幔柱。地幔柱进一步与地壳发生作用 ,可以在地表记录下一系列的热点或形成巨大的火成岩省。根据地幔柱最后出露的位置 ,可以将其分为洋壳和陆壳环境下产出的两种基本类型 ,也可以根据其演化历史分出不同的阶段 ,如初始阶段、上升阶段、成熟阶段和衰退阶段。中国西南部地区可能经历了两次以上的地幔柱冲击 ,二叠纪的峨眉山玄武岩是一个古生代晚期演化比较彻底的地幔柱留下的记录 ,而新生代以来的地幔柱活动可能正在发育 ,深部物质的大规模上隆可能是青藏高原隆升的一个原因 ,大量的散布的幔源岩浆活动和流体作用可能是中国西南部大规模成矿作用的重要原因。     

科马提岩成因研究述评

科马提岩仅限于超镁铁质熔融体(Mgo>30wt%)所生成的火山岩.它具有高温、高密度和低粘度的特征.以及独特的地球化学性质.结合高压熔融实验成果,评述了有关科马提岩成因的干地幔熔融模式、湿地幔熔融模式、温超镁铁质板块俯冲模式和热地幔柱熔融模式,并认为热地幔柱熔融模式较好地解释了科马提岩的成因.     

浅谈对湘南地幔柱构造的认识及其地质意义

近30年来,对地幔柱的研究和探索取得了重要进展,对地幔柱在成矿学方面的应用也有了较深入的研究。湘南地区存在有地幔柱二、三次演化阶段的地质记录,即以宁远-道县为中心的二次柱和以骑田岭为中心的三次柱,通过对它们的认识和研究,有助于在找矿思路方面获取一些新的启示。     

全球地幔三维结构模型及动力学研究新进展

介绍了地幔三维地震模型及地球动力学最新进展，特别是１９９５年７月ＩＵＧＧ第２１届大会展示的新成果。地幔三维速度分布主要由全球数字地震台网资料求得。１００ｋｍ深度速度分布主要与板块构造有关，３５０ｋｍ深度显示了大陆与海洋的差异，１９００ｋｍ深度表现环太平洋的高速异常带。     

地幔柱假说及其发展

Ｍｏｒｇａｎ提出的地幔柱假说之后，基于流体力学基本方程组的定常地幔柱模式研究，认为地幔柱是地幔对流的一个组合部分。组分差异驱动的地幔柱模拟实验结果，限制了地幔柱在地球动力学中的应用。热浮力驱动的模拟实验结果得到了新的动态地幔柱模式。     

山东蒙阴科马提岩地球化学特征及其意义

山东蒙阴科马提岩具有典型的鬣刺结构，高镁低钛，铝不亏损，具有正的Rb、Ba、Sr、U异常，轻稀土元素亏损，重稀土元素平坦，稀土元素总量很低，高场强元素与稀土元素发生分异，Nb/Nb^＊〉1，与加拿大蒙罗镇科马提岩地球化学特征和同位素特征相似。研究表明，蒙阴科马提岩可能起源于长期亏损的地幔源区，岩浆不可能来源于以橄榄石、辉石和石榴石（或者majorite）为主要矿物相的地幔源区。最新Sm-Nd同位素研究显示，蒙阴科马提岩样品的εNd值为-0．4～＋3．6，新鲜样品一般为＋3．3，也证实了科马提岩来自长期亏损的地幔源区，并且地幔柱在上升过程中受到地壳混染程度很小，推测研究区科马提岩的喷出可能是新太古代大陆增生事件的重要组成部分。     

The Petrology and Geochemistry of Volcanic Rocks on Jeju Island: Plume Magmatism along the Asian Continental Margin

The incompatible element signatures of volcanic rocks formingJeju Island, located at the eastern margin of the Asian continent,are identical to those of typical intraplate magmas. The sourceof these volcanic rocks may be a mantle plume, located immediatelybehind the SW Japan arc. Jeju plume magmas can be divided intothree series, based on major and trace element abundances: high-aluminaalkalic, low-alumina alkalic, and sub-alkalic. Mass-balancecalculations indicate that the compositional variations withineach magma series are largely governed by fractional crystallizationof three chemically distinct parental magmas. The compositionsof primary magmas for these series, using inferred residualmantle olivine compositions, suggest that the low-alumina alkalicand sub-alkalic magmas are generated at the deepest and shallowestdepths by lowest and highest degrees of melting, respectively.These estimates, together with systematic differences in traceelement and isotopic compositions, indicate that the upper mantlebeneath Jeju Island is characterized by an increased degreeof metasomatism and a change in major metasomatic hydrous mineralsfrom amphibole to phlogopite with decreasing depth. The originalplume material, having rather depleted geochemical characteristics,entrained shallower metasomatized uppermost mantle material,and segregated least-enriched low-alumina alkalic, moderatelyenriched high-alumina alkalic, and highly enriched sub-alkalicmagmas, with decreasing depth. KEY WORDS: Jeju Island; magma genesis; mantle plume; subcontinental mantle     

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.     

下地幔及核幔边界结构及地球动力学

新一代高分辨率下地幔及核幔边界的地震层析成像,改变了我们对全球构造模式及地球动力过程的认识。古海洋岩石圈板片一直俯冲到下地幔底部,其残留体在核幔边界积累,并支持了地幔整体对流模式。位于核幔边界上的D″层有着十分复杂而精细的结构。紧靠核幔边界的地幔一侧发现了超低速层(ULVZ),它们可能是D″层内的局部熔融物,是引起地表热点的上升地幔柱的源头。     

地幔柱动力学机制的新思考

Morgan提出的地幔柱假说极大地推动了地球科学的发展,但长期以来地幔柱假说一直存在争议。本文对目前有关地幔柱争论的焦点问题做了简单的讨论,说明了火山轨迹年龄递变规律异常和"热点"位置不固定的可能原因,同时提出了地幔柱产生及持续的一种新的可能的动力学模型:地外星体做功模型。     

Composition and chemical structure of oceanic mantle plumes

The average compositions (including H₂O, Cl, F, and S contents) and chemical structure of oceanic mantle plumes were estimated on the basis of the ratios of incompatible volatile components, potassium, and some other elements in the basaltic magmas of ocean islands (melt inclusions and quenched glasses). The following average concentrations were estimated for the plume mantle: 510 ppm K₂O, 520 ppm H₂O, 21 ppm Cl, 55 ppm F, and 83 ppm S; these values are significantly higher than those of the depleted mantle (except for S). The abundances of H₂O, Cl, and S are lower than in the primitive mantle. The normalized H₂O content in the plume mantle is similar to the concentrations of similarly incompatible La and Ce but lower than the concentrations of K₂O, Cl, and Sr. This is at odds with the idea of wet mantle plumes. Three types of basaltic magmas corresponding to three types of plume sources (M1, M2, and M3) were distinguished. The concentrations of incompatible elements in these reservoirs were estimated using two models, assuming either an isochemical mantle or a moderately enriched composition of plume material. The latter model gave the following average concentrations of H₂O, Cl, F, and S: 130, 33, 11, and 110 ppm for M1, 110, 12, 65, and 45 ppm for M2; 530, 29, 49, and 110 ppm for M3. The plume mantle is not homogeneous, and its heterogeneity is related to the existence of three main compositions, one of which (M1) is similar to the mantle of mid-ocean ridges, and two others (M2 and M3) are moderately enriched in K₂O, TiO₂, P₂O₅, F, and incompatible trace elements. The compositions of M2 and M3 are strongly different in H₂O, Cl, and S contents. The M2 mantle reservoir is significantly poorer in these components and richer in incompatible trace elements than M3. The plume mantle was formed mainly by the mixing of three sources: ultradepleted mantle, moderately enriched relatively dry mantle, and moderately enriched H₂O-rich mantle. In addition to the three main components of the plume mantle, there are probably minor components enriched in chlorine and depleted in fluorine. It is supposed that all these components are entrained into the plume mantle through the mantle recycling of components of the oceanic and continental crust. The established relationships are in agreement with the zonal model of a mantle plume, which includes a hot central part poor in H₂O, Cl, and S; an outer part enriched in volatile and nonvolatile incompatible elements; and enclosing mantle material interacting with the plume.     

华南地区中生代多金属矿床形成与地幔柱关系

华南地区中生代多金属矿床形成与地幔柱关系毛景文李红艳王登红彭聪（中国地质科学院矿床地质研究所,北京１０００３７）关键词多金属矿床地幔柱构造华南地区在华南地区,中生代有大量花岗质岩浆的侵位和成矿,形成了以柿竹园钨多金属矿床、大厂和个旧超大型锡多金属矿床...     

广西涠洲岛晚新生代玄武岩地幔源区及岩浆成因

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岩岛,其火山活动表现出多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,以揭示其地幔源区特征和岩浆成因。涠洲岛玄武岩主要为碱性玄武岩,在岩浆上升过程,几乎未受到地壳物质的混染,经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。轻稀土（LREE）富集、重稀土（HREE）亏损,轻、重稀土强烈分馏（（La/Yb）_N=14.42~28.64）,Nb、Ta明显正异常,显示出与洋岛玄武岩（OIB）相似的微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征。Sr-Nd-Pb同位素比值变化较均一,且呈现出亏损地幔端元（DM）与富集地幔端元（EM2）的二元混合趋势。其中,EM2端元可能源于海南地幔柱。Sr/Sr^*（1.21~2.36）和Eu/Eu^*（1.01~1.11）正异常,指示源区存在再循环辉长岩洋壳组分。结合已有的地震层析成像结果和岩石地球化学数据,得出南海及周缘地区的晚新生代玄武岩的形成受控于海南地幔柱。伴随着海南地幔柱的上升,再循环的辉长岩洋壳经部分熔融与地幔橄榄岩反应生成石榴石辉石岩（贫硅辉石岩）,石榴石辉石岩和未反应的地幔橄榄岩混合部分熔融形成涠洲岛玄武岩。

     

新疆天山石炭—二叠纪大规模岩浆成矿事件与形成机制探讨

天山地质构造演化复杂,多阶段演化中岩浆活动与成矿作用规模并不均衡。而石炭-二叠纪却是天山成矿带大规模岩浆活动和金属成矿作用的“爆发”期。本研究紧紧围绕岩浆铜镍矿床、斑岩型铜（钼）矿床及火山岩型磁铁矿矿床,从含矿岩体的岩浆起源、岩浆演化及成矿特点,系统研究地球深部相应岩浆活动的地质过程。通过典型矿床的深入剖析,建立相应矿床类型的成矿模式,破解制约找矿突破的控制因素,系统阐述了板块构造与地幔柱体制叠加并存的地质特征与成矿表现。联系塔里木地幔柱的活动特点和成矿表现,将其与天山造山带三类主要矿床类型建立关联,对比岩石学、年代学及地球化学研究,发现天山成矿带成矿类型与塔里木地幔柱及板块构造存有密切关系,可能是两种构造体制叠加并存的结果。塔里木克拉通深部熔融的地幔物质,围绕刚性塔里木克拉通边缘不断上涌,并与表壳物质发生交换,随着板块俯冲的持续和减弱,深部上涌的地幔物质不断加强,先后形成因深部地幔物质多寡而金属聚集的不同矿床类型。该地幔柱形成时深部过程与成矿作用认识模型的建立,极大地推进了板块构造、地幔柱与岩浆成矿作用的研究,同时可为天山及邻区找矿突破提供借鉴和指导。     

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.     

滇东北昭通地区峨眉山玄武岩钕-锶-铅同位素特征——峨眉山地幔柱源区性质与Rodinia超大陆事件的耦合关系

滇东北昭通地区峨眉山玄武岩Nd-Sr-Pb同位素的最新研究结果表明,该区玄武岩样品普遍具有1000~900 Ma的亏损地幔Nd模式年龄,其源区可能为来自下地幔类似地幔集中带(FOZO)组分(10%~40%)的地幔橄榄岩和来自古老再循环洋壳的类似EM1组分(60%~90%)不同比例混合而成。样品满足Dupal异常边界条件,暗示峨眉山玄武岩岩浆形成及侵位时与目前所处的纬度有较大差异,二者可能有较大的空间距离。据此,提出新的峨眉山地幔柱形成模式：1000~900 Ma,源于Rodinia超大陆事件中衍生的洋壳发生了俯冲消减作用,洋壳经部分熔融后的固态残留物在660 km地幔过渡带中堆积,形成较冷的难熔"巨石体"。晚二叠世(约260 Ma),这些"巨石体"(很可能是榴辉岩相的超高压变质岩)受重力驱动作用进一步下沉到核幔边界"D"层时,发生钙钛矿→后钙钛矿的矿物相转变,这是一个强烈的放热反应,导致下地幔及俯冲板片堆积体自身的部分熔融,引起深部高温富铁、富钛的熔融体上涌进入地幔,形成地幔柱。这些岩浆大规模的上涌、喷发,形成了扬子陆块西缘规模巨大的峨眉山大火成岩省(LIPs)。此时古地理位置还处于南半球的某个位置,古特提斯大洋关闭后,这些携带南半球特有的地球化学烙印(Dupal异常)的玄武岩随着扬子板块一路向北漂移,到达今天的位置。