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。     

峨眉火成岩省地幔热柱热异常初探

通过对峨眉火成岩省各种镁铁超镁铁质岩石放射性同位素（Th和U）丰度的分析,估算了峨眉火成岩省地幔、地幔热柱头冠和尾柱的热量;论证了峨眉火成岩省地幔内部热异常的存在,并具有明显的热梯度;最后对峨眉地幔热柱的热源特征、地幔热的形成和演化进行了初步探讨。     

峨眉大火成岩省的岩石地球化学特征及时限

本文根据盐源－丽江岩区和攀西岩区峨眉山玄武岩的地球化学组成，包括各种氧化物之间的关系、微量元素标准化曲线、Th/Yb与Ta/Yb、Ce/Nb与Th/Nb，以及^87Sr/^86Sr与^143Nd/^144Nd值的相互关系，重点对峨眉山玄武岩地幔源的地球化学特点、上扬子地区岩石圈地幔的地球化学特征及成因、地幔热柱与岩石圈地幔的相互作用，以及峨眉山玄武岩的喷发时限进行了初步探讨。     

峨眉山玄武岩的地幔热柱成因

根据峨眉山玄武岩的岩石组合、岩相学特征将峨眉火成岩省分为盐源-丽江岩区、攀西岩区、贵州高原岩区和松潘-甘孜岩区。通过对研究区二叠世的区域地质背景和古地理环境的分析，对峨眉山玄武岩喷发与地幔热柱的关系及其火山喷发的大地构造背景进行了进一步系统归纳和总结。根据地层学关系大致确定峨眉山玄武岩的主喷发期是阳新世（中二叠）晚期-乐平世（晚二叠）早期，时限大致为259Ma-257Ma。峨眉山玄武岩微量元素地幔标准化曲线特征与OIB基本一致，反映出其成因与地幔热柱活动有密不可分的关系。     

塔里木盆地二叠纪玄武岩的地球化学特征及其与峨眉山大火成岩省的对比

中国西部地区发育了塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省,分别形成于280Ma左右和258~260Ma。对比两个大火成岩省的玄武岩的地球化学特征,发现塔里木玄武岩的岩石地球化学特征与峨眉山玄武岩相似,Fe ₂O₃＝15.29%~17.97%,大于10%,比MORB富铁,指示其深源以及地幔柱源特征,为典型的溢流玄武岩。稀土元素比值显示其落在由石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融线上,表明该玄武岩是在厚的岩石圈下由异常热的地幔经低部分熔融形成的。微量元素特征比值分析,揭示了塔里木玄武质岩浆在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省一样,可能起源同一个来自于核幔边界的超级地幔柱,它们很可能是塔里木板块和扬子板块在二叠纪北向漂移过程中先后穿越同一个超级地幔柱的结果。     

峨眉火成岩省：结构、成因与特色

峨眉火成岩省既有其它大火成岩省（如印度德干火成岩省）的一般特征,更独具中国特色：其形成于全球性重大地质变革——大陆敛合与解体的大背景之下,和板块构造体制向大陆构造体制转化过渡的关键时期;处于东部滨太平洋构造域与西部古特提斯构造域的交汇、叠加与枢纽部位;显示清楚完好的地幔热柱“头冠”与“尾柱”轮廓;火成岩省岩石圈存在异常显著的地幔热—侵蚀作用;火成岩省西部发育三套各具特色的成矿系统。深入研究峨眉火成岩省,不仅可提供中国境内地幔热柱岩浆作用典型实例,而且可深刻理解大陆岩石圈深部作用过程和大陆动力学程式,以及大规模成矿作用的深部约束机制。     

峨眉山大火成岩省和西伯利亚大火成岩省地球化学特征的比较及其成因启示

峨眉山大火成岩省和西伯利亚大火成岩省是发生于二叠 -三叠纪之交的重要岩浆事件。它们在主要元素、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素特征上具有相似姓 ,但是峨眉山大火成岩省的不相容元素比值和同位素比值的变化范围相对要小一些。相对而言 ,峨眉山玄武岩具有高的Fe8和Sm/Yb值 ,暗示了其熔融深度较西伯利亚大火成岩省深 ,而熔融程度较低 ,两者的源区均为石榴石二辉橄榄岩。根据Nd同位素特征估算峨眉山和西伯利亚地幔柱的 Nd≈ 2 ,接近于原始地幔特征。综合其他地球化学特征 ,认为两个大火成岩省可能起源于同一个来自于核 -幔边界的超级地幔柱     

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。     

四川华蓥偏岩子晚二叠世玄武岩地球化学特征及其与峨眉山大火成岩省的成因关系

四川华蓥偏岩子地区位于四川盆地中东部,新发现的晚二叠世玄武岩介于茅口组(下伏)和龙潭组(上覆)之间,可与峨眉山玄武岩进行对比.矿物学和地球化学研究表明,偏岩子玄武岩属于高钛亲碱性系列,具有OIB型的稀土元素和微量元素配分模式.偏岩子玄武岩基本未遭受地壳混染,单斜辉石的结晶温度为1405～1439℃,指示源区存在异常高温...     

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T...     

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。     

峨眉山大火成岩省中的苦橄岩:地幔柱活动证据

峨眉山大陆溢流玄武岩省中新发现的苦橄质熔岩中的橄榄石和铬尖晶石分别以富镁和富铬为特征。利用橄榄石熔体平衡原理恢复得到原生岩浆的MgO含量约为22％．表明该地区既有代表原生岩浆成分的苦橄岩,也有代表演化和堆晶成因的苦橄岩,根据有关实验估算其形成的T=1600℃,p=4．5GPa。如此高的温度指示了苦橄岩的形成与地幔柱作用有关。其稀土和微量元素配分模式以轻稀土富集和高场强元素(HFSE)相对亏损．不存在Nb、Ta负异常,而以P和K负异常为特征。其La／Ta、La／Sm、(La／Nb)PM、(Th／Ta)PM值变化范围小,均指示其地幔柱成因,且上升过程中很少或没有受到岩石圈地幔或地壳物质的混染,是石榴二辉橄榄岩经大约7％的部分熔融的产物。地幔柱的轴部位置可能位于现今云南丽江县城一带。     

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 )     

Major and Trace Element and Sr, Nd, Hf, and Pb Isotope Compositions of the Karoo Large Igneous Province, Botswana-Zimbabwe: Lithosphere vs Mantle Plume Contribution

We report major and trace element abundances for 147 samplesand Sr, Nd, Hf, and Pb isotope compositions for a 36 samplesubset of basaltic lava flows, sills, and dykes from the Karoocontinental flood basalt (CFB) province in Botswana, Zimbabwe,and northern South Africa. Both low- and high-Ti (TiO₂ <2 wt % and > 2 wt %) rocks are included. MELTS modeling showsthat these magmas evolved at low pressure (1 kbar) through fractionalcrystallization of gabbroic assemblages. Whereas both groupsdisplay enrichment in light rare earth elements (LREE) relativeto heavy REE (HREE) and high field strength elements, and systematicnegative Nb anomalies, they differ in terms of contrasting middleREE (MREE) to HREE fractionation, which is greater for the high-Tibasalts. This reflects different depths of melting of slightlyenriched mantle sources: calculations suggest that the low-Tibasalts were generated by melting of a shallow spinel-bearing(2 % spinel) lherzolite, whereas the high-Ti magmas originatedfrom a deeper-seated garnet-bearing (2–7% garnet) lherzolite.In most isotope plots, the high-Ti lavas together with the picritesdefine a common trend from Bulk Silicate Earth (BSE) to compositionswith strongly negative Nd_i and Hf_i akin to those of some nephelinitesand lamproites. The low-Ti rocks are shifted from BSE-like tomore radiogenic Sr isotope ratios, indicative of upper crustalcontamination. Trace element and isotope characteristics ofthe Karoo magmas require a combination of enrichment processes(subduction induced?) and long-term isolation of the mantlesources. We propose two distinct scenarios to explain the originof the Karoo province. The first calls for polybaric meltingof spatially heterogeneous, partially veined, sub-continentallithospheric mantle (SCLM). Calculations show that mixing betweenSCLM (BSE) and a strongly Nd–Hf unradiogenic nephelinite-likecomponent (sediment input?) could account for the compositionalvariations of most of the high-Ti group lavas, whereas the mantlecomposition responsible for the low-Ti magmas is more likelyto be similar to a vein-free, metasomatically enriched SCLMcomponent. The second scenario involves mixing between two end-membersrepresented by the SCLM and its deep-seated alkalic veins anda sub-lithospheric (asthenospheric- or ocean island basalt-like?)mantle plume. In this case, the data are compatible with anincreasing mantle plume contribution as the plume rises andexpands through the lithosphere. Regardless of which of thetwo scenarios is invoked, the spatial distribution of the low-and high-Ti magmas matches the relative positioning of the cratonsand the Limpopo belt in such a way that strong control of thelithosphere on magma composition and distribution is a mandatoryrequirement of any petrogenetic model applied to the Karoo CFB. KEY WORDS: Karoo; large igneous province; flood basalts; dyke swarms; major and trace elements; Sr; Nd; Hf; and Pb isotopes     

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.     

我国大火成岩省和地幔柱研究进展与展望

本文简要阐明大火成岩省和地幔柱研究的关键科学问题及研究方法,然后对新世纪以来我国中晚二叠纪峨眉山大火成岩省和早二叠纪塔里木大火成岩省的研究进展进行了回顾和总结.通过不同学科的地质观察与地幔柱理论预测的对比研究发现,峨眉山玄武岩喷发前的地壳隆升,高温原始岩浆,极短的岩浆作用持续时间以及不同类型岩浆的空间分布特征等均支持地幔柱模型。为了解释塔里木大火成岩省的岩浆演化,提出了一个两阶段的动力学模型。最后对大火成岩省和地幔柱领域研究进行了展望。