全球大陆板内玄武岩数据的初步研究

大陆板内玄武岩(ICB)是产自于大陆内部、不包括大陆溢流玄武岩和大陆裂谷玄武岩且规模比较小的玄武岩。本文依据全球数据库资料,对大陆板内玄武岩进行研究,详细介绍了研究方法、数据清洗过程以及数据处理过程,并在此基础上探讨了新生代ICB的时空分布特征,同时着重研究了大陆板内玄武岩的源区性质、源区物质的熔融深度以及在上升过程中与地壳的混染程度。     

全球大陆裂谷玄武岩数据挖掘的初步结果

大陆裂谷是大陆内部的拉张地带,与地幔软流圈的隆升有关。大规模玄武岩浆侵位是大陆裂谷发展的重要特征。新生代大陆裂谷玄武岩(CRB)的时空分布表明,CRB绝大部分出现在更新世,暗示更新世可能是全球拉张最明显的时期。大数据研究表明,CRB与洋岛玄武岩(OIB)、大陆溢流玄武岩(CFB)的地球化学特征虽然存在一些差别,但总体上类似。与CFB和OIB相比,CRB的LILE和LREE更加富集,可能与岩浆混染程度较高及部分熔融程度较低有关。与OIB相比,虽然它们都是深源的,但是,CRB的源区深度可能略浅一些,而混染程度略高一些。     

全球海山玄武岩数据挖掘研究

海山是一个地貌术语,通常分为出露于海平面以上和淹没于以下的两类。海山具有复杂的成因,可产于各种不同的构造环境,其出露的岩性主要有：洋岛玄武岩（OIB）、大洋中脊玄武岩（MORB）、弧后盆地玄武岩（BABB）、岛弧玄武岩（IAB）和大陆边缘玄武岩（CMB）等。本文的研究表明,CMB 和OIB 的地球化学性质大体相似,但是,二者的成因可能既有相似性,也存在某些差异性。OIB 产于板块内部,属于板内岩浆活动的产物,通常认为与“热点”或“地幔柱”有关;而CMB 则可能是古大陆岩石圈与年轻洋壳发生浅部再循环的结果。所以,除“热点”理论外,古大陆岩石圈和年轻洋壳的浅部再循环在海山和洋岛火山形成过程中也扮演了重要的角色。来自IAB 的样品明显亏损Nb、Ta和富集K、Pb、Cs、Rb等大离子亲石元素,表明IAB 的形成与俯冲作用有关。研究表明,全球可能存在3 种类型的热点：第一类是原生的热点,来自深部地幔;第二类是次生的热点,可能形成在地幔柱的浅部,来自超级地幔柱的上部;第三类来自上地幔,可能是大洋岩石圈伸展的产物。因此,海山的成因不可能用地幔柱一种模式予以解释,还应当考虑板块活动中其他各种因素（洋壳再循环、古老陆壳再循环、消减带物质以及水的加入,部分熔融程度、岩浆混合作用、不同地幔端元混合等）的影响。     

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。     

全球岛弧玄武岩数据挖掘——在玄武岩判别图上的表现及初步解释

MORB(洋中脊玄武岩)、OIB(洋岛玄武岩)和IAB(岛弧玄武岩)是学术界最关心的3种玄武岩类型,其中尤以与板块消减作用有关的岛弧岩浆活动备受关注。岛弧可分为洋内岛弧和大陆边缘岛弧(活动陆缘弧)2类。对IAB进行讨论,重点探讨IAB的识别。IAT(岛弧拉斑玄武岩)和IAB是前弧、岛弧和后弧岩浆作用的产物,其中,后弧组分更具多样性,它不同于弧后玄武岩,前者属于弧的范围,而后者形成的动力学过程与俯冲系统有关,但其是独立的构造单元,尽管其岩浆作用可能仍受到俯冲流体的影响。前人对IAB进行了大量研究,提出了多种构造环境判别图解,并得到广泛应用。尝试应用全球玄武岩数据来验证上述判别图的可信度,研究发现,可信度高的判别图不多,且大多与Th、Ta(Nb)和Ti元素有关的,如Hf-Th-Ta(Nb)、TiZr-Sr和Th/Yb-Ta/Yb图,其余判别图的判别效果可信度低且具多解性,建议谨慎使用。IAB与MORB和OIB的区别主要体现在Nb-Ta亏损的特征上,是否受到俯冲流体的影响是区分IAB与MORB和OIB最重要的标志。     

大陆板内玄武岩Sr过剩的原因:以内蒙古辉腾梁新生代拉斑玄武岩为例

<正>Sr过剩现象(或Sr正异常,即Sr/Sr*1,Sr/Sr*=SrPM/[(CePM+NdPM)/2])在洋岛玄武岩和大陆板内玄武岩中普遍存在。对洋岛玄武岩全岩或其中橄榄石斑晶内熔体包裹体存在显著Sr正异常现象的解释主要有两种:一种是玄武岩源区存在重循环洋壳物质(eg.Sobolev,et al.,2000);另一种是玄武岩浆穿过大洋岩石圈时与堆晶辉长岩发生同化混染作用(eg.Saal,et al.,2007;Peterson,et al.,2014)。我们统计发现Sr过剩现     

MORB数据挖掘:玄武岩判别图反思

板块构造学说推动了玄武岩理论的完善和进步,从20世纪70年代兴起的玄武岩构造环境判别方法成为学术界关注的热点,虽然现在逐渐降温了,但在国内仍然倍受青睐。大洋中脊玄武岩(MORB)是拥有数据最多、数据质量最好、研究得最详细的玄武岩类,是构建玄武岩理论的基石。本文利用Pet DB数据库资料(http://www.earthchem.org/petdb/search),对全球MORB数据进行了初步的挖掘,发现早先的玄武岩构造环境判别方法的理论、思路需要进一步的完善。早先研究认为,N-MORB是强烈亏损的。但本文研究却显示,MORB成分具有较宽的变化范围,包含了从MORB到OIB及IAB的组分,即部分MORB并不是亏损的,而是相对富集的。因此,玄武岩构造环境判别理论及方法有待进一步的完善。     

大洋与大陆板内典型EM1型玄武岩的成因联系和区别

前人基于大洋玄武岩的放射成因同位素组成定义了DMM、HIMU、EM1和EM2等地幔端元组分。然而,自"EM1"这一概念被提出以来,有关其成因的激烈争论持续不断,EM1因此被认为是最"神秘莫测"的地幔组分。对比研究大洋和大陆板内的EM1型玄武岩可为探讨EM1组分的属性和成因提供新的制约。本文总结了笔者最近针对典型EM1型玄武岩的研究进展,比较了南太平洋EM1型洋岛玄武岩(Pitcairn)和中国东北EM1型钾质玄武岩的元素和Mg-Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学特征,阐述了这两类EM1型玄武岩在成因上的联系和区别。     

西昆仑阿卡孜达坂绿片岩：受大陆地壳混染的板内玄武岩

形成于震旦-早寒武纪的西昆仑阿卡孜达坂变质火山岩是一套绿片岩相的中基性岩石,其构造性质对于西昆仑的构造演化历史具有重要的制约意义。这些变质火山岩具低到中的SiO2(42．3％～64．7％),MgO(2．69％～7．54％),宽的TiO2(0.94％～3.05％)和Fe2O3T(7．64％～18．47％)含量,显示出玄武质或安山质的母岩特征。这些岩石富含高场强元素(Nb,Ta,Zr,Hf)和稀土(∑REE=-407μg／g),并具有相对高的Ti／Y(183～673),Th／Yb(0．5～3．9)以及较低的Hf／Ta(1．6～8．6)比值。它们相对富集轻稀土(La／Yb=5．4～20),除了两个具有Nb正异常的样品外多数样品具有不同程度的负Nb异常(Nb／Nb^*=-0．2)并呈现介于板内和消减带有关岩浆之间的过渡特征。这些变质火山岩所具有的消减带特征排除了其来自大洋中脊,洋岛,板内海山和大洋台地玄武岩的可能性,而岩石所具有的板内特征以及两个具Nb正异常的样品表明这些变质火山岩并非形成于破坏性的板块边缘环境(如岛弧或活动大陆边缘)。它们相对高的Gd／Yb比值(1．4～2．9)明显不同于典型的岛弧拉斑玄武岩,同时其较高的Zr／Y(3．1～12),Ta／,Yb(0．27～0．73)和较低的Zr／Nb(多数小于12)显示出强烈的大陆板内特征。这些特征表明阿卡孜达坂变质火山岩的原岩是受陆壳物质混染的板内玄武岩,很可能形成于一个陆内裂谷环境。阿卡孜达坂变质火山岩与东昆仑和北祁连所发育的同时代的板内火山岩一起,可能反映了塔里木克拉通从冈瓦纳大陆的裂解事件。在上述研究的基础上,结合已有资料对震旦纪至早古生代期间的西昆仑构造演化历史进行了讨论.     

祁连山元古宙大陆溢流玄武岩

祁连山西段大面积分布的元古宙浅海相火山岩系是大 陆裂 谷火山作用的产 物,属大陆溢流玄武岩系。岩石地球化学研究表明,它们具有高εNd值和低( 87Sr/86Sr)i值 ,系派生于岩石圈之下的地幔柱源,但也显示有岩石圈组分卷入的证据。它们的形成是地幔 柱岩石圈相互作用的结果,是北祁连山早古生代洋盆开启的前兆。     

大陆岛弧碰撞带内板内型岩浆作用

晚中新世波格拉侵入杂岩侵位于巴布亚新几内亚高原中第三纪至全新世的大陆岛弧碰撞带内,由小规模(宽1~500m)浅成的同源岩浆的镁铁质、碱性的岩株和岩墙组成。这种杂岩很重要,因为它是活动碰撞带内板内型岩浆作用的样板;它在时间和空间上和世界最大的浅成热     

大陆板内构造环境的微量元素判别

通过对国内外大陆板内构造环境玄武岩的研究,提出了大陆板内不同构造环境玄武岩的微量元素判别方法及判别标志,即大陆板内玄武岩的Th/Nb>0.11,Nb/Zr>0.04,其中,大陆裂谷区玄武岩的Th/Nb=0.11~0.27,大陆拉张带玄武岩的Th/Nb>0.27(一般0.27~0.67),陆-陆碰撞带玄武岩的Th/Nb>0.67。     

论中国大陆的板内变形机制

中国大陆板内变形普遍比较强烈。造成大陆板内变形比较强烈的原因 ,笔者认为主要有以下4点 :地块小、数量多、地块稳定性差 ;沉积盖层厚度大、地块表层强度低 ;地块经受了多期次的碰撞、拼合 ;中生代以来周邻板块作用比较强烈 ,板内应力场多次发生变化。板块间碰撞所产生远程效应是造成中国大陆普遍发生强烈板内变形的主要动力。正是在这种方向多变的、近于水平的动力作用下 ,由于各圈层岩石强度不同 ,派生出一系列圈层间的滑脱面、拆离面或断层 ,造成了比较强烈的大陆板内变形 ,在地下深处出现局部的减压地段 ,从而诱发了深部的岩浆活动。     

大陆板内构造变形及其动力学机制

典型大陆板内变形发生在克拉通化的大陆岩石圈内部,距离同变形期活动板块构造边界数百至2000km以上。收缩变形主要表现为区域尺度的盆地构造反转、结晶基底与上覆盖层共同卷入变形的厚皮式逆冲构造,具有变形局部化特征。因为流变学分层特征不同,大陆板内变形可以发生在中上部地壳、整个地壳乃至岩石圈尺度上,表现为不同波长的地壳或岩石圈尺度纵弯弯曲。大陆岩石圈板块内部物质组成与结构的不均一性、流体活动、热作用、克拉通内盆地巨厚沉积产生的覆盖效应、地壳加厚等导致的岩石圈强度的局部降低等,是导致大陆板内变形以及应变局部化的原因。构造活化是大陆板内变形的重要方式。板块俯冲或碰撞远程效应被认为是大陆板内变形的主导动力学模型,但是放射性元素积累导致的岩石圈强度热弱化,或大陆冰川消退触发板内应力状态变化等导致大陆板内变形的动力学模型也应该引起关注。     

利用地球化学方法判别大陆玄武岩和岛弧玄武岩

大陆地壳或岩石圈的混染作用可以给出似消减带信号,并导致将受到混染的大陆玄武岩误判为岛弧玄武岩。没有受到混染的软流圈(或地幔柱)源大陆玄武质岩石通常是以(Th/Nb)N<1、Nb/La≥1、低87Sr/86Sr(t)比值、高εNd(t)值及La/Nb和La/Ba比值与洋岛玄武岩相似并以具有缺乏Nb、Ta、Ti负异常的“隆起”状多元素地幔标准化分配型式为特征。当在所研究的火山岩系中发现有未受到混染的软流圈(或地幔柱)源玄武质岩石存在,基本上就可以排除它们有属于岛弧或活动大陆边缘火山岩系的可能。对于那些具有消减带信号的基性熔岩,可以根据Zr含量和Zr/Y比值,或利用Zr/Y-Zr图解,判断它们是否真正是岛弧或活动大陆边缘玄武岩。     

全球溢流玄武岩同位素体系

全球大陆与大洋溢流玄武岩在地球化学上表现为从岛弧至板内构造环境。在同位素体系上表现为复杂的端元组分混合，不是亏损软流圈上地幔与岩石圈的相互作用（Anderson模式）完全能解释的。以往揭示的地幔“端元”(EM1、EM2、HIMU等）实际上只与溢流玄武岩才有密切的联系，而与一般的OIB没有关系。如果溢流玄武岩与地幔柱相联系，在同位素体系上必须要有大量原始-略亏损下地幔岩浆组分加人（Morgan模式）的证据。然而全球极大部分溢流玄武岩省并不能提供这一方面的证据，而东区峨眉山玄武岩恰恰提供了这一方面的重要证据。 (1)溢流玄武岩中许多拉斑质岩石相似于岛弧玄武岩，具有Nb-Ta负异常，同位素体系上表现出亏损上地幔与俯冲沉积物的混合，具有强的Nd-Sr同位素二元混合特征；如Columbia [εNd (t)变化在+7~-17.7], Pamna [εNd (t)变化在+3.4~-9.8], Karoo[εNd (t）变化在+8~-11]、Siberia [εNd (t）变化在+4~-10］和西区峨眉山玄武岩[εNd (t）变化在+6.8~-4.81。大陆溢流玄武岩常产于大陆边缘环境，并有时代上相近的早期MORB-IAB火山作用相伴随，如峨眉山溢流玄武岩的周边存在早二叠的MORB-IAB火山岩。 (2)与地幔柱头加热引起的岩石圈减压熔融有关的岩浆作用，其同位素体系虽具有壳幔混合特征，但不具有明显的二元混合关系，同时常具有多端元混合和明显的下地壳组分加入，存在Nd-Sr同位素相关落在下地壳范围的数据；具有低206Pb/204Pb(< 17)、低87Sr/86Sr(< 0.7045)的麻粒岩相下地壳特征的玄武岩；εNd (t)值与岩石的Mg＃呈反相关。如Deccan、North Atlantic、Columbia、Siberia、Parana、Keweenaw和峨眉山玄武岩省等。 (3)地球物理资料表明上、下地幔之间存在刚性层，由存留的榴辉岩相俯冲板片和来原始下地幔的分异产物构成。EMl、EM2与HIMU的同位素信息与过渡带有着密切的联系。规模最大的Ontong Java、Manihiki与Kerguelen等大洋溢流玄武岩省和东区峨眉山玄武岩省具有这一方面的典型特征。过渡带成分的加人对由MORB-OIB产生的DUPAL异常分区（太平洋省与印度洋-特提斯省）将产生扰动，如Ontong Java-Manihik分布的中西太平洋地区。 (4)由于俯冲蚀变洋壳对Sr同位素体系扰动很大，而Pb同位素的原始地幔值不很明确，因此Nd同位素体系具有重要指示意义。极大部分的溢流玄武岩省的地慢端元均表现为εNd (t)近于+8的强亏损地幔，因此应是来自上地幔软流圈的岩浆。以原始-略亏损地幔为端元的溢流玄武岩省只有Parana、Keweenaw和东区峨眉山玄武岩。特别是东区峨眉山玄武岩省在102°E至107°E约20×104 km2范围内，从苦橄岩、高镁玄武岩到钒钦层状岩体，从拉斑至安山质的低钦与高钦玄武岩系列（Mg＃变化在82~32）的大量数据表明具有十分稳定的原始-略亏损地幔εNd (t)值（0~+3), Pb同位素组成吻合于NHRL。苦橄岩与高镁玄武岩则具有平坦的REE和HFSE蜘网图。因此东区峨眉山玄武岩岩浆具有大量原始-略亏损下地幔组分的加入，为地幔柱的存在提供了重要证据。     

“板块构造与大陆构造”专题讨论——大陆构造与板内地震

板块构造理论是地学研究的一次革命,它推动了当前地球科学的发展。但是用刚性板块运动学的理论不能解释大陆内部复杂的构造形变作用和强烈的地震活动,大陆构造理论是在板块构造的基础上加以补充和发展,本文简要地介绍大陆构造研究的要点,特别是大陆构造与板内地震活动的关系。我国是一个以大陆为主体的多震国家,板内地震活动应结合岩石圈结构、块体运动学和流变学进行研究。     

中亚大陆一次重要的板内会聚事件

现代亚洲构造图上可以清楚见到,西伯利亚板块南缘与哈萨克斯坦板块、松嫩－佳木斯板块的卡拉麦里－贺根山－嫩江（Ｄ３－Ｃ１）缝合线,呈向南突出的弧形与南天山－索伦－西拉木伦河－延吉（Ｃ３－Ｐ１－Ｔ１－２）缝合线交汇在中蒙边境的索伦山一带。早－中古生代的生物古地理特征表明,准噶尔－吐哈微板块与松嫩微板块有很大的相似性,它们现今被分置于西伯利亚板块的东、西部,完全是中、新生代以来被挤出的结果。显然,中蒙边境一带应该是中、新生代板内南北会聚的挤压中心,而中、晚侏罗世之间发生的一场构造运动,就是中亚大陆一次重…     

大陆溢流玄武岩省火山通道研究进展

大陆溢流玄武岩省火山通道的岩浆体积是其溢流喷发体积的3~10倍。其形态以横向运移的"碟状岩床"为主,也存在一些其他的形态。大陆溢流玄武岩省活动时,位于火山通道热接触变质晕位置的富有机质沉积物可以在热烘烤作用下释放巨量"热成因气体"。这些气体在全球性环境灾变以及大规模生物灭绝等方面具有重要意义。火山通道在火山盆地含油气系统的形成和破坏中也有重要作用。在塔里木盆地,利用工业的地震数据进行三维火山通道结构研究的时机已经成熟。