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。     

华南820～810 Ma大陆溢流玄武岩省的识别——来自碧口群玄武岩的证据

大陆溢流玄武岩省(CFBs)是一种典型的大火成岩省(LIPs),代表活动周期短、喷发速率高的岩浆事件,通常由异常高温地幔部分熔融所致;一般认为它与大陆的生长、裂解以及超大陆的循环有内在的成因联系[1].古大陆溢流玄武岩省的识别对于超级大陆重建意义重大.一些学者认为地幔柱或超级地幔柱活动是导致Rodinia超大陆裂解的主要原因之一.     

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。     

滇西施甸地区二叠纪卧牛寺组大陆溢流玄武岩的发现

施甸地区的卧牛寺组玄武岩分布广泛。通过近年的野外工作,发现施甸地区的卧牛寺组玄武岩中缺乏沉积夹层,其岩石学特征和地球化学特征均与峨眉山玄武岩相似,具有大陆溢流相喷发的特点。     

滇西施甸地区二叠纪卧牛寺组大陆溢流玄武岩的发现

施甸地区的卧牛寺组玄武岩分布广泛。通过近年的野外工作,发现施甸地区的卧牛寺组玄武岩中缺乏沉积夹层,其岩石学特征和地球化学特征均与峨眉山玄武岩相似,具有大陆溢流相喷发的特点。     

滇西施甸地区二叠纪卧牛寺组大陆溢流玄武岩的发现

施甸地区的卧牛寺组玄武岩分布广泛。通过近年的野外工作,发现施甸地区的卧牛寺组玄武岩中缺乏沉积夹层,其岩石学特征和地球化学特征均与峨眉山玄武岩相似,具有大陆溢流相喷发的特点。     

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。     

南秦岭元古宙西乡群大陆溢流玄武岩的确定及其地质意义

中元古代西乡群火山岩是南秦岭元古宙最老的火山岩系，以其大面积分布，具浅海－陆相火山岩组合，属大陆拉斑玄武岩系列，具大陆板内火岩岩地球化学特征及与大的基性侵入体共生等特点、可确认其属大陆溢流玄武岩系。     

大陆溢流玄武岩成矿体系与基韦诺（Keweenaw）型铜矿床

美洲基韦诺裂谷与峨眉山大陆溢流玄武岩是全球仅有的两个具完整成矿体系的暗色岩系。基韦诺裂谷位于三个不同块体的拼接住上，周边存在明显的岩石圈结构不连续界面。滇黔边界大规模的自然铜矿化与超大型基韦诺铜矿(储量5000万吨)有很大的相似性。年代学与地球化学资料表明成矿往往只与玄武岩喷发结束拖尾阶段的岩浆分异有关。高孔隙度的火山角砾岩、熔结凝灰岩、砾岩与砂岩提供了热液活动和铜沉淀空间。Fe^2 向Fe^3 转化和有机质存在为自然铜形成提供了还原条件。地质和地球化学证据均支持同生热液成矿的观点。     

塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。     

塔里木溢流玄武岩省的巨型长英质热火山碎屑流爆发记录

在塔里木盆地西北缘的柯坪地区二叠系库普库兹满组和开派兹雷克组玄武岩之间发现厚层长英质火山碎屑岩层序。该层序包括可见含交错层理的空落火山灰层、三层含增生火山砾的火山灰、熔结凝灰岩和再沉积熔结凝灰岩。层序下部为与其准同时喷发的玄武质火山碎屑岩和玄武质熔岩流。利用锆石U-Pb法确定熔结凝灰岩层的喷发年龄为290.9±1.3Ma(MSWD=1.12),该年龄限定了库普库兹满组玄武岩喷发的截止时间。长英质火山碎屑岩层序中的增生火山砾由粒度250μm的长英质玻屑组成,且长宽比均1.5。根据形貌、结构和岩相学特征,将增生火山砾分为三类,分别对应热火山碎屑流从起始(TypeⅡ,coated ash pellet)到极盛(TypeⅠ,accretionary lapillus)再逐渐衰弱(TypeⅢ,ash pellet)的过程。由于喷发规模巨大,该火山层序很可能广泛分布于盆地内,可能是确定全盆地溢流玄武岩喷发时限的一个关键标志层。     

庐枞火山盆地玄武岩与流体相互作用

庐枞火山盆地的玄武岩大量喷发过程和随后的浅成岩浆活动都伴随大规模流体活动,并引发了大规模的金属成矿活动和蚀变岩带,具有十分清晰的分带性。内带是深色蚀变和外面是浅色蚀变。以庐枞火山盆地的玄武岩为对象,进行高温高压水岩相互作用的化学动力学实验,对于理解火山岩石的水热蚀变和空间的分带性,认识金属来源有很大意义。实验条件是20～400℃和23MPa范围,使用流动反应器进行的。实验结果发现:在多数温度条件下,岩石里的各种金属元素有不同的溶解速率。在300℃时,各种金属元素,Na,Ca,Mg,Al等容易溶解。而在温度300℃时,硅容易溶解。在等于300℃时,硅有最大反应速率。溶解反应动力学过程在300℃发生转变,恰好与火山岩石的深色蚀变和外面的浅色蚀变的分界温度一致。大于300℃时的反应的产物与小于300℃时的反应的产物不同。实验结果有助于理解火山岩石的蚀变和矿石成因。同时,火山岩石的水热蚀变还可以导致含金属流体的出现,可以说明水-岩相互作用导致金属来源。这些实验对于解释火山盆地的深部的地球物理探测的成果是十分必要的。     

吉尔吉斯天山造山带晚白垩世- 古新世小规模大陆溢流玄武岩的成因及深部地球动力学过程

以短时间内巨量喷发为特征的大火成岩省一般被解释为是地幔柱作用的产物,但是关于小规模大陆溢流玄武岩的源区和形成机制上仍然存在较大的争论。本文选择吉尔吉斯北天山造山带中小规模大陆溢流玄武岩为研究对象,通过~(40)Ar/~(39)Ar同位素定年精确厘定这些玄武岩的形成时代,并利用全岩地球化学以及单矿物成分分析揭示其岩石成因和深部地球动力学过程。吉尔吉斯北天山中Uchkuduk小规模大陆溢流玄武岩的喷发年龄为81.5～84.0 Ma,明显早于吉尔吉斯天山造山带中其它地区玄武岩(58～76 Ma)。其主要斑晶矿物为橄榄石(Fo_(72.5～91.4))、铬尖晶石(Cr#=13.2～50.1,58.0%～76.2%FeO_T和12.5%～20.4%TiO_2)和单斜辉石(Wo_(47.3-51.3)En_(35.5-43.2)Fs_(9.37-14.2))。Uchkuduk玄武岩微量元素特征与OIB极其相似,富集大离子亲石元素和高场强元素,显示Pb、Sr、Nb-Ta的正异常以及K的负异常,并且具有正的ε_(Nd)(t)值(+5.28～+5.42)、适度高的(~(87)Sr/~(86)Sr)i(0.7038～0.7047)和(~(206)Pb/~(204)Pb)i(18.231～18.339),暗示其来源于一个富集的软流圈地幔源区。橄榄石斑晶中高的NiO含量和Fe/Mn比值、低的CaO含量,与典型的来源于辉石岩熔体所结晶的橄榄石特征一致。此外,计算的原始岩浆成分落在L+Ol+Cpx+Grt共结线附近,同时具有高的FeO_T(11.2%～11.7%),TiO_2(2.01%～2.12%)含量,表明Uchkuduk玄武岩来源于石榴石辉石岩为主的地幔源区。该石榴石辉石岩源区可能与早期的地幔交代事件有关,通过俯冲再循环洋壳物质与周围橄榄岩的固相相互作用形成。Uchkuduk玄武岩原始岩浆形成所对应地幔潜能温度1574～1598℃,与地幔柱边部的热异常相当。因此,我们提出吉尔吉斯天山造山带及其邻区的晚白垩世-古新世小规模大陆溢流玄武岩可能是地幔柱活动的产物,地幔柱在上升过程中发生低程度(10%)的部分熔融产生—系列的碱性玄武质岩浆。     

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。     

长白山火山研究进展

长白山火山位于中朝边界,由数以百计的火山锥和广袤的熔岩台地组成,是一个庞大的火山群,总面积达12 000km2;它有天池、望天鹅、炮台山3个喷发中心和以基性玄武岩岩流造盾,中性粗面岩熔岩筑锥,酸性碱流岩质火山碎屑、火山灰等随后空降堆积3个主要火山喷发旋回,构成板内巨型层状复式火山。自中新世以来有10个火山幕,近代历史期间仍有过多次喷发,现为处于休眠状态的活火山;该火山受东北亚板块体系制约,与太平洋板块俯冲和东亚大陆裂谷系密切相关。目前适逢地质构造的活动期和千年大喷发、百年小喷发周期的节点,存在着潜在的再喷发危险。     

全球大陆板内玄武岩数据挖掘

大陆板内玄武岩(ICB)是一个广义的术语,包括大陆溢流玄武岩(CFB)、大陆裂谷玄武岩(CRB)以及所有出露在大陆板内构造环境的玄武岩。本文研究的大陆板内玄武岩不包括大陆溢流玄武岩和大陆裂谷玄武岩,主要是一些规模比较小的玄武岩,是狭义的ICB。本文详细介绍了研究的方法、数据清洗过程以及数据处理过程。在上述研究的基础上探讨了新生代ICB的时空分布,着重对不同时代的ICB进行了对比,发现中新生代、古生代、元古代的ICB的地球化学特征总体上一致,其中,古生代和元古代之间的相似性更加明显,而中新生代则显示V、Sc、Yb亏损的特征,具体如何解释还需要今后进一步的研究。本文的研究表明,全球不同时代ICB的地球化学特征大体相似,地质理论中的"将今论古"原则适用于ICB,只是在应用时尽量回避Al_2O_3、Zn、V、Sc、Yb等元素就更加万无一失了。     

五大连池老黑山火山钾质玄武岩结晶动力学研究

本文模拟了五大连池地区老黑山火山钾质响质碱玄岩熔岩在不同降温速率下从1150℃冷却到700℃橄榄石的结晶动力学过程,并从晶体粒度、晶体数量和晶体形态三方面研究了晶体结晶特征与降温速率之间的关系。结果表明:(1)晶体粒度分布(CSD)显示七组不同降温速率下的晶体粒度与布居密度均呈现较好的幂率关系,且幂律指数相近,斜率范围在3.69～4.42之间,这说明了晶体粒度分布对降温速率的依赖性并不显著。(2)随着降温速率由快变慢,晶体数量总体增长。当降温速率为0.0468℃/min时,晶体数量达到峰值。随后,结晶进入以退火合并为主的晶体粗化过程,直至结晶动力学达到平衡。(3)各降温速率下晶体形态呈现出分形特征,分形维数界于1.39～1.62之间,反映了新生晶体生长的自组织临界性。不同降温速率下的晶体边界复杂程度出现较大无规波动,显示出晶体形态对降温速率的高度敏感性。当降温速率为0.1℃/min时,晶体边界形态最复杂,当降温速率变慢到0.0468℃/min后,晶体边界形态的复杂程度趋于稳定。本项动力结晶实验对于深入了解五大连池新期火山熔岩流的运动机制以及动力结晶过程有重要的科学意义。     

江苏仪征捺山火山机构及玄武岩石柱林

江苏仪征捺山为一个典型的古火山口,由玄武质岩石组成的火山溢流相、爆发相、通道相等岩相在空间上呈环状分布,且均向内倾斜,构成一个上大下小、向北东倾斜的喇叭口。火山喷发时间在距今约1000万年前,属中新世晚期产物。尤其是玄武岩石柱林规模宏大,气势雄伟,千恣百态,其火山石柱林价值已不再沉寂于地学标尺上,而以一种奇致的新姿态将成为本地域旅游业的新亮点。     

崇浦地区火山通道与铀矿化

应用1:6万黑白航片,在本区解译出50个火山通道,其中26个有规模不等的铀矿化。火山通道的铀矿化与不同岩性的接触界面和角砾间孔隙有关。     

四川峨嵋大火成岩省259Ma大陆溢流玄武岩喷发事件:来自激光~(40)Ar/~(39)Ar测年证据

大火成岩省中的大陆溢流玄武岩,是限定大陆动力学机制及地幔对流结构的重要载体。峨嵋火成岩省内发育于的大陆溢流玄武岩,由于缺少精确的同位素定年数据,严重影响了人们对其成因及相关动力学过程的认识;为此,本文选取了峨嵋火成岩省内的一套大陆溢流玄武岩进行了激光40Ar/39Ar测年。测年结果显示这些玄武岩的年龄明显集中于两个时间区间,即259～246Ma和177～137Ma。精确的等时限年龄表明,镁铁质岩浆大规模喷发发生于258.9±3.4Ma,这与前人的定年结果以及古生物年龄较为一致;而一些具有低级绿片岩相变质的玄武岩所显示的较为年轻39Ar/40Ar…