峨眉山大火成岩省中高Os苦橄岩的发现及地质意义

本文对峨眉山大火成岩省中苦橄岩及其共生的玄武岩进行了铂族元素(PGE)分析,结果表明苦橄岩比玄武岩的PGE含量要高至少一个数量级,并且具有明显高的Os含量,不仅比熔融程度最高的科马提岩要高,而且比原始地幔还要高,另外,还显示出超球粒陨石的Os/Ir比值(2.84～3.88)。其高的Os/Ir比值可能与岩浆上升过程中混入黑色页岩有关。部分熔融计算表明,含有0.01%硫化物的原始地幔 0.5%的外核在7%的熔融程度下,然后又被约10%的黑色页岩混染可以模拟原始岩浆的PGE含量。其Os含量及其他地球化学特征与其同时代的西伯利亚暗色岩系的相似性可能暗示了这两个大火成岩省来自于同一个起源于核-幔边界的超级地幔柱。另外,还根据苦橄岩和玄武岩PGE的含量估算了该地区PGE的成矿潜力。     

峨眉山大火成岩省中发现二叠纪苦橄质熔岩

峨眉山大火成岩省是当前研究的热点,尽管早有报道在峨眉山大火成岩省中存在苦橄岩,但是是否存在真正的二叠纪苦橄质熔岩一直有争论,笔者等对前人报道的“苦橄岩”产地进行了详细的野外地质调查发现,前人报道的所谓“苦橄岩”,不是喷出的熔岩,而是呈侵入状态的苦橄玢岩。这些呈侵入状态的苦橄玢岩在区内分布较多,约有数十个,出露面积一般为50×100～200×700m~2。最大可达8km~2。这些苦橄玢岩除了侵入于峨眉山玄武岩外,部分还侵入于上三叠统白云质灰岩中。由此推测部分苦橄玢岩应晚于晚三叠世。尽管目前还没有可靠的同位素年龄数据,但根据区域对比,一般认为这些苦橄玢岩形成于喜马拉雅期,与峨眉山玄武岩系无关。需要指出的是,在这些报道所谓“苦橄岩”的论文中均没     

云南大理苦橄岩的Re-Os同位素特征:对峨眉山大火成岩省成因的制约

云南大理苦橄岩产出于峨眉山大火成岩省内带,位于峨眉山玄武岩系底部.岩石具斑状结构,斑晶占20％～40％左右,由自形-半自形的橄榄石和单斜辉石组成;基质约占60％ ～ 80％,主要由长条状斜长石和颗粒状单斜辉石组成,辉绿结构;含少量尖晶石.绝大部分样品全岩SiO2低于47％,为45.94％～46.37％(1个样品达47.35％),MgO大于18％,介于19.01％～23.77％之间,Na2O+ K2O低于2％,介于1.52％～1.97％之间,具典型苦橄岩的岩相学和岩石化学特征.全岩Re含量变化范围较小,介于0.349×10-9～0.424×10-9之间;Os含量变化范围较大,介于0.889×10-9～4.276×10-9之间;187Re/188Os=0.437±0.012 ～2.708±0.025,187Os/188Os =0.1283±0.0002～0.1354±0.0004;从中分选出的橄榄石的Re、Os含量分别为0.030×10-9～0.049×10-9、0.625×10-9～0.757×10-9,1s7Re/188Os =0.191±0.038 ～0.377±0.062,187Os/188 Os=0.1254±0.0005 ～ 0.1268±0.0005,均低于全岩;尖晶石的Os含量最高,为80.5×10-9,187Os/188 Os最低,为0.1252±0.0003.经质量平衡计算,基质的187Os/188Os比值介于0.1380 ～0.1415之间,与原始上地幔相比,基质的Re-Os同位素组成具有壳层熔岩的特点,而橄榄石和尖晶石具有熔融残留相的特点,基质的γOs大于0,介于+2.0～ +3.28之间,矿物的γOs均小于O,介于-2.01～-2.59之间,显示明显的亏损特征,无核-幔边界源区信息,而全岩的介于-1.11～ -3.24之间,为基质和斑晶及尖晶石的混合结果,推测峨眉山大火成岩省是壳-幔相互作用的产物.     

大火成岩省中苦橄岩的研究意义

苦橄岩是一种超镁铁质熔岩 ,它在大火成岩省中虽然只占很小的比例 ,但具有非常重要的意义。苦橄岩通常产于火山岩系的底部和下部 ,其中有的苦橄岩具有原始岩浆的特点 ,另有一些为堆积成因 ,也有少部分代表了演化岩浆。对它的岩石学、矿物学、元素和同位素地球化学以及橄榄石包裹体中挥发份的研究可以为研究大火成岩省和地幔柱的关系、地幔柱的热成分结构模式、大火成岩省和全球生物灭绝事件以及预测Cu Ni PGE硫化物矿床的成矿潜力提供重要约束。     

峨眉山大火成岩省中苦橄岩与其共生岩石的地球化学特征及其对源区的约束

本文对在峨眉山玄武岩省中新发现的苦橄质岩石及其共生玄武岩的地球化学特征进行了研究,结果表明,除苦橄质岩石外,与其共生的玄武质岩石均属高Ti玄武岩。其主要元素特征与大多数大陆溢流玄武岩省相似,表现为高Fe_8、(CaO/Al_2O_3)_8和低Na_8,指示其形成压力高;其稀土和微量元素配分曲线相似,表现为轻稀土富集、高场强元素(HFSE)相对亏损,并且不存在Nb、Ta的负异常,而存在P和K的相对亏损。一些反映源区特征的比值,如La/Ta、La/Sm、(La/Nb)_(PM)、(Th/Ta)_(PM),Ta/Hf,Nb/Zr等,变化范围小,均指示了其地幔柱成因,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,是石榴子石二辉橄榄岩在>75km时经大约7％的部分熔融的产物。而地幔柱的轴部位置可能位于现今云南丽江县城一带。     

峨眉山大火成岩省西部苦橄岩及其共生玄武岩的地球化学：地幔柱头部熔融的证据

丽江地区的苦橄岩位于峨眉山大火成岩省的西部,其与辉斑玄武岩、无斑玄武岩和玄武质火山碎屑岩共生。苦橄岩中的斑晶主要为富镁橄榄石,其F0含量最高达91．6％,CaO含量最高达0．42％,其内含有少量玻璃包裹体,指示了橄榄石是在熔体中结晶形成的。苦橄岩中的铬尖晶石具有高的Cr#值（73-75）。计算的初始岩浆的MgO含量大约为22wt％,初始熔融的温度为1630-1680℃。研究结果表明,玄武质岩石是苦橄质岩浆通过橄榄石和单斜辉石分离结晶形成的。苦橄岩和玄武岩的Nd-Sr-Pb同位素比值差别不大,只落在一个很小的范围内（如εNd（t）=-1．3 to＋4．0）。高的εNd（t）值以及抗蚀变不相容元素的原始地幔标准化图解与洋岛玄武岩相似,并且其重稀土元素特征指示了源区有石榴子石的残余,而且是低部分熔融的产物。同位素比值与抗蚀变不相容元素比值（如Nb／La）的相关性表明,岩浆形成过程中有少量的大陆地壳物质或者相对低εNd（t）组分的大陆岩石圈地幔的混染。因此,总体上,苦橄岩的地球化学特征的研究结果支持了峨眉山大火成岩省是地幔柱头部熔融的成因模型。     

峨眉山大火成岩省平川苦橄岩地幔源区性质——来自橄榄石微量元素的制约

橄榄石是基性岩浆中最早期结晶的硅酸盐矿物之一,其主量、微量元素特征可以反映出岩浆演化环境、岩浆源区岩性和再循环组分性质等重要信息.本次研究通过对峨眉山大火成岩省平川苦橄岩中橄榄石主量和微量元素分析,以及橄榄石内尖晶石包裹体分析,并与大理苦橄岩中橄榄石和尖晶石成分进行对比,来探讨不同苦橄岩母岩浆氧逸度及源区性质的异同.橄...     

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     

丽江玄武岩水含量：对峨眉山大火成岩省源区水含量分布特征的启示

近年来对太古宙科马提岩和显生宙大火成岩省中苦橄岩的水含量、地幔潜热、源区成分等研究表明,这些短时间内喷出巨量岩浆的地表过程都与水化的地幔柱有关。峨眉山大火成岩省位于扬子板块西部,是我国被公认的大火成岩省之一。前人从地球化学的角度将其分为西、中、东三区;并通过对西区丽江、永胜、宾川、大理苦橄岩和中区二滩玄武岩的水含量分析,发现形成峨眉山大火成岩省的地幔柱可能自喷发初期就已普遍存在强烈的水化,且该特征持续至喷发中晚期。然而前人的研究着重于苦橄岩,对作为大火成岩省主体部分的玄武岩研究甚少。本文以位于西区的仕满、大具剖面中的高Ti/Y玄武岩为研究对象,采用单斜辉石斑晶反演原始熔体水含量的方法,得到仕满、大具玄武岩原始熔体的水含量下限分别为1.15%和0.83%,该水含量略低于丽江苦橄岩水含量。而计算出的源区最低水含量分别为1380×10^-6和1245×10^-6,与二滩玄武岩相当。结合前人报道的数据,本次工作的结果证明了峨眉山大火成岩省的地幔柱水化现象普遍且长期存在,地幔柱内部的热化学组成是不均一的,且其热化学结构是随着时间而发生变化的。本次工作还暗示...     

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。     

峨眉山大火成岩省的岩石圈结构: 对地幔柱-岩石圈相互作用的启示

峨眉山大火成岩省位于扬子克拉通西缘, 是中-晚二叠世峨眉山古地幔柱头熔融的产物。因此, 该区岩石圈结构特征对于揭示地幔柱-岩石圈相互作用方式与机制具有重要的指示意义。本文基于COMPASS-ELIP宽频带地震台阵资料, 开展S波接收函数成像研究, 并与同剖面远震S波有限频层析成像、区域面波层析成像结果进行对比分析, 识别了沿剖面岩石圈内部主要间断面, 从而获得了峨眉山大火成岩省岩石圈结构的横向变化特征。结果显示, 相对中带和外带, 内带具有地壳增厚(增厚15~20km)、岩石圈减薄(减薄~50km)现象, 且岩石圈地幔具有高速、分层特征, 但下层底界面转换波震相并不明显; 中带岩石圈厚度大(~170km), 局部地段岩石圈-软流圈边界(LAB)缺失, 对应位置存在地幔低速异常; 外带岩石圈厚度略小(~150km), 中带和外带均发育岩石圈中部不连续面(MLD)。结合地球化学、岩石学、物理/数值模拟等研究成果, 本文推测上述特征记录了古地幔柱作用引起的不同程度岩石圈变形: 地幔柱在内带以纵向作用为主, 通过热-动力冲击方式造成岩石圈大幅度快速减薄, 地幔柱头高程度减压熔融, 产生的大规模岩浆穿透岩石圈地幔, 在地壳发生底侵和内侵, 部分喷出地表形成溢流玄武岩; 地幔柱在中带以横向作用为主, 通过底部剪切引起岩石圈地幔横向伸展, 甚至造成局部撕裂, 在撕裂部位进一步引发热-化学侵蚀并导致岩石圈破坏; 地幔柱在外带以垂向拖曳为主, 造成岩石圈的局部拆沉而减薄。此外, 内带下方地幔的高速、分层特征, 可能指示经历地幔柱作用减薄后的岩石圈, 减薄产生的岩石圈空区因捕获地幔柱头熔融残留物而得到一定程度愈合, 而受地幔柱改造后的残存岩石圈, 因经历大量熔体抽取更加亏损而得到强化。综上, 本文揭示的峨眉山大火成岩省岩石圈结构, 为进一步理解地幔柱-岩石圈相互作用的方式与机制提供了新的地球物理观测证据。

     

峨眉山大火成岩省白马层状侵入体的成因

峨眉山大火成岩省与二叠纪晚期的峨眉山地幔柱作用有关。白马层状侵入体是峨眉山大火成岩省赋存超大型Fe-Ti-V氧化物矿床的镁铁-超镁铁质侵入体之一。白马侵入体橄榄辉长岩和橄长岩全岩Mg O与Cr、Ni的相关性表明白马母岩浆经历了较高程度的分离结晶作用。原始地幔标准化微量元素图解和球粒陨石标准化稀土元素图解总体具有显著的Sr、Eu和Ti正异常,Zr-Hf负异常;而Nb、Ta既有正异常,也有负异常,这些特征与岩石中磁铁矿、单斜辉石和斜长石等矿物的堆晶作用有关。(87Sr/86Sr)i=0.704232～0.704855,平均值为0.704706;εNd(t)=1.40～3.94,平均值为2.41。Sr-Nd同位素组成落于峨眉山苦橄岩和高钛玄武岩的范围内,混合模拟计算表明白马母岩浆经历了10%～30%硅质大理岩围岩的混染。因此,白马Fe-Ti-V氧化物矿床的形成受母岩浆的组成、分离结晶作用及大理岩围岩的混染等多种因素共同制约。     

Re-Os同位素对峨眉山大火成岩省成因制约的探讨

峨眉山大火成岩省（ELIP）主要由玄武岩、玄武质火山碎屑岩及少量的苦橄岩（包括越南的科马提岩）、长英质岩石以及层状岩体和岩墙组成,其物质来源直接关系到其成因是否与地幔柱活动有关。Re-Os同位素体系是地核、地幔和地壳物质的最佳示踪剂。前人对ELIP内的Re-Os同位素研究表明,低Ti玄武岩的Os含量为0．006×10^-9-0．40010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1371～1．403,并提出其与地幔柱活动有关;而高Ti玄武岩的Os含量为0．00410^-9～0．56010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1271～5．19,认为起源于大陆岩石圈地幔或地幔柱上升过程中受到大量岩石圈地幔“混染”（xu JF et al．,2007）;科马提岩的0s含量为1．2410^-9～7．0010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1251～0．1261,苦橄岩的Os含量为0．3210^-9～2．32910^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1233～0．1266,指示苦橄岩和科马提岩均来自亏损地幔源区（Hanski et al．,2004;陈雷等,2007）。本文利用Os含量最低、^187Os／^188Os最高的高Ti玄武岩作为地壳端员,用铁质陨石、原始上地幔（PUM）和亏损地幔（DMM）作为地核和各种地幔端员,分别做二元混合计算,结果显示绝大多数玄武岩和所有苦橄岩及科马提岩均落在地壳和DMM混合曲线附近,并且邻区特提斯洋地幔岩与DMM具有相近的Os含量和^187Os／^188Os组成,据此推测峨眉山火成岩的形成与特提斯洋的活动有关,主要受控于地壳和亏损地幔的相互作用。     

峨眉山大火成岩省：地幔柱活动的证据及其熔融条件

对苦橄岩中橄榄石斑晶及其中熔体包裹体的电子探针分析表明，峨眉山大火山岩省的原始岩浆具高镁（ MgO > 16％）特征。玄武岩的 REE反演计算揭示，参与峨眉山玄武岩岩浆作用的地幔具有异常高的潜能温度（ 1 550℃）。这些特征以及峨眉山玄武岩的大面积分布和一些熔岩所显示的类似于洋岛玄武岩 (OIB)的微量元素和 Sr- Nd同位素特征均为地幔热柱在能量和物质上参与峨眉山溢流玄武岩的形成提供了确凿证据。峨眉山两个主要岩类（高钛和低钛玄武岩）可能是不同地幔源区物质在不同条件下的熔融产物。低钛玄武岩形成于温度最高、岩石圈最薄的地幔柱轴部。地幔（ ISr≈ 0.705,ε Nd(t)≈＋ 2）熔融始于 140 km，并一直延续到较浅的深度（ 60 km,尖晶石稳定区 ),部分熔融程度为 16％，这类岩石可能代表了峨眉山玄武岩的主体。而高钛玄武岩的母岩浆的形成基本局限在石榴子石稳定区（ > 70 km），其源区特征为 : ISr≈ 0.704,ε Nd(t)≈＋ 5，可能代表了热柱边部或消亡期地幔小程度部分熔融（ 1.5％）的产物。     

峨眉山大火成岩省底部枕状玄武岩的地质地球化学特征及成因探讨

云南上沧二叠纪枕状玄武岩位于峨眉山大火成岩省内带底部。该玄武岩全岩SiO2含量为49.36%～51.36%,TiO2含量为1.28%～1.91%,MgO含量为6.08%～10.79%,Mg#值为53～69,Al2O3含量为13.91%～16.31%,Na2O含量为1.59%～3.72%,K2O含量较低,为0.18%～0.76%,并且Na2O/K2O比值较高,为4.27～10.48,属拉斑系列玄武岩。具有右倾斜型稀土元素配分模式,重稀土和部分高场强元素与N-MORB接近,轻稀土和部分大离子亲石元素介于N-MORB和上地壳之间。(La/Sm)N比值大多数低于2.0(1.4～2.2),(Ce/Yb)N比值介于2.2～3.4之间,明显低于OIB,不具有OIB的地球化学特征,在Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中位于陆缘裂谷玄武岩区域,推测上沧枕状熔岩是古特提斯洋俯冲到扬子板块边缘形成的初始裂谷扩张的产物。     

峨眉山大火成岩省对四川盆地油气储层的控制作用研究

四川盆地具有演化历史长、沉积盖层厚度大、油气资源丰富等特点,是我国大型含油气盆地之一。上扬子地区中、晚二叠世之间的峨眉山地幔柱活动改变了四川盆地古地理格局,造成地壳的快速抬升,盆地西南地区地壳抬升幅度最大,呈现古剥蚀高地,往北东方向的影响逐渐减弱,从而导致沉积环境自西南向北东由单一的海相依次转变为陆相、海陆过渡相至海相沉积。本文讨论了峨眉山大火成岩省的形成过程及对四川盆地油气储层的影响,认为峨眉山大火成岩省对四川盆地油气储层的影响主要体现在两个阶段、3种影响作用方式。两个阶段是指中二叠世末期和晚二叠世—早三叠世时期。3种方式是指峨眉山地幔柱导致的地壳抬升对下伏中二叠统灰岩储层的改造作用,表现为地幔柱核心区（大理—永仁）中二叠世地层发育风化壳岩溶型储层;峨眉山大火成岩省的火山喷发旋回对火山岩储层的空间发育的控制作用,发育了火山岩储层;峨眉山地幔柱活动控制的晚二叠世盆地构造格架对上覆沉积储层的控制作用,导致了峨眉山地幔柱外围伸展区（川东北—西北）发育海槽,控制了晚二叠世礁滩相沉积的发育等。峨眉山大火成岩省的形成过程不仅形成了优质的火山岩储层,同时也影响了沉积岩相的空间分布、改造了下伏碳酸盐岩的孔隙特征,进而控制了四川盆地的油气储层。