青藏高原东南缘腾冲后碰撞粗面安山岩形成的深部岩浆过程:来自辉长质物质的启示

位于青藏高原东南缘的腾冲火山区发育大量的后碰撞高钾钙碱性岩浆岩(8Ma至今),形成了近连续的玄武岩-玄武安山岩-粗面安山岩-英安岩系列。在晚更新世(0.3～0.4Ma)粗面安山岩中发现了大量的辉长岩包体与辉长质矿物聚晶。辉长岩包体分为两类:I类为辉长苏长岩(直径2～4cm),主要由斜长石(50%～60%)、单斜辉石(20%～30%)和斜方辉石(5%～10%)组成,矿物间呈高角度接触的开放结构并包含少量的基质玻璃; II类辉长岩包体(直径2～12cm)主要由斜长石(40%～50%)与单斜辉石(30%～40%)组成,含少量铁钛氧化物(5%～10%),矿物间见少量的基质玻璃与微晶斜方辉石(粒径50μm)。矿物聚晶(粒径2～5mm)由斜长石(40%～60%)、单斜辉石(20%～30%)和斜方辉石(5%～10%)组成,矿物间呈高角度接触的开放结构,其间贯入基质玻璃。辉长岩包体、矿物聚晶与寄主粗面安山岩斑晶具有相同的矿物组成(斜长石+单斜辉石+斜方辉石);单斜辉石具有相似的微量元素组成特征;辉长岩包体全岩主量元素成分落在玄武岩-玄武安山岩-粗面安山岩-英安岩的演化序列中,它们与寄主粗面安山岩具有一致的Sr-Nd-Pb同位素组成。上述观测结果表明,辉长岩包体和矿物聚晶与寄主岩浆同源,它们均来自粗面安山质岩浆房。矿物温度与压力计算结果表明,辉长岩包体与矿物聚晶的结晶温度低于斑晶,形成深度位于粗面安山质岩浆房的中上部。这些具有开放结构的矿物聚晶与辉长岩包体可能代表粗面安山质岩浆喷发前形成晶粥的"碎片":矿物聚晶与I类辉长岩包体矿物间基质含量较高,矿物成分与寄主粗面安山质熔体(全岩成分)平衡,可能代表寄主粗面安山质岩浆形成的晶粥; II类辉长岩包体矿物间紧密程度较高,矿物与较演化的岩浆平衡,可能代表早期较演化的岩浆形成的经历压实作用的晶粥。粗面安山质岩浆的快速上升将这些晶粥破碎并以辉长岩包体与矿物聚晶的方式运移至地表。岩浆房中基性岩浆的补给是导致安山质岩浆喷发的重要诱发机制。     

藏南新生代火山-地热区温室气体的释放通量与成因——以谷露-亚东裂谷为例

印度-亚洲大陆俯冲带是地球深部碳循环的重要场所,在全球气候变化研究中占有至关重要的地位。谷露-亚东裂谷是青藏高原南部规模最大、延伸最长的近NS向拉张性裂谷,裂谷内出露新生代火山岩和多处大规模地热区,正在向大气圈释放巨量的温室气体。利用密闭气室法测量并计算得出的谷露和羊应火山-地热区的土壤微渗漏CO_2的平均释放通量分别为436.8g·m~(-2)·day~(-1)和99.0g·m~(-2)·day~(-1),接近具有潜在喷发危险的美国黄石公园火山-地热区(410g·m~(-2)·day~(-1))和加利福尼亚州Mammoth Mountain火山区(107.9g·m~(-2)·day~(-1))的CO_2平均释放通量,表明谷露-亚东裂谷的深部地热流体活动异常强烈。此外,在野外考察的基础上,通过实验室测试和理论计算估算了谷露-亚东裂谷每年以土壤微渗漏的形式向当今大气圈释放的CO_2总量约为1.76×107t,与西特提斯俯冲带前缘的意大利Apennine火山区CO_2的释放总量(1.32×10~7t·a~(-1))属于同一个数量级。因此,印度-亚洲大陆俯冲带是全球地质碳脱气的重要场所。气体地球化学特征显示,谷露-亚东裂谷内火山-地热气体的He同位素比值(0.10~0.29RA,RA为大气3He/4He比值)和δ~(13)CCO_2值(-7.20‰~-0.78‰)在空间分布上表现为,从南至北呈逐渐递增的变化特征,显示裂谷内火山-地热区气体在南北方向上可能具有不同的动力学成因机制。具体来讲,δ~(13)CCO_2值自南向北递增的趋势,可能与裂谷南北方向地层岩性存在差异有关;裂谷内火山-地热气体的He同位素比值高于0.1RA,揭示"重要的地幔组分",同时裂谷内地幔来源的流体组分从南向北逐渐递增的趋势表明,印度大陆岩石圈的向北俯冲作用是导致谷露-亚东裂谷内剧烈的水热活动和大规模温室气体释放最终的动力来源和成因机制。     

郯庐断裂带流体中氦的来源、空间分布及地质意义

郯庐断裂带是中国东部规模最大、构造运动强烈以及地震频发的活动断裂带,其深部结构与现今活动状态引人注目。对郯庐断裂带郯城段和庐江段温泉与深井地下水逸出和溶解气体进行He同位素组成和气体组分分析结果显示,郯庐断裂带流体³He/⁴He测试值为大气参考值(记作1 Ra)的0.15～1.15倍。郯城段样品的³He/⁴He和⁴He/²⁰Ne值分别为0.96～1.15 Ra和0.24～0.30,显示有大气和地下水氚衰变对He来源的贡献。庐江段样品的³He/⁴He空气校正值和⁴He/²⁰Ne值分别为0.15～0.79 Ra和0.28～272,扣除大气贡献后He主要来源于地壳放射性元素衰变(90.4%～98.4%),局部受到地幔脱气作用的显著影响(幔源He占比最高为9.6%)。在空间上,庐江段幔源He占比呈现出随采样点远离断裂带而逐渐减小的趋势,反映了幔源流体运移过程中经历的稀释效应。幔...     

火山区温室气体排放研究进展

火山活动是地球深部脱气的重要途径之一,它在大气圈温室气体浓度变化及全球碳排放研究中具有重要的作用。以国外火山气体研究成果为基础,概述火山气体的研究内容、研究方法（包括样品采集、实验室测试）,并重点探讨国外间歇期火山区土壤脱气、温泉脱气及喷气孔脱气的温室气体排放通量估算方法及其相应规模。结果表明,全球范围内火山间歇期土壤...     

火山区CO_2气体释放研究进展

不同构造域的火山释放CO_2气体的方式、机制和规模具有明显的差异。在全球变暖的大背景下,定量化研究不同类型火山区CO_2气体的释放通量、模拟及计算火山气体的来源演化,对于估算地质源温室气体释放对大气圈温室气体增加的贡献,以及理解地球的深部碳循环过程具有重要意义。近年来,全球火山区CO_2气体释放研究取得了显著进展,尤其在定量研究火山区CO_2气体释放通量的方法、气体源区与地球动力学背景的判定以及不同构造背景的火山区CO_2气体释放特征等领域取得了重大成果。本文综述了不同构造域火山区CO_2气体释放研究的最新成果,详细介绍了我国新生代典型火山地热区的CO_2气体释放研究进展。     

火山活动与深部碳循环的关系

火山活动是导致地球深部碳向地表输送的重要途径之一,它促进了地球层圈物质交换与深部循环作用.目前,火山活动与深部碳循环关系的研究主要集中在: 1)火山喷发向大气圈中输送CO2气体的通量与总量; 2)火山气体的来源及其演变历史; 3)不同类型的火山喷发(例如,大火山岩省、洋中脊和俯冲带火山活动)对地球深部碳循环贡献的差异.文章通过对青藏高原北部阿什库勒火山群1951年阿什火山喷发物斑晶中原生岩浆包裹体和基质玻璃的实验室测定表明,阿什火山喷出的气体成分主要由H2O,CO2,S,Cl和F组成,利用"岩石学方法"计算的阿什火山喷发向大气圈输送的CO2气体总量为1.01×109kg.