塔里木北部二叠纪长英质火山岩年代学及地球化学特征

大面积分布于塔里木盆地的二叠纪玄武岩构成了面积250000km²的大火成岩省(LIP),长英质火山岩的发现为塔里木二叠纪火山作用的研究打开了新的窗口。本文从塔北地区约5000m深的钻井中收集了4件二叠纪长英质火山岩的样品。通过对其进行锆石U-Pb同位素测试,得出其形成时代为274~282Ma,为塔里木大火成岩省晚期岩浆作用的产物。岩石具有高钾的特征K₂O+Na₂O=7.29%~8.34%,K₂O/Na₂O>1,大部分属于高钾钙碱性系列,且属于过铝质(A/CNK=1.32~1.53)。具有富集LREE和Zr、Hf、Y,亏损Sr、P、Ti、Nb、Ta等特征,微量元素分布曲线形态与地壳相近,具有右倾的稀土元素配分曲线,且显示出一定的负铕异常。通过Sr-Nd-Pb同位素的分析得出其源区有大量地壳物质,这与其具有较高的Th、U含量和与地壳平均值相似的Nb/La、Nb/U、Th/Ta相一致。综合年代学、地球化学特征及构造环境的判断,认为塔北地区二叠纪长英质火山岩形成于地幔柱活动背景下的地壳物质的部分熔融。     

塔里木和中亚造山带西段二叠纪大火成岩省的两类地幔源区

对塔里木和中亚造山带西段二叠纪玄武质岩石地质、年龄、元素地球化学、同位素组成的系统总结表明,二叠纪火成岩在分布面积、岩石类型(以玄武岩占绝对优势)、活动时间(以275Ma左右为峰期)等方面均与世界典型的大火成岩省一致,将其命名为巴楚大火成岩省(Bachu LIP)。元素和同位素地球化学特征表明,塔里木玄武岩来自长期富集的岩石圈地幔,来源深度为60～80km。塔里木基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩的原始岩浆可能来自软流圈地幔(OIB)部分熔融。中亚造山带西段的玄武岩、基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩主要来自被俯冲带熔体交代的强烈亏损的岩石圈地幔,其中部分地区可能有软流圈物质的加入,如东天山和阿勒泰南缘高Ti系列的玄武质岩石。根据元素和同位素地球化学资料,将巴楚大火成岩省分为2个地幔省(mantledomain),即塔里木省和中亚省。这2个不同地幔省的成矿系列也有显著的差异,塔里木省为钒-钛磁铁矿矿床,而中亚则以铜-镍-(铂族金属)硫化物矿床为主,成矿作用的差异和岩浆地幔源区的差异是完全对应的。综合地质、地球化学和成矿作用,认为巴楚大火成岩省的形成和二叠纪地幔柱密切相关。     

四川盆地Guadalupian统碳酸盐岩稀土元素和碳-锶同位素特征及地质意义

Guadalupian(瓜德鲁普世)晚期是地球演化史中的重要转折期,海退事件、大规模火山作用引起的生物多样性危机,是全球地质灾变的重要组成部分,在扬子克拉通Guadalupian统碳酸盐岩地层中留下了清晰的时空印迹。本文以四川盆地坡渡剖面茅口组顶部的碳酸盐岩地层为研究对象,通过系统的碳、锶同位素、稀土元素测试分析以及生物地层研究,揭示了Guadalupian时期海退事件、峨眉山玄武岩喷发事件的发生与演化过程,并进一步分析了其与生物危机的耦合关系。研究发现,海退事件始于Jinogondolella postserrata带,海平面降低导致陆源物质供给量增加,引起~(87)Sr/~(86)Sr升高、δ~(13)Ccarb负偏、稀土总量上升以及Y/Ho比值降低;峨眉山玄武岩喷发开始于J. altudaensis带,火山作用过程中释放的富~(12)C的CO_2冲击了碳循环系统,大量幔源物质输入到海洋,引起了海水碳酸盐~(87)Sr/~(86)Sr、δ~(13)Ccarb同步负偏移,以及稀土总量与配分模式的急剧改变。Guadalupian时期频繁的水体深度变化,是对峨眉山地幔柱活动的响应。频繁的海退事件造成浅水生物栖息地的不断锐减,持续的火山作用导致大量CO_2、SO2、Cl2等有毒气体的释放,触发了生物多样性危机由浅水逐步扩大到深海。     

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。     

Interaction of magma with sedimentary wall rock and magnetite ore genesis in the Panzhihua mafic intrusion,SW China

In southwestern China, several large magmatic Fe–Ti–V oxide ore deposits are hosted by gabbroic intrusions associated with the Emeishan flood basalts. The Panzhihua gabbroic intrusion, a little deformed sill that contains a large titanomagnetite deposit at its base, concordantly intrudes late-Proterozoic dolostones. Mineralogical and chemical studies of the contact aureole in the footwall dolostones demonstrate that the metamorphism was largely isochemical but released large quantities of CO₂ as the rocks were converted to marble and skarns during intrusion of the gabbroic magma. Petrological modelling of the crystallization of the intrusion, using H₂O-poor Emeishan basalt as parent magma, shows that under normal conditions, Fe–Ti oxides crystallize at a late stage, after the crystallization of abundant olivine, clinopyroxene and plagioclase. In order for titanomagnetite to separate efficiently to form the ore deposit, this mineral must have crystallized earlier and close to the liquidus. We propose that CO₂-rich fluids released during decarbonatization of sedimentary floor rocks passed up through the magma. Redox equilibria calculations show that when magma with the composition of Emeishan basalt is fluxed by a CO₂-rich gas phase, its equilibrium oxygen fugacity (fO₂) increases from the fayalite–magnetite–quartz buffer (FMQ) to FMQ + 1.5. From experimental constraints on magnetite saturation in basaltic magma under controlled fO₂, such an oxidizing event would allow magnetite to crystallize near to the liquidus, leading to the formation of the deposit.     

瓜德鲁普末期生物灭绝是由峨眉山大火成岩省(LIP)引起的吗?

瓜德鲁普统末期生物灭绝是发生在二叠末期生物灭绝之前的一次独立的生物灭绝事件。该次生物灭绝事件对当时海洋底栖生物危害的严重性曾被认为可与五大生物灭绝事件对生物的影响程度相提并论。近年来,随着地层年龄数据的逐渐增多,地层的年代归属逐渐明朗,瓜德鲁普末期生物灭绝的严重性受到越来越多的质疑。同时,曾被认为是该次生物灭绝的主要原因--峨眉山大火成岩省(LIP)也受到质疑。峨眉山LIP是否仍是该次生物灭绝的主要原因？为了阐明上述问题,文章综述了瓜德鲁普末期生物灭绝、峨眉山LIP的喷发、卡匹敦阶碳、锶同位素变化以及引起该次生物灭绝的主要原因。结合研究数据认为:①瓜德鲁普末期生物灭绝事件对浅海底栖生物的影响不是特别严重,生物多样性减少幅度比五大生物灭绝事件要小;②瓜德鲁普统-乐平统(G-L)界线附近碳同位素负偏受成岩作用和相变的影响较大,卡匹敦阶碳同位素比值的变化存在两次负偏,第一次发生在卡匹敦中期(幅度约为1.0‰至1.5‰),第二次发生在G-L界线(幅度约为1.4‰至2‰);③该次生物灭绝的主要原因很可能不是峨眉山大火成岩省,而可能是大规模海退和海洋缺氧。