峨眉山大火成岩省_地幔柱活动的证据及其熔融条件
流体地球化学 报告
《流体地球化学》 题目：地幔流体及其成矿作用 读书报告 教师：张成江教授 指导老师：何明有教授 姓名: 张建军 学号： 2011050169 学院：核自学院 专业：核能与核技术工程 2011年12月15日
地幔流体及其成矿作用 1 地幔流体组成和特点 地幔流体是指赋存于地球内部由原始气体元素(He3、A r36等)、挥发分(幔 源CO 2、S、H2O等) 所组成的气体、稀溶液及具挥发分的富碱的硅酸盐熔体。 现代火山喷气、玄武岩圈闭气体、地幔镁铁质和超镁铁质包体成分分析及金刚石 包裹体分析表明, 地幔流体是以C2H2O 为主的体系, 并且含有一定的金属氧化 物〔6〕, 其流体种类受地幔氧逸度f O 2 及深度的制约〔7〕, 当f O 2 在Q FW —MW (氧缓冲反应限定的范围) 时, 流体种类以CO 22H2O 为主; 接近IW 时以CH42H2O为主。W yllie〔8〕用微量CO 2、H2O 和橄榄岩(假定地幔中CO 2?(CO 2+ H2O ) = 018) 进行的成岩试验表明, H2O、CO 2 含量在深度上是分层的, 以地 盾区地热曲线、固相线位置、矿物稳定组合区间三者之间关系, 推测120 km 深 度以下时金云母、白云石、橄榄石与富H2O 气相共存; 较浅处(约90 km ) 时, 随 着角闪石等含水矿物形成, 大量的H2O 被消耗, 气相中CO 2 与H2O 含量比值 随之增大, 形成上地幔中相对富CO 2 的区域; 在260～120 km 之间则为碳酸盐、金云母、C2H2O 挥发分溶解于熔体中, 无独立的H2O 和CO 2 相存在。Sh iano 等〔9〕在研究Kerguelen 地区超镁铁质捕虏体时发现了富硅质熔体、富碳酸盐 的熔体和富CO 2 流体包裹体共生, 显示是地幔深部均一的熔融相在到达上地幔 温压条件时形成不混溶的三相, 并充填于橄榄岩形成的裂隙中。这同样证明了 C2H2O 随深度变化的推断。包裹体一直被作为了解深部流体的重要窗口, 然而 已有的资料表明地幔流体包裹体在随寄主岩上升过程中已发生了次生变化, 并 且显示出几乎所有的捕虏体中多为纯CO 2 包裹体,缺少甚至没有H2O 的成分。 对此认为主要由4 种原因引起: ①在硅酸盐熔体中H2O 的溶解度比CO 2 更大, 熔融时H2O 比CO 2 优先进入熔体中, 形成相对富集的CO 2 相; ②氢的扩散作 用引起在低f O 2 时流体主要成分是CH4, 在达到一定温度和压力时H 发生迁移, 留下相对较富的CO 2; ③与围岩发生水岩反应再平衡的结果,H2O 比CO 2 更易 与含氧的硅酸盐发生反应, 剩下相对较富的CO 2; ④变形过程中H2O 比CO 2 更 易进入位错而被泄漏掉。因此, 多数地幔包体中的流体包裹体在被寄主岩从深 部带到地表过程中已发生了次生变化, 其成分已有所改变。由于我们对地幔流 体还缺乏详细研究和了解, 大多数地幔流体性质仍是有待研究的前沿课题。 2 地幔流体的来源及成矿作用 按照目前的了解, 地幔流体主要以两种方式形成: 一种由地核及下地幔脱 气作用; 另一种为洋壳俯冲作用带入大量富含挥发分物质的再循环〔1, 3, 4〕。 稀有气体的He2A r 同位素体系研究表明地幔流体主要有3 种源区〔10〕: ①地 幔柱型源区; ②洋中脊玄武岩型源区; ③岛弧型源区。其中最值得一提的是地 幔柱源区, 推测地幔柱构造起源于地幔深部热边界层, 具有800～ 1 200km 直 径的头部和100～200 km 的尾部〔11, 12〕, 由地幔深部穿越不同的上覆圈层 直抵地表, 且因直接来自富集地幔, 含有大量挥发分和不相容元素, 其成矿意 义值得重视。流体在上地幔的富集是地幔流体成矿的基础, 前已述及流体是由 深部地幔或地核脱气作用和再循环物质脱水作用形成, 形成的流体可能在上地 幔顶部附近富集, 特别是在软流圈上隆引起减压变薄时, 溶解于地幔橄榄岩高 压围岩矿物相中的挥发分出溶, 形成细小的早期流体包裹体, 并在地幔蠕变过 程中往有利的部位运移〔13〕, 从而促进流体的更进一步富集。聚集的挥发分
综述地幔柱构造
综述地幔柱构造 1地幔柱构造理论的形成与提出 板块构造理论在解释地球上岩浆活动的分布规律时取得了空前的成功。例如，洋中脊玄武岩是在板块离散边界软流圈被动上升过程中经减压熔融而成，而在会聚板块边界，大洋岩石圈的俯冲作用导致上地幔的交代和熔融，形成特征的火山弧岩浆作用。板块边界概念可以解释地球上绝大部分的岩浆产出，但在解释板内岩浆的成因时往往显得力不从心，尽管这些岩浆的体积只占地球岩浆总量的2%。热点和热柱的观点正是在解释板内岩浆作用，特别是呈链状分布的火山作用时提出的。Wilson（1963）对夏威夷-皇帝洋岛火山链经过研究后，他提出洋岛火山 链是由大量岩浆组成的固定的热地幔区在活动的地球表层上形成的；后来经Morgan（1972）正式提出地幔柱这一概念，他指出Wilson所谓的固定的热地幔区是产生于核/幔边界的一个地幔柱，在地表表现为热点（hotspot）.Morgan进一步推测地幔柱是由地幔对流体系中的上升流构成。这些认识构成了地幔柱学说的雏形。 同板块构造理论诞生的曲折历史相比，地幔柱概念一经提出就得到了地学界的广泛认同，发展至今已成为地球科学研究中一个重要的概念模型这在很大程度上是由于动态地球以及浅表现象是深部过程的反映等概念的深入人心。虽然地幔柱并不是直接观察到的，但有关其存在的间接证据很多。其中包括：（1）局部高热流值和相关的火山活动（热点）出现在远离板块边界的地方；（2）热点不随板块漂移而迁移，几乎静止不动，暗示起源于活动岩石圈之下的深部地幔；（3）热点火山玄武岩的地球化学性质不同于位于离散板块边界、起源于浅部地幔的玄武岩（如MORB），说明其源区为比软流圈更深的地幔库；（4）位于热点之上的大洋岛屿通常具有规模较大的地形隆起，这需要有额外的幔源热能以使岩石圈膨胀；（5）最令人信服的证据来自最近的地震学研究。例如地震层析揭示冰岛地幔存在一低速柱状物质，至少延伸至400 km以下，地幔热柱的直径为300km。高温可能是造成地幔柱中低速物质的主要原因。
峨眉山地质景观赏析
峨眉山是我国地学上不可多得的宝贵财富，被誉为“震旦第一山”。本篇论文通过从地质景观这一方面，把地质景观分类，并且结合此次实习所学到的基础地质知识，加深阐述了峨眉山的褶皱，断层，岩浆岩等地质现象和岩石，并且通过扩大分类宽度，增加一些所未学到的知识。 关键词：峨眉山地质景观地质构造
摘要 (1) 目录 (2) 引言 (3) 1地质景观的简介 (3) 2 峨眉山地质景观 (3) 2.1构造景观----马林岩向斜与牛背山断层 (3) 2.2地层景观----飞仙关组的差异风化 (3) 2.3岩石景观----峨眉山玄武岩 (4) 2.4地质灾害景观----庙儿岗冲积扇 (4) 2.5古生物化石景观----虫迹 (4) 3地质景观赏析 (4) 结论 (4)
引言 峨眉山，作为我国最有名的山峰之一，不仅拥有历史非常悠久的宝刹古寺，秀丽清奇的自然风光，千姿百态的珍稀动植物，而且还具有观赏及考察价值很高的地质，地貌等景观。在这些让人目不暇接的各种景观里面，尤其是地质景观让人难以忘却。 1地质景观的简介 想要了解地质景观，先要明确地质景观的概念。地质景观是指由地球内部应力（内力）作用形成的自然景观。即主要是由地质构造、岩性、地层、古生物等一系列地质因素形成的自然景观。 地球的外壳（岩石圈、地壳）在长期的地质内应力作用下，形成了许多具有不同大小和形态的地质体，由于这些地质体在地质构造运动影响下具有各自独特的三维空间格局及造型图案功能，所以它们在自然景观观赏及科学研究上产生了景观吸引力。构成地质景观的因素很多，主要的有地质现象和形迹、地质体的色彩和质地、地质过程的记录体等三方面。 根据形成地质景观的因素可以将地质景观划分为构造景观、地层景观、岩石景观、火山景观、地质灾害景观、古生物化石景观、矿物景观等七种地质景观。 2 峨眉山地质景观 2.1构造景观----马林岩向斜与牛背山断层 地质构造景观是由地球内力所引起的地壳岩石发生变形、变位而形成的地质景观。而其中的褶皱构造景观是指岩层在受力过程中所产生的连续弯曲构造形成的遗迹形态。 峨眉山主体沿着两条断裂带由南西向北东挤压、走滑及冲断，形成一系列南北向排列的褶皱和断裂，如苦嵩坪向斜、峨眉山背斜、初殿断层、伏虎寺断层等。 峨眉山拥有很多褶皱景观多为背斜景观和向斜景观。其中背斜景观主要有峨眉山背斜，牛背山背斜，二峨山背斜，向斜景观主要有马林岩向斜。其中最有代表的就是马林岩向斜。马林岩向斜两翼地层为天马山组，由于南东翼天马山组受凉水井组破坏而出露不全，随着向核部靠近，地层依次为夹关组、灌口组。一直到核部，核部的地层组为名山组。所以可以看出规律是随着核部的靠近，地层是从老地层到新地层。 除了褶皱景观之外，断裂景观也让人难忘。断裂构造景观是地壳岩石受力后发生变形，产生断裂形成的景观。 在峨眉山，有一个沿胡村、张沟、龙池一线展布，是本区主要边界断层之一的峨眉山断层。该断层同时具有逆冲和走滑性质。在峨眉山观察到的断层多为逆断层，即为上盘上升，下盘下降，并且在断层出往往可以观察到破碎带，比如牛背山断层，在峨眉山玄武岩组与茅口组接触接线东侧可以看到露头较好的破碎带。在断层旁边观察，不禁让人回想起几千万年前令人惊心动魄的地质构造运动。 2.2地层景观----飞仙关组的差异风化 有地层产出的空间形式和内容形成的景观为地层景观。 在峨眉山实习路线二中的飞仙关组的差异风化就是一个地层景观。在D0202
“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”有关主题简介 - 中国地质科学院地质
加拿大地质学会议及阿巴拉契亚造山带野外考察系列报告之五“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”有关主题简介 薛怀民 该年会安排了278个会议报告、167个展板，其中安排在“与大火成岩省(LIPs)有关的岩浆和成矿”主题下的报告28个、展板19，另外有3个报告和1个展板安排在“太古代克拉通和它们的裂谷边缘”主题下，合计与大火成岩省有关的报告和展板共51个，约占了整个年会报告和展板的11.5%，在这次地质年会中占有重要地位。 参加“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”主题学术活动的以加拿大学者为主，另外还有来自美国、俄罗斯、英国、澳大利亚以及中国等国家的学者。与会的绝大多数学者坚持认为，大火成岩省的含义包括：体积大（>0.1Mkm3）、分布面积广（>0.1Mkm2）、持续的时间短（一般≤5Ma）、形成于板内环境，岩性以溢流玄武岩为主，及相应成分的侵入岩（主要包括镁铁质岩墙群、席状杂岩和镁铁质-超镁铁质层状侵入体），可能与地幔柱有关。但部分研究太平洋中几大群岛（主要为夏威夷群岛，另外还有Kerguelen和Tristan）的学者（主要来自加拿大不列颠哥伦比亚大学地球、海洋和大气科学系）认为太平洋上这些热点链代表移动的地幔柱，并据此认为存在长寿命的地幔柱（80~120 Ma）。另外，也有个别学者将大火成岩省的概念扩大到中酸性岩浆岩分布区。 本次年会“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”主题关注的重点是北美克拉通上前寒武纪的镁铁质岩墙群，尤其是加拿大Wyoming、Superior、Karelia-Kola，以及Hearne克拉通上的太古代和古元古代岩墙群，这是可以理解的，毕竟是加拿大地质学会的年会，而且这些基性岩墙群也是北美大陆上最醒目且最具全球意义的地质现象之一。其次为以夏威夷群岛晚主，包括太平洋中部的其他与热点有关的洋岛玄武岩。另外报告的还有格陵兰东部古新世（~56 Ma）的溢流玄武岩、俄罗斯西伯利亚克拉通东南缘中元古代(1020-975 Ma)的镁铁质大火成岩省、北美西部（劳伦西部和北西部，从南边美国的蒙大纳、怀俄明州和爱达荷州扩展到加拿大北西部的新元古代（~780 Ma）Gunbarrel大火成岩省(由空间上分离的岩脉、岩墙及较少的火山岩构成)等。 大规模的放射状岩墙群作为大火成岩省通道体系的关键组成部分在年会上获得了充分认可，且大多数与会学者认为其成因常与地幔柱和大陆裂解相联系。普遍接受岩浆运动过程首先是在地幔柱的中心区域垂直向上流动，达到浅部后向外侧流动，从岩墙群焦点相外距离最长可达2500 km。这些放射状岩墙群在其整个长度范围内，可为岩脉、层状侵入体和溢流玄武岩的形成输送岩浆。另外，也有学者强调大规模的环状岩墙群对于确定地幔柱的中心位置同样具有重要意义，但以前未受到重视，提出这些环状岩墙群的几何形状近圆形或近椭圆形，长轴通常600到1800 km，有些情况下，它们可与大致同时代的放射状岩墙群共同限定焦点；另外一些情况下，没有伴随的放射状岩墙群。 除了根据大规模的放射状岩墙群的会焦点、大规模的环状岩墙群的中心推断地幔柱的中心外，应用地球物理资料帮助辨认和模拟与LIP有关地幔柱中心是会议讨论的内容之一，并且认为是有效的辅助手段之一。
地幔流体的稳定同位素地球化学综述
地幔流体的稳定同位素地球化学综述 王先彬 吴茂炳张铭杰 (中国科学院兰州地质研究所,兰州,730000) 摘 要 总结了20年来国内外学者对地幔流体研究的成果和认识。主要包括地幔流体的性质和组成; 地幔 流体中同位素的含量、组成和赋存形式;同位素分馏和地幔脱气等作用对地幔组分的影响等。在不同地区和不同构造环境条件的地幔流体中,各种组分含量和同位素组成变化可以很大,从一个侧面指示地幔组分的不均一性,反映了不同地幔物质的形成历程不同或来自不同的地幔源区。此外,还讨论了目前存在的几个疑点。 关键词 地幔流体 稳定同位素地球化学 同位素分馏 地幔脱气作用 地幔源 第一作者简介 王先彬 男 1941年出生 研究员 主要从事稀有气体地球化学、非生物成因天然气及同位素地球化学等领域的研究工作 随着高精度探测技术的出现和地球科学知识的积累,人们对地球的认识进入到更深的层次。从传统的地壳到壳-幔作用,近几年来又深入到核-幔边界以至对地核的认识[1],使得对地球深部物质的研究与深部地球物理和地球化学进一步结合成为可能,并为提出全面统一的地球演化动力理论和模式准备了条件。地幔流体的研究是了解地球深部的重要手段之一。本文就地幔流体中稳定同位素方面的近期研究进展作一综述。 1 地幔流体的性质 作为地球内部的一种重要介质流体,是研究地球深部地质作用、了解深部物质的物理化学环境乃至地球发展演化的重要组分,其重要性愈来愈被更多的人所认识,是近20年来地学研究的热点。 流体,在地球科学研究中,常常是挥发组分的液相、气相及其超临界相以及硅酸盐熔体的统称,但在许多情况下不包括硅酸盐熔体。因此,地幔流体是指在地幔条件下(物相、温度、压力和氧逸度等)处于平衡并稳定共存的挥发组分[2],其形成温度大约在900℃至1400℃之间,其化学组成不均一,受多种因素控制,一般地以C、H、O、N和S(CHONS)为主要化学组分并以含较高的氢为特征,且含微量的稀有气体、F、P、Cl等。地幔挥发 1999年11月2日收稿,12月8日改回。份具有与地幔高p-t条件相适应的物理化学特性(如高的气体密度等),其地球化学性质以易溶于硅酸盐熔体(特别是富碱硅酸盐熔体)为特征,促进低熔点并且饱和挥发份的高钾原始岩浆和地幔交代熔体的形成,同时对于微量元素有高的溶解度(如大离子半径亲石元素、高价阳离子和稀土元素等),并且具有使溶质及各种微量元素产生再沉淀作用(如地幔交代作用导致地幔富集事件)。地幔流体的性质决定了它是地球内部能量和质量传输最活跃的组分,它控制着地幔岩浆作用、交代作用以及地幔变质变形等地质、地球化学作用的发生和发展,是对地球形成、发展和演化起重要作用的组分,具有重要的研究意义。 2 地幔流体的稳定同位素地球化学研究进展 自R oedder(1965)观察到全球碱性玄武岩的超镁铁质捕虏体中均找到CO2包裹体以来,地幔流体的研究工作陆续展开。许多学者采用各种测试方法(如电子探针、离子探针、激光拉曼探针、质谱计等)对认为是来自地幔的岩石矿物样品(如金刚石、金伯利岩、碳酸岩、大洋玄武岩、地幔包体等)进行了包裹体挥发组分及熔体主要元素的测定,发现不同地区、不同环境条件的地幔流体中各组分的含量变化很大,从一个侧面指示了地幔组分的不均一性。 96 2000年第28卷第3期Vol.28,No.3,2000 地 质 地 球 化 学 GEOLO GY2GEOCHEMISTR Y
峨眉山野外地质实习专题报告 岩浆岩
峨眉山野外地质实习专题报告 岩浆岩 【资源勘查工程第四小组】 小组成员： 指导老师： 报告人： 目录 前言 第一章…………峨眉山岩浆岩概况 第二章…………峨眉山玄武岩（重点报告） 第三章…………峨眉山地区花岗岩 第四章…………峨眉山地区辉绿岩 第五章…………岩浆岩主要造岩矿物野外鉴定 第六章…………实习心得 第七章…………参考资料
前言 8月16日到8月27日，资源勘查工程2011级奔赴峨眉山地区进行第一次地质实习。在完成了基本任务之后，就开始了各种为第二份专题报告做准备的工作。其中第四小组以小组为单位奔赴黄茅岗观察峨眉山地区火成岩，观察到了峨眉山典型的岩浆岩，也采集了相关的标本。虽然我们在黄茅岗待的时间并不长，水平也很有限，但对于岩浆岩有了更深层次的理解，收获是很大的。 第一章峨眉山岩浆岩概况 峨眉山地区岩石类型多，特征典型。岩浆岩可分为侵入岩与喷出岩两大类，侵入岩有峨眉山花岗岩及侵入其中的浅成岩——辉绿岩脉、闪长石、细晶岩脉等，喷出岩有峨眉山玄武岩。距今八亿多年前由岩浆作用所形成的花岗岩是峨眉山所出露的最古老岩石，被命名为峨眉山花岗岩；峨眉山玄武岩分布面积广，类型多样，特征清楚，最早被研究，可与印度德干高原玄武岩媲美，堪称一绝。 二叠纪是全球大火成岩省的高峰期之一，峨眉山玄武岩是全球二叠纪三个大陆溢流火山岩省之一，近年来发现了峨眉山大火成岩省中具有原始岩浆特点的苦橄岩，为峨眉山玄武岩石地幔柱成因提供了有力证据。还有地质学家研究其对当时环境和生物的影响，认为峨眉山玄武岩岩浆喷溢引起了巨大的环境灾难，从而毁灭了全球超过90%的海洋生物以及70%的陆地物种，以上研究极大地提高了目前对大规模
地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义
本文由国家重点基础发展规划973项目(编号:G1999043203课题)、国土资源部百名优秀青年科技人才计划项目、地质调查项目(工作内容 编号200310200002)和国家科技攻关项目资助。改回日期:200422220;责任编辑:宫月萱。 第一作者:王登红,男,1967年生,研究员,博士,主要从事成矿学、地幔柱及相关研究。 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 王登红 李建康 刘 峰 陈振宇 中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037 摘 要 本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上,针对近年来研究中提出的一些科学问题进行初步的探讨,提出了识别古老地幔柱的地质2环境2地球化学综合判别原则,提出了存在地幔柱的第3种类型,而埃达克岩很可能是第3类地幔柱的典型产物之一,指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性,也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找矿的意义。中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境,具有与俄罗斯西伯利亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性,有着良好的找矿前景。关键词 地幔柱 判别原则 埃达克岩 成矿作用 峨眉地幔柱 Some Problems R elated to Mantle Plume and Their Signif icance in Ore Prospecting WAN G Denghong L I Jiankang L IU Feng CHEN Zhenyu Instit ute of Mi neral Resources ,CA GS ,Beiji ng ,100037 Abstract Following a review on the history of mantle plume research and a discussion on some problems related to mantle plume ,this paper puts forward a comprehensive geological 2environmental 2geochemical principle for discrimination ofancient mantle plume.It is also pointed out that geological evidence is more important than geochemical evidence ,especially for the plumes located in a com 2plexsetting of slab subduction.The plumes located beneath the subduction area of aplate can have other features besides those of the plumes located beneath the continental crust or ocean crust.They are characterized by some special geological records like adakites ,because they have been affected by different materialand energy sources from both continental and oceanic crusts.Mantle plume can play an important role in large 2scale mineralization ,but can also destroy ancientdeposits formed before the eruption of flood basalts.The Emei mantle plume ,which erupted in a transitional environment with marine in the west and continentin theeast ,has features similar to those of the Siberian plume ,suggesting a good potential in search for mineral deposits.K ey w ords mantle plume discrimination principle adakite mineralization Emei plume 近年来国内外对于地幔柱的研究日新月异,新 的资料不断积累,新的看法不断提出,新的问题也不断涌现。比如,在板块构造研究过程中总结出来的类似于Pearce 图解这些被广泛采用的地球化学图解是否适用于对地幔柱的研究?地幔柱产出于什么样的环境,如何去识别?峨眉山玄武岩分布区是否可以找到诺里尔斯克这样的铜镍铂族元素矿床?本文将通过对这些相关问题的探讨,提出一些初步看法。 1 历史的回顾 自从1963年Wilson 对夏威夷群岛的成因进行 探索以来,关于热点和地幔柱的研究已经积累了众 多的资料,国内在邓晋福(1992)之前尚未见到专门的论文,但在李春昱(1986)主编的《板块构造基本问题》和王润民(1988)主编的《内生成矿作用———成矿区及矿床系列》等文献中进行过详细的介绍,如王润民教授提出热点深熔作用可以产生两类矿床系列,即大陆边缘海系列(岩浆、伟晶岩和热液矿床)和大陆2大陆裂谷矿床系列(金刚石、碳酸岩、富碱基性杂岩Cr 2Ni 2P GE 及层状2脉状Cu 2Pb 2Zn 等)。 在地幔柱的研究历史中,20世纪60～70年代是地幔柱的萌芽时期,70～80年代是板块构造的全盛时期(对于地幔柱本身的关注不多),热点只是作 2004年10月 25卷5期:4892494 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TICA SIN ICA Oct.2004 25(5) :4892494
地幔柱的概念分类演化与大规模成矿
地幔柱的概念、分类、演化与大规模成矿 ———对中国西南部的探讨 王登红 (中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037) 摘 要:自核幔边界上升的物质,当其汇聚成圆柱状的结合体,并因其相对于周围地幔环境来说具有温度更高、活动性更强、粘度更低等特点而能够上升到壳幔边界时,一般可以演化成为具有宽厚的冠状构造和细长的尾部构造的地幔柱。地幔柱进一步与地壳发生作用,可以在地表记录下一系列的热点或形成巨大的火成岩省。根据地幔柱最后出露的位置,可以将其分为洋壳和陆壳环境下产出的两种基本类型,也可以根据其演化历史分出不同的阶段,如初始阶段、上升阶段、成熟阶段和衰退阶段。中国西南部地区可能经历了两次以上的地幔柱冲击,二叠纪的峨眉山玄武岩是一个古生代晚期演化比较彻底的地幔柱留下的记录,而新生代以来的地幔柱活动可能正在发育,深部物质的大规模上隆可能是青藏高原隆升的一个原因,大量的散布的幔源岩浆活动和流体作用可能是中国西南部大规模成矿作用的重要原因。 关键词:地幔柱;热点;地幔柱分类;地幔柱演化;大规模成矿作用;中国西南 中图分类号:P51;P611 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)03006706 收稿日期:20010105;修订日期:20010625 基金项目:国家重点基础研究规划973资助项目(G 1999043203) 作者简介:王登红(1967— ),男,博士,研究员,主要从事矿床及地幔柱方面的研究。 1 一些基本概念与认识 地幔柱的概念目前在国际上还没有一个统一的 定义,一般趋向于认为自核幔边界上升、在地幔中演化、到近地表与地壳发生壳幔相互作用的圆柱状地质体。这一地质体在物质、能量和物理化学性质等方面与其成生的环境(主要是正常地幔)之间具有一 定的明显或比较明显的差别,因而可以被人类用不同的方法———目前来说主要是地球物理的方法识别出来。但是,地球物理方法只能识别现代的正在形 成或演化之中的地幔柱,对于古代已经消亡的地幔 柱则只有通过研究其在地表留下的地质记录(包括 物质的岩石学记录、构造的形态学记录和能量的热 演化记录等)来推断地幔柱的存在。要用地球物理 的方法去寻找古代地幔柱,如峨眉地幔柱的“柱子” 在哪里,在目前看来难度很大,但并不能因为找不到而否定其曾经存在。无疑,对于年代越古老的地幔柱,越难研究[1,2]。目前人们比较熟悉的也就是250Ma 以来的地幔柱,但研究古代地幔柱是极为重 要的,如Isley 等人(1999)编制了38～16亿年间地幔柱活动的时间表[3];R 1A 1Sproule (2000)研究了太古宙绿岩带中的地幔柱成因岩浆岩[4];加拿大地质调查局还将35亿年以来全球200多个属于地幔柱头部产物的大型火成岩省按地质年代进行了排 队,并在2000年巴西31届国际地质大会上进行了展示。关于地幔柱及热点概念的形成与发展,笔者已在不同的文献中作过介绍[5,6],此不赘述。 古代的地幔柱当它停留在岩石圈下部,没有完 全通过火山喷发等形式上升到地表的话,可以称为 “固化地幔柱”,Lee 和Halliday 等(1994)提出固化 的地幔柱头部的概念来解释喀麦隆线状分布的火 山[7];地幔柱喷发到地表的部分当其面积很大时一般称为大型火成岩省(L IP ),面积较小并且是在海 洋中喷发的话则一般称为洋岛玄武岩(O IB )。实际上,O IB 只是地幔柱留下的部分记录,当地幔柱刚到达洋壳的底部,地幔柱自身的能量也可以导致地壳 第8卷第3期2001年9月 地学前缘(中国地质大学,北京) Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing ) Vol.8No.3Sep.2001
地质流体类型及其特征
地质流体类型及其特征 一地质流体 地质流体（geofluid）是指在一定地质条件下、通过一定地质作用（包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地表作用等）而形成的天然流体。从地质流体的概念可以看出，地质流体是在一定的地质环境中地质作用的产物，因此，不同特征的地质流体记录了其形成地质环境条件，并代表了特定的地质作用事件和过程。所以，地质流体在研究地质历史时期地质作用中都起到重要的媒介作用。 实际上，地质流体是地质作用中不可缺少的介质，它几乎参与所有的地质作用。地质流体的成因与来源十分复杂，其运移和聚集与特定的地质构造环境条件和地质构造演化过程有着密切的联系（肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。通过研究地质流体特征，可以反演地质历史时期地质作用事件及其地质环境特征。 二地质流体分类及其特征 前人从不同角度对地质流体进行了分类研究，包括根据来源、成因、成分和分布等对地质流体进行分类（J. Parnel，1994；肖荣阁等，2001；陶于祥等，1994）。综合前人对地质流体的各种分类可以看出，主要从两个大的方面进行分析，即依据地质流体来源和天然产出特征分类和地质流体构造分类。 1. 地质流体来源和天然产出特征分类： 一般地，根据流体来源和其天然产出地质特征，将地质流体分为以下几种类型： （1）大气降水：地表水蒸发再降落于地面的水，它直接参与了表层岩石的风化剥蚀、搬运及元素的分散、富集成矿等作用。 （2）海水：咸化度较高的卤水体系，聚集了自然界所有的元素； （3）成岩流体：沉积物在沉积成岩作用过程中产生的流体，包括地层水、沉积岩中有机质热演化形成的石油和天然气等。地层水包括渗入地层的地表水和建造水及其混合水，建造水是在封闭于沉积物中的沉积水并与沉积物发生反应。由于沉积盆地所处地理环境不同，建造水的成分类型有较大的差异。内陆盆地环境建造水是地表大气降水集中封闭于沉积物中并经过一定的水岩反应，滨海盆地环境建造水是封闭在沉积物中的海水。 （4）岩浆流体：来源于地球内部不同部位的岩浆流体以及岩浆上升过程中因分异或结晶释放的流体，前者地质表现形式为各种岩浆岩和火山岩，后者地质表现形式为各种脉岩和脉体等；根据来源深度不同，岩浆流体又可以分为地壳流体和地幔流体等类型。 （5）变质流体：变质过程中脱水-脱挥发份产生的流体。 （6）成矿流体：在成矿作用过程中形成的地质流体，是在特定地质环境中经过特定地质演化形成的具有特殊成分的地质流体，一般富含挥发份、卤索及不相容碱金属、碱上金属元索。 （7）热液流体：来自于特殊构造环境、温度较高的地质流体，热液流体温度一般介于180-400℃，热流体来源有其特殊的构造背景，正常沉积盆地中的成岩热液流体温度一般低于180℃，大洋中脊裂谷构造环境中的热液沉积物温度在200℃以上，陆缘海槽，弧后盆地裂谷环境中的热液沉积物多为中低温组合，温度在200℃以下。 热液流体是近年来成矿作用中非常受重视的一种地质流体，根据不同地质作用中形成的流体溶质成分及温度特征，成矿热液流体分为：高温硅钾卤水（卤水指盐度超过5%的液态流体）、中温碳酸盐型卤水及低温硫酸盐型卤水，不同温度热液流体对应地富有特殊的化学成分特征。 ①高温硅钾卤水：由于中高温型热液交代或热水沉积矿化和硅钾元素的特殊性质，使高温卤水中SiO2和K2O丰度较高。因此热水沉积成矿呈现富硅钾岩建造。 ②中温碳酸盐卤水：以碳酸盐型流体为主，富含Fe2+、Mn2+、Mg2+的碳酸盐化合物为特征，起源于建造水系统、天水淋滤及海源流体系统。因此在中低温或热水沉积中常伴有铁白云石、菱铁矿和石膏。 ③硫酸盐卤水：主要是Ba2+、Sr2+、Ca2+的硫酸盐化合物，在海陆相各环境中广泛存在。主要沉积物是硬石膏、石膏、天青石和重晶石。
峨眉山火山爆发
地球上最大规模生物大灭绝由峨眉山火山爆发导致? （ 2009-06-10 11:10:28） 中英学者在峨眉山找到火山喷发导致物种大灭绝最直接证据 （邓志伟、戴劲松）中国地质大学（武汉）环境科学学院院长赖旭龙教授近日接受记者专访时表示，他与英国学者、利兹大学教授保罗·维格纳尔共同率领的研究团队历时４年研究，在中国四川省境内的峨眉山共同发现了火山喷发导致物种大灭绝的最直接证据。 这项研究成果发表在最新出版的美国权威学术期刊《科学》上。文章称，地球上有史以来最大规模的一次生物大灭绝，很可能由峨眉山玄武岩火山大爆发导致。 赖旭龙说，“火山论”一直被许多科学家认为是造成物种灭绝的重要原因之一，但这一论点苦于找不到直接证据，长期存有争议。此次中英学者联手，首次观测到火山喷发、生物灭绝同时发生，以及之后的碳同位素的波动，为解释火山活动和生物灭绝的时间、成因联系提供了直接证据。 赖旭龙分析说，约２．６亿年前的二叠纪时期，是在地球历史上物种发生最大规模灭绝的时期。选择峨眉山作为研究对象，是因为这里的火山喷发在浅海海相环境中，形成了保存良好的海相地层以及含生物化石的地层结构，为研究海洋生物的集体灭绝行为，提供了难得的“窗口”。 研究成果将进一步提高人们对大规模火山活动对环境影响的认识。赖旭龙说，峨眉山发生的这场规模空前的玄武岩火山喷发，瞬间释放出２５万平方公里的熔岩。当时总体积高达５０万立方公里的熔岩，引起了巨大的环境灾难，从而毁灭了全球超过９０％的海洋生物以及超过７０％的陆地物种。直到今天，在四川、贵州、云南、广西等地还有大量的火山岩分布。 研究人员通过在四川、贵州和云南多条剖面的研究，发现峨眉山玄武岩的喷发与通过微相分析得出的蜓、非蜓有孔虫以及钙藻的灭绝线是一致的，这表明中国西南地区中二叠纪晚期的生物灭绝与峨眉山玄武岩的喷发有因果联系。大规模的火山活动造成环境恶化，从而导致海洋生态系统受到冲击。 据介绍，中英研究团队先后７次采集样本，同时进行了大量室内研究工作、岩层观察、古生物观察、同位素研究等，最后才得出结论。目前关于物种灭绝除了“火山论”之外，还有“海水进退说”、“天体撞击”等多种说法。
大地构造读书报告
峨眉山玄武岩研究综述 要点：峨眉山玄武岩的分布、时代、岩相，地裂运动与地幔柱？ 峨眉山玄武岩由赵亚曾于1929年命名,特指覆盖于四川西南峨眉山区含Neoschwagerina 蜓化石茅口组之上的玄武岩[1-3]。现作为一个岩石单位广泛使用[3],指分布于云、贵、川三省、出露面积约2·5×105km2的晚二叠世大陆溢流玄武岩[4-5],称广义峨眉山玄武岩(本文简称峨眉山玄武岩)。峨眉山玄武岩是目前我国境内唯一被国际学术界认可的大火成岩省。 一、峨眉山玄武岩系的时空分布 二、 本区二益纪玄武岩系分布十分广泛.已知分布范围在东经97“30‘一108030’，北纬2lO20’一33。，在金沙江一哀牢山断裂(F3)以西多零星分布，F，以东多呈面型分布.在l分区内还有两处(南盘江地区和川东北地区)隐伏的玄武岩.全区已知的露头面积为37，38平方公里，估计当时的玄武岩覆盖面积超过40万平方公里，火山喷发物的体积约28万立方公里.除少数零星外，玄武岩系平均厚度为705米.主要沿断裂带分布，如Fl:断裂带两侧33个厚度点平均，为880米，F，断裂带11个厚度点平均130。米.二叠纪玄武岩系的喷发时代，从本区西南绿春、景洪、孟连等地的早二叠世栖霞期向北东方向，时代越来越新.在F，两侧为茅口期，到了古板块内部以晚二叠世龙潭期为主.长兴组的火山岩仅见于景谷东侧通达河的局部地段. 三、峨眉山玄武岩各构造岩石分区的地质特征 I分区即大陆裂谷系峨眉山玄武岩分布区.玄武岩浆的喷溢活动受攀西裂谷系，司的控制，其活动时代从下二叠世晚期到上二叠世晚期，龙潭期是火山活动的高峰期.熔岩覆盖面积约27万平方公里，西厚东薄，平均厚度是村o米.1区是以陆相为主，为间歇性的，裂隙式多中心的喷发型，可属冰岛型.本分区玄武岩系从下而上，分三个大旋迥.下部为碱性玄武岩，以杏仁状和斑状熔岩为主，夹少量同性质的火山碎屑岩.见于东川大坪子，厚325米.上部为流纹英安质火山熔岩和碎屑岩，见于建水核桃园，厚为242米.应着重指出，在三省交界的数万平方公里宣威组煤层中，已发现多层由流纹质火山灰蚀变而成的夹歼.这可表明二委纪晚期确有相当规模的酸性火山活动.中部为典型的大陆拉斑玄武岩.它可与非洲卡鲁玄武岩、印度德干高原玄武岩、西伯利亚的暗色岩系和哥伦比亚河玄武岩相对比，不但在规模，而且在岩石组合上.中部旋迥的底部多为火山角砾岩(或集块岩)，向上为玄武熔岩，而中、上部可见到较多的沉积夹层(沉凝灰岩、湖沼相的粘土岩和砂页岩等)，厚度不大，一般为数厘米至数米，在四川境内，中部旋迥的顶部或上部层位还见有铁质粘土岩、赤铁矿层和直接以矿浆形式出现的玄武磁铁岩.本分区普遍缺乏安山岩，而呈现出与华力西晚期发育的攀西裂谷带有成因联系的双模式火山岩特征 II分区即弧后边缘海的双海拉斑玄武岩系【1].它处于扬子准地台与三江地槽褶皱系之间的构造过渡带.典型的蛇绿岩或深海沉积在本区不多见.笔者利用了川地区调队近年在巴塘、理塘、木里等地零星出露的下部古生代地层资料和二叠纪海下喷发的低钾高镁为大洋拉斑玄武岩的发现(据扬朗先，‘1983;刘宝田，1982)，认为本区应是早二盈世开裂，晚三盈世或更晚闭合的弧后海盆，推测的扩张脊在马
大规模成矿作用与大型矿集区预测研究
大规模成矿作用与大型 矿集区预测研究 中国地质科学院矿产资源研究所?毛景文中国科学院地球化学研究所?胡瑞忠 摘 要 《大规模成矿作用与大型矿集区预测》是国家重点基础研究发展计划(973计划)实施以来第一个以固体矿产资源为目标的研究项目。通过5年(1999年10月—2004年9月)研究,在多项基础地质和矿产资源成矿理论研究方面取得了重要进展:初步提出了中国中新生代大陆成矿理论体系,为预测大矿和大型矿集区奠定了理论基础;研制和发展了4项找矿新技术方法,以及提出了两种找矿新思路;并在实验阶段圈定了5个矿集区尺度的找矿靶区,发现了一批矿化异常区。此外,在研究过程中还形成了3个国家级优秀科研群体和3个部门级优秀科研群体,培养出9名优秀中青年人才以及大批博士后工作人员、博士研究生和硕士研究生,其中有不少中青年科学家已在国际学术组织任职。研究期间共发表科学论文772篇,其中S CI检索论文227篇(国外论文125篇)。 一、在基础地质研究方面取得的进展 成矿理论的创新依赖于对基础地质的深入研究。与相对稳定的欧美、澳大利亚以及非洲大陆不同,位于欧亚板块东南部的我国大陆在地质历史中经过了多次活动与改造。因此,不能完全照搬对上述区域已经形成的成矿理论,而必须形成符合我国地质特点的新的大陆成矿理论。这需要开展有关的基础地质研究,理清地质演化过程和地球运动的规律性。项目通过几年的努力,取得了一系列重要进展,这些新进展构成了新的成矿理论的支撑体系。 1.高精度同位素测年及其理论与方法研究 项目对主要成矿区带进行了放射性同位素年龄研究。整体上以SHRIMP锆石U2Pb、辉钼矿Re2 Os、含钾矿物和岩石的Ar2Ar和Rb2Sr方法为主,还有部分是矿物流体包裹体的Rb2Sr和Sm2Nd等时线方法。同时,还成功地开拓出锡石和白云石的U2Pb 和Pb2Pb测年方法以及研制出石榴石的L u2Hf定年理论和方法。所获得的测年资料对于厘定不同地区的成矿地球动力学演化规律、成矿作用幕次的划分以及成矿体系的构筑,起到了关键作用。 项目并以精确成矿年龄为依据,结合区域地球动力学历史演化轨迹研究,提出了区域成矿谱系的新概念。 2.峨眉山大火成岩省及其地幔柱成因研究 通过使用SHRIMP锆石U2Pb法和全岩Ar2Ar 法对峨眉山大陆溢流玄武岩及其相关侵入岩的精确定年,将峨眉山大火成岩省的形成时间分成3个岩浆活动阶段:260Ma的起始阶段,256—254Ma的岩浆大规模喷发阶段,以及253—251Ma的晚期阶段,这些不同时代的岩浆活动对应于地幔柱冲击作用的不同阶段。 研究证明了扬子地块西北部(保兴、木里、三江口)二叠纪大石包组海相火山岩及冈达盖组海相火山岩与典型的陆相峨眉山玄武岩具有地球化学成分上的相似性,它们都为高钛玄武岩类型,皆是峨眉山地幔柱的产物。重新厘定的峨眉山大火成岩省的分布范围约500000km2而不是过去提出的300000 km2。 提出了峨眉山大火成岩省是地幔柱活动产物的确切证据:(1)首次在滇西丽江地区发现了层状苦橄 973计划项目———大规模成矿作用与大型矿集区预测(G1999043200)
地幔柱动力学机制的新思考
第31卷第1期2012年1月 岩石矿物学杂志 ACTA PETROLOGICA ET M INERALOGICA Vol.31,No.1:113~118 Jan.,2012 #学术争鸣# 地幔柱动力学机制的新思考 李晖,朱貌贤 (湖南省地质矿产勘查开发局四一六队,湖南株洲412007) 摘要:M organ提出的地幔柱假说极大地推动了地球科学的发展,但长期以来地幔柱假说一直存在争议。本文对目前有关地幔柱争论的焦点问题做了简单的讨论,说明了火山轨迹年龄递变规律异常和/热点0位置不固定的可能原因,同时提出了地幔柱产生及持续的一种新的可能的动力学模型:地外星体做功模型。 关键词:地幔柱;地外星体;热点;板块运动 中图分类号:P541文献标识码:A文章编号:1000-6524(2012)01-0113-06 New thinking about dynamic mechanism of the mantle plume LI H ui and ZH U M ao-x ian (No.416Geolog ical P ar ty,Hunan Bureau of Geology and M ineral Ex ploration and Development,Zhuzhou412007,China) Abstract:The mantle plume hypothesis proposed by Morgan has been in controversy all the time in spite of the fact that it has g reatly propelled the developm ent of earth sciences.This paper makes a tentative discussion on the focus problems,probes into the possible causes for the deviation of the volcanic tracks from the present-day locus of the active volcanism and the unfixing of the hot spots,and proposes a new possible dynamic model for the g eneration and continual development of the mantle plume:the result of long-term action by extraterrestrial objects. Key words:mantle plume;extraterrestrial objects;hot spots;plate movement 自从Morgan提出地幔柱假说以来(M org an, 1971,1972),地幔柱是否存在一直存在着争论。地幔柱假说提出后的起初20年里,并没有引起广泛的关注(Anderson and Natland,2005),直到Campbell 和Griffiths在1990年进行了著名的地幔柱模拟实验后(Campbell and Griffiths,1990),地幔柱假说才逐渐引起大家的注意,并开始广为流行(图1)。地幔柱假说的提出具有很重要的意义,它能较好地回答很多其他构造学说难以解释的地质事实和自然现象,如地幔柱活动和大火成岩省事件、大陆裂解、全球气候变迁、生物灭绝事件、磁极倒转和一些大型矿产资源的形成均有密切的联系(徐义刚,2002),还可用来解释大陆溢流玄武岩及火山岛链的成因、板块边缘地质作用、古陆再造、地壳活化区域变质作用、海底大滑坡、行星对比研究等。然而自诞生之日起,反对地幔柱的声音就从未间断过,特别是遭到了以Andeson为首的/非地幔柱0学派的质疑(Anderson, 2003)。Morgan提出的地幔柱学说主要有3个假设:1起源于地球核幔边界缓慢上升的细长柱状热物质流;o热点下具有异常高温地幔;?地幔柱是相对静止的,因此当板块在地幔柱上方移动时,形成年龄沿板块运动方向逐渐变小的火山链。然而这3个方面均受到了/非地幔柱0学派的质疑,但/反对0的声音大多被淹没在地幔柱研究的热潮中。2000 收稿日期:2011-04-22;修订日期:2011-07-27 作者简介:李晖(1985-),男,硕士研究生,助理工程师,构造地质学专业,E-mail:lihui107@https://www.360docs.net/doc/f62950756.html,;通讯作者:朱貌贤(1963-),高级工程师,长期从事地质勘查工作,E-mail:zmx720@https://www.360docs.net/doc/f62950756.html,。