地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义
地幔柱2
地幔热柱-热点-大陆裂谷-大洋扩张演化系列
地 幔 柱 成 因 是 三 联 点 隆 起 裂 谷 的 形 成 和 演 化 简 图
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3、热点与板块活动的参照关系 在板块构造研究盛行的年代，热点和地幔柱曾经被作为板 块运动和方向的参照系而受到特别重视。 以热点为参照系是测量真极移TPW(true polar wander)的重 要方法之一，其前提就是假定热点是固定不动的，因而可以作 为独立的参照系。 对南海无震脊和洋岛的几何学与地质年代研究表明 (Duncan，1981)，热点在相当长的一段时间内保持固定位置的 说法可以得到很好的证实。以印度板块为例，印度板块处于大 西洋扩张脊和印度洋扩张脊之间，并发育一系列热点，其中相 当一部分还是“活动”的热点，它们记录了南大西洋打开的整 个历史过程。现在已经确认了板块在热点之上移动的5条轨迹， 它们均是NE向延伸，相互平行而且近于等距离排列，位于各个 轨迹之上的火山岩自南西向北东方向逐渐变老。
4、地幔柱与板块的相互作用 虽然在实验室模拟出来的地幔柱有一个对称的球状顶冠，但 实际情况可能不那么简单，比如，板块的漂移可能使地幔柱顶 冠偏向于板块漂移的方向而不在对称(图2-6)。
地幔柱与停滞板块(左)或漂移板块(右)相互作用的关系 (据Wilson，1997)
另外 ，洋中脊处的地幔 柱也具有不对称发育的特 点，典型例子是冰岛。在 那里，扩张的洋中脊为地 幔柱物质的喷发提供了有 利条件，但冰岛北部洋中 脊断裂带的存在以及 MORB 源区本身岩浆的向 南流动，使得冰岛北部的 冰岛地幔柱的不对称模式(据Mertz等，1991) 地幔柱的形态不同于南部 ( 图 3-6) 。冰岛的情况还说 明，在给定的位势温度条 件下，薄的洋壳板块易于 产生更大的熔融体和更多 的熔融体，而厚的大陆板 块则产生相对小的熔融体 和少得多的熔融体 ( 图 2-7) 。
试论湖南衡阳盆地与地幔柱的关系及其对关键矿产深部探测的意义
第93卷 第6期2 0 19年6月地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA Vol. 93 No. 6June 2 0 19试论湖南衡阳盆地与地幔柱的关系及其对关键矿产深部探测的意义秦锦华u，王登红”，陈毓川2)，赵如意^)，王成辉u，江彪n1)自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所，北京，100037;2)中国地质科学院，北京，100037;3)东华理工大学地球科学学院，南昌，330013内容提要：衡阳盆地是华南地区独具特色的中一新生代陆相沉积盆地，其形成机制与丰富的矿产资源都十分 引人注目。
衡阳盆地近等轴形态，地形上表现为典型的“盆山体系”，重力资料显示出地幔隆起的特征，构造形式上 发育“棋盘状”和“环形（弧形）”格局，火成岩与成矿元素组合以及同位素特征均具有幔源特征，这表明衡阳盆地的 形成与华南地区中生代地幔拄活动之间具有密切的成因联系。
盆地及其周缘矿产资源具有长时期、多矿种、强富 集的特征。
不同时代和不同矿种组合的成矿作用与区域岩浆作用和盆地沉积作用具有明显的专属性。
衡阳盆地 及周边不但出现了丰富的有色金属和非金属矿产，也出现了钨锡铌钽祕碲铀等关键矿产，但后者的工作程度最低。
因此，在深部矿产探测过程中应做到“四注意四加强”。
关键词：衡阳盆地；地幔柱；中一新生代；关键矿产r深部找矿衡阳盆地大地构造上位于扬子板块与华夏板块 钦州-杭州结合带的中段，区域上为耒阳-临武N-S 向构造带、塔山-阳明山W-E构造带和祁阳“山”字 形构造所挟持形成的构造复合部位并经历多期次的 幔源岩架活动，可能与地幔柱有关（Long Guozhong and Wang Jilian, 1994；Wang Denghong,1995, 1996；Li Ziying et al. ,1999, 2006；Tong Hangshou, 2010; 丁汉铎等，2013)。
盆地内部及其周缘出现大量与地幔组分具有直接或间接关系的 岩浆岩组合.且出现类型多样的元素富集成矿现象，特别是盆地内部铀矿化的普遍存在以及多处具有幔 源成矿物质来源的铜、铅锌、锑等多金属矿床。
地幔柱成矿系统_以峨眉山地幔柱为例
地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例胡瑞忠,陶琰,钟宏,黄智龙,张正伟中国科学院地球化学研究所矿床地球化学重点实验室,贵州贵阳550002H U Ru-i zhong,TA O Yan,ZH ONG H ong,H UAN G Zh-i long,ZH ANG Zheng-w eiK ey L aborator y of Ore Dep osit G eoc hemistr y,I nstitute of G eochemistr y,Ch ine se A cad emy of S ciences,G uiyang550002,ChinaHU Ru-i zhong,TAO Yan,ZHONG Hong,et al1Mineralization systems of a m antle plume:A case study from the Emeishan ig-neous province,southwest China1Earth Science Frontiers,2005,12(1):042-054Abstract:T he theor y of mantle plumes casts a new light on ex plaining int raplate magmatism and mineralizationin the dy namics o f the Earth1Sever al impor tant o re deposit ty pes hav e str ong links w ith the Emeishan ig neo usprov ince which is t ho ug ht t o be related to a mantle plume1U sing the Emeishan as a case study,we discuss themetallog eny of v ario us depo sit ty pes and the relat ionship between the miner alizatio n and mag matism of a man-tle plume1M agmat ic Cu-N-i P GE deposits ar e impor tant ones in the miner alizatio n sy st em of the Emeishanmant le plume1Studies on the g eochemist ry and minera lizatio n of ty pica l Cu-N-i P GE deposits,indicate that theor e-bear ing intr usio ns have g enetic link w ith the Emeishan Co nt inental Flo od Basalt(ECFB)1T he par enta lmagma o f or e-bear ing intr usio n is a hig h-M g basa lt or ig inated fro m high deg ree partia l melting in center of themant le plume1T he Cu-N-i PG E deposits are o riginate within the inner zo ne of the mant le plume,fr om whichlo w-T i basa lts are er upted1T he paper pr ov ides a summar y study o f geolog y and g eochemist ry o f t he four g iantV-T i mag net ite deposits in the Pan-Xi area,and co ncludes that the parental mag ma o f the deposits or ig inat edfro m the Emeishan mantle plume.T he mag mas ex per ienced cr ustal contamination1Furthermo re,mult iple pu-lses o f magma,mag ma mixing,double diffusio n at the cr ystallizatio n fro nt ier led to the fo rmation o f the rhy th-mic ores1We also discuss the lar ge-scale native co pper mineralizatio n in the bo rder ar eas between Yunnan andGuizhou P rov inces1G eochronolog ical and geochemical evidence indicat es that this copper minera lizatio n is asso-ciated w ith magma f ractio nation during the terminal st age o f lav a eruptio ns and the inception of hy dr otherma lactivat ion1T aking the Huize Pb-Zn depo sit as an example,w e have st udied the g enetic relatio nship betw eenEmeishan basalt and P b-Z n deposit s in terms o f o re-fo rming ag e,or e-fo rming mat erial so ur ce,o re-fo rming flu-id so ur ce and met allog eno-t her mal dynamics1T he results show that t he met allog eny of the Pb-Zn depo sits inthe distr ict has a close relatio nship with the emplacement of the ECF B1Key words:Emeishan mant le plume;miner alizatio n system;magmat ic Cu-N-i PG E deposit;V-T-i magnetit e de-po sit;nativ e co pper depo sit;Pb-Zn deposit摘要:地幔柱沟通了地核、地幔、地壳各个圈层之间的物质与能量交换,提供了板内构造岩浆活动及成矿作用的一种重要的动力学机制。
地幔柱研究及进展
Olson等（1988）用计算机进行二维对流模 拟实验也产生了类似形态。
Campbell和Griffiths（1990）建立了地幔热 柱动力模型，岩浆熔体形成于地幔热柱的高 温轴部的尾柱区，其压力条件比冠状柱头稍 高。地幔热柱尾柱高温物质部分熔融，可形 成不受地幔影响的苦橄质岩浆或苦橄玄岩浆 或科马提岩。冠状柱头物质上涌释压减薄或 下部尾柱岩浆的加热，发生熔融产生岩浆。 由于冠状柱头具有化学分带和物质混合特征， 产生的岩浆也表现出两源混合地球化学特征。 尾柱的大量熔融和熔浆的凝聚上升，为地幔 热柱的头部区提供地幔岩熔融所需要热源和 降低岩浆熔融温度的挥发组分。因此，尾柱 的熔融使冠状柱头具备形成熔浆的热异常和 含水条件。 日本学者丸山茂德等（1991）通过地震层析 成像技术推测地幔柱的形态。
地幔柱基本特征的研究与发展
1，形态特征
Whitehead -Luther（1975）用染色水从高粘度和高密度的葡萄糖浆 底部注入。结果产生大头细尾形态。他们认为从地球深部高温低粘度 D”层产生的热幔柱的形态应与此相似。他们实验还证明，热幔柱顶冠 大小与尾柱直径粗细的比例关系主要取决于热幔柱和周围物质的粘度 差，粘度差愈大，尾柱愈细。
地幔动力学模式 Mantle dynamics
2．地幔柱的化学成分特征 构成热点的大洋岛玄武岩的化学成分能较好地反映地幔柱的化学成 分特征（地幔探针）与大洋中脊玄武岩相比，大洋岛玄武岩富含大离 子不相容元素，并且有较高的 8 7 Sr/ 8 6 Sr 和较高 1 4 3 Nd/ 1 4 4 Nd 。据此 Compbell —Griffths（1992）认为热幔柱的化学成分特征反映元素源 于富集型地幔（相当于下地幔）。
Yuen和Schubert（1976）建立了可变粘度流体二维地幔柱的理想化 模式。 Li和Guan（1983）对恒定粘度的流体进行了轴对称热地幔柱研究， 建立了可变粘度流体的二维地幔柱。 Loper和Stacey（1983）提出了可变粘度流体中一个稳态轴对称地幔 柱的热结构和动力学结构，强调地幔热柱热流仅具有从地核向地表输 送热量的作用。
地幔柱研究述评
文章编号:100922722(2004)0820016204地幔柱研究述评周连成1,白伟明1,2,赵俐红3,陆 凯1(1青岛海洋地质研究所,青岛266071;2中国海洋大学,青岛266003;3国家海洋局第二海洋研究所,杭州310012)摘 要:地幔柱与热点既可见于板块内部,也可见于洋中脊和造山带等板块边界,既可见于现代更可见于古代,因而它可能影响到地表各处的成矿作用。
简单介绍了地幔柱特征、类型及其在富钴结壳成矿作用中的地位。
关键词:地幔柱;热点;成矿作用中图分类号:P736.14 文献标识码:A1 地幔柱构造理论的提出J W Wilson于1963年第1个大胆地提出,海洋岩石圈在一个能产生大量岩浆的较热的固定不动的地幔区域上的水平运动可能形成诸如夏威夷—皇帝岛链的猜想,而且根据岛链形状和相应的化石年龄资料,得到了一套用以说明由岛链表现出来的值得注意的迁移形式的机制[1]。
现在看来,他提出的这套机制与板块构造模式是一致的。
他认为,形成火山的岩浆来自上地幔中相对固定的岩浆源———热点。
由于岩浆源处于地壳板块之下,而板块在不停地作横向运动,致使已形成的活火山最终离开热点,并且活动停止。
这一过程最终便形成了一个沿着海底扩张方向离开热点的死火山链,因而火山链的年龄也逐渐变老。
这一热点概念的提出基本与板块构造理论的提出同期。
20世纪70年代初,Wilson(1973)又提出热点是从地幔上升的地幔热柱在地表的反映,它主要以火山作用、高热流和上隆为标志[2]。
1972年Morgan把Wilson的这套模式扩大到了包括太平洋其他走向的岛链,认为海山物质的部分熔融需要大量岩石,并提出熔融点收稿日期:2004204213作者简介:周连成(1975—),男,研究实习员,从事海洋地球物探研究工作。
既提供了母岩物质,也提供了热。
他提出热点火山活动所需的岩浆物质来自地球深部,是由于放射性元素分裂、释放热能,从重力高处的火山底下上升出来的,明确提出了地幔柱的概念[3]。
地幔柱构造理论及其地质意义
地幔柱构造理论 地幔柱研究发展及地质意义唐赟菁 17820092200827摘要本文通过对地幔柱研究的起源和发展进行整理，对于地幔柱特征进行了介绍，并在给予其在地质研究上的意义。
并延伸到由日本学者提出的全球构造理论中的核心部分——地幔柱构造体系，为地球发展提出了一个系统完整的解释。
【引言】——课程感想作为班里仅有几个文科专业的学生，对于地球系统的知识并不是很熟悉，但是这并不能说明我对于地球的发展史没有任何兴趣。
选这门课的初衷，除了天时地利等多方面因素外，最重要的一点是，这是一个我极不熟悉的领域，但却会在我即将面临的各种出国考试中频繁相遇。
我曾经踏遍过全球各地，领略过不同文化所带来的不同的风景，我一直欣赏建筑与艺术，因为那是人类历史的沉淀和记录，是宗教信仰萌生之地。
但是这一个学期的学习后，从老师您自身的出海经历、您所讲授的知识到纪录片，让我不经感慨，即使当人类还没有出现之前，甚至生物还没有脱离海洋走上陆地，我们脚下的每一片泥土都已经把这一切记录下来。
我一直相信地球、生物是循环发展的，现在历史中所见证的辉煌，在曾经的地质时代中也许也同样出现过，只是我们还没有发掘。
这门课的学习确实给了我不少的帮助，我在准备考试的过程中，有多次做到和老师您上课讲到的知识有关的内容，Wagner的板块漂移学说、地震形成的理论、全球变暖等等，当然也包括了本文的选题。
起初我仅了解到夏威夷火山岛链现象的存在，这一神奇的自然现象让我有了想一探究竟的想法。
在搜索了众多资料和文献后发现，这不仅是一个特殊的现象，这背后蕴藏着的是一个完整的板块构造体系，是一个能为地球众多神奇之处做出解释的完整理论。
从一个小点却激发出了整个体系的建设，正如佛教所言，一花一叶一世界，以点到面的过程，这不仅仅只是地质学者探索地球发展的轨迹，更是为人处事之道， 这也是我这一学期没有缺席一次课所真正领悟的东西。
目录1.地幔柱构造理论的研究历史发展 12.地幔柱基本特征 1 2.1地幔柱形态特征及化学成分 22.2地幔柱全球分布 33.地幔柱研究的地质意义 4 3.1大陆溢流玄武岩成因 4 3.2太古宙科马提岩成因 5 3.3地磁极性变化 5 3.4生物群体绝灭原因 63.5全球气候变化和海平面上升 64.地幔柱构造理论——全球构造 6 4.1热地幔柱和冷地幔柱 6 4.2地幔柱构造体系 81.地幔柱构造理论的研究历史发展1963年, 加拿大地质学家Wilson首次注意到太平洋夏威夷一海皇火山岛链玄武岩喷出年龄变化与太平洋板块运动方向之间对应关系。
试论地幔柱对于我国两大金矿集中区的控制意义
地 球 学 报第20卷 第2期ACTA GEOSCIEN TIA SIN ICA Vo1.20No.2 1999年5月 Bulletin of the Chinese Academy of G eological Sciences May1999试论地幔柱对于我国两大金矿集中区的控制意义王登红 林文蔚 杨建民 阎升好(中国地质科学院矿床地质研究所,北京)摘 要 胶东和滇黔桂是我国两个典型的金矿集中区,它们在成矿特征和矿床成因上各不相同,但作为金矿集中区,它们可能都受到地幔柱构造的制约或影响,金可能都主要来自于深部或者来自于地幔柱头部,而容矿围岩的差别只是一个金的“捕集器”的不同而已。
另外,胶东地幔柱演化较成熟,地壳物质剥蚀更强烈,因而大型金矿出露较多;而滇黔桂地区剥蚀相当弱,深部可能存在更大规模的金矿。
关键词 地幔柱 胶东金矿集中区 滇黔桂金矿集中区胶东和滇黔桂两个金矿集中区是我国非常重要的金矿产地,关于其中单个矿床的成因已经作过许多较深入的研究并发表、出版了大量的文献和专著。
但是,将胶东金矿和滇黔桂金矿分别作为一个整体来研究的工作还不多,胶东和滇黔桂两个金矿集中区在成因上是否具有共性也少有人考虑。
虽然表面上看不出两个金矿集中区的形成与地幔柱有什么直接联系,至少不象美国本土的卡林型金矿与黄石热点的关系那么一目了然[1],但本质上仍然受到深部地质作用的控制,这一深部地质作用可能与未出露的地幔柱作用有关。
作者在这方面作了一些探讨。
1 胶东金矿集中区胶东是我国现今最重要的金矿产地,拥有玲珑、焦家、三山岛、新城等一系列大型、特大型金矿。
关于这些金矿的成因,已经提出了很多看法,归纳起来主要是:绝大多数金矿产于胶东群或胶东群与玲珑花岗岩的接触带,基底建造尤其是胶东群可能是胶东金矿的矿源层[2]Ο;金矿化与燕山期花岗岩关系密切;构造控矿作用明显,主干断裂中赋存有蚀变岩型金矿,派生断裂特别是张扭性断裂中赋存有石英脉型金矿;钾化、红化、黄铁绢英岩化、硅化、碳酸盐化是最重要的蚀变,等等。
与地幔柱有关的成矿作用及其主控因素
与地幔柱有关的成矿作用及其主控因素徐义刚;王焰;位荀;何斌【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2013(029)010【摘要】地幔柱是地球动力系统中重要的组成部分,不仅形成规模巨大的大火成岩省,也形成了众多具有重要经济价值的矿床类型.由地幔柱形成不同的岩浆系列显示了特有的成矿专属性,如镁铁-超镁铁质层状岩体与钒钛磁铁矿矿床和钢镍硫化物矿床,科马提岩与铜镍硫化物矿床,斜长岩与钒钛磁铁矿矿床,过碱性花岗岩系列与铌-钽-锆-稀土矿床,金伯利岩与金刚石矿等.在分析与地幔柱相关矿床的基础上,我们认为地幔柱结构、岩浆源区特征、结晶分异过程、硫化物饱和、地壳混染和岩浆侵位过程等是地幔柱成矿的关键控制因素.本文还对矿床成因研究中的存在问题以及几种潜在的地球化学找矿/评价指标(如橄榄石的Ni含量、单斜辉石和磁铁矿中的Cr 含量,层状岩体的PGE含量和Re-Os同位素联合示踪等)进行了评述.【总页数】16页(P3307-3322)【作者】徐义刚;王焰;位荀;何斌【作者单位】中国科学院广州地球化学研究所,同位素地球化学国家重点实验室,广州510640;中国科学院广州地球化学研究所,中国科学院矿物学和成矿学重点实验室,广州510640;中国科学院广州地球化学研究所,同位素地球化学国家重点实验室,广州510640;中国科学院广州地球化学研究所,同位素地球化学国家重点实验室,广州510640【正文语种】中文【中图分类】P542.5;P611【相关文献】1.康滇地区元古宙构造运动Ⅰ：昆阳陆内裂谷、地幔柱及其成矿作用 [J], 王生伟;蒋小芳;杨波;孙晓明;廖震文;周清;郭阳;王子正;杨斌2.地幔柱及其成矿作用综述 [J], 毕金龙3.海南岛地幔柱及成矿作用初探 [J], 戈金明4.晚二叠世峨眉山地幔柱岩浆成矿作用 [J], 汤庆艳;张铭杰;余明;王启立;尚慧5.二叠纪峨眉山地幔柱岩浆成矿作用的多样性 [J], 王焰;王坤;邢长明;魏博;董欢;曹永华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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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 ProspectingWAN G Denghong L I Jiankang L IU Feng CHEN ZhenyuInstit ute of Mi neral Resources ,CA GS ,Beiji ng ,100037Abstract 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.200425(5):4892494为板块运动的参照系而受到重视(Crough,1983), 80～90年代是地幔柱理论的初步形成时期,90年代以来是地球物理、地球化学和全球构造新概念的发展时期。
Morgan(1971)提出了下地幔地幔柱对流的问题,Wilson(1973)对地幔柱与板块构造的关系进行了探讨,Anderson(1975)提出Chemical Plume 并随后系统地论述过热点与玄武岩成因、地幔对流、磁异常、大地水准面变化、科马提岩与A2型花岗岩的成因等问题,Hofmann(1997)对地球演化早期阶段地幔柱的问题进行论述,Campbell等(1990)将地幔柱概念引进到对大规模溢流玄武岩成因的解释, Hill(1991)对地幔柱在大陆地壳形成中的作用进行了研究,Griffiths(1991)对于壳幔相互作用(地幔柱对于地壳的交代)、Larson(1991)和Cox(1991)论述了超级地幔柱,Loper(1991)和Maruyama(1994)进一步总结了地幔柱和全球构造的现代模式。
1992年以后,对地幔柱成因岩浆岩的地球化学特征进行大量的研究。
1998年以来,开始对地幔柱的成矿问题进行新的研究。
Sillitoe(1974)的文章可能是第一篇专门论述热点成矿的论文,但Mitchell等(1981)在《矿床与板块构造环境》一书中进行了比较系统地归纳。
1997年的南非会议是近年来地幔柱研究历史上一个新的里程碑。
在国内,2003年10月在四川成都召开的“峨眉地幔柱及其资源环境效应学术研讨会”是第一次全国性的,但又是针对性很强的会议。
2 地幔柱的识别———将今论古的原则2.1 从近年来地幔柱研究中出现的问题看方法论地球化学重要还是地质学重要?这是地幔柱研究尤其是古老地幔柱识别中一个难以回避的问题(王登红,1999)。
不同学者由于掌握的资料不同、考虑问题的出发点不同会得到不同的认识。
对于现代的地幔柱,地球物理资料无疑是最直观的,但仍然会出现多解性;对于古生代的尤其是中生代以前的地幔柱,地球物理资料必须以地质解释为前提。
利用地球化学资料来对比分析是目前常用的办法,但是往往没有考虑到地球自身的演化规律和元素在地球化学演化历史中的复杂性。
比如,太古宙的地壳与现代的地壳、太古宙的地幔与现代的地幔具有不同的成分特征,因此,根据现代岩石学得到的地球化学图解再运用到太古宙的岩石时,不能机械地简单类比。
如何建立这样的判别模式是目前地幔柱研究中的当务之急。
根据目前的研究程度,要判别古代的地幔柱,本文认为有必要提出地质2环境2地球化学的综合判别方案和原则,将地质依据放在第一位,其次才是环境的变化和地球化学方面的依据。
2.1.1 地质依据 地质方面的依据包括:①大面积分布和/或巨大厚度的玄武岩及其组合(是否达到火成岩省或大洋台地的规模);②与玄武岩配套(包括时间与空间)的幔源侵入岩及喷发岩(如科马提岩、苦橄岩等);③玄武岩及其配套的侵入岩是在短期内喷发和侵入的,即具有快速大规模喷发的特点Ο(计算机模拟结果表明,峨眉地幔柱的最后大规模喷发大约是在9×106a内完成的;④来自于地幔深部的成矿物质在一定的空间范围内集中出现;⑤对于规模不大的玄武岩类及相关岩浆岩在空间上是否按时间序列规则分布(类似于夏威夷岛链);⑥与幔源岩浆活动相耦合的依照一定时间序列排列的大型变质核杂岩及其构造热事件(牛树银等,2002)。
2.1.2 环境依据 主要体现为大规模火山岩在短期内喷发所造成的各种效应和地幔柱长期作用对于构造环境的巨大改变,包括:①区域性的地壳隆升及随后的张裂事件(洋壳的开始形成而不是消亡)与一系列具有地幔柱特征的火成岩相对应,大陆解体;②陨石撞击可以导致生物的群体灭亡,但尚无依据表明陨石的撞击可以带来新生命的大爆发,而地幔柱恰恰可以为新生命的爆发创造有关条件;③沉积记录反映的古气候的突然变化,而且是大面积的甚至是全球性的。
对于海相地幔柱可能表现为海水温度的上升,而对于陆相地幔柱则可能体现为气温的下降;④局域环境记录的特殊性,如大洋型灰岩中出现具有幔源特征玄武岩布丁或窗口(很可能是“大洋台地”),并且在其中可出现礁灰岩(类似于现代在太平洋中由地幔柱形成的一系列大洋岛弧的情况)。
2.1.3 地球化学依据 实际上与岩石学方面的依据相一致,但更加具体也更加复杂,如在岩石化学特征上体现为富含下地幔甚至地核来源的物质成分,高Ti、高Nb含量是现代地幔柱的常见特征(王登红,1998)。
最近,陕西地质调查院在青藏高原的工作中通过地球化学投点识别出了地幔柱,夏林圻等也利用地球化学特点认为东天山存在石炭纪的超级地幔柱Π,但对这些岩石本身的时空分布特点还了解不够,如空间分布面积、玄武岩的厚度、层数,是否094地 球 学 报2004年ΟΠ夏林圻等.2003.天山石炭纪碰撞后裂谷火山作用及其地质意义.青藏高原及邻区地质与资源环境学术讨论会文集,2.见李建康等.本辑,509～514.存在随时间变化而先后喷发或侵位的“轨迹”等等。