二叠纪峨眉山地幔柱岩浆成矿作用的多样性

二叠纪峨眉山地幔柱形成了规模巨大的大火成岩省、并伴随众多具有经济价值的矿床。地幔柱岩浆分别形成了高钛和低钛2个主要玄武质岩浆系列,并显示了一定的成矿专属性,赋存铜镍硫化物矿床的小型镁铁-超镁铁质岩体原始岩浆的成分类似区内低钛苦橄岩,而赋存钒钛磁铁矿矿床的层状岩体,其原始岩浆成分特征与高钛苦橄岩类似。不同含矿岩体的岩石学、地球化学和含矿性各有差异,这主要取决于岩浆源区特征、岩浆演化过程、地壳混染和岩浆侵位过程。本文对峨眉山地幔柱岩浆成矿作用近年来在上述几方面的研究进展进行了综合和评述,指出地幔柱成矿作用研究存在的一些值得研究的问题。     

天山石炭-二叠纪大火成岩省裂谷火山作用与地幔柱

中国西北部石炭纪-早二叠世喷发的天山裂谷火山岩系构成了一个大火成岩省。该火山岩系的组成以玄武质熔岩为主，其次有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。根据岩石学、主元素、微量元素和Sr—Nd—Pb同位素数据，天山玄武岩可分为两个主要岩浆类型：①高Ti／Y（HT）类型，以高Ti／Y（〉500）、高Ce／Y（〉3）和相对低Nb／Zr（〈0．11）、低εNd（t）为特征；②低Ti／Y（LT）类型，以低Ti／Y（〈500）为特征。LT熔岩又可以进一步分为两个亚类：LT1熔岩以低Nb／Zr（〈0．15）和高εNd（t）（＋3．1～＋9．7）为特征；LT2熔岩具有较高的Nb／Zr值（〉0．16）和较低的εNd（t）值（-0．98～-2．91）。元素和同位素数据表明，HT和LT熔岩的化学变异不是由一个共同母岩浆的结晶分异作用所产生。它们极有可能是源于一种似洋岛玄武岩源的幔源（^87St／^86Sr（t）≈0．7045，εNd（t）≈＋4，^206Pb／^204Pb（t）≈18．35．^207Pb／^204Pb（t）≈15．66，^208Pb／^204Pb（t）≈38．25．La／Nb≈0．7），且具有不同的熔融条件和经受了不同的分异和混染。以碱性熔岩为主的HT熔岩是产生于幔源石榴子石稳定区的低度部分熔融，其化学变异受控于单斜辉石（Cpx）[士橄榄石（O1）]分离作用。相反，LT类型的母岩浆则是形成于幔源的尖晶石一石榴子石过渡带：碱性LT2亚类的母岩浆是产生于部分熔融程度较低的条件下；而以拉斑玄武质为主的LT1亚类的母岩浆则是产生于部分熔融条件较高的条件下：它们经受了浅层辉长岩质分离作用，化学变异较大。天山玄武岩可能是产生于地幔柱头。HT和LT岩浆的岩石成因又进一步为地壳和岩石圈地幔的混染作用所复杂化。我们的研究揭示，天山大火成岩省的火山岩中存在空间上的岩石地球化学变化。天山东段的LT1火山岩系的厚度最大．它们记录了玄武岩侵位的主幕，该处可能是地幔柱或地幔熔融异常的中心位置。相反，厚度较小的HT和LT2玄武岩则可能是意味着地幔柱活动影响的减弱。事实上，HT和LT2玄武岩也是该大火成岩省边缘部分的主要岩浆类型。HT和LT2熔岩的地幔熔融程度较低，可能是与地幔柱边部的岩石圈相对较厚和地热较低有关。     

地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例

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。峨眉山地幔柱是晚古生代全球最显著的地幔柱活动之一,形成了多种有重大资源经济价值的矿床类型。以峨眉山地幔柱为例,对几种典型矿床类型的产出特征及成因进行了系统分析,阐述了地幔柱成矿系统中各种成矿作用与地幔柱构造岩浆活动的关系及成矿机理。(1)通过对部分典型岩浆硫化物矿床的地质地球化学特征和矿化特征分析,揭示了峨眉山大火成岩省不同矿化特征的岩浆硫化物矿床形成于统一的地幔柱岩浆活动体系,并与峨眉山玄武岩为同源演化关系,岩浆演化过程及硫化物熔离富集过程存在的差异造成了矿化类型的变异。(2)对攀西地区4个超大型钒钛磁铁矿矿床进行了详尽的地质地球化学分析,论述了成矿岩浆的性质、与峨眉山玄武岩的关系及成岩演化过程和成矿模式,表明成矿母岩浆来自于地幔柱,但经历了较大程度的地壳混染作用,提出岩浆的多次补给混合及结晶锋面上发生的双扩散造成的液态分层导致了韵律条带矿石的形成。(3)阐述了滇黔相邻地区玄武岩型自然铜和黑铜矿铜矿化现象,指出玄武岩岩浆气液阶段的自变质作用和玄武岩构造变质热液蚀变改造作用两种方式造成铜矿化富集,岩浆气液阶段的自变质作     

地幔柱构造

近年来，国外地学工作者对地幔柱构造问论题谈较多，在这里作一简要介绍。1地幔柱构造概念及地幔柱特征地幔柱构造（mantlePlumotectonis）的概念，是源自热点构造。Wilson（1963）是首先提出夏威夷一海皇火山岛链的，他认为火山岛链是在活动的地球表层移过一个产生大量岩浆的固定的热地幔区时形成的。这个固定热地幔区称为热点构造。而地幔柱这一概念是由Morgan（1972）首先提出的，他认为Wilson的固定的热地幔区还是产生于地幔底部边界附近的一个地幔柱。此后，由于在流体力学研究等方面取得进展，对地慢柱的认识逐步深化。目前，一般认…     

地幔及地幔喷流柱构造

实验模拟自然地幔是层圈状的。地幔在地球演化中起着关键作用。地球地壳是地幔超镁铁质和镁铁质岩浆固化形成的。安山质大陆地壳是由于地幔派生岩浆供热使镁铁质地壳增生，后期再造形成的．在幔一核边界由地幔熔体派生的喷流柱是从较深地倒传导热的主要媒介，地幔喷流柱在大陆和大洋都可以发生。“幔柱构造”认为一直俯冲到核慢界面的冷板片所构成的巨岩块是形成地幔对流的控制因素。关键词：地幔地幔喷流柱幔柱构造了解地慢成分和地慢对流之间的关系，了解大陆及海洋地壳相互作用，是现代岩石学和地球化学的主要任务之一。现在人们所认识的…     

地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说

目前关于地幔柱存在与否的争论主要集中在地幔柱学说的三个假设上:(1)起源于地球核幔边界缓慢上升的细长柱状热物质流;(2)热点下具有异常高温地幔;(3)地幔柱是相对静止的。这三个方面的验证需要今后深部地球物理探测、岩石学和古地磁等学科的综合运用和进一步的工作。文中认为,地幔柱学说依然能合理地解释地球上一级地质现象,反对地幔柱的学者过分强调了一些小尺度的与地幔柱理论不符的细节,而小尺度地壳特征显然还受到其他许多因素的影响。可以从以下5个方面来鉴别老地幔柱:(1)大规模火山作用前的地壳抬升;(2)放射状岩墙群;(3)火山作用的物理特征;(4)火山链的年代学变化;(5)地幔柱产出岩浆的化学组成。研究表明,峨眉山大火成岩省满足其中的3到4个指标,因此地幔柱是形成峨眉山玄武岩的主要动力学机制。     

地球化学急变带与地幔柱资源系统

地幔柱产生大面积软流圈上涌，沿深断裂形成岩浆房，导致大规模溢流玄武岩裂隙式喷发。良好的地幔柱成矿系统常出现在岩石圈不连续界面和三叉拼接裂谷，表现为地球化学急变带。地幔柱资源系统包括以下几方面：(1)地幔柱岩浆分异成矿系统，从封闭到开放环境的岩浆分异形成了富钛、富镁和低钛三个岩浆端员，构成了Cu—Ni(PGE)硫化物、Fe—Ti—V氧化物和Cu—Ag自然金属三个成矿体系；(2)地幔柱同生火山热液成矿系统，包括赤铁矿—阳起石—硅化氧化铜，沥青化—绿泥石—浊沸石化自然铜和碳酸盐化硫化物三个成矿体系；(3)地幔柱同构造盆地油气系统，巨量岩浆的快速成溢流导致地壳的快速沉降，形成同构造热盆地，具有油气前景；(4)地幔柱火山岩、硅质岩和富有机质砂页岩组合为优势生态体系提供了地质环境。     

峨眉地幔柱对中上扬子区二叠纪成藏条件影响的探讨

峨眉地幔柱与峨眉地裂运动有何关系？它对中上扬子区二叠纪天然气藏有何影响？研究地幔柱和地裂运动对塔里木盆地油气勘探和开拓新的油气资源有何意义？这些均是复杂而有挑战性的问题。在多年研究峨眉地裂运动基础上,利用前人对峨眉地幔柱的研究成果,探讨扬子板块西北缘拗拉槽群形成与峨眉地幔柱关系,以及峨眉地幔柱产生的热力作用对烃源岩转化和优质储层的影响。对比塔里木盆地和四川盆地构造演化史,建议塔里木盆地油气勘探加强地幔柱和地裂运动对油气成藏条件影响的研究,同时开展地幔柱对2个盆地无机成因油气资源的探索,争取发现新的油气资源。     

云南金平晚二叠纪玄武岩特征及其与峨眉地幔柱关系——地球化学证据

分布于哀牢山－红河断裂带西南侧的金坪上二叠统玄武岩属于低钛拉斑玄武岩（LT）（Ti/Y＜500）。其地球化学特征总体与洋岛玄武岩（OIB）相似,根据其岩相学、主量元素,微量元素特征,将其划分为LT1和LT2两个地球化学亚类型,它们的分布和主要地球化学标志为：LT1分布于下部,高Mg^#(48-63),SiO2(50%-56%),高∑REE(118-145μg/g）、低Fe2O3（1．36％－1．63％）,Na2O(1.88%-3.17%),TiO2(1.37%-1.92%),高Th、U,低Nb,Ta和Sr负异常;LT2分布于上部,低SiO2(47%-56%),Sr强负异常,二者地球化学特征的差异是同一母岩浆经不同的分离结晶和同化混染作用的结果,金平与宾川峨眉山的化学地层学对比表明,金平LT1和LT2玄武岩与宾川峨眉山玄武岩下部的LT1、LT2十分相似,它们可能是同时,或在类似的环境下形成,金平玄武岩属于峨眉山大火山岩省的一部分,同为峨眉地幔柱早期活动的产物。新生代哀牢山－红河断裂的左滑剪运动导致了宾川与金平玄武岩的错位。     

华南地幔柱构造与成矿

文章应用地幔柱构造理论,对华南多金属成矿省铀、钨等矿种的成矿作用与地幔柱构造的内在联系进行了分析与探讨,提出华南的核心地段存在以桂东幔凹大型构造网结-浆源活动中心的同位套环（内环Ⅰ、中环Ⅱ、外环Ⅲ）的亚地幔柱构造。初步厘定准幔柱（热点）构造20余处,总体上它们控制了华南核心地带的钨、铀等金属矿种的空间展布。指出应以华南亚幔柱内环为重点,兼顾中环和外环准幔枝（热点）构造成矿有利地段进行深部探索的择靶方向。     

地幔柱和地幔流体作用与深部找矿应用研究

地球是一个复杂的系统，自形成以来，一直处于不停地运动、分异和演化过程；它不仅存在着圈层结构，而且伴随其自转和公转的离心力，以及核幔间的温度差、压力差、密度差、粘度差、速度差和放射性蜕变热等动热机制， 同时存在着以地幔柱和地幔流体作用方式的物质垂向运动；这一过程，不仅直接向地壳带入核幔成矿物质，而且通过流体自身的超临界性质，将沿途活化已有初步富集的成矿物质转移至地壳适宜部位集中成矿。因此，大多与深大断裂有关的矿床，其成矿作用多与成矿物质的垂向运动密切相关，进而可能具备深部成矿的条件。研究从地幔柱和地幔流体作用入手，探讨了大型和超大型矿床形成的地球化学背景，揭示了开展深部找矿应用的前景。     

地幔柱和地幔流体作用与深部找矿应用研究

地球是一个复杂的系统,自形成以来,一直处于不停地运动、分异和演化过程;它不仅存在着圈层结构,而且伴随其自转和公转的离心力,以及核幔间的温度差、压力差、密度差、粘度差、速度差和放射性蜕变热等动热机制,同时存在着以地幔柱和地幔流体作用方式的物质垂向运动;这一过程,不仅直接向地壳带入核幔成矿物质,而且通过流体自身的超临界性质,将沿途活化已有初步富集的成矿物质转移至地壳适宜部位集中成矿。因此,大多与深大断裂有关的矿床,其成矿作用多与成矿物质的垂向运动密切相关,进而可能具备深部成矿的条件。研究从地幔柱和地幔流体作用入手,探讨了大型和超大型矿床形成的地球化学背景,揭示了开展深部找矿应用的前景。     

海南地幔柱与南海形成演化

东南亚上地幔地震层析成像表明,海南岛周围之下存在地幔柱,近垂直的低波速柱体位于海南岛及南海之下,从浅部向下穿越660 km的不连续面处（上下地幔的分界面）并一直延伸到1 900 km。南海及周边地区包括雷琼半岛、海南岛、北部湾盆地、广西北海涠洲岛、以及中南半岛等地,分布有一定量的新生代碱性玄武岩,它们的地球化学数据显示出OIB的特点并具有DUPAL异常,表明其源区较深。此外,由南海新生代碱性玄武岩中的橄榄石-流体平衡所推导的南海底地幔潜在温度（ 1 661℃）位于夏威夷（1 688℃）与冰岛热点（1 637℃）相应值之间,为海南岛地幔柱的存在提供了岩石学及矿物化学方面的约束。基于以上地球物理学、地球化学及矿物化学方面的证据,结合数字模拟实验资料,表明在海南岛及邻近区域之下存在地幔柱。建立了一个南海形成演化的初步模型：（1）50~32 Ma,印度洋板块-欧亚板块碰撞及其所导致的太平洋板块后退的综合效应为南海地区提供了一个伸展环境,进而为地幔柱物质的上升提供了通道;（2）32~21 Ma,当地幔柱柱头到达软流圈时, 由于侧向物质流与扩张中心发生相互作用,促进了南海的扩张,并在26~24 Ma期间发生了洋脊重新就位,使扩张中心从原来的18°N附近（即现今西北海盆的中心）调整到15.5°N附近（即现今的东部亚盆）;（3）21~15.5 Ma, 随着地幔柱效应的逐渐增强,热点-洋脊相互作用越来越强烈,在大约21 Ma发生了洋脊的再次重新就位事件,诱发了西南海盆的扩张;（4）15.5 Ma~现在,由于印澳板块前缘与巽他大陆碰撞,使得南海大约在15.5 Ma停止扩张,并沿着南沙海槽及吕宋海沟向菲律宾岛弧及巴拉望地块之下俯冲,而南海热点继续活动,直到第四纪还有碱性玄武岩喷出 地表。     

地幔柱假说及其发展

Ｍｏｒｇａｎ提出的地幔柱假说之后，基于流体力学基本方程组的定常地幔柱模式研究，认为地幔柱是地幔对流的一个组合部分。组分差异驱动的地幔柱模拟实验结果，限制了地幔柱在地球动力学中的应用。热浮力驱动的模拟实验结果得到了新的动态地幔柱模式。     

地幔柱数值模拟研究进展

国外大量的数值模拟研究表明地幔柱由热浮力驱动,流体的黏度对地幔柱的形状和物质组成有着很大的影响,地幔柱可造成岩石圈的熔蚀减薄和地表隆升,数值模拟可以定量地得出地幔柱运动的速度、岩石圈的熔融量和熔融温度等要素,但这些模拟描述的仅是物理过程,缺乏与化学动力学相耦合.国内开发的可对峨眉地幔柱进行数值模拟的软件MantlePlume1.0也存在许多需要进一步研究解决的问题,如峨眉山玄武岩的物质来源、活动中心、喷发时限、喷发规模、岩石圈的隆升程度,以及峨眉地幔柱的温压条件和断裂构造形成机理等.     

地幔柱理论研究概述

本文介绍了地幔柱理论研究的一系列进展，诸如地幔柱特征，动力学主模式及其一系列地质铲应；阐明了地幔柱构造与板块构造的关系，地幔柱理论涉及的是地幔深部物质垂直运动的机制，其研究对于进一步了解地球深部动力学机制有重大意义。     

地幔柱及其成矿作用综述

地幔柱理论在成矿学中的应用使对矿质来源的研究与地球的演化联系起来,而不再是简单地识别地壳来源或地幔来源.文章系统介绍了地幔柱特征、地幔柱成矿机制、地幔柱的演化对成矿的控制及地幔柱成矿系统.