峨眉山大火成岩省地幔柱动力学及其环境效应研究

论文摘要

地幔柱动力学及其环境效应是当前地球科学领域研究的热点问题。为了研究地幔柱中再循环洋壳（榴辉岩）成分对地幔柱动力学以及全球气候变化起到的影响,我们在峨眉山大火成岩省开展了详细和系统的研究工作,并取得了一些新的结果和认识:（1）对峨眉山大火成岩省出露的火山岩中沉积岩夹层（特别是峨眉山玄武质熔岩底部）开展了广泛和系统的野外调查研究,结合已发表的早期苦橄岩中橄榄石斑晶电子探针数据重建了峨眉山大火成岩省火山喷发前期及同喷发期的地表地貌演化过程:（i）峨眉山地幔柱中含有约10%-20%高密度的再循环洋壳。基于热化学地幔柱模型,在大规模火山喷发之前峨眉山地幔柱产生的热浮力只能导致小幅度地表隆升（约200 m）,这一预测结果与地质观察的结果是一致的;（ii）当大规模火山喷发时,峨眉山地幔柱会释放大量热量,从而导致其热浮力明显减小;但地幔柱中大量再循环洋壳产生的负浮力仍然存在,这会导致地表显著地下沉;（iii）除此之外,在大规模火山喷发早期,由于巨量的高密度玄武质熔岩迅速地加载到地表,其会导致强烈的岩石圈挠曲,从而诱导地表快速且持续的大幅度下沉。（iv）在火山喷发晚期,火山活动产生了大量的低密度火山岩（如凝灰质火山岩、凝灰岩）,其会缓解岩石圈挠曲,从而阻止了地表的进一步下沉;（iv）这些低密度的火山岩持续堆积,可能会导致地表地貌的隆升。（2）在峨眉山大火成岩省东部地区的火山岩剖面采集了大量夹层的凝灰岩样品,其锆石的SIMS U-Pb测年结果表明峨眉山大火成岩省的主喷发期在258-259 Ma结束,且多期次小规模的火山喷发可能持续到252 Ma。大量岩浆锆石的δ18O值（最低值达到+3.0‰）低于正常地幔锆石的值,暗示有再循环高温蚀变洋壳可能加入到峨眉山地幔柱中。因此提出持续时间长的峨眉山活动可能是由于地幔柱中携带了大量的再循环洋壳（榴辉岩）,其能形成粗壮地幔柱的尾巴,可以作为地幔物质的上升通道到大火成岩省形成之后。另外,晚期峨眉山火山喷发可能在华南地区end-Permian生物灭绝事件中起到一定的作用。（3）估算结果表明含大量再循环洋壳的峨眉山地幔柱及其产生岩浆促发的接触变质作用均能释放大量CO2和导致end-Guadalupian时期全球气候环境发生突变。但是,峨眉山地幔柱排气发生在接触热变质作用排气之前,其驱动峨眉山大火成岩省的初始/早期爆发性火山喷发和end-Guadalupian生物间断;而接触热变质作用排气则是进一步加剧气候和环境的恶化。因此,峨眉山地幔柱排气是end-Guadalupian生物灭绝事件的主要驱动者。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景、研究现状和研究目的
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 国际大火成岩省研究现状
•     1.1.3 峨眉山大火成岩省研究现状
•     1.1.4 研究目标
•   1.2 研究内容、研究方法和完成工作量
•     1.2.1 研究内容
•     1.2.2 研究方法
•     1.2.3 完成工作量
•   1.3 实验分析方法
•     1.3.1 锆石制备
•     1.3.2 SIMS锆石U-Pb测年
•     1.3.3 SIMS锆石氧同位素测定
• 第二章 区域地质背景
•   2.1 大地构造位置
•   2.2 地层
•   2.3 区域主要深大断裂带
•   2.4 岩浆岩
•   2.5 峨眉山大火成岩省
•     2.5.1 空间分布范围
•     2.5.2 岩石类型及空间分布
•     2.5.3 玄武质火山岩系厚度空间变化
•     2.5.4 区域矿床类型及空间分布
•     2.5.5 区域地球化学
•     2.5.6 区域深部地球物理
• 第三章 峨眉山火山喷发的古环境特征
•   3.1 火山喷发前期
•   3.2 大规模火山喷发前夕
•   3.3 大规模火山喷发早期
•   3.4 火山喷发晚期
•   3.5 本章小结
• 第四章 峨眉山火山喷发类型及特征
•   4.1 初始或早期爆发性喷发
•   4.2 两阶段火山喷发与生物间断及碳同位素变化的关系
•   4.3 本章小结
• 第五章 锆石U-Pb年龄及氧同位素特征
•   5.1 锆石U-Pb年龄测试结果
•     5.1.1 珠东剖面
•     5.1.2 楼下剖面
•     5.1.3 雄武剖面
•     5.1.4 板桥剖面
•     5.1.5 野马川剖面
•     5.1.6 中寨剖面
•   5.2 锆石氧同位素测试结果
•   5.3 本章小结
• 第六章 峨眉山地幔柱中再循环洋壳含量与地幔柱动力学
•   6.1 峨眉山地幔柱中再循环洋壳含量
•   6.2 再循环洋壳对峨眉山地幔柱响应地表的影响
•   6.3 再循环洋壳对峨眉山火山活动持续时间的影响
•   6.4 本章小结
• 第七章 峨眉山大火成岩省的环境效应
•   7.1 对end-Guadalupian生物灭绝事件的影响
•     7.1.1 地幔柱排气量
•     7.1.2 接触热变质作用排气量
•     7.1.3 估算δ13C的变化幅度
•     7.1.4 地幔柱排气与生物间断的联系
•   7.2 对end-Permian生物灭绝事件的影响
•   7.3 本章小结
• 第八章 结论及存在问题和解决方案
•   8.1 结论
•   8.2 存在问题和解决方案
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表
•   附表1 峨眉山大火成岩省苦橄岩中橄榄石斑晶的成分组成
•   附表2 华南PTB凝灰岩的锆石O和 Hf组成

文章来源

类型: 博士论文

作者: 朱江

导师: 张招崇

关键词: 再循环洋壳,热化学地幔柱,地貌变化,环境效应,峨眉山大火成岩省

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家重点研究计划课题“典型成矿系统多因耦合-自组织临界转换与深部致矿地质异常形成机理(项目编号:2016YFC0600502)”,国家自然科学基金项目“攀西地区高钛玄武质岩浆系统演化与厚层钒钛磁铁矿的成因研究(项目编号:41761134086)”

分类号: P542.5

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000140

总页数: 163

文件大小: 11955K

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