峨眉山大火成岩省地幔柱动力学及其环境效应研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 5次 | 上传用户:sukoo777
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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。
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