中國玄武巖時空分布規(guī)律研究

1、中國玄武巖時空分布規(guī)律研究（ 1）胡經(jīng)國、尸、 亠前言玄武巖（Basalt）屬于地球三大巖石類型（巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）中巖 漿巖類噴出巖中的基性噴出巖（基性火山巖）。它既是地球大洋地殼（洋殼） 和月球月海的最主要組成物質(zhì)，也是地球大陸地殼（陸殼）和月球月陸的重要 組成物質(zhì)。 1546 年，德意志礦物學(xué)家兼醫(yī)生 G. 阿格里科拉首次在地質(zhì)文獻(xiàn)中 用 Basalt 一詞描述德國薩克森的一種黑色巖石。在漢語中，玄武巖一詞引自日 文，因在日本兵庫縣玄武洞發(fā)現(xiàn)黑色橄欖玄武巖而得名。現(xiàn)今，作為一種戰(zhàn)略資源的玄武巖及其研究和開發(fā)利用，已經(jīng)引起相關(guān)科 技界、產(chǎn)業(yè)界以及世界許多國家的高度關(guān)注和重視。不僅如此

2、，在玄武質(zhì)巖漿 活動過程中，伴生有銅礦、鉛鋅礦等重要的礦產(chǎn)資源。玄武巖本身還是一種廣 泛開發(fā)利用的優(yōu)質(zhì)建筑材料。玄武巖科學(xué)研究具有重要的科學(xué)價值。在中國玄武巖的時空分布十分廣泛。在中國東北、華北、東南、西南、西 北各大區(qū)域都有玄武巖分布。在中國地質(zhì)歷史上，大體上從元古代、古生代、 中生代到新生代都玄武質(zhì)巖漿活動和玄武巖形成。其中，最具特色、最著名的 是分布于云貴川三省的峨眉山大火成巖省的峨眉山玄武巖。峨眉山大火成巖省 是中國唯一被世界地學(xué)界認(rèn)可的大火成巖省。它給人留下了深刻的印象。本文根據(jù)本人手中現(xiàn)有的相關(guān)資料，擬就中國玄武巖時空分布規(guī)律研究的 一些成果進(jìn)行比較全面系統(tǒng)的綜述，想必會對中國玄武

3、巖的科學(xué)研究、科學(xué)普 及和開發(fā)利用起到一定的積極作用。一、中國中東部、中國中一東部玄武巖1、中國中東部新生代玄武巖時空分布規(guī)律 中國中東部地表廣泛出露的新生代玄武巖是大陸內(nèi)部幔源巖漿作用的典 型代表。為了探討與這種幔源巖漿作用相關(guān)的地幔深部巖漿活動過程如何改造 大陸地貌，有關(guān)專家利用圖像處理技術(shù)重新統(tǒng)計(jì)了該區(qū)新生代玄武巖的時空分 布規(guī)律，定量分析了玄武巖分布區(qū)的地貌類型，并且嘗試探討了玄武巖分布區(qū) 及周邊地區(qū)在地貌、重力異常上的空間關(guān)系。同時，利用精細(xì)圖像處理技術(shù)， 針對中國中東部地質(zhì)圖件中的新生代玄武巖進(jìn)行了像素提取，將其與高精度 地貌圖疊加。在上述工作基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步獲得了中國中東部出露地

4、表的新 生代玄武巖總面積以及各分區(qū)面積數(shù)據(jù)（隱伏在盆地地下的玄武巖未統(tǒng)計(jì)在 內(nèi)）。這里所說的中國中東部的分界為南北向分布的新生代盆地，盆地以西 為中國中部，盆地以東為中國中部；而中國中部與中國西部的邊界則為呂梁山 最西端所在經(jīng)線。相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：、中國中一東部新生代玄武巖總面積為 78525 km2。、以東部新生代盆地為界，盆地以西的中部地區(qū)新生代玄武巖面積為 35487 km2，盆地以東的東部地區(qū)新生代玄武巖面積為 43038 km2,兩區(qū)面積之 比為45 : 55。、按地質(zhì)時代劃分，中國中一東部新生代玄武巖隨地質(zhì)時代變新分布面 積遞增；在新生代中，古近紀(jì)、新近紀(jì)、第四紀(jì)各紀(jì)的玄武巖面積之

5、比分別為 0.36: 21.65: 77.99。、中部地區(qū)的新生代玄武巖主要分布在北方，由北至南包括三個主要出 露區(qū)，分別為松遼盆地以西的大興安嶺地區(qū)（面積7334 km2）、錫林郭勒地區(qū)（面積13843 km2）和華北北緣（面積14310 km2）。、東部地區(qū)的新生代玄武巖的分布范圍更加廣泛，從黑龍江一直到海南 島，也可以分為三個出露區(qū)，包括松遼盆地以東的東北地區(qū)（面積33324km2）、從山東到福建零星分布的華東地區(qū)（面積1707 km2）以及位于海南島和雷州半島的雷瓊地區(qū)（面積 8007 km2）。、總體來看，中國中一東部新生代玄武巖主要分布在北方。若以山東省 為界，則北方玄武巖面積達(dá)

6、69191 km2,南方玄武巖面積達(dá)9334 km2,北方和 南方玄武巖面積之比為 88: 12。、郯廬斷裂帶玄武巖1、郯廬斷裂帶概述郯廬斷裂帶是東亞大陸上一系列北東向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶。 在中國境內(nèi)，它延伸 2400多公里，切穿了中國東部不同大地構(gòu)造單元，規(guī)模宏 偉、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它是地殼斷塊差異運(yùn)動的接合帶，是地球物理場平常帶和深源 巖漿活動帶。它形成于中元古代。郯廬斷裂帶的南段（郯城以南）在三疊紀(jì)末期形成。當(dāng)時是揚(yáng)子板塊與中 朝板塊之間的秦嶺大別碰撞帶以東的一條走滑斷層。在中生代燕山期，因太 平洋板塊向西俯沖到歐亞板塊（廣義）之下面，而使郯廬斷裂帶向北大幅度延 伸，并轉(zhuǎn)化為逆沖斷層

7、。以后，郯廬斷裂帶雖然一度恢復(fù)為走滑斷層，但是在 多數(shù)時間內(nèi)仍以逆沖運(yùn)動為主。在新構(gòu)造期，郯廬裂層帶為右行走滑逆沖斷層。歷史上沿這一斷層帶發(fā) 生了許多大地震，如 1668年郯城大地震和 1975年海城地震等。2、郯廬斷裂帶新生代玄武巖噴發(fā)郯廬斷裂帶自晚第三紀(jì)以來持續(xù)遭受著擠壓，導(dǎo)致前期大規(guī)模斷陷盆地抬升和消亡 。在近代，郯廬斷裂帶還是中國東部最大的地震活動帶。該斷裂帶所 遭受的近 WE 向的擠壓力，是西太平洋弧后擴(kuò)張和印度板塊向北碰撞中的構(gòu)造 擠出作用產(chǎn)生的區(qū)域動力。該斷裂帶在新生代擠壓活動中切入上地幔，出現(xiàn)了 地幔剪切、地幔交代、部分熔融等深部地質(zhì)過程，最終在新生代形成了擠壓背 景下的陸內(nèi)斷

8、裂帶大規(guī)模的玄武巖漿噴發(fā) 。、長江中下游地區(qū)玄武巖1、長江中下游地區(qū)蝌蚪山晚中生代玄武巖長江中下游地區(qū)的繁昌火山盆地蝌蚪山晚白堊世玄武巖為硅飽和玄武巖。其中，SiO2含量在47.63%50.02%之間，在TAS圖上位于堿性和亞堿性 的分界線上，多數(shù)屬于玄武巖，少數(shù)屬于粗面玄武巖。 MgO 含量較低（為 3.72%5.58%），但是 Mg#值較高（為6171）。該玄武巖富集大離子親石元素 Ba、Th、U、LREE （輕稀土元素）和 Pb, 虧損高場強(qiáng)元素Nb、Zr和Ti，具有富集的Sr、Nd和Pb同位素組分。其初始87Sr/ 6Sr（t）比值介于0.70650.7066之間；& Nd（值

9、介于-5.5-7.3 之間。在87Sr/86Sr（t） & Nd（t相關(guān)圖上，其投影在富集的第W象限，并且趨向 于EM U （即EM2）地幔端員。其 206Pb/204Pb（t）、207Pb/204Pb（t）和 208Pb/204Pb（t三個比值分別為 17.92818.311、15.42615.621和37.78538.525,在Pb同位素相關(guān)圖上處在 DMM和EM U （即EM2）地幔端員之間。蝌蚪山玄武巖的地球化學(xué)特征表明，其原始巖漿來源于巖石圈地幔；在底 侵到殼幔邊界以后曾經(jīng)有一段時間的滯留，并且經(jīng)歷了一定程度的以橄欖石和 斜方輝石為主的結(jié)晶分異；隨后，巖漿在上升過程中沒有受到

10、明顯的地殼物質(zhì) 的混染。在該地區(qū)晚中生代時期，陸下巖石圈地幔具有同位素富集的性質(zhì)，曾經(jīng)受 到古老俯沖事件中析出流體 /熔體的交代。與該地區(qū)新生代玄武巖地球化學(xué)性質(zhì) 的對比表明，從晚中生代至新生代，由于巖石圈拉張和軟流圈的上涌，長江中 下游地區(qū)發(fā)生了巖石圈的減薄。其過程和華北地塊東部的巖石圈減薄事件基本 一致。造成華北地塊東部和華南地塊東部的巖石圈減薄具有一致的動力學(xué)機(jī)制 和背景，很可能是晚中生代時期古太平洋板塊向亞洲大陸之下俯沖造成的弧后 盆地的拉張減薄。鏈接：Mg#值在巖石化學(xué)中，Mg#值的公式是：Mg的摩爾數(shù)除以Mg的摩爾數(shù)加上二價 Fe的摩爾數(shù)（要把3價轉(zhuǎn)化為2價）。一般都是玄武巖二價鐵

11、校準(zhǔn)用的。它們 在晶體中的晶格不同， 2價鐵可以和 Mg 類質(zhì)同相， 3價鐵不行。但是，后來好 像又把 3 價鐵也算進(jìn)去了，大概是因?yàn)?2 價鐵的化學(xué)分析需要用濕化學(xué)法的緣 故。鏈接：高場強(qiáng)元素與大離子親石元素高場強(qiáng)元素與大離子親石元素相對，二者共屬于不相容元素。高場強(qiáng)元素（High Field-Strength Element，HFSE）是指離子電價較高、半 徑較小、具有較高離子場強(qiáng)（為離子電價與半徑之比）、離子電位n> 3、難溶于水的元素；典型代表為 Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE （重稀土元素）、 Ce、 U、 Pb4+、 Ti 等。這些元素的地球化學(xué)性質(zhì)一般較穩(wěn)定，不

12、易受變質(zhì)、蝕 變和風(fēng)化作用等的影響，因此常用來恢復(fù)遭后期變化巖石的原巖性質(zhì)。大離子親石元素（ Large Ion Lithophile Element， LILE ）是指離子半徑大、離子電荷低、離子電位nV 3、易溶于水的元素。其化學(xué)性質(zhì)活潑，地球化學(xué)活動性強(qiáng)；典型代表有 K、Rb、Sr、Ba、Cs、Pb2+、Eu2+等。鏈接：用& Nd（圳& Sr（判斷物質(zhì)來源的原理在£ Nd（和£ Sr（構(gòu)成的圖解中，分為以下4個象限：左上角，& Nd（tO, & Sr（圳0,表明物質(zhì)來自虧損地幔；右下角，£ Nd（t天0, £ Sr

13、（t>0,表明物質(zhì)來自富集地幔；右上角，& Nd（t0,& Sr（t>0,表明物質(zhì)來自受海水蝕變的蛇綠巖；左下角，& Nd（t天0, & Sr（圳0,表明物質(zhì)來自地殼麻粒巖相巖石。地球化學(xué)研究中，通常使用 Nd （釹）、Sr （鍶）同位素來示蹤物質(zhì)來源。鏈接：地幔類型據(jù)同位素和微量元素組成，在地球化學(xué)上已劃分為以下 6 種地幔端元或儲 源（Reservoirs），通過這些地幔端員廣泛的混合作用，可以解釋所有觀察到的 各種幔源巖漿巖的同位素和微量元素組成。其中，常用的是前面 3 種：虧損地 幔、富集地幔 I 和富集地幔 II。、虧損地幔DM它是洋中脊玄

14、武源區(qū)的主要成分。其主要特征是低Rb/Sr,高Sm/Nd;143Nd/144Nd比值高，87Sr/86Sr比值低，其& Nct（為高正值，& Sr（為負(fù)值。、 I 型富集地幔 EMI其特點(diǎn)是 Rb/Sr 比值較高， Sm/Nd 比值較低； Ba/Th 和 Ba/La 比值高， 87Sr/86Sr比值變化大；143Nd/144Nd比值較低。對于給定的 206Pb/204Pb其 207Pb/204Pb和 208Pb/204Pb兩個比值高。、 II 型富集地幔 EMII其特點(diǎn)是 Rb/Sr比值高，Sm/Nd比值低，Th/Nd、K/Nb和Th/La比值都較 高。143Nd/144Nd和

15、87Sr/86SiW個比值均高于 EMI。EMII具有殼幔相聯(lián)系的 交代成因。 EMII 與上部陸殼有親緣關(guān)系，可能代表了陸源沉積巖陸殼蝕變的大 洋地殼或洋島玄武巖的再循環(huán)作用，也可能是次大陸巖石圈進(jìn)入地幔與之混 合。、高U/Pb比值地幔HIMU其特點(diǎn)是U和Th相對于Pb是富集的。HIMU的成因可能是由于蝕變的大 洋地殼進(jìn)入地幔并與之混合，丟失的 Pb進(jìn)入地核，地幔中交代流體使 Pb和Rb 流失。、流行或普遍地幔 PREMA （PREvalent MAntle）它為經(jīng)常觀察到的普通地幔成分。其特點(diǎn)是 206Pb/204Pb為18.218.5, 高于 DM 和EMI，低于 EMII和HIMU ；

16、 87Sr/86Sr低于 EMI和EMII，高于 DM。143Nd/144Nd 高于 EMI 和 EMII，低于 DM。、地幔集中帶FOZO它位于 DM-EMI-HIMU 所構(gòu)成三角形底部，是 DM 和 HIMU 的混合物。它可能源于下地幔，被起源于核幔邊界的地幔熱柱捕獲。、江南造山帶玄武巖1、江南造山帶形成過程中若干新元古代地質(zhì)事件 江南造山帶是指出露于揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間，主要由一套淺變質(zhì)、強(qiáng) 變形的、中新元古代巨厚沉積火山巖系以及時代相當(dāng)?shù)那秩塍w所構(gòu)成的地 質(zhì)構(gòu)造單元。它呈弧形跨越桂北、黔東、湘西、湘北、贛北、皖南和浙北的廣 大區(qū)域。有關(guān)文獻(xiàn)報道了江南造山帶中西段在“俯沖造山階段”形成的科馬提質(zhì) 玄武巖、石英角斑巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r及“后造山伸展階段”形成的兩類基性巖 的特征。研究表明，科馬提質(zhì)玄武巖是形成于島弧環(huán)境的高 MgO 玄武巖。高的 Ni 和 Cr 含量說明，它們?yōu)閬碜曰∠碌蒯５脑紟r漿。較高的 MgO