“当年玄武溢流处,双雄仗剑问峨眉。”2021年12月16日下午两点半,第三十期青年学术论坛在矿床室三楼学术报告厅如期举行。本期以“板内岩浆作用”为主题,邀请到本室于宋月、徐荣两位年轻科研人员做报告。会议由朱经经研究员主持。
于宋月研究员的报告题目为“峨眉山大火成岩省苦橄质岩浆成因”。报告首先介绍了大火成岩省和地幔柱的研究背景,指出来自下地幔或核幔边界的地幔柱熔融形成大火成岩省和洋岛火山链,地幔柱活动与大陆裂解、生物大灭绝、岩浆矿床形成等有密切成因联系。随后介绍了峨眉山大火成岩省地质特征及前人研究进展,包括峨眉山地幔柱存在的证据、低钛和高钛玄武岩的成因、高钛和低钛两类岩浆演化序列和钒钛磁铁矿及铜镍硫化物矿床的成矿机制、酸性岩浆形成及陆壳垂向增生机制、峨眉山大火成岩省岩浆喷发与瓜德鲁普末期生物灭绝的联系等方面。最后介绍了苦橄岩地质和地球化学特征和苦橄岩在探讨深部地质过程方面所具有的重要研究价值。于宋月研究员还详细回顾了近十年来峨眉山苦橄岩研究所取得的重要认识:包括对苦橄岩中橄榄石斑晶元素和O同位素的分析及成因探讨、铬铁矿对全岩PGE的影响、熔体包裹体的地球化学特征、原始岩浆的成分及地幔源区特征、岩浆及斑晶形成温压条件的计算等方面。对全面了解峨眉山大火成岩省的研究进展有重要意义。
徐荣博士的报告题目为“板内玄武岩浆成因:以中国东部和峨眉山大火成岩省为例”。与板块边界的岩浆作用不同,板块内部的岩浆作用无法用板块构造理论来合理解释,因此其成因一直存在争议。徐荣博士以中国东部新生代强碱性玄武岩和峨眉山大火成岩省苦橄岩两个实例来为板内玄武岩的成因提供新的认识。首先对中国东部新生代低硅(SiO2<45%)碱性玄武岩开展了系统研究,得到了以下认识:地球化学证据表明这些低Si碱性玄武岩的地幔源区普遍存在着碳酸盐熔体的贡献。为此提出了三阶段概念模型,认为地幔过渡带内的碳酸盐化俯冲板块由于固相线较低会发生脱碳酸盐化熔融作用而优先形成碳酸盐熔体。碳酸盐熔体由于粘度低,密度轻,因此会在软流圈地幔中上升迁移。当它们遇到由于早期俯冲作用而分布在上地幔中的榴辉岩时,就会诱发榴辉岩发生部分熔融(carbonate-fluxed melting)形成碳酸盐化硅酸盐熔体。这些碳酸盐化的硅酸盐熔体在化学成分以及热力学上都与周围的地幔橄榄岩是不平衡的,因此在上升迁移过程中它们会与软流圈地幔橄榄岩反生反应,消耗橄榄岩±单斜辉石,生成斜方辉石+石榴石,从而导致熔体成分从碳酸盐化的硅饱和熔体演化为我们所看到的硅不饱和的天然碱性玄武岩成分。其次,利用橄榄石Zn/Mn和Zn/Fe比值、橄榄石Ni、Mn和Ca含量以及全岩/熔体包裹体Ca含量及FC3MS值(FeO/CaO-3*MgO/SiO2)多种指标,限定了峨眉山大火成岩省地幔源区岩性主要为橄榄岩,并不需要有辉石岩的贡献。进一步研究发现峨眉山大火成岩省高Ti和低Ti两类苦橄岩及其中的两类橄榄石成分变化主要是受熔融压力(温度)的影响。这也与作者之前提出的橄榄石Al温度与Ni含量大致正相关可能反映熔融/结晶温压条件的变化是一致的。进一步的温压计算表明高Ti样品是橄榄岩在更深的石榴石稳定域发生相对较低程度熔融所形成,而低Ti样品是橄榄岩在更浅部的尖晶石稳定域内发生较高程度熔融所形成。尽管前人研究表明地幔可能富水,但是峨眉山大火成岩省的形成仍然需要高温地幔柱模型来解释,并且地幔潜能温度(Tp)至少要高于1560度。
两位科研人员的报告内容丰富详实,条理清晰,会场气氛热烈;会后,报告人耐心回答了与会者的提问。本次论坛共吸引近60位所内科研人员和研究生参与。本期论坛还首次尝试网络直播,通过腾讯会议室开放直播,吸引了30余位线上参与者。
(矿床室 于宋月/徐荣供稿;朱经经供图)
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