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广州地化所揭示岩石圈

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 09:35

　　大火成岩省（Large Igneous Porvince，LIP）主要由分布广泛和巨量的基性岩浆岩组成，地幔柱是来自下地幔甚至是核幔边界的热异常，能够为短时间内喷发巨量岩浆提供所需要的大量的热，是目前解释大火成岩省最成功的动力学机制。岩石圈-地幔柱相互作用在大火成岩省形成过程中扮演了非常重要的角色，其相互作用的程度和方式主要有两种，取决于上覆岩石圈的厚度：（1）主要提供物源。地幔柱到达岩石圈底部时，迅速发生扁平化，地幔柱头直径可达~2000 km，随后发生减压熔融形成巨量的岩浆。这种模式下岩浆喷发速率高（在1 ~ 2 Ma内完成），具有洋岛玄武岩的地球化学特征。（2）如果上覆岩石圈比较厚（>120 km），就会阻碍地幔柱继续上升，从而阻碍其减压熔融。上覆岩石圈在地幔柱的传导加热下，富集组分会发生熔融。这种模式下岩浆产出率低，成分主要受控于岩石圈地幔。

　　目前尚无一个合理的机制来解释塔里木大火成岩省明显的时空分布和地球化学特征。针对这一科学问题，中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室研究员徐义刚课题组研究生位荀对代表两期岩浆活动的柯坪玄武岩和巴楚辉绿岩进行了系统的Ar-Ar年代学和Sr-Nd-Pb同位素研究。

　　他们的研究表明塔西北地区早二叠世两期明显不同的基性岩浆活动可以采用地幔柱侧向流动模型进行合理解释。塔里木具有较厚的岩石圈地幔（>200 km），当地幔柱上升至岩石圈底部时，巨厚的岩石圈地幔会阻止其继续上升，从而阻碍其减压熔融；但不断积累在岩石圈底部的地幔柱物质提供足够的热，将促使早期富集交代的岩石圈地幔发生部分熔融，形成~290 Ma的玄武岩；塔里木克拉通内部巨厚岩石圈底部的地幔柱物质将向岩石圈厚度较薄的边缘地区侧向流动，从而发生减压熔融，形成的熔体侵位到上地壳形成超基性-基性-长英质杂岩体和岩墙群，并诱发地壳的熔融形成长英质火山岩。同时，该模型可以解释两期岩浆活动的空间展布特征，即早期（~290 Ma）具岩石圈地幔源区特征的玄武岩主要分布在盆地内部，而晚期（~280 Ma）具OIB特征的岩脉以及和成矿作用紧密相关的侵入岩位于盆地边缘。

　　该研究成果于2014年1月发表在国际地学期刊American Journal of Science上（Wei et al. Plume-lithosphere interaction in the generation of the Tarim large igneous province, NW China: geochronological and geochemical constraints. American Journal of Science, 2014, 314(1): 314-356）