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地幔柱构造对松辽盆地及渤海湾盆地形成的制约

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地球科学（中国地质大学学报） 2004年第3期29卷 283-292页

作者：肖龙王方正王华 F.Pirajno 中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学资源学院湖北武汉430074 澳大利亚西澳地调局

中国东部松辽盆地和渤海湾盆地形成与演化的深部动力学机制尚未得到很好的解释 .通过对区域地震资料盆地沉积记录、火山岩岩石探针和大地构造演化历史的综合分析 ,认为地幔柱 (柱头直径约 5 0 0km)在晚侏罗世 -晚白垩世时形成于松辽地... 详细信息

中国东部松辽盆地和渤海湾盆地形成与演化的深部动力学机制尚未得到很好的解释 .通过对区域地震资料盆地沉积记录、火山岩岩石探针和大地构造演化历史的综合分析 ,认为地幔柱 (柱头直径约 5 0 0km)在晚侏罗世 -晚白垩世时形成于松辽地区 ,经历了软流圈地幔上涌、地壳抬升与伸展、火山活动 ,导致松辽盆地的形成 ;由于华北板块向北移动 ,始新世时地幔柱 (柱头直径 6 0 0～ 80 0km)移动到京津 -渤海湾地区 ,类似的地质过程形成了渤海湾盆地 .

关键词：地幔柱地幔柱构造松辽盆地渤海湾盆地火山作用地震

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地幔柱与岩石圈相互作用过程的数值模拟

地球物理学报 2015年第2期58卷 495-503页

作者：蒙伟娟陈祖安白武明中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

地幔柱的研究是地球科学研究的热点之一.本文主要集中研究地幔柱与岩石圈的相互作用过程.基于质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,通过有限元数值方法可以计算得到地幔柱与岩石圈相互作用的温度场、速度场和有效黏度等的时空图.... 详细信息

地幔柱的研究是地球科学研究的热点之一.本文主要集中研究地幔柱与岩石圈的相互作用过程.基于质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,通过有限元数值方法可以计算得到地幔柱与岩石圈相互作用的温度场、速度场和有效黏度等的时空图.本文的流变本构模型主要基于非牛顿流体的有效黏度模型,通过数值模拟计算分析了地幔柱与岩石圈相互作用过程,着重讨论了地壳流变结构对此过程的影响.数值模拟结果显示,地幔柱与岩石圈的相互作用分为三个阶段:地幔柱上升期,时间持续到0.2 Ma,平均速度为2.75m·a-1,地幔柱顶部地形开始向上隆起;地幔柱与岩石圈纵向作用期,时间从0.2 Ma到0.26 Ma,地幔柱上升的平均速度为0.83m·a-1,地表地形隆升达到最大值;地幔柱与岩石圈横向作用期,0.26 Ma以后,岩石圈开始剪切变形,地幔柱水平运动速度为0.47m·a-1,当剪切变形达到一定程度,岩石圈底部开始出现拆沉作用.当下地壳流变强度比较小时,上地壳的流变结构控制着地幔柱顶部地表地形隆起程度,流变强度越大,隆升高度越小;而下地壳的流变结构控制着地幔柱两侧地表地形的下沉幅度,下地壳流变强度越小,下沉幅度越大.最后,讨论了数值模拟对峨眉山大火成岩省地幔柱发展演化的应用.

关键词：地幔柱岩石圈非牛顿流体数值模拟有限元

地幔柱影响大陆板块漂移速率的数值模拟研究--对印度板块晚白垩世快速漂移的启示

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大地构造与成矿学 2018年第4期42卷 587-601页

作者：周永智张玉芝王岳军皇甫鹏鹏李忠海广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室中山大学地球科学与工程学院广东广州510275 中国科学院大学地球科学学院计算地球动力学实验室北京100049

本文利用二维地球动力学数值模拟方法研究地幔柱与大陆岩石圈相互作用,着重探讨上覆大陆岩石圈结构、地幔柱规模及二者间的相对位置等参数对上覆大陆漂移速率的影响。模拟结果表明,在地幔柱作用下,大陆是否含厚的岩石圈根对其自身的漂... 详细信息

本文利用二维地球动力学数值模拟方法研究地幔柱与大陆岩石圈相互作用,着重探讨上覆大陆岩石圈结构、地幔柱规模及二者间的相对位置等参数对上覆大陆漂移速率的影响。模拟结果表明,在地幔柱作用下,大陆是否含厚的岩石圈根对其自身的漂移速率有一定影响;在相同规模地幔柱作用下,大陆的漂移速率随着岩石圈根的增厚而减小。另外,大陆岩石圈越长其漂移速率越小,最终漂移距离越短。且随着地幔柱直径的增加,上覆大陆漂移速率和持续漂移时间都会随之增加。对于含岩石圈根模型而言,岩石圈根位置越靠近地幔柱上涌中心,上覆大陆的漂移速率越大,最终漂移距离越长。而对于不含岩石圈根模型,上覆大陆与地幔柱的相对位置同样影响较大。地幔柱越靠近上覆大陆岩石圈的边缘,其对于大陆漂移的影响越显著。上涌地幔柱对于上覆大陆漂移普遍起到10 cm/a以上的增速作用。模型结果对认识印度大陆在晚白垩世的快速向北漂移提供了重要的动力学约束和地质启示。

关键词：地幔柱大陆板块漂移印度板块数值模拟

地幔柱的发生机制研究--以Ferrar为例

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第2期58卷 234-240页

作者：刘晓旭党卓张南造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871

利用三维数值模拟方法,根据地幔对流控制方程,以180 Ma喷发的Ferrar大火成岩省(LIP)为例,在模型中引入Pangea超大陆、大型横波低速带(LLSVPs)和Pangea超大陆边缘的俯冲带,模拟地幔对流过程,研究其对应地幔热柱从地球内部热边界层(例如... 详细信息

利用三维数值模拟方法,根据地幔对流控制方程,以180 Ma喷发的Ferrar大火成岩省(LIP)为例,在模型中引入Pangea超大陆、大型横波低速带(LLSVPs)和Pangea超大陆边缘的俯冲带,模拟地幔对流过程,研究其对应地幔热柱从地球内部热边界层(例如核幔边界)的生成过程,并讨论导致该地幔柱产生的相关因素。结果表明,LLSVPs的形状以及俯冲带与LLSVPs边缘的距离对地幔柱的发生位置影响巨大;地幔柱多起源于LLSVPs边缘曲率较大的位置,并随着俯冲带与LLSVPs边缘的距离增加逐渐向远离LLSVPs边缘的方向偏移;俯冲带的黏度影响地幔柱发生的时间,但不影响地幔柱的位置。

关键词：三维数值模拟地幔柱 Ferrar大火成岩省俯冲带大型横波低速带(LLSVPs)

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云南金平晚二叠纪玄武岩特征及其与峨眉地幔柱关系——地球化学证据

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岩石学报 2003年第1期19卷 38-48页

作者：肖龙徐义刚梅厚钧何斌中国科学院广州地球化学研究所广州510640

分布于哀牢山-红河断裂带西南侧的金平上二叠统玄武岩属于低钛拉斑玄武岩(LT)(Ti/Y<500).其地球化学特征总体与洋岛玄武岩(OIB)相似.根据其岩相学、主量元素、微量元素特征,将其划分为LT1和LT2两个地球化学亚类型.它们的分布和主要地球... 详细信息

分布于哀牢山-红河断裂带西南侧的金平上二叠统玄武岩属于低钛拉斑玄武岩(LT)(Ti/Y地幔柱早期活动的产物.新生代哀牢山-红河断裂的左滑剪切运动导致了宾川与金平玄武岩的错位.

关键词：云南晚二叠纪玄武岩地幔柱地球化学

甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩的微量、稀土和Sr,Nd,Pb同位素地球化学:地幔柱-岩石圈交换的证据

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岩石学报 2004年第3期20卷 483-494页

作者：喻学惠赵志丹莫宣学王永磊肖振朱德勤中国地质大学北京100083

西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩具有强烈富集LILE和LREE的特征,经球粒陨石标准化的REE分配模式与OIB十分相似。钾霞橄黄长岩和碳酸岩的(^(87)Sr/^(86)Sr)i分别在0.70381～0.70940和0.70529～0.71332之间,^(144)Nd/^(143)Nd分别介于0.... 详细信息

西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩具有强烈富集LILE和LREE的特征,经球粒陨石标准化的REE分配模式与OIB十分相似。钾霞橄黄长岩和碳酸岩的(^(87)Sr/^(86)Sr)i分别在0.70381～0.70940和0.70529～0.71332之间,^(144)Nd/^(143)Nd分别介于0.512404～0.512924和0.512210～0.512928之间。经计算获得多数样品的ε_(Nd)落在-3.4～5.58范围内,与OIB的ε_(Nd)值一致。这两类岩石的^(208)Pb/^(204)Pb、^(207)Pb/^(204)Pb和^(206)Pb/^(204)Pb分别为37.613～39.330和38.060～38.995,15.842～16.441和15.545～15.677,以及18.418～22.4和18.149～19.062。采用主量元素MgO-Ni和ε(Nd)-(^(87)Sr/^(86)Sr)相关图,以及高场强元素比值Zr/Nb-La/Nb和Ba/La-Ba/Nb相关图以及^(208)Pb/^(204)Pb-^(206)Pb/^(204)Pb,^(207)Pb/^(204)Pb-^(206)Pb/^(204)Pb相关图,一致证明本区火山岩具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征,且源区具有EM1和EM11富集端员的混合。但是本区火山岩高的 Nb/Ta比和强烈富集Nb等高场强元素,以及较高的^(144)Nd/^(143)Nd值,表明该火山岩地球化学具有某种特殊性。结合对西秦岭深部地球物理资料及地质构造背景和演化历史的分析,提出西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩的成因与地幔柱的活动有关,源区包含了EM1?

关键词：甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩碳酸岩地球化学地幔柱岩石圈

地幔柱稀有气体同位素示踪研究的进展及其意义

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地质通报 2007年第12期26卷 1605-1610页

作者：李晓斌陶明信中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室甘肃兰州730000 北京师范大学资源学院地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

利用地幔柱、上地幔和地壳在稀有气体同位素组成方面的明显差异,国际上在对地幔柱进行示踪和判识方面已取得了良好的效果。地幔柱的3He/4He值大于8～8.5Ra(Ra=1.4×10-6),且高于上地幔和地壳值;地幔柱的20Ne/22Ne值大于等于10.8,与上地... 详细信息

利用地幔柱、上地幔和地壳在稀有气体同位素组成方面的明显差异,国际上在对地幔柱进行示踪和判识方面已取得了良好的效果。地幔柱的3He/4He值大于8～8.5Ra(Ra=1.4×10-6),且高于上地幔和地壳值;地幔柱的20Ne/22Ne值大于等于10.8,与上地幔值接近,但地幔柱的21Ne/22Ne值低于上地幔值;地幔柱的40Ar/36Ar值一般明显低于上地幔值;地幔柱的129Xe/130Xe和136Xe/130Xe值普遍高于上地幔和地壳值,且高于上地幔值约10%以上。中国东部新生代地幔岩的3He/4He值总体在上地幔3He/4He端员值(8±1Ra)的上下变化,与地幔柱的3He/4He值差异较大。大火成岩省(LIP)的形成与深部地幔柱的活动有关,峨眉山玄武岩是中国目前唯一被学术界普遍认可的LIP。开展包括峨眉山玄武岩在内的有关地幔柱稀有气体同位素示踪方面的研究,对于深化中国地幔柱领域的研究和推动大陆动力学研究的进程具有重要意义。

关键词：稀有气体同位素地幔柱大火成岩省峨眉山玄武岩

西藏雅鲁藏布江缝合带西段东波蛇绿岩:记录了地幔柱影响的超慢速伸展和洋内俯冲过程

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岩石学报 2021年第10期37卷 2971-2994页

作者：刘飞杨经绥牛晓露李观龙冯光英自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 山东省金刚石成矿机理与探测院士工作站山东省第七地质矿产勘查院临沂276006 南京大学地球科学与工程学院南京210023

雅鲁藏布江缝合带西段出露东波和普兰等多个大型的超镁铁岩体,其成因还存在争议。为此我们近年来对东波蛇绿岩开展了地表填图并实施了一口1002m的科学钻探DSD-1。研究显示具有“厚幔极薄壳”特征的东波蛇绿岩记录了多期岩浆事件:(1)~13... 详细信息

雅鲁藏布江缝合带西段出露东波和普兰等多个大型的超镁铁岩体,其成因还存在争议。为此我们近年来对东波蛇绿岩开展了地表填图并实施了一口1002m的科学钻探DSD-1。研究显示具有“厚幔极薄壳”特征的东波蛇绿岩记录了多期岩浆事件:(1)~137Ma的OIB型玄武岩和138~144Ma的OIB型辉绿岩和辉长岩,以及普遍出露熔融程度达30%以上的亏损型方辉橄榄岩,反映了早白垩世初期古洋盆受到地幔柱活动影响;(2)129Ma的薄壳均质辉长岩(I型)、128Ma的辉长岩脉(Ⅱ型)和科钻岩芯中厚18m辉绿岩(Ⅲ型)的地球化学成分均与西南印度洋洋脊玄武岩类似,它们是在慢速-超慢速扩张脊附近大洋核杂岩侵位过程中形成的;(3)地表辉绿岩脉(Ⅳ型)的SIMS和SHRIMP锆石U-Pb年龄为121~123Ma,全岩地球化学具有异常低的REE、HFSE含量及明显的Th、Nb、Zr、Hf负异常,类似于Albanide-Hellenide造山带蛇绿岩中的无壳源物质混染的中钛玄武岩,指示辉绿岩脉形成于洋内初始俯冲环境。总的来说,东波蛇绿岩记录了早白垩世地幔柱影响的超慢速扩张和初始洋内俯冲过程。

关键词：地幔柱大洋核杂岩洋内俯冲中钛玄武岩雅鲁藏布江缝合带

沙茨基海隆(Shatsky Rise)白垩纪玄武岩的地球化学特征及其地幔柱-洋中脊相互作用过程

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岩石学报 2023年第8期39卷 2379-2401页

作者：陈静陈双双高锐刘嘉麒中山大学地球科学与工程学院广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室北京100029

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省,其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩,具... 详细信息

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省,其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩,具有较亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素以及较富集的重稀土元素的特征,没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.29),与正常洋中脊玄武岩(N-MORB)的微量元素配分模式较为相似。然而该系列玄武岩却具有相对较富集的初始^(87)Sr/^(86)Sr(0.702986~0.703991)和^(143)Nd/^(144)Nd(0.513034~0.513194)同位素比值、较富集的^(207)Pb/^(204)Pb(15.439~15.508)和^(208)Pb/^(204)Pb(37.853~38.488)同位素比值,与富集的洋岛玄武岩(OIB)和岛弧火山岩的同位素成分较为相似,且源区混入高U/Pb比值(HIMU型)的富集地幔成分。稀土元素部分熔融模拟反演表明沙茨基海隆火山岩的原始岩浆可能起源于尖晶石相二辉橄榄岩源区,且具有较高程度的部分熔融作用(>10%)。在以上研究基础上,本文提出地幔柱-洋中脊相互作用模型来解释沙茨基海隆拉斑玄武岩较亏损的不相容元素成分和较富集的同位素成分这一特殊地球化学特征。由于来自扩张洋中脊的强大拉张应力的影响,地幔柱岩浆物质将流向洋中脊并发生减压部分熔融,导致不相容元素的高度亏损,但由于放射成因元素(Sm、Rb和U)的半衰期相对较长,同位素成分则难以在较短时间内被改变,因此本文推测沙茨基海隆同位素富集的N-MORB拉斑玄武岩可能是地幔柱-洋中脊相互作用的产物。

关键词： Sr-Nd-Pb同位素拉斑玄武岩地幔柱扩张三节点沙茨基海隆