大岩浆岩区与地幔柱

大岩浆岩区(Large igneous province,缩写为LIPs),最初含义是指连续分布、体积庞大的由镁铁质火山岩及伴生的侵入岩所构成的岩浆建造,包括大陆溢流玄武岩、火山被动陆缘、大洋高原、海岭、海山群和洋盆溢流玄武岩,覆盖面积在105km2以上。

全球热点分布图

(Coffin et al., 2005;摩尔维德投影;投影中心:经线)

全球中生代和新生代主要的大岩浆岩省,包括洋底高原、火山型裂解边缘、大陆溢流玄武岩区、洋中脊和海山链。不同颜色表示地质时代,蓝色的为大于

150Ma,红色的为150-50Ma,绿色的为50-0Ma.BR-BrokenCA-加勒比,CR-哥伦比亚河,DE-德干,ED-EtendekaEM-峨眉山,EN-东马里亚纳,ET-埃塞俄比亚,FE-FerrarKA-KarooMG-MagellanMI-ManihikiNA-北大西洋,NR-瑙鲁,OJ-OntongJavaPA-巴拉那,SA-南大西洋,SI-西伯利亚,YE-也门

全球热点、地幔柱与大岩浆岩省分布图

Daziel et al2000

LIP分布图,显示火山裂谷、火山裂谷边缘

全球沉积盆地、大火成岩省、主要的火山裂谷和火山裂谷边缘的分布图,表明与沉积盆地、大陆边缘以及裂谷系相关的岩浆活动的重要性。

全球已发现数十处古生代以来的大岩浆岩省(Large Igneous ProvincesLIPs),它们包括洋底高原、大陆溢流玄武岩、火山岩裂解边缘等(Bryan and Ferrari, 2013Dobretsov et al.2008P.L. Tikhomirov et al.2012)。这些火山岩省体积巨大,与超级大陆裂解和伸展盆地发育关系密切,对研究地球动力过程及层圈关系具有重要意义。全球主要的大岩浆岩区括:印度德(K65Ma)、塔里木西部(P1)、峨眉山(P2)、哥伦比亚河(16±1Ma)、非洲阿法尔(N)、巴拉纳、纳米比亚Etendeka、卡尔盖朗、中大西洋、北大西洋(57±1MaCAMPKaroo183±1Ma、西西伯利亚(249±1Ma)、埃塞比亚(31±1)-也门、南极Dronning Maud Land176±1Ma)、NAIP、加勒比-哥伦比亚、马达加斯加(88±1Ma)、Rajmahal116±1Ma)、Serra Geral/Etendeka132±1Ma)、Newark201±1Ma)等(李江海等,2014)。下图中红色表示大陆地壳上的大火成岩省,主要为大陆溢流玄武岩;黄色部分为硅质偏酸性的大岩浆岩省;蓝色部分为分布在洋底的大岩浆岩省,为大洋高原玄武岩。

全球大岩浆岩区布图

Bryan et al.,, 2013;墨卡托投影;投影中心:30°E经线)

在陆地上,这些LIP常伴随大规模的裂解作用。例如,非洲东北部的阿法尔地幔柱到达非洲岩石圈底部时,引发了大陆溢流玄武岩喷发(30Ma),形成巨厚的大面积玄武岩,并伴随大规模穹状隆升,发育了东非肯尼亚-埃塞俄比亚穹隆和随后的裂谷系。西伯利亚二叠纪热点活动(251~250Ma),形成了分布于中亚造山带和西伯利亚克拉通上规模巨大的玄武岩省(可达350万平方公里),随后中亚造山带发生伸展裂解,形成全球最大面积的西西伯利亚克拉通盆地;欧洲北海盆地的发育也受控于中生代地幔柱活动的穹隆作用及其随后发生的三叉裂谷作用。

西西伯利亚LIP火山岩组成及其区域分布略图

西西伯利亚LIP

西西伯利亚盆地发育受控于古生代造山带分布范围,盆地沉积总厚度大于15km。P2玄武岩250251Ma、主要喷发活动在1Ma内完成,面积大于106km2,是地球上最大规模的玄武岩岩省。玄武岩见于盆地及克拉通上,其中裂谷内玄武岩厚度大于2km,见于地堑及隆起上。三联点发育,出现小洋盆。P玄武岩喷发后发生差异隆升(西西伯利亚克拉通)和沉降(西西伯利亚盆地)。裂谷作用受到岩石圈结构不均质性影响(下伏造山带)影响(Allen et al2006)。

西西伯利亚盆地的裂谷运动学模式图

Allen et al.2006

板块内部的构造活动引发了东欧克拉通与西伯利亚克拉通之间的右旋剪切作用,并在盆地东北部形成三联点。根据磁异常数据确定的正常断层段显示极性信息:地壳最大拉伸减薄与熔体最大生成均发生于该推测三联点区域,与地幔柱假说相符,表明地幔柱冲击对西西伯利亚盆地裂谷构造具有主控作用。三联点几何形态在德干高原、阿法尔等其它溢流玄武岩区具有典型性。然而幔柱导致斜向伸展并无先验依据,裂谷作用的右旋分量与东欧-西伯利亚克拉通间的相对运动有关,独立于幔柱活动。