峨眉山玄武岩成因假说：基于天体撞击对冲聚合效应

第29卷第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀V o l.29,N o.5 2015年10月M I N E R A LR E S O U R C E SA N D G E O L O G Y O c t.,2015ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ

峨眉山玄武岩成因新思考

天体撞击的对冲聚合效应

刘陈明,杨德敏,马绍春

(云南国土资源职业学院,云南昆明㊀650093)

摘㊀要:峨眉山玄武岩是目前被国内㊁国际唯一认可的大陆溢流玄武岩(C F B),关于其成因有很多解释,

多数认为是 地幔柱 成因,但是也仅仅停留在地球化学的依据上,没有更多有说服力的证据㊂本文结合

有关实验和数据论证 对冲聚合 理论的事实性和普遍性,认为地球另一端(撞击点)发生猛烈行星撞击,

引起 对冲聚合 效应,造成对冲点巨大冲击能量重新聚合进而引起地震㊁火山活动和大规模岩浆溢流,

撞击点和对冲点分别处在地球两端通过地心的对应点上,撞击发生时间和大规模岩浆活动几乎同时㊂

为此,峨眉山玄武岩可能不是 地幔柱 成因,其冲破岩石圈形成溢流可能并非 地幔柱 头部作用造成穹

窿上升㊁地壳减薄或者裂谷而喷溢,而可能是二叠纪/三叠纪时期地球另一端剧烈小行星撞击而引起 对

冲聚合 效应形成上升通道,热流体因为外界扰动而喷溢㊂且本文也为探索 地幔柱 动力学机制和探讨

地表热点分布以及和小行星撞击事件㊁全球生物大灭绝事件之间的联系,起到抛砖引玉的作用㊂

关键词:峨眉山玄武岩;对冲聚合;地幔柱;热点;大陆溢流玄武岩

中图分类号:P588.14+5㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-5663(2015)05-0585-06

0㊀引言

峨眉山玄武岩是我国目前已知的大陆溢流玄武岩(C F B),关于其成因很多学者做了不同的研究工作,有着不同的看法㊂峨眉山玄武岩是地球深部作用过程在地壳表层的表现,其动力学过程和机制比较复杂,最初由赵亚曾(1929年)提出到现今有关成因争议颇多㊂20世纪80~90年代主要观点为裂谷成因[1-3],随后随着研究的深入和新学说的兴起,提出其为 地幔柱 成因[4-6]㊂这些成因观点都基于岩石学㊁岩石化学上证据,并没有一种非此即彼的依据来说明,而且对其形成过程是否有 地幔柱 作用也有分歧[7]㊂目前大家所接受的成因观点认为是 地幔柱 ,因为目前主导的板块构造地质学无法对板内大规模溢流玄武岩进行有说服力的解释,这必然让地质学者去探求其真相㊂但是对于 地幔柱 是否真实存在的依据,目前只是仅仅停留在岩石学㊁岩石化学层面上,少量的地球物理数据也未能说明问题之所在㊂为此,按照本文中所引用的 对冲聚合 理论来思考,认为峨

眉山玄武岩大火成岩省的分布是因为处在峨眉山玄

武岩集中分布地区的地球另一端 撞击点 发生行星

撞击事件引起 对冲聚合 效应而造成火山活动引起

大规模岩浆溢流的结果㊂该理论的提出为地球物理

学家㊁天体物理学家㊁矿床学家研究天体上的岩浆活

动(据N A S A报道美国航天宇航局发现土卫6上的强烈岩浆活动)㊁天体之间的碰撞活动以及地球上的

板内C F B等提出了新的思路㊂文中对 对冲聚合 理论进行多方面的引证和说明,旨在结合 对冲聚合 理论来探讨峨眉山玄武岩的成因以及机制,也为探讨 地幔柱 动力学机制,为地球上发生在板内的火山岩浆活动和全球热点地区以及小行星撞击事件㊁生物灭绝事件等之间的关系提供新的研究思路[8]㊂

1㊀峨眉山玄武岩的地质背景

峨眉山玄武岩最早由赵亚曾1929年命名,用来泛指分布于扬子地台滇㊁川㊁黔三省的二叠系玄武岩组,其位于扬子克拉通西部及西缘,主要由玄武岩和

收稿日期:2014-01-23

作者简介:刘陈明(1984-),男,硕士,研究方向:矿床学㊁成矿规律与成矿预测㊂E-m a i l:105578731@q q.c o m

引文格式:刘陈明,杨德敏,马绍春.峨眉山玄武岩成因新思考:天体撞击的对冲聚合效应[J].矿产与地质,2015,29(5):585-590.

相伴生的基性―超基性侵入岩组成,主要形成于晚二叠系㊂峨眉山玄武岩的分布范围,主要有西南和西北边以大的断裂与西南三江构造带相连,西南为红河断裂;西北为小金河―龙门山大断裂,面积为2.5ˑ105k m2,体积为0.3ˑ106~0.6ˑ106k m3[9]㊂峨眉山

玄武岩的下伏岩石均为茅口组,上为上二叠统到上三叠统㊁侏罗系所覆盖㊂上扬子区峨眉山玄武岩通常分成西㊁中㊁东三大岩区[8]㊂自西到东玄武岩的厚度逐渐变薄,说明岩浆作用也有自西往东逐渐减弱的特点,东区岩性单一,主要为高钛玄武岩,而西区岩性较复杂,下部为低钛玄武岩,在岩层上部有高钛玄武岩和中酸性岩浆[5]㊂认为峨眉山玄武岩集中喷发在晚二叠纪,时限在259~257M a之间[10],是一种在短时间内(喷发前后时间可能为1~2M a)巨量喷发的特点[11-13],根据野外地质研究显示,峨眉山玄武岩直接覆盖于早二叠世茅口组岩之上,并被下三叠统覆盖,它的喷发时代应该处在早二叠世至早三叠世之间,然而,对于峨眉山玄武岩的准确喷发时段尚有争论㊂2㊀峨眉山玄武岩岩石学和地球化学特征

综合前人研究成果,峨眉山玄武岩组厚度多达千米,可分为4个旋回,最上部多为含气孔状熔岩㊁凝灰质沉积岩和火山角砾岩,总体上以巨厚堆积的玄武岩为主,主要岩石类型有橄榄拉斑玄武岩㊁玄武岩㊁碱性玄武岩㊁斜斑中长玄武岩和安粗玄武岩,总体属于拉斑玄武岩系列和偏碱性高原玄武岩系列,并且喷发特征明显,广泛发育集块岩㊁角砾岩㊁凝灰岩等[14]㊂据卢记仁(2009)[15]研究表明,峨眉山玄武岩主要为弱碱性玄武岩㊁拉斑玄武岩和碱性玄武岩,平均成分属于弱碱性玄武岩,F e和T i含量高,M g含量低,自西向东表现为F e㊁T i㊁K㊁P等高含量,M g㊁C a含量低㊂张昭崇等(2002)[16]在丽江发现两处苦橄岩,呈现夹层状产出于峨眉山玄武岩系底部,该岩石地球化学特征为含M g高(M g O含量16%~20%),轻稀土表现为富集但变化大((C e/Y b)N=4~25)㊂苦橄岩和共生玄武岩具有相同地球化学特征,微量元素㊁稀土元素配分曲线特征为轻稀土元素富集㊁H F S E元素亏损㊁同位素成分变化范围窄,并认为玄武岩与苦橄岩两者为同源岩浆的产物,主要来源于地幔㊂峨眉山玄武岩的总平均成分与世界大陆裂谷碱性玄武岩的平均成分接近,属弱碱性玄武岩;富不相容元素,主要为L R E E和大离子亲石元素,依据其稀土元素配分特征,认为其大地构造环境判别为大陆板内玄武岩㊂3㊀ 对冲聚合 理论

对冲聚合 理论,最早由美国天体物理学家马克㊃博斯劳(M a r k.B o s l o u g h)所提出㊂该理论的提出,对于天体物理学㊁碰撞物理学㊁古生物学家研究地球历史中所遭遇的碰撞和强烈的火山活动以及地质历史时期内的全球物种灭绝事件,也为研究外太空天体上发生的火山岩浆活动提出了新的思路㊂目前我国还没有专门研究球体 对冲聚合 效应的实验和有关数据,并且有关与球体高速碰撞的实验数据也很稀少㊂但是,即使是少数的有关球体的高速碰撞试验数据也同样表明这样一个理论事实,即在球体高速碰撞中,被撞一方,在短暂激烈撞击时间内,会有大量能量通过冲击波传导在撞击点的 对冲点或者对冲部位 重新聚合造成破坏,该 对冲点 的位置是撞击点穿过球体中心在球体表面的对应点,这就是马克.博斯劳所提出这一理论的精髓㊂

M a r k.B o s l o u g h是专门从事小行星防御研究的碰撞天体物理学家㊂历史上的一些撞击事件和恐龙的灭绝给博斯劳一个很大的启发,他认为,行星撞击地球一端时,在与撞击点相对的地球另一端出现了巨大的能量集中,其强大的冲击力导致了火山喷发㊂博斯劳通过实验模型和计算机模拟验证了自己的想法,并提出 对冲聚合 理论的设想;他在实验室用一个较小的钢球以高速正面撞击一个体积较钢球大很多的玻璃球,以验证在撞击点的对应点 对冲点 是否会出现破坏性的裂痕㊂该实验用高速摄像机记录了在钢球高速撞击玻璃球时,除了在撞击点撞击瞬间出现明显指向球心柱状㊁簇状裂痕和玻璃碎屑飞溅以外,在玻璃球撞击点的 对冲点 也出现了明显的指向玻璃球体中心的一定深度簇状裂痕,仿佛在撞击同时有另外一钢球从相反相对方向撞击所形成的痕迹,这显然验证了 对冲聚合 所设想的事实是存在的(该试验没有收集到有关数据,笔者只看过实验过程视频)㊂博斯劳认为某些小行星撞击地球事件和大型火山喷发是同一时期发生的,它们之间还存在着一定的关联性㊂他用目前世界上最先进的美国圣地亚哥国家实验室超级计算机 红色风暴 再次进行实验,模拟小行星撞击地球(图1,该图是按照实验模拟碰撞时间从开始到结束顺序截图),又一次的实验结果还是支持博斯劳的理论㊂碰撞产生的巨大能量足以导致撞击点在地球上对应的 对冲点 一端发生猛烈的火山喷发㊂碰撞发生后,冲击波会以每小时大约1.2万公里的速度穿越地球,1.5小时后,在 对冲点 重新聚合,由于撞击的巨大能量部分在 对冲点 重新聚

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