大洋中脊玄武岩磁性特征

大洋中脊玄武岩磁性研究是了解洋脊磁异常机理和洋壳圈层结构等基础科学问题的重要手段,但由于深海样品采集难度较大,岩浆后期氧化和热液蚀变如何改变岩石磁性至今仍然是研究的瓶颈.本文从磁性矿物类型、岩石磁性能和磁性颗粒特征等方面概述了大洋中脊玄武岩的岩石磁性特征,其主要的磁性矿物是钛磁铁矿,平均居里温度274℃,具有较高的Q比.这表明在磁法勘探正演与资料解释过程中,不能忽视岩石剩余磁化和感应磁化的共同作用,通过重点对比分析超慢速扩张西南印度洋中脊的玄武岩磁性特征,认为该区的岩石磁性研究将为磁法勘探提供约束务件,同时有望基于岩石磁性研究,在热液蚀变过程定量化研究,与超慢速扩张洋中脊下地壳演化模型等研究方面取得突破.     

大西洋TAG热液活动区流体演化模式

在大型海底热液硫化物矿体内部,海水与热液流体的混合过程在热液硫化物矿体的形成过程中扮演着重要角色,与之相关的一些科学问题,例如热液活动区不同性质热液流体之间的关系,热液硫化物矿体的化学组成和矿物组合特征及其控制因素等,成为近年来海底热液活动调查研究的重要内容．利用数值模拟方法,结合TAG区热液流体化学组成的实测资料,模拟了经过不同程度改造的海水同热液流体之间的混合过程,在此基础上探讨了TAG热液活动区黑、白烟囱流体之间的关系和硬石膏的沉淀机制．模拟计算结果表明：①海水的加热和海水与热液流体的混合是控制TAG区硬石膏沉淀的两个重要过程．②下渗海水被加热应该不会高于150℃,而热液端员流体的最高温度则应该高于400℃．③提出了TAG区热液硫化物矿体内部流体的演化模式：海水在下渗过程中被围岩加热,加热海水与热液端员流体发生混合,混合流体经过传导降温和上升过程喷出海底形成白烟囱或者温度较低的黑烟囱．另外一部分热液端员流体未与下渗海水发生混合,经传导降温过程喷出海底形成喷溢高温热液流体的黑烟囱．     

海底磁异常条带研究综述

海底磁异常条带对研究洋壳结构及其运动学过程、地磁场变化及相关地球内部动力学过程、以及海洋矿产资源分布等具有重要意义.在过去几十年中,国内外学者对以上问题进行了系统的研究,取得了很多巨大的成果.本文将对这些成果进行综述,首先介绍海底磁异常数据的获取和采集流程,以及几种典型的海底磁异常条带的模型.然后深入讨论磁性条带的地质应用,主要包括地磁极性年表的建立,板块运动,磁异常的形状分析以及探测热液区等.接着介绍国内学者利用海底磁异常,在南海深海盆地的扩张和演化历史研究中的重要进展.最后对研究遇到的相关难点进行回顾与展望.     

西南印度洋洋中脊热液活动区综合地质地球物理特征

西南印度洋洋中脊(SWIR)是超慢速扩张洋脊的代表,是海洋地学研究热点.本文从SWIR多波束水深数据、重、磁数据和地震结构等几方面,阐述了SWIR热液活动区(49°39′E)的综合地质地球物理特征.SWIR热液活动不仅与扩张速率有关,构造作用更是一个重要控制因素;热液活动区位于Indomed和Gallieni转换断层之间,从水深地形上看,该区段洋脊是SWIR上水深最浅的区域之一,水深与MBA存在良好的镜像关系,MBA和RMBA低值意味着较厚的地壳厚度与较高的地幔温度,洋脊段27地壳厚度大于9km,可能是受到Crozet热点的影响;磁条带数据表明,此区段洋脊南北两翼呈不对称扩张,形成南翼的浅离轴域比北翼宽;在洋脊段28发现的活动热液喷口刚好位于热液蚀变形成的低磁强区内,具有良好的硫化物资源.这些认识必将为在该区首次实施的三维地震探测研究的地质地球物理解释及活动热液喷口的动力学机制研究打下坚实基础.     

冲绳海槽现代活动热水区CO_2-烃类流体:流体包裹体证据

冲绳海槽是正在发生着海底热水喷流 (黑烟囱式 )和现代成矿过程的弧后扩张盆地 .JADE热水区热液补给带水 岩反应产物中的流体包裹体研究表明 ,海底深部热流体系极度富气 ,并存在两类相对独立、密切共生的CO2 烃类流体和盐水流体 .CO2 烃类流体包裹体成分总体上与天然气田的流体包裹体成分相当 .盐水流体包裹体以H2 O为主 ,CO2 和CH4呈过饱和状态 .盐水流体在海底呈黑烟囱流体喷射 ,CO2 流体在海底呈CO2 气泡排泄 ,并形成CO2 水合物 ,烃类气体或流体可能被局部封存 .CO2 CH4 H2 S气体或流体的大量存储及其与盐水流体的反应效应导致金属硫化物工业堆积 .     

甘肃敦煌—阿克塞地区岩(矿)石磁化率特征分析及应用

各类岩(矿)石的磁性差异是进行航磁资料地质解释的物理基础.为全面、系统了解甘肃敦煌—阿克塞地区岩(矿)石的磁性特征,2015—2017年在该区开展了系统的岩(矿)石的磁化率调查工作,实测物性点320处,获得有效磁化率数据10154个.对实测资料进行了详细的分类统计,分析总结了区内沉积岩、侵入岩、火山岩、变质岩、矿石及围岩等各类岩矿(石)的磁性特征,沉积岩一般呈弱或无磁性;火山岩具有中等-强磁性,可引起一定走向的磁异常;基性-超基性岩多具有强磁性,可以引起一定强度、尖锋状或带状的磁异常;中、酸性侵入岩和变质岩磁化率变化范围较大,弱磁性的一般在磁场上无异常显示,中等-强磁性的一般在磁场上表现为带状或团块状异常区;磁铁矿、磁黄铁矿等磁性矿物含量的增多,不同类型矿石磁化率由中等磁性逐渐变为极强磁性.在此基础上将实测磁化率应用于磁性地层、侵入岩圈定,探讨了磁化率与矿产之间的联系.研究结果为该地区高精度航磁资料解释提供了基础资料和参考依据.     

冲绳海槽南段与中、北段构造活动性对比的热模拟研究

受新生代太平洋板块弧后扩张剧烈活动的地缘特性影响,冲绳海槽构造特征复杂,南、中、北段在热液活动、断裂性质、火成岩特性、扩张时代等方面存在显著不同,因此认识该区各段构造活动性对查清其复杂地质特征具有重要意义.本文依据前人通过磁异常反演得到的居里面深度资料,利用热模拟的方法,对冲绳海槽各段深、浅构造活动性进行了探讨.模拟结果表明,南段软流层构造活动强度约为中、北段的6倍,而岩石圈浅层构造活动却相对较弱.该结论与前人所得到的地质地球物理资料相符,主要表现为:相对于中、北段,南段在海槽总体演化历程上裂陷较深;海底火成岩岩浆源区较深,结晶分异程度较弱,同化混染程度较强;切穿沉积基底的大型断裂较为发育,而沉积层内部的小型断裂分布相对稀疏;沉积层岩浆侵入活动较弱,海底所呈现出的热液活动区数量较少;现代地震活动较多,震源深度较大.根据模拟结果与实际资料的对比分析我们可以推测:(1)冲绳海槽北段可能还有一些热液区没有被探测到,也可能在历史演化进程中失去活力,或者被第四系沉积物覆盖;(2)南段存在孕育更多热液活动区的潜力.     

塔中地区奥陶纪碳酸盐岩热液岩溶及其对储层的影响

通过塔中地区与热液作用有关的奥陶系样品的显微观察、包裹体测温、微量元素、锶同位素和稀有气体同位素分析等综合研究,提出热液溶蚀的判识标志为岩石热褪色、热碎裂和典型热液矿物的发育,如萤石、重晶石、黄铁矿、石英、闪锌矿等,热液矿物的原生包裹体均一温度主体高达260～310℃之间,为热液流体的主体温度.热液流体的地球化学特征表现为贫Na,Mg等元素和富集Fe,Mn,Si等元素;3He/4He比值为0.02Ra,表现为典型的壳源流体特征.热液岩溶的发育模式为来源于深部壳源岩浆流体,可能来源于该区二叠纪岩浆活动,热液流体有效溶蚀组分为CO2和H2S等特征,沿断裂与不整合面等主要通道发生运移,并对其流经的碳酸盐岩围岩发生溶蚀作用.热液溶蚀作用的机理主要是两种或两种以上流体因离子强度和pH值等不同时混合而产生一种对碳酸盐岩不饱和的新的流体造成的.热液溶蚀是塔中地区奥陶系碳酸盐岩次生溶蚀孔隙发育的重要因素,同时热液矿物的形成对储层物性也有有利的影响.     

东太平洋海隆13°N附近枕状玄武岩中斜长石微斑晶和玻璃边缘的热液蚀变:SEM和EDS研究

海底热液流体-岩石相互作用可从岩石中淋滤出元素,形成成矿流体,进而能对近海底水体的化学组成产生影响.本文使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了东太平洋海隆13°N附近,取自一个拖网站位(103°57.62′W,12°50.55′N,水深2480 m)的枕状玄武岩中斜长石微斑晶和玻璃边缘的热液蚀变特征.结果表明,斜长石微斑晶和玻璃的边缘呈现出轻微的化学蚀变,而枕状玄武岩样品内部的辉石和橄榄石微斑晶没有受到热液流体的影响.进一步,可以将斜长石微斑晶和玄武质玻璃边缘的化学蚀变分别划分为5和4种类型.斜长石微斑晶和玻璃边缘中热液蚀变所导致的化学变化意味着枕状玄武岩表面发生的热液流体-斜长石微斑晶和/或玻璃相互作用的程度不同.如果热液流体-斜长石微斑晶和/或玻璃相互作用的程度相对较弱,则Si,Al,Ca和Na呈现出由斜长石微斑晶和/或玻璃内侧向外扩散的趋势,并导致这些元素分别在斜长石微斑晶和玻璃的边缘外侧聚集.在热液流体-斜长石微斑晶和/或玻璃相互作用程度相对较强的期间,Si,Al,Ca和Na也由斜长石微斑晶和/或玻璃内侧向外扩散,但这些元素在斜长石微斑晶和玻璃边缘的含量均相对较低.基于斜长石微斑晶和玻璃边缘的化学变化,可估算出在热液流体和海底枕状玄武岩相互作用期间,导致斜长石微斑晶边缘中Si,Al和Fe含量的变化率分别达到10.69%,17.59%和109%.类似地,玻璃边缘中Si,Al和Fe含量的变化率则分别达到9.79%,16.30%和37.83%.     

南大西洋洋中脊板块构造运动过程:古地磁的约束

海底磁异常的形态与洋中脊两侧板块的微运动或变形密切相关.因此,这方面的研究可为确定板块运动的演化历史、小尺度的动力学过程以及洋中脊分段的机制等提供重要约束.本文对南大西洋一段洋中脊(31°S—34.5°S)两侧的磁异常的偏度进行了系统研究.结果表明研究区域内扩张方向并不总是垂直于洋中脊走向,并且研究区域不同剖面的扩张方向也不一致,具体表现为从北向南,平均扩张方向逐渐增加,依次为33.6°±5.3°、62.8°±13.0°以及94.3°±8.0°.这表明洋中脊的倾斜扩张机制具有复杂性,初步解释应该与转换断层的剪切应力增加有关.深部辉长岩层倾斜和扩张速率不对称性对海底磁异常偏度的影响值得深入研究.另外,由北向南确定的欧拉极向东移动,表明洋中脊两侧的板块在6.5 Ma期间存在剧烈形变.     

南海扩张期岩浆流体对洋壳厚度的影响：数值模拟

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明：(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的.     

大洋俯冲带变质作用、流体行为与岩浆作用

依据有效的实验岩石学和相平衡模拟结果、结合俯冲带热结构模型,讨论了大洋地壳中的基性岩、沉积岩和超基性岩在不同俯冲阶段发生的脱水和熔融作用,及其对俯冲带岩浆作用的影响.大多数洋壳在弧前(90～100km)俯冲阶段基性岩和超基性岩脱水很少,明显脱水作用发生在表层沉积物中.在弧下俯冲阶段基性岩和超基性岩都发生强烈脱水,如基性岩中90%以上的水是由绿泥石、蓝闪石、滑石和硬柱石相继在弧下100～200km深度分解释放的,这与以往基于实验模拟得到的结果大不相同;超基性岩在弧下120～220km深度发生叶蛇纹石、绿泥石和10?相脱水;但变质沉积岩在弧下深度对流体贡献不大,其主要含水矿物为多硅白云母,可以一直稳定至300km深处分解成钾锰钡矿,多硅白云母分解后直到地幔过渡带深度俯冲洋壳板片不再有明显流体释放.在少数热俯冲带中,变质沉积岩和基性岩都可以发生部分熔融(尤其是水化熔融)形成富水花岗质熔体或超临界流体,含碳酸盐矿物的沉积物可以熔融形成含钾碳酸岩熔体.在少数冷俯冲带中,超基性岩中出现A相,可把水带至地幔过渡带深处.俯冲板片特别是沉积物可以携带很多强不相容的次要元素和微量元素,通过板片流体影响俯冲带岩浆岩的地球化学成分.在弧下俯冲阶段,俯冲带的地热梯度不穿过碳酸盐化榴辉岩和橄榄岩的固相线,其中的碳酸盐矿物可被携带到深部地幔.碳酸盐化榴辉岩会在400km深度发生熔融形成富碱的碳酸岩熔体,而碳酸盐化橄榄岩则不会在俯冲带下部的地幔过渡带中发生熔融.     

地壳中的成矿地质流体体系

本文论述了地质流体研究的学科前缘性．认为地壳中可划分出六大类不同的成矿地质流体体系：（1）与大陆地壳中─酸性岩浆热事件有关的热液流体体系（2）与海底基性火山活动有关的热浪喷流派体体系（3）与海相沉积盆地演化有关的盆地流体体系（4）与区域变质作用有关的变质流体体系（5）与地幔排气过程有关的深部流体体系（6）与大型剪切带的发生演化有关的流体体系并简要讨论了每个成矿流体体系的发生、演化、特征和成矿作用．     

海底流体逃逸活动的地球物理响应特征

海底流体逃逸活动对海洋油气勘探、天然气水合物勘查和试采、海底固体矿产勘探与全球气候变化研究等方面具有重要意义.理解海底流体逃逸活动规律,研究流体逃逸活动演化过程,并建立综合探测体系显得尤为重要.本文系统梳理了海底流体逃逸活动在海底可视技术、综合声学水体成像技术、"磁亮点"技术以及卫星遥感技术等相关探测方法下的不同地球物理响应.分析认为,海底流体逃逸活动容易改变海底地层的物理性质和形态,在地震剖面和声学图像上表现为独特的流体异常反射特征和声学响应;烃渗漏形成烃蚀变带,在航磁图像上表现为弱磁异常;渗漏油膜在SAR卫星图像上表现为黑色斑块;天然地震控制下的断裂带流体逃逸活动在临震时震中附近在热红外图像上表现为亮温异常.结合不同探测方法的探测效率和优势特征,提出了利用卫星遥感和"磁亮点"等方法进行平面约束预测,用剖面或立体声学水体成像数据进行海底流体活动确认,再通过海底可视数据进行精细探测的综合地球物理探测方法,为深入研究海底流体活动系统理论提供参考,同时指出流体逃逸活动研究的相关方向.     

论浮力对热液喷发型（SEDEX）矿床成矿的作用：以澳大利亚北部为例

采用有限元法模拟了北澳大利亚Mount Isa盆地古流体迁移及温度场的分布,特别评价了浮力对沉积喷发型SEDEX矿床成矿的作用.数值模拟结果表明浮力驱动的热液循环主要由断层深度及其与含水层的空间关系所控制.海水从一条断层向下迁移,然后沿着主要的含水层横向流动.在此过程中地热导致温度逐渐增高,最后在浮力作用下加热后的富含金属元素的流体从另外一条断层向上运动并喷发到海底.计算表明喷发到海底的热液温度范围在115～160℃之间,并在一百万年的时间内保持了2.6～4.1m·a-1的流速.这些条件在适当的化学圈闭环境下有利于形成Mount Isa规模的SEDEX矿床.因此,浮力是盆地范围热液循环的一个重要驱动机制,其强度之大足以形成类似于北澳大利亚Mount Isa规模的超巨型热液喷发型矿床.     

中国东部的多重拱弧地震构造*

对大陆科学钻探孔区小尺度拱弧反射的标定表明, 由于地壳中存在基性岩体或其他侵入体是常见的现象, 上拱弧形反射是常见的, 并不都属于多重地震拱弧构造. 多重地震拱弧构造由多个上拱弧形反射组成, 至少有两个拱弧反射同时在上地壳和下地壳出现. 在上地壳弧形反射体附近有侵入体伴生, 这些侵入体(其中包体除外)的稀土元素分布无明显的负铕异常. 根据典型地震剖面的分析, 目前至少可识别出以下3种类型的多重地震拱弧构造, 第1种类型为简单的垂直组合型, 出现在中新生代裂谷带两侧, 可能是向上侵位的通道不通畅时幔源岩浆由下向上的逐步分异的产物. 第2种称为弥漫型的多重岩浆拱弧构造, 一般位于中新生代的裂谷盆地中, 由于盆地的多次扩张伴随着玄武岩浆的侵位, 形成了许多拱弧反射体. 第3种称为花束型的多重地震拱弧构造离裂谷区较远, 与幔源玄武岩浆的快速渗入上地壳有关     

内蒙古阴山地区特异区域重磁场与深部构造

根据内蒙古阴山山系及邻近地区的布格重力异常分布特征，发现阴山、大青山山地和呼包盆地地区的布格重力异常分布与地形高程呈“同步型”的特异变化特征.而该地区航磁异常分布呈现为阴山山区是大面积负磁异常区，呼包盆地为强正磁异常区的特异磁异常分布特征.通过对地震、大地电磁数据、特别是重力数据资料的处理分析，给出阴山山系和呼包盆地地区的地壳结构，均表明地壳底界面都没有明显的下凹与上凸，且盆地北缘为两大块体的接触带.这些特征可能表征着阴山山系和呼包盆地重磁异常呈特异变化的一些原因.     

应用磁视散度及磁源重力异常确定低磁纬度地区磁性体分布-以哥伦比亚普图马约盆地为例

低磁纬度地区受斜磁化的影响,用常规方法很难准确确定磁性体的平面分布特征.为了研究位于低磁纬度地区普图马约盆地的磁性体分布特征,本文根据场的散度原理,假定磁△T异常为具有一定方向的矢量场,其方向与磁化方向一致,导出了磁△T异常视散度的计算方法;根据磁位与引力位的关系,在频率域中通过磁△T异常求取了磁源重力异常,并尝试利用拉普拉斯方程计算磁源重力异常垂向二阶导数.本文设计理论模型讨论了磁△T异常视散度、磁源重力异常垂向二阶导数的特征与磁性体平面分布特征的关系,证明了上述方法的有效性.进而利用上述方法推测了普图马约盆地磁性体的平面分布特征,结果表明:应用磁视散度及磁源重力异常确定的普图马约盆地磁性体分布与实际地质特征吻合较好,取得的成果对普图马约盆地相关地质研究及对低磁纬度地区的磁性体的确定有一定的参考意义.     

基于磁力资料的南海及邻区磁性基底和居里面深度特征研究

磁性基底和居里面是研究地壳和岩石圈的地质构造和热演化过程的两个重要磁性界面.为了研究南海及邻区磁性基底和居里面所反映的深部构造及其热活动的地质效应,本文在对磁异常进行化极处理的基础上,采用最小曲率位场分离方法,获得了磁性基底和居里面引起的化极磁异常,利用双界面模型快速反演方法,反演了南海及邻区的磁性基底和居里面深度,研究了磁性基底、居里面深度及其分布特征,讨论了磁性基底、居里面与新生界深度之间相关性特征及其地质意义.研究表明,磁性基底深度5~20 km,洋盆南北两侧磁性基底走向分别以NE、NEE向为主,中南半岛周缘磁性基底呈NW、NNW走向.居里面深度15~32 km,宏观表现为"洋壳浅、周缘深"及周缘"北浅南深"的特征,洋盆地区居里面深度呈现"西南浅、东部深",洋壳与陆壳接触带在居里面深度上表现为梯级带特征.新生界深度与磁性基底深度相关性（Correlation between the depth of magnetic basement and Cenozoic,CDMBC）多以不规则形状分布,在盆地的沉积中心呈现正相关;新生界深度与居里面深度相关性（Correlation between the depth of Curie surface and Cenozoic,CDCSC）多呈NE、NEE向带状正相关分布,走向与盆地走向一致;莺歌海盆地、琼东南盆地、万安盆地南部和曾母盆地CDMBC呈正相关、CDCSC呈负相关,莺歌海相关性特征推测为：居里面随岩石圈变形隆起而抬升,磁性基底张裂下沉,发生大规模沉降引起;琼东南盆地相关性特征推测为：居里面随岩石圈变形下坳而下降,沉积中心与磁性基底下沉方向一致;万安盆地和曾母盆地相关性特征推测为：深部流体沿南海西缘断裂直接进入地壳,引起该处居里面深度变浅.     

地球科学

“大洋一号”环球科考发现16处海底热液区 据报道,我国“大洋一号”科考船圆满完成环球大洋科考,近日返回青岛。此次科考开展了海底多金属硫化物、深海生物基因等多项调查,共发现16处海底热液区,其中在南大西洋发现的一处热液区是目前南大西洋洋中脊发现的最南端热液区。