现代海底超镁铁质岩系热液系统与地质意义

现代海底热液循环与洋中脊地质过程一直是国际洋中脊计划研究的热点.海底热液系统多数都与海底玄武岩及其水-岩反应直接相关,而一类与深海橄榄岩的产出及其蛇纹石化作用有关的海底热液系统——超镁铁质岩系热液系统,以具有高浓度H2和CH4异常而低SiO2浓度为显著特征,主要分布在慢速扩张大西洋中脊和超慢速扩张北冰洋Gakkel洋脊和西南印度洋中脊.超镁铁质岩系热液系统在流体组成、构造背景和硫化物成矿方面与玄武岩热液系统有很大差异,主要表现在地幔来源超镁铁质岩石的普遍出露、喷口流体高的H2和CH4异常以及硫化物中高Co/Ni比值.超镁铁质岩系热液系统的发现丰富了全球洋中脊热液系统的研究内容,对洋中脊地质过程、海底热液活动及其成矿作用研究具有重要意义.     

ODP209航次——沿14°～16°N大西洋中脊上地幔的钻探

ODP2 0 9航次将沿 14°～ 16°N大西洋中脊 (MAR)钻取上地幔的岩心。该区域是 1996年大洋岩石圈科学钻探计划进入 2 1世纪后 ,在低速扩张脊非补偿岩浆部分钻取一系列浅钻获取上地幔岩心的理想地区。在本区 ,火成岩地壳部分缺失 ,地幔的结构和成分可以通过沿走向超过 10 0km的那些站位来确定。大洋中脊跨学科的全球实验 (RIDGE)项目主要是基于地幔流体或地幔熔岩、或是两者学说的研究 ,其焦点是在岩浆活动的大洋中脊区中部 ,至少是低速扩张脊如MAR的 3维趋势。该学说目前已为大家普遍接受 ,但从未有项目直接检验过。在岩浆活动区设定相…     

莱茵堡场的黑烟囱——非生物成因合成甲烷的规模性分布区

许多研究者一直关注着洋底的热液活动，并且有时会得到新的发现，例如 1995年在位于海底大西洋中脊北纬 14° 45′的洛加契夫场； 2a后又在莱茵堡场 (同一洋脊北纬 36°处 )发现了新类型的热液活动。它不是与洋壳的玄武岩有关，而是与地壳下部和地幔上部的蛇纹石化 (即含有矿物蛇纹石—含水镁矽酸盐 )超基性岩有关。     

西南印度洋中脊超慢速扩张的构造和岩浆活动特征

西南印度洋中脊是当前研究超慢速扩张中脊岩石圈增生模式和热液硫化物矿产资源的热点区域.本研究从西南印度洋中脊的扩张速率变化与全球地质历史事件的关系、岩浆活动强度及其不同尺度上的运移规律、热点-中脊交互作用的地质现象和地球物理特征等方面,系统总结了有关西南印度洋中脊的最新认识.针对以上内容,提出了进一步工作建议,如调查航次的区域与方法、岩浆-构造活动与岩石圈状态的相互关系以及热点-中脊交互作用的动力学机制.     

Lost City低温热液场--一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost C ity低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15 km远的轴外洋底上,下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石,热液流的温度为40~75℃,并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost C ity低温热液场,为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系,探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。     

快速扩张的东太平洋海隆侧翼年轻深海丘陵的热液释放现象

大洋板块从洋中脊扩张后,经过热传导和热平流,大洋岩石圈冷却下来。据估算,50%的水热损失(5.5×1012W)和流体通量(2.3×1012m3/a)来自于5Ma或者更年轻的海底。来自0.1～5Ma的地壳流体循环的大量矿物沉降,可以解释地震速度的快速增加,上地壳孔隙度和渗透率随年龄增加而降低,以及504B孔岩心中约6.9Ma时的玄武岩蚀变和矿脉层。虽然发现了洋脊侧翼通量增大的证据,但是由于缺少勘探和足够的知识来了解洋脊侧翼的热液如何释放至海底,对于如此大范围的海底热液喷口的直接观察进行地很少。沿着洋中脊顶部已经发现了上百座活动喷口,在这里已经进行…     

西南印度洋中脊海底热液活动

在超慢速扩张的西南印度洋中脊(SWIR)发现现代海底热液活动改变了人们的传统观点,有助于进一步深化时全球热液活动系统的认识.对西南印度洋中脊地质构造背景、玄武岩和超镁铁质岩的地球化学特征,以及热液活动的特点进行较为系统地分析.指出:独特的地质构造环境使西南印度洋中脊成为研究现代海底热液活动、地球圈层问相互作用所导致的物...     

英国科学家发现印度洋水下"冒烟"的火山

印度洋西北部水下 3 0 0 0多米的Carlsberg大洋中脊被称为“世界最好的大洋中脊”。英国南安普顿海洋中心的科学家最近在这一前人没有涉足的火山大洋中脊带发现热液活动的实地考察证据。2 0 0 3年 7月 2 3日 ,在RRSCharlesDarwin号考察船上的科学家发现了巨大的羽状“烟水”(smokywater) ,其厚度至少 60 0m、宽度超过3 0km ,烟水从深海散布的熔岩洋底升起。该航次的首席科学家Dr.BramleyMurton说 :“这一巨大的羽状烟水相当于一个大型火电站 ,不断地散发大量的热量和烟雾 ,释放的能量可能超过 1 0 0 0MW。”热液活动的中心不断形成由大…     

大洋和大陆边缘岩石圈有效弹性厚度的研究意义

大洋岩石圈有效弹性厚度分布在 (45 0± 15 0 )℃等温面内 ,并且随着加载时岩石圈年龄的增加而增加。因此 ,大洋岩石圈的挠曲刚度强烈地依赖岩石圈的热结构。一些海隆下岩石圈有效弹性厚度的降低 ,可能是岩石圈经历过热活化 ,岩石圈热年龄降低的结果。大西洋一些群岛的岩石圈有效弹性厚度小于理论值 ,则反映了岩石圈结构的不同。在海沟 ,板块的挠曲也是影响岩石圈有效弹性厚度的因素 ,它降低了岩石圈的强度。在被动大陆边缘海陆岩石圈交界处 ,向陆的方向 ,岩石圈弹性厚度比同年龄的大陆或大洋岩石圈的小 ,表明强度明显降低 ;向大洋方向 ,岩石圈的弹性厚度与正常的大洋岩石圈弹性厚度吻合。在活动大陆边缘的挠曲前陆盆地和造山带 ,岩石圈有效弹性厚度变化较大 ,部分地区受先前的岩石圈低强度影响 ,而表现出岩石圈强度的弱化。同时 ,这种方法还广泛地用于大洋中脊岩浆侵位、地幔流动、南太平洋超级海隆的动力学机制、大陆边缘的变形和构造演化、新生岩石圈的力学性质和流变学性质的研究     

西南印度洋中脊51°E(#26洋脊段)地质特征及其对海底热液活动的指示

在海底多金属硫化物调查过程中，对于已知热液区需要精细地质填图工作，而这种填图往往存在覆盖面积较小、所包含的地质要素较少以及与区域构造作用和岩浆活动联系不足等问题。基于历年大洋航次在西南印度洋中脊#26洋脊段（51°E区域）所获得的深海光学拖曳系统的资料，结合高精度多波束水深数据，提出一种系统的底质热液异常划分原则，识别出热液蚀变岩石或角砾、疑似热液沉积物、热液生物及其遗骸富集和胶结碳酸盐4种底质热液异常类型。高分辨率海底地质填图结果表明，本区存在4处热液活动的异常区。#26洋脊段热液活动频率值为2～10，至少是全球海底热液活动频率经验公式的1.8倍以上。我们认为在超慢速扩张脊局部熔融异常或者发育非转换不连续带的洋脊段，可能存在更多的海底热液活动，也具有形成大型多金属硫化物矿床的潜力。     

西南印度洋脊龙旂热液区蚀变岩岩石学特征及对热液流体循环的指示

慢速?超慢速扩张洋脊的海底热液活动区多出露类型多样的蚀变岩石，记录了地壳深部的流体与围岩的相互作用，为研究深部热液流体特征以及循环过程提供了样本。本研究选取了中国大洋第30、34和40航次在超慢速扩张西南印度洋脊龙旂热液区(A区、B区和C区)利用电视抓斗采集的蚀变玄武岩、蚀变辉长岩、蚀变辉石岩和蛇纹岩等蚀变岩样品，利用光学显微镜、电子探针开展了岩相学和矿物化学分析。岩相学结果表明，龙旂热液区蚀变岩石样品约95%发生了地壳浅部的脆性变形作用，靠近龙旂1号热液区(A区)约有5%的蚀变岩石混合发育了脆性变形及脆性?塑性变形特征。研究区岩石蚀变属于中?低温变质作用，变质相近似绿片岩相，变质矿物组合为绿泥石?绿帘石?钠长石?阳起石?榍石。其中，A区的蚀变岩中的绿泥石形成温度(201～341℃)以及蛇纹石、阳起石、绿泥石等蚀变矿物的Fe元素含量(17.5%～27.5%)都高于龙旂3号热液区(B区和C区)的绿泥石形成温度(239～303℃)和Fe元素含量(16.8%～26.5%)，这也与在该区观测到高温的热液喷口相符合。本研究认为龙旂热液区所在洋脊段发育的拆离断层为热液流体的向上运移提供了通道，洋壳扩张后期轴部的岩浆熔体在轴侧区域的岩浆侵入或喷发活动可能为热液循环提供了热源。     

大洋中脊海底热液系统的演化特征及其成矿意义

大洋中脊海底热液系统的演化与成矿是复杂、综合的地质过程.归纳、分析了前人研究的资料认为,热源供给和热液活动构造体系是控制热液系统演化与成矿的关键因素.在快速扩张洋中脊热液系统中,岩浆的供给充裕,构造体系渗透性极好,演化时间较短,海底的热液循环输出过程可分为发生、持续和衰退3个阶段;在慢速扩张洋中脊热液系统中,岩浆的供给...     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来,现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点.中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区,为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件.为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究,笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究,以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成,热液流体与岩石、沉积物相互作用关系,以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识,进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象.     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来，现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点。中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区，为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件。为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究，笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究，以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成，热液流体与岩石、沉积物相互作用关系，以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识，进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象。     

莱菌堡场的黑烟囱——非生物成因合成甲烷的规模性分布区

许多研究者一直关注着洋底的热液活动 ,并且有时会得到新的发现 ,例如１９９５年在位于海底大西洋中脊北纬１４°４５′的洛加契夫场 ;２ａ后又在莱茵堡场（同一洋脊北纬３６°处）发现了新类型的热液活动。它不是与洋壳的玄武岩有关 ,而是与地壳下部和地幔上部的蛇纹石化（即含有矿物蛇纹石—含水镁矽酸盐）超基性岩有关。在这些场地上面的水层中ＣＨ４ 的含量异常高 ,超过背景值５～２０倍 ,而在该区的热液硫化物矿石中存在着广泛系列的石油烃类。莱茵堡场是已查明的在一大段大西洋中脊轴部的近海底水层中的甲烷异常区。据不同的作者估算 …     

冲绳海槽现代海底热液活动研究概况

1948年,瑞典“信天翁号”调查船在红海发现高温高盐溶液和多金属软泥,至此揭开了海底热液活动研究的序幕。随着全球范围内大洋调查活动的展开,先后在大洋中脊、断裂活动带、岛弧和弧后扩张盆地发现了众多的海底热液活动区以及颇具经济远景的海底热液多金属矿产资源,从而使海底热液活动的调查与研究成为地区中热点领域。冲绳海槽作为一个年轻的弧后扩张盆地,是环太平洋火山、地震带的一个重要组成环节,构造活动和火山作用频繁。其特殊的地理位置、地质现象引起了各国学者的注意,并从1984年开始在冲绳海槽(主要是中部)发现了多处热液活动区。…     

热液系统输向大洋的热通量估算

从四个方面对现代海底热液活动输向大洋的热通量进行了初步估算.热液系统通过集中、高温的热液烟囱和低温、大面积漫溢热水的形式向海洋输送的热通量为357GW;由底热异常边界层计算出的热通量为32GW;根据Baker提出的扩张洋脊的扩张速率和扩张洋脊热液柱覆盖率之间的线性关系,推算的热液通量为1086GW;根据扩张洋脊岩墙冷却和扩张推算的热通量为592GW.不同的方法给出的结果有较大的差异.一方面这些结果反映了热液系统向大洋的供热水平,另一方面反映了目前对现代海底热液活动的认识水平.虽然热液系统向大洋的热输出比太阳的热辐射小,但由于其特殊的供热方式,这部分热能仍有可能对全球气候带来影响,应在今后的研究中给予重视.     

构造-岩浆作用对热液活动的控制机理: 马努斯海盆为例

综述了马努斯海盆热液区构造特征、基底差异, 结合马努斯海盆热液区热液活动与构造-岩浆特征, 探讨了二者的耦合关系, 以及构造-岩浆作用对热液活动的影响和控制。马努斯海盆位于西南太平洋俾斯麦海的东北部, 是世界上扩张速度最快的海盆之一。马努斯海盆西部(马努斯扩张中心, Manus Spreading Center, MSC)主要由海盆扩张成熟期产生的大洋中脊玄武岩组成, 属于成熟弧后扩张中心,发育Vienna Woods热液区; 海盆东部(东南裂谷, Southeast Rift, SER)则是一个拉张裂谷, 处于扩张的早期阶段, 属于不成熟弧后扩张中心, 发育PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls三大热液区。MSC与大洋中脊的热液活动相似, 而SER因受到火山、俯冲作用影响更为显著, 其热液流体具有岩浆流体和俯冲流体的特征。与Vienna Woods热液压相比, PACMANUS、DESMOS以及SuSu Knolls三个热液区的水深相对较浅(1 150～1 740 m), 是地球内部热物质由内向外迁移的结果, 其下部岩浆作用强烈。此外,岩浆脱气作用和数值模拟结果表明, PACMANUS热液系统中具有岩浆流体的输入。与Vienna Woods热液区相比, PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls热液区的热液活动强度及流体组成主要受控于岩浆作用。     

慢速、超慢速扩张洋中脊三维地震结构研究进展与展望

慢速与超慢速扩张洋脊是研究岩浆活动、构造运动、热液循环等相互作用的最佳场所;其复杂的三维空间的地震结构是构建构造动力学机制的基础.文章首先结合国际深海研究发展趋势,回顾了慢速扩张洋脊的三维地震结构研究进展,发现慢速扩张洋中脊与快速洋脊相似,也存在岩浆房或熔融体;然后,重点结合我国2010年1-3月首次在西南印度洋洋中脊开展的三维地震探测实验,提出了今后超慢速洋中脊的重要研究方向;此次地震数据初步处理结果表明,数据质量良好,为下一步三维层析成像研究打下坚实基础;相信此次研究将在超慢速扩张洋脊的形成演化机制上取得突破性进展,提升我国在国际大洋中脊研究中的地位.     

南海西南次海盆与超慢速扩张西南印度洋中脊地壳结构对比

近年来对西南印度洋中脊的研究显示,超慢速扩张(全扩张率:12~18mm·yr~(-1))的西南印度洋中脊包含岩浆增生型和非岩浆增生型两种截然不同的地壳结构。岩浆增生型中脊段表现为轴向的海底隆起,通常具有较低的地幔布格重力异常和较强的磁性,地壳厚度较大;非岩浆增生型中脊段通常水深较深,缺乏转换断层,发育拆离断层和高角度正断层,具有较高的地幔布格重力异常和微弱的磁性,大量蛇纹石化的地幔橄榄岩出露海底,火成岩地壳较薄甚至不存在。南海西南次海盆具有较慢速扩张率(全扩张率:50~35mm·yr~(-1)),其接近消亡洋中脊中央部分的地壳厚度也较薄,也有可能存在蛇纹石化地幔,具有超慢速扩张脊非岩浆增生段的特点。