IODP366航次——马里亚纳泥火山：蛇纹岩地球化学和构造及生物过程北大核心CSCD

IODP366航次有两个主要的科学目标。第一个目标是致力于马里亚纳弧（马里亚纳海沟以西100km）3个大的蛇纹岩泥火山的顶部及侧面（直径达50km、高2km）一系列站位的岩心钻取。目的是在非增生会聚板块边缘的俯冲带内检验物质运移的过程,详细的计划是找出泥石流物质：     

三亚近岸海域表层沉积物微量元素地球化学特征

为了解三亚近岸海域沉积物地球化学特征,测定了331个站位的表层沉积物23种微量元素含量;利用多元统计法进行相关性及R型因子分析,探讨研究区元素的来源、分布特征及其控制因素。微量元素含量测定结果表明,Sr、Ba、Zr、Rb元素平均值比其他元素高;Be、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb、U、Zr、Ba、Sc、V、Ga等15种元素含量与海南岛水系沉积物、表层土壤、深层土壤接近,推测沉积物主要来自海南岛。各元素在研究区的空间分布比较复杂,在中部和东部,以Li为代表的15种微量元素随离岸距离增加含量增大;Cd、Sb、Zr、Ba、Rb、Sr、As、Hg的分布特征与其他微量元素相比差异明显。Li等15种元素来源与分布主要受陆源黏土矿物吸附作用控制,Sr主要受海洋生源沉积作用的控制,Zr主要受重矿物的控制,Ba和Rb主要受研究区地质背景控制,而Cd和As的来源与分布则与人类活动有关。     

冲绳海槽有孔虫壳体的微量元素Sr,Nd同位素地球化学

钙质生物壳的微量元素组合和Sr,Nd同位素组成是识别海底混合源沉积物中生物源物质相对贡献的重要参数.冲绳海槽有孔虫壳体强烈富集Sr,P,Mn和Ba,富集Li,U,Th,Sc,Co,Pb,Zn,Cr,Rb,Y,Sb和轻稀土元素,弱富集V,Ga,Zr,Nb,Cd和中稀土元素,相对贫Ge,Mo,In,Sn,Cs,Hf,Ta,W,Tl,Bi和重稀土元素,海水中微量元素的背景含量和生物活动对微量元素的选择性吸收是有孔虫壳体中微量元素发生富集和贫化的主要机制,冲绳海槽有孔虫壳体的稀土元素配分模式与海水和太平洋有孔虫的有明显差异,表现出中稀土元素相对富集,并具有微弱的负Ce异常.有孔虫壳体的Sr,Nd同位素比值也与大洋海水不同,分别为0.709769和0.512162,前者略高于大洋海水,后者略低于大洋海水,表明冲绳海槽海水明显受大陆河水影响.     

大洋岩石圈俯冲过程中流体活动的岩石地球化学记录:以中国西南天山(超)高压变质带为例

大洋岩石圈俯冲变质作用直接影响俯冲带岩浆作用和地幔组成的不均一性。近年的研究发现,大洋岩石圈俯冲变质作用非常复杂。本研究以采自西南天山富含脉体的变质岩样品为例来探讨大洋岩石圈俯冲作用过程中流体对元素地球化学行为的影响。根据岩石学特征,将该样品分为三部分:榴辉岩部分、退变蓝片岩部分和脉体。脉体以绿辉石为主、并普遍含有碳酸盐矿物和磷灰石,反映该样品经历过榴辉岩相变质条件下富CO_2、P和卤族元素的流体改造。样品的全岩Lu-Hf等时线年龄为332±24 Ma,这与前人用SHRIMPU-Pb锆石定年等方法得到的西天山峰期变质年龄一致。这三部分样品的全岩Th-U-Nb-Ta-Zr-Hf、稀土元素等不易迁移元素的配分模式均类似于洋岛玄武岩(OIB)的特征,表明其原岩与OIB类似。这三部分样品的K、Rb、Cs、Ba等元素相对亏损,且含量变化较大,在蓝片岩部分的含量明显高于榴辉岩部分,表现了这些元素的活动性。另外,白云母中富集Rb、Cs、Ba元素,以及K和Rb、Cs、Ba之间很好的相关性体现了白云母的存在对这些元素的控制作用。这些岩石样品主要经历了两阶段变质作用,即榴辉岩化过程和不同程度水化作用改造。第一阶段中,K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素丢失,而第二阶段中,外来流体造成水化作用改造,并使水化程度高的蓝片岩部分形成了大量白云母等含水矿物,使这些元素表现出再富集并得以保存。因此,如果白云母稳定存在,俯冲大洋岩石圈简单变质脱水则难以解释岛弧岩浆高K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素特征。     

马里亚纳南部弧内坡橄榄岩的岩石学及地球化学特征:对弧前地幔流体交代作用的指示

马里亚纳俯冲带弧内坡由于俯冲的太平洋板片的侵蚀而出露了相当于弧下地幔成分的橄榄岩,这些橄榄岩是研究岛弧岩浆作用及弧下地幔流体交代作用难得的样品。报道了马里亚纳南部关岛以南的弧内坡橄榄岩的矿物组成、主量元素以及微量元素地球化学特征。这些岩石具有非常难熔的矿物组成:橄榄石具有很高的Mg,斜方辉石中的Al2O3含量极低,尖晶石具有很高的Cr。滑石、蛇纹石和角闪石(透闪石为主,有少量镁角闪石和浅闪石)则指示了流体在中低温度下对橄榄岩的交代作用,并表明流体可能含有较高的SiO2、Al2O3和Na2O。全岩的主量元素中,CaO和Al2O3的质量百分比含量很低,而MgO的含量较高(干体系下多在43%左右),显示岩石经历了高度熔融。微量元素中,U和Sr的含量较高,相对富集,可能是来源较浅的板片流体化学特点的反映。     

马里亚纳海槽岩浆作用研究进展

西太平洋俯冲带是世界上最典型、最活跃的俯冲带,分布众多的海沟-岛弧-弧后盆地（沟弧盆）系统。马里亚纳俯冲带是典型的洋-洋俯冲带,而马里亚纳海槽作为马里亚纳俯冲带的重要构造单元,是研究不受陆壳物质影响的俯冲作用的理想区域。前人对马里亚纳海槽岩浆地幔源区性状、俯冲组分的影响、岩浆演化等进行了详细研究。结果表明：（1）马里亚纳海槽岩浆源区主要为亏损地幔,岩性主要为橄榄岩,且不同区段具有不一致的地幔部分熔融程度;（2）不同区段受到来自蚀变洋壳及沉积物的俯冲组分的影响程度也不同,并由此影响了不同区段的地幔熔融程度和初始岩浆成分;（3）俯冲组分的影响自中段向南北两段逐渐加强,中段主要受到来自沉积物熔体的影响,南、北段受到板片释放的含水流体的影响则更为明显;（4）不同区段甚至同一区段的岩浆在演化过程中,经历了橄榄石、辉石、斜长石等斑晶矿物的差异性分离结晶过程,这也很好地解释了该区丰富的岩石类型和玄武质岩石的不同矿物组合特征。以上研究很好地促进了对马里亚纳海槽岩浆作用过程的认识,也深化了对俯冲带构造-岩浆作用的理解。     

马里亚纳海槽中部、南部火山岩地球化学特征及源区地幔性质

马里亚纳海槽作为正在活动的典型弧后盆地,是研究俯冲作用对岩浆作用和壳幔动力学影响的理想场所。通过对采自该海槽中南部的样品进行系统的岩石地球化学特征对比与研究,并结合前人已发表的岩石地球化学数据,探讨了马里亚纳海槽中南部的地幔富集（亏损）程度、地幔熔融程度、地幔熔融深度以及俯冲物质的加入程度。结果表明：（1）马里亚纳海槽中南部主要发育一套中低钾钙碱性系列玄武岩、玄武质安山岩;（2）海底岩石富集了大离子亲石元素、轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素;（3）将马里亚纳海槽沿扩张中心分为三段,对每段地幔熔融的程度和深度进行计算并且消除地幔不均一性的影响,发现在15°N和18°N附近二者呈现负相关关系,其余地区则呈现正相关关系,证明海槽存在两种地幔熔融模式;（4）微量元素比值显示海槽受多种俯冲组分影响,并且马里亚纳海槽南部的南段可能存在另一个富水熔体端元,可能是导致海槽扩张速率较快的原因。对俯冲物质的加入程度进行计算,发现靠近15°N与18°N俯冲组分的影响变弱,这进一步表明,马里亚纳海槽火山岩的变化可能是由于类似N-MORB的地幔源区与类似岛弧的地幔源区混合造成的;俯冲物质是控制地幔熔融程度...     

黄河、辽河和鸭绿江沉积角闪石矿物化学特征对比及物源识别

通过提取黄河、辽河和鸭绿江表层沉积物中的碎屑矿物角闪石,对单矿物采用电子探针,对群体角闪石采用ICP-MS和ICP-AES分析其常量元素及微量元素组成。结果表明:角闪石单矿物主成分在一定范围内有较大变化,都具有高Si、Ca、Mg和低Na、K的特征;3条河流的角闪石晶体化学都归属钙角闪石组,半数以上矿物种为镁角闪石;角闪石群体矿物化学显示黄河角闪石的稀土元素浓度明显高于黄土和黄河全岩沉积物,而且重稀土比轻稀土更富集,说明角闪石是黄河和黄土沉积物稀土元素的主要载体之一,角闪石含量变化会对全岩样品稀土元素含量造成重要影响。微量元素特征显示新旧黄河样品间差别很小,与其同一来源物质的事实相符。虽然黄河、辽河和鸭绿江河流样品角闪石主成分相近,但微量元素方面(元素含量、元素含量对比值及特征值)显示较明显不同,样品间多种数值指标相对偏差在20%以上,可作为物源识别的判别标志,如微量元素Ba、Li、Rb、Cs、Ta、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd等含量的差异,元素对比值c(La)/c(Y)、c(Sr)/c(Rb)、c(Zn)/c(Cu)、c(Gd)/c(Cd)、c(Li)/c(Be)、c(Rb)/c(Cs)、c(Sr)/c(Ba)、c(Hf)/c(Ta)、c(Pb)/c(Bi)等的差异;特征值∑c(REE)、Σc(LREE)、∑c(HREE)、∑c(LREE)/∑c(HREE)、[c(La)/c(Lu)]N、[c(La)/c(Yb)]N、[c(La)/c(Sm)]N等的差异。     

长城湾沉积物中微量元素的中子活化分析

本文采用中子活化分析法测定了南极长城湾表层沉积物中的微量元素,定量地给出了Au、Ag、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb、Lu、U、Th、Cr、Ir、Zr、Hf、Ba、Sr、Cs、Ni、Sc、Rb、Zn、Ta、Co、As、Sb、W等28种元素的含量,测定不准确度为3～5％。根据测定数据所做的稀土元素配分模式图表明,不同地段沉积物的组成有所不同。有些元素的含量明显高于克拉克值,有的站位Au、Ag的含量接近工业边界品位。     

东马努斯盆地热液蚀变火山岩元素迁移特征及影响因素

本文选择东马努斯盆地的5个新鲜火山岩和1个蚀变火山岩作为研究对象,对样品进行全岩主微量及斜长石电子探针分析,并对蚀变岩石与新鲜火山岩之间的化学成分进行对比,深入探究了蚀变火山岩的元素迁移特征及影响因素。结果显示,蚀变火山岩的硫化物以黄铜矿、方铅矿和闪锌矿为主,为富Cu型热液硫化物。岩石蚀变区的SiO2含量极高,为硅化蚀变。蚀变岩石的化学成分约为同区玄武质安山岩和英安岩成分总含量的平均值,原岩可能为安山岩。在热液蚀变的过程中,蚀变岩石的质量增加了150%,其中元素Cu、Zn、Ga、Sr、Cd、Ba和Pb超强烈富集,Ti、V、Mn、Co、Ni、Mo和U强烈富集,Si和Fe中等富集;Sc、Cr、Nb、Ta、W和Bi轻微富集;Be和Ca超强烈亏损;Li、Na、Mg、K、Rb、REE和Y强烈亏损;Zr、Cs和Th轻微亏损;Al、P和Hf稳定不变。推测影响蚀变岩石元素迁移的因素有3种:成矿作用、交代作用(绿泥石化、硅化)和元素在流体中的活动性。     

洋壳蚀变过程中锂同位素行为研究进展

洋壳自洋中脊形成到俯冲进入地幔之前,与流体（如海水和热液流体）在海底表面及洋壳内部可以发生广泛的水-岩相互作用,通过对洋壳蚀变过程中元素迁移和同位素分馏行为的研究,可以帮助我们认识海底热液循环系统,探究地球表层和深部的物质及能量流通。锂（Li）元素对流体活动敏感,在很多地质过程中（如风化作用、海水及热液蚀变等）同位素分馏显著,因此其含量和同位素比值变化可以记录洋壳蚀变过程中的重要信息。但由于蚀变洋壳的直接测试数据仍很匮乏,已有的Li元素和同位素数据解释存在较大争议,导致关于洋壳蚀变过程中Li元素迁移和同位素分馏的机制尚未达成共识。本文主要汇总了近年来针对大洋钻探获取的基岩岩芯Li同位素行为研究资料,探讨了在玄武岩蚀变和深海橄榄岩蛇纹石化过程中影响Li元素迁移和同位素分馏的主要因素（如蚀变温度、蚀变流体的化学组成、水-岩比值、次生矿物沉淀等）,并进一步提出近期工作可以在以下方面加强：(1)继续完善Li储库和提高分析测试精度;(2)进行不同空间尺度下的Li同位素研究;(3)关注动力学分馏对高温蚀变过程中Li同位素行为的影响;(4)开展Li同位素与其他同位素体系的联用。     

山东栖霞桃村地区中酸性火山-侵入杂岩岩石地球化学及其成因研究

山东栖霞桃村地区出露中生代中酸性火山-侵入杂岩,对采自桃村地区青山组下段的中酸性火山-侵入岩以进行了岩石学和地球化学研究。桃村地区的中酸性火成岩的地球化学特征为:高钾低钠,高铝低镁;Cr,Co,Ni含量较低,Sr/Y及(La/Yb)N比值很高;微量元素蛛网图显示富集不相容元素K,Rb,Ba和Th,以及不相容元素Ce,Hf和Ti,亏损高场强元素Ta,Nb以及P;轻重稀土元素分馏程度高,具有类似埃达克岩的性质。综合分析其地球化学特征显示,青山组下段中酸性杂岩为增厚的下地壳熔融,这种地壳的增厚作用可能由古太平洋板块俯冲作用引起,而在俯冲作用过程中青山组中酸性杂岩的源岩被俯冲沉积物混染。     

长江与黄河黏土粒级沉积物地球化学特征及其物源指示意义

本文对长江与黄河口黏土粒级沉积物主微量元素的地球化学特征进行了研究。结果表明:长江相对富集Al、K、Fe、Ti等常量元素以及Cr、V、Li、Zn、Ni和Rb等微量元素,黄河以高Ca、Sr和Ba为特征;长江沉积物中稀土元素含量高于黄河沉积物,长江与黄河黏土粒级沉积物中稀土元素的分馏程度相同,均具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾的球粒陨石标准化配分模式,上陆壳标准化配分模式为中稀土元素富集,黄河沉积物的Ce负异常和Eu正异常程度较长江沉积物偏弱。长江沉积物中元素含量变化较大,而黄河沉积物中元素含量较为稳定。黏土粒级沉积物的稀土元素更接近其物源区,2μm的黏土粒级沉积物中的REE可以作为判识长江与黄河沉积物的地球化学指标。ΣREE、δCe可以作为长江、黄河入海沉积物的判别指标。长江与黄河黏土粒级沉积物的地球化学特征受源区岩石类型、化学风化、水动力分选等因素的控制。化学风化引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异,水动力分选使矿物在不同粒级沉积物中富集,从而引起地球化学组成在不同粒级沉积物中的分异。     

东马努斯盆地高镁安山岩物质来源及演化过程——基于全岩主微量和同位素分析

对东马努斯盆地高镁安山岩做了全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素分析,并结合前人测试数据,探究了岩浆物质来源及演化过程。由主量元素[MgO、CaO、FeOT(全铁)、Al_2O_3、TiO_2和P_2O_5]含量随着硅含量的升高而降低和La/Sm随着La含量的升高而保持不变可知,岩浆在演化过程中只发生了矿物的分离结晶,分离的矿物可能为橄榄石、辉石、斜长石、钛铁矿和磷灰石。东马努斯盆地高镁安山岩的Pb和大离子亲石元素(K,Rb,Sr,Ba和U)的富集、高场强元素(Nb,Th,Ta和Ti)的亏损说明岩浆受到了俯冲板块脱水作用的影响。推测该区高镁安山岩是流体交代的地幔楔部分熔融形成的。由Sr-Nd同位素混合模拟结果可知东马努斯盆地高镁安山岩主要来源于马努斯MORB(洋中脊玄武岩),少量来自于太平洋蚀变洋壳和海底沉积物。根据Sr-Nd-Pb同位素特征推测岩浆混合作用发生在地幔源区,属于源区混染,岩浆在喷发的过程中没有发生同化混染作用,也没有加入其他体系的物质。     

珠江口盆地恩平21洼文昌组泥岩元素地球化学特征及其与有机质富集的关系

泥岩的元素特征能够较好地保存于原始沉积记录。为了明确恩平21洼文昌组泥岩元素地球化学特征及其与有机质富集的关系，选择YJ-1井文昌组10个泥岩岩屑样品，开展有机碳、常量元素和微量元素测试。在分析常量、微量元素地球化学特征的基础上，利用元素地球化学方法，系统分析洼陷文昌期古气候、古水深、古氧相和古生产力等古环境指标。文昌组泥岩元素平均含量对UCC(Upper Continental Crust)做标准化处理，恩平21洼文昌组泥岩具有富集Al2O3、K2O和MnO，贫CaO、MgO和Na₂O；富Li、Be、Zn、Rb、Cs、Ba、Pb、Th和U，贫Sr、V和Cr的特征。古环境指标显示恩平21洼文昌期气候属于温暖湿润-温热潮湿，湖泊水深相对较深，纵向水深变化小，水体分布稳定，水体以还原环境为主，古生产力相对较高，但纵向差异大。泥岩有机碳含量与古生产力参数相关性较差，而与水体还原性之间具有较好的正相关关系，表明有机质富集受控于水体的氧化还原程度，水体还原条件有利于有机质的保存，有机质富集属于“保存模式”。进一步分析显示，古气候条件是文昌组有机质富集的关键性因素，温热潮湿的...     

冲绳海槽中段沉积物物源识别及其热液活动指示

冲绳海槽中段热液活动区表层沉积物的主、微量和稀土元素分析结果表明:区内沉积物主要由陆源物质与热液源物质组分组成,Hg、Au、Sb、Cu、Pb、Zn、Ba、As、Fe和Co等微量元素富集;沉积物的化学风化程度中等,A-CN-K图解表明其暂未受到钾交代影响,且其母岩成分接近花岗闪长岩;北美页岩标准化稀土配分模式曲线整体较为平坦,轻重稀土分馏较弱,部分样品具有与热液流体类似的明显正铕异常.受热液活动影响,部分沉积物中的Fe、Cu、As、Pb和Zn显著富集,结合样品所处站位,整体显示含金属沉积物-过渡沉积物-正常沉积物的空间分配模式.结合(La/Sm)N、(La/Yb)N比值指示区内沉积物的陆源物质主要来自于黄河与台湾岛河流.     

海水中~(137)Cs的分析方法

本方法采用磷钼酸铵(AMP)预富集CS,在弱酸介质中以氯铂酸铯形式沉淀、制源,进行β放射性测量,求海水中~(137)Cs的含量。方法的灵敏度为4.3×10~(-4)Bq/L,全程化学回收率和放化回收率分别为74.6±13.3％和71.4±3.3％。对~(40)K和~(87)Rb这两个干扰核素的去除率分别为100％和96％。     

黄河沉积物向渤海湾扩散的沉积地球化学示踪

使用ICP-AES和ICP-MS对渤海中部118°54′E左右南北向断面的表层沉积物中53种常、微量及稀土元素进行了测试,研究了其含量变化和分布特征,并进行了物质组成分析。研究表明:该区沉积物以B94站为界,南北差异明显,南部区域沉积物以黏土质粉砂为主,富集Al2O3,CaO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5和TiO等常量元素以及绝大多数的微量元素和稀土元素等与细颗粒黏土矿物相关的元素;北部区域沉积物以粉砂-砂为主,富集SiO2,K2O和Na2O等常量元素以及Zr,Ba,Sr,Sb和Hf等微量元素,稀土元素相对亏损。物源对比表明南部沉积物具有黄河来源沉积物特点,北部沉积物具有滦河来源特点,两者的分界大致在38°42′N附近。河口动力过程、渤海环流是影响该区沉积物扩散的主要因素。     

莱州湾07钻孔沉积物晚更新世以来的元素地球化学特征

在莱州湾南岸的07孔岩心进行高分辨率采样的基础上,采用X荧光光谱法(XRF)、离子质谱法(ICP-MS)以及原子荧光光谱法(AF)等方法测试了研究区07孔的48种常微量元素以及稀土元素的含量,并对元素相对含量、随深度变化规律、特征比值以及稀土元素配分模式进行了研究。结果表明,07孔主要元素及特征比值在海陆地层分界处有明显变化,可以作为地层划分的指标之一。其中,Mn、Mg、Ca、Fe、Mg/Ca及K/Na等对沉积环境响应比较明显,Ba、Zr、Rb、Si/A1、Ti/A1和Rb/Sr对源区的母岩类型、风化程度及搬运距离的变化敏感;07孔常微量元素垂向变化较大,在3次海侵地层中呈明显变化,并对应多个峰值。化学元素的变化规律所反映的地层特征与晚更新世以来的气候和海平面的变化有较好的对应关系。07孔不同深度沉积物的稀土元素球粒陨石标准化配分模式与黄河沉积物的相似,呈轻稀土元素富集的右倾型。说明黄河是莱州湾南岸弥河-潍河多源河流三角洲沉积体系的物源之一,且对莱州湾南岸一定深度范围内的沉积地层有部分贡献。     

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。