IODP304、305航次——大洋岩心复合体：形变、蚀变以及伴生的地幔橄榄岩

在 30°N大西洋中脊与大西洋断裂带东部交汇处的高熔岩丘内角处 ,大西洋断块上出露蛇纹岩化的橄榄岩和少量的辉长岩。IODP30 4、30 5航次钻探的目的是了解这些岩石类型、构造以及超镁铁质大洋岩心复合体随深度蚀变的变化特征 ,并获取新鲜橄榄岩的岩心。钻探、取心、电缆测井将记录岩石成分、微构造、熔融的产生 /迁移和这些因素之间的关系以及同构造期的蚀变。岩石圈形成和低速扩张中心地壳构造变化的起因是IODP初始科学计划固体地球循环和地球动力学重点研究的内容。IODP30 4、30 5航次的钻探 (5 12 Full3)将在大西洋中脊大西洋断块…     

下洋壳的冷却

洋壳是由地幔熔融物在扩张洋脊处的结晶作用形成的，熔融物携带的热会在传导和热液循环中消除掉。虽然热液流为海洋提供了一个莺要的地球化学通量，但是人们对洋壳内热液冷却的分布了解得并不多（Schultz和Elder—field，1997；Mottl，2003）。我们对活动扩张脊进行地球物理、地质、岩石学研究，将研究结果用来研制快速扩张脊洋壳增生的概念模式（Quick和Denlinger,1993；Boudier等，1996；Kelemen等，1997）。     

西南印度洋中脊岩石地球化学特征及其岩浆作用研究

作为超慢速扩张脊的代表,西南印度洋中脊(SWIR)因其独一无二的地形地貌特征、洋壳结构、洋壳增生机制、岩浆和热液活动以及深部动力学过程,近30年来成为国内外研究的热点区域。基于近年来对SWIR玄武岩、辉长岩及橄榄岩的岩石学和地球化学研究成果总结,重点探讨了沿SWIR轴向(大尺度)以及单个洋脊分段(小尺度)的岩石地球化学变化特征及其影响因素,阐述了SWIR的岩浆供应及洋壳增生模式。其中,在9°～16°E斜向扩张脊,以构造作用为主的洋脊扩张模式导致了更宽的洋壳增生带和显著的地球化学异常;而在50°～51°E脊段,发育了强烈的火山活动,其成因机制包括克洛泽热点与洋中脊相互作用、微热点、古老熔融事件的残留地幔再熔融等几种观点。此外,西南印度洋中脊龙旂热液区(～49.7°E)的最新研究表明,其热液循环路径与拆离断层的发育密不可分,热液流体循环最深可达莫霍面以下6 km。因此,在今后的一段时间,应进一步加强SWIR不同空间尺度地幔源区性质、洋中脊构造与岩浆作用过程、热点-洋中脊相互作用和岩浆-热液活动与成矿等主要科学问题的研究。     

北大西洋Mohns洋中脊扩张地壳构造特征的研究

北大西洋Mohns洋中脊是很重要的扩张带。中国第五次北极科学考察的重点之一就是获取Mohns洋中脊的磁力数据。通过获得的磁力和以往的重力与地震资料,研究洋中脊的扩张、地壳构造特征及厚度。这些研究有助于更好地理解地球上重要的地质过程、海底扩张和壳幔相互作用。     

大洋中脊研究进展

洋中脊体系是地球表面最长的、连续的地形特征,也是地表最大的岩浆作用带。全球洋中脊系统总长约60 000 km,平均高2 000 m,宽2 000 m,占洋底总面积的33%。Macdonald 1982年将之分为3种类型:(1)慢速扩张脊(1～5 cm/a),如MAR;(2)中速扩张脊(5～9 cm/a),如EPR 21°N;(3)快速扩张脊     

大洋钻探第 176 航次

钻探表明 ,洋壳是一个由上而下的简单序列 ,即沉积岩、枕状玄武岩 (和辉绿岩 )以及位于上地幔岩石之上的巨厚辉长岩 ,其边界接近莫霍面的概念与事物的真实情况相距甚远。原来 ,洋壳的结构和厚度与洋中脊岩浆房中熔化的岩浆容积和扩张速度有关。对北大西洋科恩转换断层区的钻探工作查明 ,在扩张速度低的海脊中 ,洋壳下部辉长岩层的结构与岩浆和动力 (构造 )过程有关。拖网在该区发现的大量蛇纹石化橄榄岩碎片表明 ,洋壳第三层 (辉长岩 )的大部分是由蛇纹石组成的。尽管数个航次已成功地钻至这个岩层 ,但至今仍未获得完整的剖面。有了完整的剖…     

洋中脊分段性及其拓展和叠接机制

各种扩张速率下的洋中脊被转换断层和非转换断层分成许多段(长10到100km不等),而且这种岩浆活动和构造的分段特性在大西洋中脊表现特别明显。洋脊分段特征可以划分为4级。其中,转换断层是1级间断,其错断洋脊距离大于30km,其长度可达1000km左右,存在寿命可达10Ma。相邻转换断层之间的距离间隔也与扩张速率有关：扩张速率最慢处的距离间隔小于200km,中速一快速扩张脊为600～1000km,扩张速率大于140mm／a的脊段上未发现转换断层,总体上转换断层间距随扩张速率而增加。叠接拓展中心、斜向剪切带、火山间隔和横向断错等分别为2～4级间断,出现在两条转换断层之间,使洋中脊错断距离逐渐减少。2～4级区段的洋中脊长度也越来越小,存在的寿命也越来越短,直至4级区段的洋中脊长度一般小于10km,存在寿命为10^2～10^4a。这种分段性无论在超快速、快速、中速、慢速扩张脊,还是超慢速扩张脊都存在,其分段机制都与洋中脊拓展、叠接、跃迁(或废弃)、死亡过程密切相关,而拓展、叠接过程又受多种动力要素控制。正是洋中脊分段的动力机制控制了中央裂谷的存在与否。     

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…     

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…     

大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物稳定带底界模拟

随着深海调查研究的不断深入,发现大洋基性和超基性岩与水相互作用可发生蛇纹岩化作用产生无机成因甲烷等烃类气体,可能在大洋区海底形成水合物。为评估大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物生成热力学条件及水合物稳定带分布特征,本文利用实测的原位温度、水深等条件,结合甲烷水合物-水-游离气三相平衡温压条件,计算了马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山、北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊和Lost City慢速扩张脊3个不同地质构造环境的蛇纹岩化发育的大洋区海底环境甲烷水合物稳定带底界,并对其水合物发育潜力进行了评估。研究表明马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山和北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊满足天然气水合物发育的热力学条件,可能发育有甲烷水合物,相应的水合物稳定带底界深度分别约为858～2 515和153～232 mbsf。大西洋Lost City喷口附近发育甲烷水合物可能性较小。     

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.     

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。     

超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究

超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征，表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析，结合实际地球物理和地球化学的观测数据，探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程，进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明，超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中，岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化；岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

缓慢扩张海脊末端洋壳的极不对称岩浆增生

缓慢扩张的海脊段具有高度不对称的特征。横切轴部的这种不对称表现在水深、断层几何形状和洋壳厚度变化上。虽然以前把短时期的不对称增生视为缓慢扩张海脊的一个扩张要素,但是对扩张段内部的这种过程还不了解。该项研究首次对此进行了详细研究。１９９６年ＣＤ９９研究航次在２９°Ｎ大西洋中脊ＢｒｏｋｅｎＳｐｕｒ段南半部分完成了深拖磁力和高分辨率旁侧声纳调查,该段有许多被认为是缓慢扩张海脊特征的构造,也是以前进行地质和地球物理研究的重点。洋壳从该段中心向端部变薄,在中心为许多小断层的对称地堑,在端部内角变为单个大断层崖…     

ODP187航次--与澳洲-南极分离有关的地幔储聚和迁移:地球内部的不均整性

全球大洋洋中脊扩张体系的澳大利亚和南极大陆间的澳洲-南极非均衡(AAD)部分已引起大洋钻探计划的浓厚兴趣.海底扩张中心在地球上位置独特,这里由于火山活动而不断地形成新的洋底(洋壳).     

Reykjanes海岭以下热点产生浮流的地震证据

在过去的５５Ｍａ期间冰岛的大量火山被认为是由于高温地幔羽的存在 ,使得与大西洋洋中脊（ＭＡＲ）海底扩张有关的减压熔融增强而造成的。尽管地幔羽对海岭的冲击在冰岛海台是最强的 ,但大量的观测表明沿冰岛南部ＭＡＲ的扩张及与其相关的火山受热点的影响而发生了改变。特别是缓慢扩张的ＲＲ比典型的ＭＡＲ要热 ,Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭处的海底非常浅 ,地形非常光滑 ,缺乏典型的缓慢扩张中心所具有的割裂和轴谷 ,而且地壳异常厚。此外 ,沿Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭喷发的玄武岩的地球化学表明 ,它是冰岛地幔羽源和大西洋洋中脊源的混合。这…     

冲绳海槽断裂、岩浆构造活动和洋壳化进程

讨论了冲绳海槽断裂、岩浆构造活动特征和它们之间的关系,认为雁行排列的地堑斜交于陆架外缘隆起带,海槽北段断块隆脊、龙王构造带和海槽南段"棉花构造带"可能保留了海槽各幕断陷前的火山岩浆活动特征,而现在活动的吐噶喇火山岛弧可沿海槽南段岛坡追踪到台湾。吕宋岛向台湾的碰撞挤压引起的旋张活动加强了海槽南段的地壳拉张,诱发了地堑内火山岩浆活动,在洋壳化进程中起关键作用,其中最典型的八重山地堑已经形成洋壳。断裂和岩浆活动主要是单向地向岛弧侧迁移,由洋中脊扩张产生的对称条带状磁异常模式难以解释冲绳海槽的洋壳化进程。     

海底地形对洋中脊热液对流活动的影响研究

洋中脊热液活动多产生于不同扩张速率洋中脊的局部高地形区域，基于达西流体充填的孔隙?弹性热力学模型可以直观、有效地模拟出洋壳内部热液对流的形态、温度结构和喷发位置等信息。数值模拟结果和所得解析模型表明:不同规模的洋底地形起伏会对洋壳内部的热液对流形态产生不同程度的影响，高地形规模越大，起伏程度越大，下伏热液羽向地形高点的偏移就越明显。通过结合东太平洋海隆9°17′N热液区和大西洋洋中脊Lucky Strike热液区实际的跨轴水深分布，也可获得与二者实际喷发位置相吻合的模拟结果。地形起伏相关的洋中脊热液喷发模型揭示洋底低地形及其下伏渗透性洋壳表现为主要的海水充注区域，而高地形由于上覆压力的减小，使其成为汇集热液释放和喷发的主要区域。     

"被遗弃城市"的白色柱子

20 0 0年 1 2月 5日 ,在装备了“阿尔文”号水下带人装置的“阿特兰蒂斯”号科研船上 ,美国考察团发现了海底浅色碳酸盐热液构筑物 ,其形状类似柱子。其中某些柱子的顶部和壁部被所谓闪光水或不匀波纹的温暖 ( 40～ 75℃ )溶液冲刷着。含碳酸盐构筑物的海底地段被命名为“被遗弃城市” ,这是由于缺失其他活动热液场所特有的海底动物聚集。“被遗弃城市”热液场位于北纬 3 0°,离大西洋中脊与阿特兰蒂斯转换断层交叉点 1 5km处。该区洋壳的年龄为 1 50 0ka。阿特兰蒂斯地块从转换断层附近海底 3 80 0m深处上升至不到 1 0 0 0m深处。应该说 ,…