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。     

马里亚纳弧前区锥形海山岩石学及成因

锥形海山是马里亚纳弧前区非火山成因的海山。它是由俯冲的太平洋板块对仰冲板块的上推作用,地壳下的上地幔物质底辟侵入的结果。海山顶部的岩石是由蛇纹石化超镁铁质方辉橄榄岩组成。其主要矿物成分为斜方辉石、橄榄石、尖晶石、磁铁矿、蛇纹石和碳酸盐。手标本呈显晶质块状构造,薄片中呈粒状、残留状、筛网状及斑状变晶结构。岩石化学特征表现为:低Si和Al,高M/F值,含水,亏损了所有过渡金属。岩石的成因属超基性岩浆直接结晶,后经海水的参入,在热液作用下普遍发生蛇纹石化和碳酸盐化。     

马里亚纳南部弧内坡橄榄岩中的角闪石成分对于弧下地幔交代流体的指示

马里亚纳弧前的橄榄岩被认为是SSZ型蛇绿岩的现代等同物,记录了弧下地幔与俯冲流体的交代反应,其中的角闪石被认为是俯冲流体交代的产物.电子探针的数据表明角闪石主要包括透闪石和镁闪石两种,其中前者具有低的钠含量,后者则具有明显高的钠、铝含量,但Mg#较低.角闪石的组成反映了俯冲流体具有高硅、钙、铝、钠等元素的特征.形成成分...     

蓬莱新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及深源包体的矿物化学

利用电子探针分析蓬莱新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及尖晶石二辉橄榄岩包体中的主要造岩矿物(单斜辉石、斜方辉石、橄榄石和尖晶石)的化学组成。利用单斜辉石地质温压计和二辉石地质温度计计算了尖晶石二辉橄榄岩包体的平衡温度和压力,计算表明它们来自于上地幔的不同深度,同时推测本区上地幔内存在化学组成的分带性。     

西沙群岛基底火山碎屑岩中单斜辉石的矿物化学特征及其地质意义

本文利用电子探针对南海西沙群岛琛航岛珊瑚礁底部火山碎屑岩中的单斜辉石矿物的化学特征进行了研究。结果表明，该单斜辉石属于富钙透辉石，部分有正环带结构，从核部到边部Ca、Fe、Ti的含量逐渐增加，是岩浆正常结晶顺序的反映，说明该区域的岩浆演化是向着富Ca、Fe、Ti方向发展的。主量元素数据显示，单斜辉石具有低Si高Al的特征(SiO₂=41.40%～48.44%，Al₂O₃=5.54%～10.20%)，且AlⅣ含量较高，说明母岩浆为不饱和碱性岩浆系列；此外，单斜辉石Ca含量偏高，Ca/(Ca+Mg+Fe)值在46.1%～51.4%之间，推测是母岩浆的高Ca含量导致了大量高钙辉石的产出。结合西沙海域的地震和构造资料，推测琛航岛珊瑚礁的基底是玄武质火山碎屑岩组成的平顶状海山，系岩浆穿过断裂发育的岩石圈层在西沙群岛的海底喷发，随后火山碎屑物质经过堆积、固结作用而形成；该火山碎屑岩的原岩为板内碱性玄武岩。     

冲绳海槽南部玄武岩中的流体包裹体成分及其意义

用激光拉曼探针分析了冲绳海槽南部橄榄拉斑玄武岩中的流体包裹体成分。结果表明，流体包裹体的主要成分为CO2，此外，还有H2O、H2S、CH4、N2、C2H2、C2H4、C3H8组分。不同宿主矿物，其包裹体成分中CO2、H2O和CH4的相对含量也不同，其中，钙长石中包裹体的CO2含量最高，贵橄榄石中的次之，普通辉石中的最少。CH4和H2O的含量趋势与CO2相反。根据这3种宿主矿物中流体成分及其含量变化特点，推断这3种宿主矿物的结晶顺序为钙长石、贵橄榄石、普通辉石，并认为流体包裹体中的烃类和水可能主要来自熔体上升过程中所接触的沉积地层。     

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。     

西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动与硫化物特征

基于国内外研究成果对西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、扩张速率、水深以及热液硫化物的矿物组成与金属品位等特征进行探讨。西太平洋岛弧-弧后盆地热液硫化物区以活动型热液区为主,受扩张速率的影响明显主要分布在20～60 mm/a地区;水深分布规律主要受所处构造单元的水深特征控制,而非由热液硫化物区的形成特征所决定;研究区内的热液产物主要为富Zn-Cu、富Ba-Zn以及富Fe-Cu型硫化物;热液硫化物中冲绳海槽具有最高的Ag、Pb含量,劳海盆具有最高的Zn含量,马努斯海盆和伊豆-小笠原-马里亚纳海槽具有较高的Au含量,北斐济海盆具有最高的Cu含量。本研究将进一步为西太平洋岛弧-弧后盆地地区热液硫化物资源的勘探与潜在资源量的估算提供参考。     

金衢盆地TX红土剖面元素迁移特征

金衢盆地汤溪红土剖面主量元素地球化学特征研究揭示：（1）主量元素组成以SiO2、Fe2O3、Al2O3为主，K、Na、Ca、Mg等易溶组成含量很低。SiO2含量的平均值略低于UCC均值，Fe2O3、Al2O3含量则略高于UCC均值，符合亚热带地区风化成土中硅酸盐矿物大量转化为黏土矿物的脱硅富铝化过程的特征。（2）汤溪红土化学风化强烈，全岩样品的CIA指数（化学蚀变指数）高达89．10％～89．68％,ba（风化淋溶指数）系数为0．19～0．21。烧失量LOI与SiO2／AL2O3、SiO2／R2O3、CIA、ba系数之间均存在线性相关，对红土脱硅富铝和化学淋蚀程度具有一定指示意义。LOI值越大，脱硅富铝程度越强。（3）SiO2／Al2O3和SiO2／ReO3较好地指示了TX剖面从网纹红土至均质红土风化强度渐弱的趋势，TiO2一Al2O3、TiO2-Fe2O3、TiO2-SiO2、AlO3～K2O等元素对协变分析也得出了同样的结论，网纹红土风化程度较均质红土更强。（4）以zr为参比的元素剖面迁移特征表明，Fe2O3、Al2O3沿剖面向下呈相对富集态势，SiO2则相反，呈亏损态势；Na、P沿剖面均呈迁出特征，K、Mg、Ca呈波动式迁出，个别层段有轻微言集；Mn沿剖面向下呈亏损态势，与铁呈反向变化；Ti相对于Zr的迁移虽有波动但迁移量最小。τj.w系数总体上也反映TX剖面从上至下脱磕富铝化程度增强的趋势。     

西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动

研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物以及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。 冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由地幔源区部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。 冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素（Mn、Fe、Zn、Pb）的酸性高温（高达320 °C）流体,其热液柱中的Zn2 、Cd2 、Pb2 、Cu2 离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH4、Mn、Al、δ3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体（220–276 °C、pH = 2.5–3.5）相比,DESMOS热液区的喷口流体温度（≥88–120 °C）相对较低,酸性更强（pH ≤ 2.1）,二者较低的δ34SH2S和δD值表明岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。     

伊豆-小笠原前弧地区Hahajima海山蛇纹石化橄榄岩岩石学和地球化学研究

Serpentinites, which contain up to 13 wt% of water, are important reservoirs for chemical recycling in subduction zones. In the past two decades, forearc mantle serpentinites were identified in different locations around the world. Here, we present petrology and whole rock chemistry of ultramafic and mafic rocks dredged from the Hahajima Seamount, which is located 24–40 km west to the junction of the Izu-Bonin Trench and the Mariana Trench. Nearly all the collected samples are extensively hydrated, and olivine grains in ultramafic rocks are replaced by serpentine minerals, with only one sample preserving remaining trace of orthopyroxene. Our new results show that the Hahajima serpentinized peridotite samples are all MgO-rich(～42 wt%), but have low contents in Al_2O_3, CaO, rare earth and high field strength elements, which is consistent with the overall depleted character of their mantle protoliths. Model calculations indicate that these Hahajima peridotite samples were derived from 10%–25% partial melting of the presumed fertile mantle source, which is generally lower than those of peridotites from Torishima Forearc Seamount, Conical Seamount and South Chamorro Seamount(mostly25%). All the serpentinites from these four forearc seamounts show strong enrichment in fluid-mobile and lithophile elements(Li, Sr, Pb and U). In details, Hahajima Seamount serpentinites do not have obvious enrichment in Cs and Rb, and display remarkably high abundances of U. These observations indicate that the serpentinization of Hahajima peridotites occurred by addition of seawater or low temperature seawater-derived hydrothermal fluid, without or with little contribution from slab-derived fluids. The geochemical signature of serpentinites from Hahajima Seamount could be interpreted as the result of the combination of extensive partial melting and subsequent percolation of seawater through the mantle wedge.     

西菲律宾海盆和马里亚纳海槽的沉积化学特征

利用不同的化学分析方法,对5个岩芯沉积物进行了分析,结果表明,岩芯可分为铝硅酸盐沉积和碳酸盐沉积两种类型。前者主要是由Sio_2,Al_2O_3,Fe_2O_3以及其他金属氧化物组成,可能与火山源有关。后者主要是由碳酸盐组成,它与生物源有关。 典型岩芯沉积物多种氧化物含量的垂向变化往往发生在岩芯某一相同位置,这暗示了在地质时期中曾发生过地质环境的变化。     

马里亚纳海槽的沉积

马里亚纳海槽是一个正在扩张的弧后盆地。文章分析中国和联邦德国合作考察马里亚纳海槽两个沉积岩心的一般沉积特征、物质来源及其影响因素。两岩心沉积物均以砂质粉砂、粉砂和粘土质粉砂为主,含较多黑色火山灰层和黑色纹理,岩性分析表明,物质以火山碎屑为主。由于两岩心所处具体构造位置不同,导致岩性、构造和物质来源不同。61KL岩心有4或5个递变层序,为典型的浊流沉积,物质主要来自东部活动的马里亚纳火山弧,由浊流搬运而沉积。57KL岩心物质主要来自海槽扩张裂谷本身的火山喷发。两岩心均为半远洋沉积物。     

马里亚纳海槽扩张轴(中心)玄武岩铂族元素特征

马里亚纳海槽扩张轴中心玄武岩铂族元素(PGE)总量变化范围为0.418×10-9~1.022×10-9,其原始地幔标准化配分模式呈正倾斜型,表现出PPGE(包括Pt,Pd,Rh)和金的相对富集.与其他幔源岩石相比,该区玄武岩PGE总量较低,(Pd/Ir)N,(Pd/Pt)N,(Pd/Ru)N变化较大,表现出铂、铱的相对亏损和明显的铂负异常(Pt/Pt*=0.01~0.15).PGE的分布特征一方面反映了该区地幔熔融度不高,另一方面,大离子亲石元素LILE(铷、锶、钾等)、铅和轻稀土LREE略富集,暗示扩张中心之下的软流圈地幔源受到了岛弧地幔的混染.上述特征反映了马里亚纳海槽玄武岩是MORB型与岛弧型地幔源不同程度混合后部分融熔的产物.     

南海西北部表层沉积物常量元素地球化学特征

分析了南海西北部198个表层沉积物的常量元素地球化学特征,研究了沉积物常量元素的含量分布特征、富集程度和粒度效应。结果显示,沉积物的常量元素以SiO2、Al2O3、CaO含量较高,平均值分别为45.9%、8.53%、16.7%,其中SiO2、Al2O3代表了陆源碎屑组分,CaO代表了生物碎屑组分。陆架区具有较高的SiO2含量,陆坡区具有较高的Al2O3、CaO含量,但是,Al2O3的高含量在深水下陆坡区,而CaO的高含量在上陆坡岛礁区。总体上,常量元素Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、TiO2与Al2O3具有相似的含量分布特征,指示细粒组分的吸附作用;而SiO2、CaO与Al2O3呈相反的分布特征以及负相关关系,反映了沉积物的常量元素受到石英矿物和碳酸盐矿物的稀释作用。大部分元素的富集因子介于1~2之间,富集特征不明显,表明碎屑物质主要为地壳来源,仅CaO、MnO出现较高的富集因子,指示陆坡区生物富集作用和深水陆坡区化学沉积作用的贡献。     

南黄海NT2孔沉积地球化学及其物源

对苏北岸外南黄海陆架区NT2孔岩心进行了地球化学分析和物源判别。南黄海NT2孔化学成分分布表现出一定的分层性,常微量元素组成的垂向变化可自上而下分为5层,常微量元素的R-型聚类分析表明初步可分成5个聚类,R-型因子分析反映常微量元素主要受4个因子控制。研究发现南黄海NT2孔沉积物物源主要为长江和黄河,NT2孔上部0～5·50和5·50～19·40m沉积物以长江源为主,19·40～27m沉积物以黄河源为主,底部54·60m以下沉积物以长江源为主,其间夹近28m厚的沉积物则以长江源为主。结果表明黄河在中更新世中晚期已开始对南黄海陆架沉积作用有明显的影响,长江从晚更新世早期到现代一直对南黄海陆架起着主要作用。     

Characteristics of platinum-group elements in basalts from spreading axis of Mariana Trough

Total platinum-group elements (PGEs) abundances in basalts from the spreading axis of Mariana Trough ranged from 0.418×10~(-9) to 1.022×10~(-9), and primitive mantle-normalized PGE patterns are of positive slope showing the relative enrichment of PPGE (platinum,palladium,rhodium) and gold relative to IPGE. Compared with other mantle-originated rocks, these basalts have lower PGE contents and wider ranges of primitive mantle-normalized ratios of palladium content to iridium one,palladium content to platinum one and palladium content to gold one exhibiting relative platinum and iridium depletion. Characteristics of PGE patterns indicated that the studied Mariana Trough basalts originated from low partial melting, and the MORB mantle beneath the spreading center had been contaminated by the arc-island mantle. In the aspect of trace elements, Mariana Trough basalts showed the enrichment of LILE, lead and LREE, indicating that they had been influenced by subduction compositions. All these demonstrated that Mariana Trough basalts are products of partial melting from a mixed mantle (the contamination of MORB mantle by arc-island mantle).     

The Wuqbah peridotite, central Oman Ophiolite: Petrological characteristics of the mantle in a fossil overlapping ridge setting

The Wuqbah peridotites (Wuqbah massif, central Oman Ophiolite) constitute the mantle part of a complete ophiolitic sequence and their field deformation geometry is thought to reflect mantle dynamics in a fossil overlapping ridge settings (Girardeau et al., 2002). These peridotites comprise dominantly residual harzburgites and dunites. Nearly 70% of the harzburgites are clinopyroxene-free, and the rest contains less than 1%. The mineral chemistry of olivine, pyroxenes and spinel, and whole rock major and rare-earth element data, indicate that the Wuqbah peridotites are all strongly refractory and that they record a major percolation event, marked by strong enrichments in incompatible elements. At the massif scale, the Central Zone contains rocks with the most refractory features (20% melt extraction), as expected in an area of mantle upwelling. In the overlapping ridge senario, it corresponds to the overlap zone whose formation is discussed.     

南海北部及邻区岩石圈地幔特征与深部作用过程初探

对新生代火山活动携带到地表的超镁铁岩捕虏体岩石的主元素、微量元素和同位素特征的研究表明，南海北部及邻区岩石圈地幔组成和空间变化与大地构造分区有密切联系；区域上的岩石圈地幔经历过多重地幔交代作用，而与南海北部陆缘活化和陆缘扩张更为密切相关的地幔交代作用可能主要为高温型富Ｆｅ－Ｔｉ交代作用；软流圈热物质上升是引起大陆地壳活化的重要的深部作用因素。