马里亚纳海槽玄武岩中斜长石矿物化学及意义

玄武岩中的斜长石矿物记录了岩浆过程的重要信息,可为揭示岩浆活动规律提供重要线索。马里亚纳海槽玄武岩中斜长石矿物具有两种产出类型:斑晶和微晶。岩相学特征指示,斜长石斑晶常具有聚片双晶结构、环带结构,偶见熔蚀结构和冷凝边;斜长石微晶呈半定向或杂乱分布在火山玻璃中,其中空骸晶结构表明斜长石微晶石在淬冷的条件下迅速形成。海槽18°N附近不同玄武岩样品中环带斜长石斑晶环带数与其寄主岩石Mg#值呈负相关,指示了在马里亚纳海槽扩张中心轴部地堑很小范围内获得的玄武岩样品经历的岩浆滞留时间以及岩浆混合作用周期存在一定程度的差异。海槽18°N,17°N和15°30′N附近3个位置的斜长石斑晶边部及斜长石微晶的An值接近,表明这3个位置的岩浆活动具有相似的岩浆上涌喷发通道结构及海底淬冷环境。与冲绳海槽相比,马里亚纳海槽玄武岩具有更深的产出水深;同时,研究区斜长石微晶An值总体上略高于前两者,这可能反映了水深对斜长石微晶An值的影响。研究区斜长石斑晶的形成温度范围比冲绳海槽更窄,暗示与冲绳海槽(陆缘弧后盆地)相比,马里亚纳海槽(洋内弧后盆地)岩浆过程所经历的物理化学环境可能相对更稳定。此外,微晶斜长石结晶温度略高于冲绳海槽,反映出两个弧后扩张区域岩浆喷出淬冷结晶时的水深的差异。     

科科斯脊玄武岩斜长石矿物化学及地质意义

综合大洋钻探计划(IODP) 334和344航次在U1381站位处的两个钻孔(A孔和C孔)获得了中美洲西海岸外科科斯脊基底拉斑玄武岩，对其岩浆过程开展研究可为理解其岩石成因提供重要依据。本文对科科斯脊玄武岩中斜长石斑晶和微晶进行了详细的原位主微量元素分析，结果表明，斜长石种属为培长石、拉长石及少量中长石。部分斜长石斑晶具有正环带结构；但多数斜长石斑晶不具有明显环带，仅从核部到边部存在微弱的成分变化。斜长石斑晶与微晶的微量元素差别较大:斜长石斑晶富集轻稀土和大离子亲石元素、亏损高场强元素，且具有明显的Eu正异常；斜长石微晶不相容元素含量通常高于斜长石斑晶。根据斜长石温度计计算获得斜长石斑晶结晶温度为1 050～1 253℃，斜长石微晶结晶温度为866～1 033℃。基于以上特征，推测斜长石斑晶核部是相对原始岩浆的产物，而斑晶边部以及微晶是演化岩浆的结晶产物。斜长石斑晶的成分变化及熔蚀麻点结构是由于岩浆补给及岩浆减压上升造成的。最后，本研究推测科科斯脊基底玄武岩来自于开放的岩浆房，且岩浆房内可能存在原始岩浆的不断注入及岩浆对流。     

中太平洋CA海山玄武岩中斜长石化学成分特征及地质意义

在对CA海山玄武岩CAD21样品岩相学研究基础上,运用电子探针和X-荧光光谱法(XRF)对中太平洋CA海山斜长石斑晶中的环带、斜长石微晶和玄武岩中的硅酸盐进行了化学成分研究。CA海山玄武岩为地幔柱成因的板内玄武岩;斜长石斑晶具有环带结构,环带核部与边部为不连续消光,是不连续环带;环带核部为培长石,边部为拉长石,是岩浆演化过程中形成的正环带,其成因受岩浆演化过程中熔体组分及温、压条件的共同制约。斜长石斑晶核部、边部及斜长石微晶估算温度平均值分别为1 281,1 198和1 071 ℃,分别代表了岩浆源区、岩浆房及岩浆喷发温度,三者温度差值较小,这和洋岛玄武质岩浆的形成及喷发特点相吻合。     

东海陆架边缘北部玄武岩的矿物及化学特征

对东海陆架边缘北部一个站位的玄武岩进行了镜下观测、XRD定量分析和电子探针分析。结果表明东海陆架边缘北部玄武岩斑晶主要由拉长石、贵橄榄石和普通辉石组成，其中，单斜辉石的结晶温度为1108．49℃，岩浆起源深度在42．9km以深。与冲绳海槽和琉球岛弧玄武岩相比，在斜长石An值、辉石Ca-Mg-Fe比例与橄榄石Fo值上均有明显的不同，表明三地玄武岩在成因上有一定的差异。     

西菲律宾海盆本哈姆隆起玄武岩岩浆作用条件

本哈姆隆起(Benham Rise)(形成时代为37～36 Ma)位于菲律宾海板块西侧的西菲律宾海盆内。此海底隆起靠近菲律宾海沟,水深2 000～3 000m,体积接近1×10~5 km~3,为一典型的海底高原。玄武岩样品中的橄榄石斑晶颗粒粒径为0.2～0.4mm,自形-半自形,部分橄榄石斑晶发生明显的伊丁石化,不具橄榄石捕虏晶所特有的环状裂隙和扭折结构;基质中的橄榄石微晶粒径为0.01～0.05mm。早期结晶出来的橄榄石斑晶被寄主岩浆携带向上运移到地表期间,与寄主岩浆相互作用有限,少数橄榄石颗粒出现弱的成分分带现象。利用橄榄石斑晶与寄主岩浆对本区域地幔潜在温度(Tp)进行了计算,结果显示本哈姆隆起之下的地幔潜在温度范围为1 660～1 683℃。与正常洋中脊之下的地幔潜在温度相比,本哈姆隆起高约185～230℃,表明本哈姆隆起之下的地幔可能存在热量异常。此外,本哈姆隆起玄武岩中斜长石斑晶的结晶温度平均为1 160℃,结合其具有较高的An值(100Ca/(Ca+Na),表明斜长石斑晶形成于快速上升的幔源岩浆中。本研究为本哈姆隆起为地幔柱成因的观点提供了证据。     

冲绳海槽西南部火山岩熔体包裹体的均一温度及对岩浆混合的指示意义

冲绳海槽西南部流纹岩和安山岩斜长石中发育大量玻璃质熔体包裹体,安山岩斜长石中熔体包裹体的均一温度较高（1050-1200℃）,而流纹岩斜长石中熔体包裹体有两个明显不同的均一温度峰值段（900-1000℃,1150-1200℃）,呈“双峰”式均一温度特征。熔体包裹体的均一温度特征与流纹岩和安山岩中斜长石的环带结构及An值变化特征一致,说明安山岩中斜长石主要在高温阶段结晶,而流纹岩中斜长石经历了两个不同的结晶阶段。结合流纹岩斜长石存在明显的环带结构及两种差异较大的An值特征,作者认为熔体包裹体的“双峰”式均一温度特征指示该地区发生了不同期次岩浆的混合作用。岩浆携带早期高温阶段结晶（1150-1200℃）的高An值偏基性斜长石向上运移,注入浅部较低温酸性岩浆房（900-1000℃）,发生混合作用,偏基性的斜长石在进入酸性岩浆房后被重新吸收,形成包含有较高均一温度熔体包裹体的核部（高An）,然后继续结晶生长形成包含有较低均一温度熔体包裹体的边部（低An）,表明冲绳海槽西南部地区下部岩浆房内存在复杂的岩浆混合作用。     

马努斯海盆东部裂谷岩浆演化过程——火山岩中斜长石斑晶的启示

岩浆岩中斜长石矿物的结构、成分特征记录了岩浆演化过程的重要信息。本文对马努斯海盆东部裂谷(East Rift, ER)火山岩中的斜长石斑晶进行了详细的矿物学研究,结果表明:在玄武质安山岩中,斜长石斑晶具正环带结构,核-幔部属高An值(斜长石中钙长石分子百分数)斜长石(An值大于80,最大为87),而边缘的An值骤降(最小为63);而在英安岩中,大多数斜长石斑晶的成分从核部到边部变化较小, An值逐渐缓慢降低,呈现正环带结构,少量为韵律环带。结合火山岩斑晶矿物形成的温压条件计算结果,ER地区岩浆演化过程为:地幔源区发生部分熔融产生玄武质岩浆(温度～1300℃);在岩浆活动早期,由于岩浆供应充足,岩浆上升过程中速度较快,仅发生很小程度的分离结晶,形成少量斑晶矿物,并以较高的速度、温度(～1 100℃)直接喷出海底后形成玄武岩-玄武质安山岩;至岩浆活动晚期,岩浆供应量减少,岩浆在岩浆房(3～10km)停留较长时间,岩浆温度已经明显下降(960～1 020℃),发生强烈的分离结晶作用,岩浆喷出海底形成酸性火山岩;而在整个岩浆演化过程中,未有明显的岩浆混合作用发生。     

冲绳海槽浮岩包裹体的测温试验

对浮岩中斜长石斑晶中的包裹体及玻璃基质中的包裹体首先进行双面光薄片的镜下观察，然后进行了系统的均化法与爆裂法测温试验。观察与试验结果表明：(1)斜长石中的包裹体均为玻璃质+气泡的两相包裹体，未发现气—液包裹体。固化包裹体为玻璃质，非晶质的固化包裹体外即是大量的气泡，特别是基质当中气泡更为发育，说明熔浆中含有丰富的挥发性组分，同时也说明包裹体形成于较浅的地质条件下。(2)长石中包裹体的均化温度不受包裹体特征不同的影响，均化温度分布范围从910—1250℃，峰值明显，计算的均化温度为Tz=(1081.4±177.9)℃，但还存在有高于1250℃的均化温度峰。包裹体均化法测试结果说明浮岩中斜长石的形成过程至少有两个阶段：第一阶段的岩浆温度在1200—1300℃左右，在此温度下形成的是An值较高的基性斜长石，同时结晶的还有辉石等矿物，斜长石结晶第二个阶段时的熔浆温度在1100℃以下，这一阶段持续的时间长，跨越的温度范围大，应是岩浆在近地表和岩浆喷出过程中的岩浆快速冷却期，同时伴随有矿物大规模晶出。(3)包裹体中的气相部分均聚合成圆形或近圆形，说明温度下降速度较快。斑晶斜长石中部分包裹体与基质玻璃中包裹体的形成温度是连续变化的，这一事实应该与冲绳海槽特殊的地质条件有关     

冲绳海槽碱性玄武岩浆的起源及演化

利用电子探针对冲绳海槽133站位玄武岩的斑晶矿物、基质以及斑晶矿物中关晶石包体和岩浆包裹体作了化学主成分分析,结果表明,该站位玄武岩属橄榄玄武岩,岩石中斑晶矿物由培长石、普通辉石、贵橄榄石和磁铁矿组成,尚见有少量外来的脉石英碎块,基质成分由拉长石微晶和玻璃组成。培长石和贵橄榄石中含有玻璃质岩浆包裹体和铬镁尖晶石或铬镁铁尖晶石包体。尖晶石的化学成分证明它是地幔部分熔融成因的。岩浆包裹体代表了一种原生的碱性橄榄玄武岩浆,其化学成分相当于橄榄辉长岩。该站位的玄武岩浆起源于上地幔尖晶二辉橄榄岩的部分熔融,并沿着“碱性橄榄玄武岩浆-粗面玄武岩浆-玄武质粗面岩浆-粗面岩浆”方向演化,每一阶段的岩浆在上升过程中都不同程度地受到地壳物质的同化和混染作用。     

马里亚纳海槽玄武岩中熔融包裹体的初步研究

对马里亚纳海槽玄武岩科长石和橄榄石斑晶中的熔融包裹体进行了镜下观察和均一化测温实验。镜下观察表明,斑晶中结晶质熔融包裹体和玻璃质熔融包裹体均较发育,具有不同的相态特征和演化程度,反映了岩浆被捕获处不同的地质条件。捕获在橄揽石和斜长石斑晶中的包裹体均一化测温结果分别为1035～1100℃和105C～1145℃,比利用玄武岩全岩化学成分计算的矿物结晶温度结果低100℃左右,反映了斑晶矿物结晶的多期性。根据本次实验结果,结合马里亚纳海槽的构造背景和地质资料,对研究区玄武岩浆的运移过程进行了探讨．     

冲绳海槽浮岩中斑晶矿物结晶的P-T条件

本文利用多种地质温度计估算了冲绳海槽浮岩中斑晶矿物的结晶条件。结果表明:灰白色浮岩中的橄榄石、辉石、基性斜长石、磁铁矿等是在大约890℃和大约三十几km深的条件下结晶的。这些矿物之所以存在于SiO2含量高达70％的酸性浮岩中是由于在岩浆喷出地表之前发生了岩浆的混合作用。根据斑晶矿物的结晶深度,推测灰白色浮岩的初始岩浆来自地幔的熔融。     

西沙群岛东岛浮岩矿物地球化学特征及成因探讨

本文对采自西沙群岛东岛的2件浮岩样品进行了岩石学和矿物地球化学研究,研究表明,东岛浮岩样品属于中性火山岩,SiO_2含量在60%左右,化学组成相当于粗面岩,斑状结构,斑晶主要为斜长石、单斜辉石和少量橄榄石,基质为玻璃质。斜长石及辉石斑晶矿物具有中心熔蚀结构,斜长石形成温度为1030℃-1080℃;单斜辉石属均为普通辉石,斑晶Al_2O_3含量较低;橄榄石属于透铁橄榄石,橄榄石斑晶Fo值为55.40-60.53,从核部到边部各化学成分略有降低,且具有轻微的化学成分环带。从核部到边部Fo值略有降低。东岛浮岩岩浆是西沙地块受到拉张作用,中地壳物质减压熔融形成粗面质岩浆,并经历短暂的岩浆房冷凝时期,拉张减薄作用形成裂谷后,由于压力突然释放,粗面质岩浆沿裂谷快速上升在水下喷发形成浮岩。     

冲绳海槽浮岩岩浆活动模式浅析

本文根据部冲绳海槽的地下结构、地温场特征、以及浮岩中斑晶矿物的结晶温度和榴辉岩的熔融相关系等，综合分析了冲绳海槽酸性浮岩岩浆的活动模式。提出：在冲绳海槽中部和东部地下１５ｋｍ以下的地幔物质部分熔融、产生橄榄拉斑玄武质岩浆，而在海槽中部地壳一结构层中（７－１５ｋｍ）熔融产生少量安山质岩浆。因此，在冲绳海槽地下存在有双层岩浆房结构，并且二者之间中部有岩浆通道。来自地幔的拉斑玄武质岩资源下部地壳中一方面     

冲绳海槽浮岩中碳、氢同位素组成特征

利用分阶段热解释放气体质谱分析法研究了冲绳海槽浮岩热解释放气中CO₂和H₂O的碳、氢同位素组成,结果显示:浮岩中原生CO₂和H₂O主要释放于400～1 000℃,CO₂的碳同位素组成介于-6.7×10-3～-22.7×10-3,H₂O的氢同位素组成从-45×10-3变到-71×10-3,均落入幔源火山岩的变化范围,而且浮岩的氢同位素组成与海槽区玄武岩的氢同位素组成非常接近,这表明冲绳海槽浮岩与玄武岩之间具有密切的成因联系,浮岩岩浆和玄武岩岩浆是同源岩浆不同程度结晶分异的产物.另外,这些浮岩较洋中脊玄武岩要贫13C,并富集D,同时具有从洋中脊玄武岩向岛弧玄武岩变化的趋势,这表明浮岩岩浆在形成或上升过程中可能受到俯冲板块释放流体的影响.     

冲绳海槽浮岩中岩浆包裹体岩石化学成分特征

系统地分析了冲绳海槽酸性浮岸中玻璃质岩浆包裹体的岩石化学成分，探讨了包裹体的岩石化学成分特征及其在岩浆起源及结晶演化过程中的指示意义，并结合前期及前人工作讨论了冲绳海槽不同岩石类型之间的成因联系及演化关系。结果表明，斑晶结晶时岩浆熔体为钙碱性英安质或流纹质岩浆，是来自地幔的拉斑玄武质岩浆充分结晶分异作用的产物。尽管各斑晶矿物中玻璃质岩浆包裹体的化学成分有所差异，但根据包裹体的岩石化学成分特征可以断定包裹体所代表的岩浆具有同源性，其差异只是反映了岩浆结晶演化的不同阶段或不同矿物结晶期，为进一步详细研究浮岩岩浆的结晶演化过程提供了最直接的资料。对比冲绳海槽酸性浮岩与玄武岩等不同岩石类型的岩石化学特征，可以证明这些岩石类型之间存在着密切的成因联系，包括同源性与继承性，它们分别是岩浆作用不同阶段的产物。另外，包裹体的成分主要取决于包裹体所在斑晶矿物的种类与成分，分析中未发现岩石化学性质明显不同的岩浆包裹体共存的现象，也没有在中酸性矿物中发现基性玻璃质岩浆包裹体，因此可以推断基本不存在不同性质的岩浆之间的直接混合作用。     

冲绳海槽南部橄揽拉斑玄武岩研究

1995年夏季航次冲绳海槽地质、地球物理调查对海底岩石实施拖网取样，在与那国海底洼地西南边线采集到新鲜玄武岩样品。对岩石样品进行了薄片鉴定、岩石化学分析、稀土和微量元素分析以及银同位素分析等。结果表明，岩石为橄榄拉斑玄武岩，岩石微量元素和稀土元素分布具有地慢柱洋中脊玄武岩的特点；成岩熔浆来自上地慢，分异程度较低，混合作用较弱，结晶液线温度为1150－1200℃。     

九州-帕劳脊南段基底玄武岩的单斜辉石矿物化学及成因意义

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析,结果表明,单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分,为普通辉石及透辉石等种属,且亏损轻稀土元素,Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构,可划分为简单环带及韵律性环带两类;从辉石核部到边部,MgO、FeO、Al₂O₃、TiO₂含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化,指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1 151～1 210℃和1.3×10⁸～4.2×10⁸ Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%～2.3%(以湿质量计)。最后,我们提出,形成于典型的洋内岛弧背景下的九州-帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体,具有高温、中压、高氧逸度的特征,岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的...     

西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动

本文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源区地幔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Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH_4、Mn、Al、δ~3He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或120°C以上)相对较低,酸性更强(pH≤2.1),二者较低的δ~(34)S_(H_2S)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。     

冲绳海槽南部流纹岩中角闪石的化学特征及其对岩石成因的指示

为了揭示冲绳海槽西南端流纹岩成因,利用电子探针和LA-ICP-MS对该流纹岩中角闪石进行了主量和微量元素测定。所有角闪石主量元素成分变化范围小,晶体化学特征主要表现为:Ca_B>1.60,Ca_A=0,（Na+K）_A<0.33,Na_B介于0.23~0.39之间,均为钙质镁闪石。微量元素以富集Sc、V、Cr、Co、Ni和REE,亏损Rb、Sr、Ba、Zr、Th、U和Pb为特征,这些元素的富集与亏损与复杂的类质同象作用有关。由角闪石温压计得出其结晶时的温度范围为775~839℃,压力为0.12 GPa,大致相当于4 km的深度。角闪石的成因矿物学研究显示该流纹岩中角闪石为壳-幔混合成因,进一步表明冲绳海槽南部流纹岩由幔源玄武质岩浆与壳源长英质岩浆混合形成的中基性岩浆在浅层岩浆房中结晶分异而形成,且壳幔混合源很可能是冲绳海槽西南端火山岩岩浆的主要来源。     

冲绳海槽二万年以来沉积物中烯酮化合物与古温度的研究

应用烯酮化合物的不饱和比值U₃₇k计算得出冲绳海槽海水古温度波动幅度在15.9～26.2℃之间,平均为22.9℃,和冬季实测表层水温22.0℃相接近,探讨了U₃₇k值在冲绳海槽指示的古海水温度和季节有关,主要反映在冬季。