西南印度洋中脊热液沉积稀土元素地球化学特征

西南印度洋中脊(SWIR)超慢速扩张段特殊的构造环境是了解洋脊深部过程和热液系统的又一天然验室,为进一步认识全球洋中脊热液系统提供了新的思路和内容。同时,慢速扩张脊较低频率的构造事件或许促进热液上升流的长寿命、多期次活动,与高度不稳定的快速扩张热液系统相比更有利于大型矿床的形成。     

慢速-超慢速扩张洋中脊热液活动及其机理

海底热液系统是地球热量平衡的重要组成,也是地球化学循环和成矿作用发生的主要场所,与洋中脊系统在空间上具有很强的联系.慢速-超慢速扩张洋中脊中确认的活跃热液喷口数量约占全球总数量的三分之一,查明热液发育位置及发育岩性与岩浆-构造活动的耦合关系,对于研究海底热液活动演化过程和海底找矿具有很好的指示意义.本文将全球慢速-超慢速扩张洋中脊中已确认的活跃热液活动进行统计分类,其中受岩浆活动控制的热液活动有29处,而受构造活动控制的热液活动有15处,相对于快速-中速扩张洋中脊显示出较强的构造相关性.研究发现,岩浆作用控制下的热液活动集中在洋中脊轴部中央裂谷内,而构造主控型热液活动常发育在非转换不连续间断和拆离断层系统内.随着大洋核杂岩成熟,热液活动位置向着离轴方向迁移,并且热液类型由高温"黑烟囱"型向低温弥散流型转变.     

西南印度洋中脊地质构造对地幔部分熔融的影响:深海橄榄岩尖晶石成分证据

慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊普遍发育转换断层,洋脊分段性明显,是研究地质构造与地幔部分熔融关系的理想场所。对西南印度洋中脊(52°20′53°30′E)Gallieni转换断层与Gazelle转换断层之间洋脊段6个站位的深海橄榄岩研究发现:尖晶石Cr#的变化范围为0.194～0.329,对应的地幔部分熔融程度为7.6%～13.0%,反映全球洋中脊系统中低程度的地幔部分熔融,并且离转换断层近的地幔部分熔融程度低于洋脊分段中心,这种差异除了受转换断层的冷却作用影响外,还可能与洋脊分段中心更强的岩浆抽提作用有关。将研究区与全球其他洋脊对比发现,尖晶石Cr#及对应的地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的降低而降低,在探讨地幔部分熔融程度与洋脊扩张速率的相关性时,通过对转换断层效应的校正,能够更准确地反映地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的变化趋势。     

西南印度洋超慢速扩张脊49.6°E热液区硫化物矿物学特征及其意义

2005年在西南印度洋脊49.6°E发现热液异常,并于2007年取得硫化物样品,这是首个在全球超慢速扩张洋脊发现活动的海底热液区。对该区硫化物开展了矿物学和矿物化学研究。结果表明,西南印度洋脊49.6°E热液区硫化物可划分出富Zn和富Fe两种矿石自然类型,矿石中广泛发育溶蚀孔洞构造、"黄铜矿疾病"结构、网格状固溶体分解结构、同质增生结构等结构构造。根据矿物化学成分变化,矿石矿物可划分出Fe-S系列、Zn-S系列、Cu-Fe-S系列、Cu-S系列及Au、Cu、W自然金属系列等。该区硫化物的沉积过程可划分为2个阶段:Ⅰ.富Zn硫化物沉积阶段,矿物组合以闪锌矿-黄铁矿-黄铜矿为主,成矿流体沉积温度相对较低;Ⅱ.富Fe硫化物阶段,矿物组合以黄铁矿-白铁矿-闪锌矿-等轴古巴矿为主,成矿流体沉积温度相对较高。后期沉积过程(阶段Ⅱ)对早期沉积过程(阶段Ⅰ)的硫化物进行了部分叠加改造。     

西南印度洋洋盆演化和岩浆地球化学印迹

西南印度洋中脊(SWIR)平均扩张速率约为14 mm/yr,是全球洋中脊系统的重要组成端元,因其具有慢速-超慢速扩张特征,引起全球科学家的广泛关注。基于前人对SWIR的综合研究成果,从构造和岩浆作用两个角度出发,系统地回顾了SWIR的形成和演化历史,探讨了岩浆的分布特征和地幔不均一性成因。SWIR的形成始于冈瓦纳大陆的裂解,中段洋脊区域(26～42°E)是印度洋最早开启的窗口,历经多次洋脊跃迁和扩展作用形成了斜向扩张展布,多分段的构造格局。地幔热点在冈瓦纳大陆裂解过程中扮演了关键角色,并对SWIR的洋底地貌和岩浆作用具有显著影响,其中Bouvet和Marion热点在SWIR的西段和中段岩浆均留下了地球化学印迹。SWIR西段岩浆除却Bouvet热点影响之外表现出与大西洋-太平洋型玄武岩相似的同位素地球化学特征。在SWIR中段,39～41°E附近的岩浆具有显著的DUPAL异常特征,与冈瓦纳大陆的初始形成、裂解紧密相关。受俯冲改造的中—新元古代的造山带岩石圈地幔拆沉是造成SWIR中段地幔不均一性的重要根源。在SWIR东段,46～52°E区域内的局部岩浆组成异常,推测具有大陆地壳物质混染的成因。而在Melville转换断层以东,洋脊形成时间最晚,玄武岩的地幔源区受到了富集组分的交代作用,其同位素组成与相邻的中印度洋中脊(CIR)和东南印度洋中脊(SEIR)地幔源区具有亲缘性。     

西南印度洋龙旂热液区(49.6°E)硫化物的矿物学特征

<正>不同的构造环境必然会产生不同的热液循环系统。在超慢速扩张的西南印度洋(SWIR),不仅扩张速率不同于快速扩张脊,中脊扩张机制(动力)、岩浆供应的规模与形式、海底基岩的类型等也都有所不同,这就使得SWIR的热液活动系统在热液循环、岩水反应、物质来源、热液喷出的规模与频率等诸多方面都必将有其独特性。然而,由于受调查工作的限制,我们迄今对超慢速扩张脊热液活动及     

西南印度洋超慢速扩张脊热液区多金属硫化物Fe-Cu-Zn同位素组成特征初步研究

<正>海底热液硫化物是一种重要的海底矿产资源,并在全球范围内的大洋中脊、海山及弧后盆地有较为广泛的分布,具有重要的经济价值和战略意义,其中西南印度洋中脊(SWIR)热液体系更因其超慢速的扩张速率而在全球大洋中脊系统中独具特色,且研究程度较低(陶春辉等,2011)。而同位素地球化学对于解释海底多金属硫     

印度洋构造过程重建与成矿模式：西南印度洋洋中脊的启示EI北大核心CSCD

印度洋经历过复杂的构造演化,其中3次重大的三联点和洋中脊跃迁、板块重组对印度洋现今构造格局的形成具有重要影响。本文基于Gplates板块重建技术和古水深数据,并融合前人热点和年代学研究结果,重点探讨了120 Ma、90 Ma、84 Ma、65 Ma、40 Ma、24 Ma和15 Ma发生在印度洋的重大构造事件,讨论了这些构造事件在西南印度洋超慢速扩张脊构造特征上的关联,探讨了西南印度洋不同演化阶段的两种海底热液成矿模式,即早期热点-洋中脊相互作用相关的热点成矿模式和后期海洋核杂岩相关的湿点成矿模式。     

印度洋构造过程重建与成矿模式:西南印度洋洋中脊的启示

印度洋经历过复杂的构造演化,其中3次重大的三联点和洋中脊跃迁、板块重组对印度洋现今构造格局的形成具有重要影响。本文基于Gplates板块重建技术和古水深数据,并融合前人热点和年代学研究结果,重点探讨了120 Ma、90 Ma、84 Ma、65 Ma、40 Ma、24 Ma和15 Ma发生在印度洋的重大构造事件,讨论了这些构造事件在西南印度洋超慢速扩张脊构造特征上的关联,探讨了西南印度洋不同演化阶段的两种海底热液成矿模式,即早期热点-洋中脊相互作用相关的热点成矿模式和后期海洋核杂岩相关的湿点成矿模式。     

西南印度洋超慢速扩张脊49.5°E热液区热液硫化物成矿作用研究

西南印度洋49. 5°E热液区是我国"大洋一号"科学考察船于2007年在西南印度洋科学考察航段发现的热液活动区,也是在全球超慢速扩张脊中发现的第一个正在活动的热液区(Tao et al.,2007).该区位于西南印度洋脊西端,Indomed(46. 0°E)和Gallieni (52.2°E)断裂带之间的第28脊段的裂谷西南壁上.     

Mantle melting beneath Gakkel Ridge (Arctic Ocean): abyssal peridotite spinel compositions

The ultraslow spreading Gakkel Ridge represents one of the most extreme spreading environments on the Earth. Full spreading rates there of 0.6–1.3 cm/year and Na_8.0 in basalts of 3.3 imply an extremely low degree of mantle partial melting. For this reason, the complementary degree of melting registered by abyssal peridotite melting residues is highly interesting. In a single sample of serpentinized peridotite from Gakkel Ridge, we found spinels which, though locally altered, have otherwise unzoned and thus primary compositions in the cores of the grains. These reflect a somewhat higher degree of melting of the uppermost oceanic mantle than indicated by basalt compositions. Cr/(Cr+Al) ratios of these grains lie between 0.23 and 0.24, which is significantly higher than spinels from peridotites collected along the faster spreading Mid-Atlantic and Southwest Indian Ridges. Crustal thickness at Gakkel Ridge can be calculated from the peridotite spinel compositions, and is thicker than the crustal thickness of less than 4 km estimated from gravity data, or predicted from global correlations between spreading rate and seismically determined crustal thickness. The reason for this unexpected result may be local heterogeneity due to enhanced melt focussing at an ultraslow spreading ridge.     

Three steps of serpentinization in an eclogitized oceanic serpentinization front (Lanzo Massif – Western Alps)

The Lanzo peridotite massif is a fragment of oceanic lithosphere generated in an ocean–continent transition context and eclogitized during alpine collision. Despite the subduction history, the massif has preserved its sedimentary oceanic cover, suggesting that it may have preserved its oceanic structure. It is an exceptional case for studying the evolution of a fragment of the lithosphere from its oceanization to its subduction and then exhumation. We present a field and petrological study retracing the different serpentinization episodes and their impact on the massif structure. The Lanzo massif is composed of slightly serpentinized peridotites (<20% serpentinization) surrounded by an envelope of foliated serpentinites (100% serpentinization) bordered by oceanic metabasalts and metasedimentary rocks. The limit between peridotites and serpentinites defines the front of serpentinization. This limit is sharp: it is marked by the presence of massive serpentinites (80% serpentinization) and, locally, by dykes of metagabbros and mylonitic gabbros. The deformation of these gabbros is contemporaneous with the emplacement of the magma. The presence of early lizardite in the peridotites testifies that serpentinization began during the oceanization, which is confirmed by the presence of meta‐ophicarbonates bordering the foliated serpentinite envelope. Two additional generations of serpentine occur in the ultramafic rocks. The first is a prograde antigorite that partially replaced the lizardite and the relict primary minerals of the peridotite during subduction, indicating that serpentinization is an active process at the ridge and in the subduction zone. Locally, this episode is followed by the deserpentinization of antigorite at peak P–T (estimated in eclogitized metagabbros at 2–2.5 GPa and 550–620 °C): it is marked by the crystallization of secondary olivine associated with chlorite and/or antigorite and of clinopyroxene, amphibole and chlorite assemblages. A second antigorite formed during exhumation partially to completely obliterating previous textures in the massive and foliated serpentinites. Serpentinites are an important component of the oceanic lithosphere generated in slow to ultraslow spreading settings, and in these settings, there is a serpentinization gradient with depth in the upper mantle. The seismic Moho limit could correspond to a serpentinization front affecting the mantle. This partially serpentinized zone constitutes a less competent level where, during subduction and exhumation, deformation and fluid circulation are localized. In this zone, the reaction kinetics are increased and the later steps of serpentinization obliterate the evidence of this progressive zone of serpentinization. In the Lanzo massif, this zone fully recrystallized into serpentinite during alpine subduction and collision. Thus, the serpentinite envelope represents the oceanic crust as defined by geophysicists, and the sharp front of serpentinization corresponds to an eclogitized seismic palaeo‐Moho.     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段东波蛇绿岩的构造背景特征

西藏东波蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带西段,由地幔橄榄岩、辉石岩和辉长岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩、纯橄岩和少量二辉橄榄岩。岩体的边界出露玄武岩和硅质岩等。地幔橄榄岩中有少量辉石岩和辉长岩的脉岩,宽约1 m,走向北西,与岩体的构造线方向基本一致。各岩相岩石地球化学研究结果表明,东波蛇绿岩的岩相存在较大的差异,玄武岩具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征,而地幔橄榄岩中辉石岩、辉长岩脉与洋中脊玄武岩(MORB)相似,形成于洋中脊环境,并受后期俯冲流体作用的改造。东波岩体中二辉橄榄岩具有与深海地幔橄榄岩较一致的轻稀土亏损特征,而方辉橄榄岩和纯橄岩的地球化学特征显示出岩体形成于MOR环境,后受到SSZ环境的改造。东波蛇绿岩的岩石地球化学特征显示其洋中脊叠加洋岛的构造背景。     

西昆仑山库地蛇绿岩的特征及其构造意义

库地蛇绿岩套由下部超镁铁质岩、辉长岩、幔源型花岗岩和上部基性火山岩、复理石等成分构成,形成于震旦纪-寒武纪。通过基性的辉长岩、玄武岩的矿物学、岩石学和地球化学研究得出,辉长岩表现出与典型蛇绿岩套中的堆晶辉长岩的特征相一致;而玄武岩则与大洋中脊玄武岩的特征一致,认为该蛇绿岩套是形成于洋中脊的蛇绿岩套。结合库地岛弧花岗岩的特征,提出塔里木盆地南缘在震旦纪-早古生代时期存在一个广阔的大洋,这一大洋在志留纪末期关闭。     

北秦岭松树沟橄榄岩与铬铁矿矿床的成因关系

松树沟橄榄岩体是秦岭造山带中规模最大的赋存铬铁矿床的超基性岩体。松树沟橄榄岩主要由细粒橄榄岩质糜棱岩和中粗粒橄榄岩组成。本文通过对松树沟橄榄岩的岩相学、主微量、稀土元素地球化学的系统研究,认为松树沟细粒方辉橄榄岩为洋脊扩张过程中地幔岩减压-近分离熔融产生的残留体,细粒纯橄岩主要由地幔橄榄岩熔融残留橄榄石、消耗辉石的减压熔融反应:aCpx+bOpx+cSpl=dOl+1Melt生成的橄榄石和少量的地幔方辉橄榄岩残留体组成,但均受到了后期渗滤熔体的再富集作用;中粗粒纯橄岩和方辉橄榄岩主要为上述反应产生的渗滤熔体被圈闭在迁移通道或减压扩容带内在热边界层(TBL)通过反应:MeltA=Ol+MeltB冷凝结晶而成,属堆晶橄榄岩。Pb-Sr-Nd同位素地球化学的证据显示,松树沟橄榄岩与基性岩具有共同的地幔源区,二者同为松树沟蛇绿岩的重要组成部分。通过矿床地质特征及铬铁矿电子探针测试研究,认为松树沟铬铁矿床是产于中粗粒堆晶纯橄岩中的层状铬铁矿床,形成于格林威尔期松树沟洋盆的扩张过程中,是中粗粒纯橄岩在热边界层(TBL)的冷凝结晶过程中岩浆分异作用的产物。     

蛇纹岩化对洋中脊超基性岩热液硫化物成矿的影响:来自青藏高原德尔尼铜矿床的启示

洋中脊超基性岩热液成矿系统通常与洋底核杂岩构造有关,多发育大型矿床,具有巨大的资源前景。然而,受大洋调查取样手段的限制,超基性岩蛇纹岩化对成矿的影响仍需进一步研究。德尔尼铜矿床是地质历史上该类矿床的典型案例,对于理解其成矿模式,以及大洋硫化物勘探具有指导意义。本文选取德尔尼铜矿床块状硫化物样品进行黄铁矿的S同位素分析,结果表明其δ³⁴S值主要分布在-0.4‰～+6.3‰。结合前人研究发现,形成于深部网脉状、条带状矿石中的δ³⁴S值为负值,而经历表层喷流和破碎作用的块状和角砾状矿石中的δ³⁴S值为正值,二者呈对称分布,这主要是由于还原条件下岩浆排气产生的SO_2和H_2S动态平衡并逐渐沉淀S^2-,表明蛇纹岩化提供的还原环境对热液系统演化产生了重要影响。然而,磁黄铁矿和矿床Ni的分布指示成矿物质中超基性岩的贡献较小,主要物质来源是洋中脊深部的基性岩浆,通过热液循环将物质运移至海底并喷流成矿。对比现今超基性岩赋矿的高温热液硫化物矿床,德尔尼铜矿床形成温度更低,代表了超基性岩赋矿热液硫化物中的中温端元,表明在距离拆离面一定距离(约2～4km)的位置也可能形成大型的热液硫化物矿床,这对于现今洋中脊热液硫化物勘探具有一定的指导意义。     

Morphotectonics and tectonic processes of the Southwest Indian OceanEI北大核心CSCD

The Southwest Indian mid-ocean ridge (SWIR) is an ultraslow spreading ridge. Based on the submarine bathymetric data, we develop a new division principle on submarine morphotectonics and subdivide the SWIR into the seven-order tectonic geomorphologic units. Taking its submarine morphotectonics in the middle segment and adjacent seafloors of the mid-ocean ridge between Discovery II and Gallieni transform faults as a sample, this paper systematically analyzes its tectonic evolution, segmentation, segmentation and propagation mechanism, the formation of the central rift valley, the ridge-plume interactions, and the ocean ridge jumping. The results showed that the mid-ocean ridges can be divided into four three-order morphotectonics units (i.e., one-order segments of mid-ocean ridge), from west to east, which are separated by the Andrew Bain, the Prince Edwards, the Discovery II, and the Gallieni transform faults, respectively, corresponding to ridge landforms associated with a strongly hotspot-affected ridge, a weakly hotspot-affected ridge, and a normal ultraslow spreading ridge. Each segment can be further subdivided into three or four secondary segments. This paper focuses only on the segmentation and division from fourth-order to seventh-order morphotectonics units between the Discovery II and the Gallieni transform faults (i.e., the fourth-order morphotectonics unit of mid-ocean ridges can be subdivided into other three secondary units). Here the seventh-order morphotectonics unit consists of segments of laterally-aligned rifts (shear zone), en echelon rifts, and other transverse-faulting structures. The mid-ocean ridge segment experienced three oceanic ridge jumping at about 80 Ma, 60 Ma and 40 Ma, respectively, which were affected by the Marion and Crozet hotspots, or the Madagascar Plateau, etc. The oceanic processes of the SWIR are related to the Gondwana breakup, and its tectonic processes has been analyzed in detail as the periodic pull-apart extension, domino-style half-graben, graben subsidence, oceanic core complex, etc. in axial mid-oceanic ridge since 20 Ma. ©, 2015, Science Press. All right reserved.     

高压-超高压变质带中超基性岩的成因类型及其流体活动

超基性岩的地质过程提供了地幔岩在造山带形成过程中所作的贡献,并记录了地质构造以及壳-幔之间相互作用的信息。根据现有的研究,可将俯冲带橄榄岩大致分为陆下地幔橄榄岩、基性-超基性堆晶杂岩和大洋地幔橄榄岩。文中简要评述了不同类型造山带橄榄岩的岩石学和地球化学特征。不同类型的橄榄岩所经历的地质历史不同,而留有不同的岩石学和地球化学特征。大多数造山带橄榄岩经历了高压-超高压变质作用,并受到蛇纹岩化等多期次流体和融体的交代作用,因而俯冲造山带的辉石岩和橄榄岩无论在岩石学的组成、结构和地球化学等特征方面通常表现得复杂多变。     

橄榄岩—熔体相互作用过程中Re-Os体系的变化趋势: 对华北新生代地幔橄榄岩Re-Os年龄含义的启示

橄榄岩的Re-Os同位素体系作为探讨岩石圈地幔形成年龄的重要手段已受到人们越来越多的重视。然而,Re-Os体系是否会受到橄榄岩的低温蚀变如蛇纹石化和地幔交代作用或橄榄岩—熔体相互作用的影响并不十分清楚。本文在总结国际上典型造山带橄榄岩剖面研究和地幔橄榄岩捕虏体研究的基础上,发现橄榄岩的Re-Os同位素体系基本不受蛇纹石化等低温蚀变作用的影响; 但橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re-Os体系的变化即Re或Os的带入。当熔体/岩石比例较小时(≤1),橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re含量显著增加,而放射成因的Os同位素即¹⁸⁷Os增量有限。但当熔体/岩石比例很大时(≥1),会造成¹⁸⁷Os同位素显著增加。同时,橄榄岩的Re含量与中等程度不相容主、微量元素如Al、Ti、Yb的正相关关系可以通过橄榄岩的两阶段演化模式来解释,即早期的部分熔融残留和后期的橄榄岩—熔体相互作用共同影响的结果。橄榄岩的Re含量与Cr含量的正相关关系进一步说明了这一问题。上述结果对华北东部岩石圈地幔的演化过程有重要的启示作用。因为华北东部古生代时期的确存在太古宙岩石圈地幔,然而新生代时期地幔橄榄岩捕虏体普遍具有元古宙而非太古宙的事实证明橄榄岩—熔体的相互作用的确广泛存在,从而造成岩石圈地幔橄榄岩变年轻。因此,新生代地幔捕虏体的Re-Os同位素年龄并不是岩石圈地幔的形成年龄,而是混合作用的结果。汉诺坝地幔橄榄岩的Re含量和Sr、Nd同位素组成符合橄榄岩—多元熔体相互作用的混合趋势,其橄榄岩的全岩Al₂O₃含量和橄榄石Fo的反相关性能够通过橄榄岩—熔体相互作用来解释。