海洋地理信息系统的应用现状及其发展趋势

21世纪是人类开发和利用海洋的世纪,海洋地理信息系统(MGIS)作为空间信息数据收集、存储、快速访问、综合管理、智能分析和解决实际空间问题的有力工具,具有强大的时空处理能力,已开始在海洋诸多领域进行应用.概述了MGIS的发展概况、基本功能,分析其在海洋研究各领域的应用现状及应用过程中面临的问题,并对MGIS的未来发展趋势进行了探讨.     

西北印度洋脊的厘定及其地质构造特征

西北印度洋的洋脊系统目前以"中印度洋脊"和"卡尔斯伯格脊"分别指示南北两段,两者的分界点被认为是澳大利亚板块与印度板块的板块边界与洋脊的交点,但具体分布位置不明确.基于已有的地质、地球物理和地球化学等多方面特征,认为卡尔斯伯格脊和中印度洋脊可以统一称为"西北印度洋脊",从罗德里格斯三联点一直延伸到欧文断裂带.新的洋脊厘定将有助于更全面地了解整个西北印度洋的洋脊演化和地球动力学过程.西北印度洋脊地形上南北两端断裂较少,中间断层密集,形似吸管的弯折部位,调节洋脊的转向.重力异常显示沿脊轴方向两端高中间低的特征,表明两端岩浆供给相对充足,而中间断层密集区岩浆量少.磁异常特征显示清晰的分带性,指示多阶段的洋脊扩张历史.岩石地球化学特征显示南北两个同位素相对富集洋脊段,可能与热点作用相关,或与残留岩石圈或地壳物质对亏损软流圈地幔的富集改造有关.     

俯冲循环组分对大洋地幔不均一性的定量约束

大洋地幔内部存在广泛的不均一性,其成因可有多种模式,其中俯冲循环作用对地幔组成的变化具有重要影响. 为明确各循环组分对亏损地幔的改造作用及其在富集源区中的相对贡献,系统总结了不同循环组分（远洋沉积物、俯冲洋壳、陆壳）的平均微量元素特征,计算了各循环组分在俯冲过程中经历的化学变化. 基于改造后的循环组分,开展与亏损地幔源区的混合和熔融模拟. 结果表明,HIMU型玄武岩可以由纯俯冲洋壳（≤10%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（0.5%~1.5%）形成;而EMI型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、俯冲剥蚀的下陆壳物质（≤3%）、亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~2%）形成;EMII型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、GLOSS-II（全球俯冲沉积物）或上陆壳物质（≤0.8%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~1.5%）形成.      

塔里木盆地二叠纪大火成岩省的特点及其与峨眉山大火成岩省对比的启示

塔里木板块在中亚大地构造的演化过程中具有十分重要的地位,而且塔里木盆地是中国最大的含油气盆地,石油和天然气资源丰富,是中国油气资源的战略接替区.塔里木板块内部发育了大量由早-中二叠世板内岩浆作用所形成的、以玄武岩类为主的基性岩浆岩,包括玄武岩、辉绿岩、玄武安山岩等,残余分布面积约20万km2,厚几十米至几百米,规模与蛾眉山玄武岩(25万km2)相当.     

塔里木盆地二叠纪玄武岩的地球化学特征及其与峨眉山大火成岩省的对比

中国西部地区发育了塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省,分别形成于280Ma左右和258~260Ma。对比两个大火成岩省的玄武岩的地球化学特征,发现塔里木玄武岩的岩石地球化学特征与峨眉山玄武岩相似,Fe ₂O₃＝15.29%~17.97%,大于10%,比MORB富铁,指示其深源以及地幔柱源特征,为典型的溢流玄武岩。稀土元素比值显示其落在由石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融线上,表明该玄武岩是在厚的岩石圈下由异常热的地幔经低部分熔融形成的。微量元素特征比值分析,揭示了塔里木玄武质岩浆在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省一样,可能起源同一个来自于核幔边界的超级地幔柱,它们很可能是塔里木板块和扬子板块在二叠纪北向漂移过程中先后穿越同一个超级地幔柱的结果。     

塔里木二叠纪玄武岩的铂族元素特征及其对岩浆演化和硫化物成矿作用的启示

二叠纪大陆溢流玄武岩在新疆塔里木盆地中部及西部地区广泛出露,其覆盖面积达25万km2,它们与大规模辉绿岩墙、层状基性-超基性侵入杂岩体、超基性隐爆角砾岩筒、超基性岩脉和石英正长岩体以及双峰式岩墙等共同构成了约274～290Ma的塔里木大火成岩省。与俄罗斯的西伯利亚大火成岩省及我国西南部的峨眉山大火成岩省相似,在塔里木大火成岩省内已发现有不少铜镍铂族元素岩浆型矿床,这些矿床主要分布在塔里木盆地周缘的东天山、北山等地区,但是在塔里木盆地的内部尚未有具经济价值     

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。     

塔里木柯坪地区二叠系沉积岩碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素特征及其对塔里木块体地质演化的限定

塔里木早二叠世大火成岩省是我国继峨眉山大火成岩省得到国际公认后的又一个重要的大火成岩省,对其中广泛出露的多层玄武质熔岩的夹层沉积岩中的锆石年代学和Hf同位素特征研究可以对塔里木早二叠世大火成岩省的岩浆演化以及之前的地质史方面的认识提供重要的信息。本文选取塔里木西北缘柯坪地区印干村大湾沟剖面玄武岩的夹层粉砂岩中3个不同层位的沉积岩样品,对其中碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成进行了较系统的研究。研究表明3个样品碎屑锆石U-Pb年龄中最年轻的一组年龄峰值介于284~291Ma之间,与前人对塔里木早二叠世大火成岩省大规模溢流玄武质岩浆事件相吻合。此外,还存在老于1.7Ga、0.9~1.0Ga和750~850Ma以及410~450Ma的几组年龄,可能分别对应于塔里木哥伦比亚超大陆聚合、罗迪尼亚超大陆的聚合和裂解以及志留系地层的剥蚀沉积等一系列地质事件的发生。对上述3个沉积岩样品中锆石Hf同位素成分分析得出其碎屑锆石源区成分复杂,主要源自塔里木前寒武纪基底、志留系地层和塔里木早二叠世大火成岩省岩浆事件。具有二叠纪年龄的锆石ε_Hf(t)值在-10~4之间,平均值为-4.8,Hf同位素亏损地幔模式年龄t_DM^Hf为 801~1363Ma,表明这些玄武质熔岩中沉积岩夹层的碎屑锆石应该来自古老的富集岩石圈地幔。通过对柯坪地区这些夹层沉积岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分研究,有助于对塔里木早二叠世大火成岩省岩浆演化的认识。     

西南印度洋中脊热液硫化物成矿物质来源探讨:同位素证据

报道了西南印度洋中脊47°E~55°E洋脊段热液区硫化物中He、Pb和Cu同位素特征,探讨了热液硫化物成矿物质来源特征。结果表明:硫化物N(3 He)/N(4 He)值变化范围较大(R/Ra=0.85~7.02),显示洋中脊玄武岩和海水对He来源具有不同贡献,硫化物中He主要来源于洋中脊玄武岩,也有部分放射性成因He的混入;热液硫化物Pb同位素比值变化范围很小(N(206 Pb)/N(204Pb)=18.196~18.239,N(207 Pb)/N(204 Pb)=15.479~15.490和N(208 Pb)/N(204 Pb)=37.951~38.023),与西南印度洋中脊玄武岩Pb同位素比值较大的变化范围相比,热液流体循环过程中Pb同位素发生了明显均一化;硫化物单矿物Cu同位素组成均为正值(δ(64 Cu)=(0.02~0.52)×10-3),显示西南印度洋中脊热液硫化物呈现略微富集Cu重同位素特征;西南印度洋中脊热液硫化物中He、Pb和Cu同位素记录了热液喷口流体和金属源区特征,热液硫化物成矿物质主要来源于洋中脊玄武岩和海水,但明显经历了热液流体再循环和后期改造过程。     

松辽盆地基底显生宙岩浆热事件:来自营城组火山岩捕获锆石的SHRIMP定年证据

盆地基底的研究对了解成盆历史及恢复区域古大地构背景具有重要意义.本文从松辽盆地北部早白垩世营城组火山岩的显生宙基底捕获锆石入手.对其进行SHRIMP U-Pb定年,得到7组显生宙年龄:482～481Ma、381～350Ma、297～290Ma、252～237Ma、225～219Ma、200～189Ma、183-158Ma.研究认为松辽盆地北部显生宙基底至少经历了晚泥盆世、早二叠世早期、三叠纪和早-中侏罗世等多次大规模的岩浆热事件,其中以中生代三叠纪和侏罗纪火山活动最为频繁,中生代火成岩是松辽盆地显生宙基底花岗岩的主体.这一系列显生宙的岩浆活动可能与晚古生代额尔古纳-兴安、松嫩-张广才岭、佳木斯.兴凯等地块相互间碰撞拼合后的岩石圈伸展作用、华北板块和西伯利亚板块在二叠纪末期碰撞拼合(古亚洲洋闭合造山)后的岩石圈伸展作用、侏罗纪佳木斯地块西缘洋壳俯冲并与松嫩地块拼合作用、东北亚古亚洲洋构造域向太平洋构造域转换等古大地构造运动有关.482～481Ma为变质成因锆石的年龄,代表了早奥陶世(Tremadocian阶)松辽盆地基底的变质增生作用,该变质过程可能与盆地西北部额尔古纳地块与兴安地块的拼合作用.