冲绳海槽中部玄武岩的岩石学和地球化学研究

1992年冲绳海槽地质调查时,在134站(126°56′7″E,27°30′0″N)共采集到3件玄武岩样品,其中1件取自134站表层样,另外2件取自134站柱状样中的118-143cm处和193- 218cm处(刀口位置)。通过对上述3件玄武岩样品的岩相学、岩石化学组成、稀土元素和微量元素和锶同位素比值分析研究,认为本区玄武岩具多期次喷发特征,早期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数较低,晚期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数相对较高,表明了单斜辉石为晚期结晶堆积产物。本区玄武岩稀土配分模式与岛弧拉斑玄武岩基本一致,其⁸⁷Sr与⁸⁶Sr质量分数比值m(⁸⁷Sr)/m(⁸⁶Sr)为0.7046,亦与岛弧拉斑玄武岩相当。最后利用Rb-Sr丰度特征确定本区的地壳厚度为19-24 km。     

冲绳海槽中部玄武岩的岩石学和地球化学研究

1992年冲绳海槽地质调查时,在134站(126°56′7″E,27°30′0″N)共采集到3件玄武岩样品,其中1件取自134站表层样,另外2件取自134站柱状样中的118-143cm处和193- 218cm处(刀口位置)。通过对上述3件玄武岩样品的岩相学、岩石化学组成、稀土元素和微量元素和锶同位素比值分析研究,认为本区玄武岩具多期次喷发特征,早期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数较低,晚期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数相对较高,表明了单斜辉石为晚期结晶堆积产物。本区玄武岩稀土配分模式与岛弧拉斑玄武岩基本一致,其87Sr与86Sr质量分数比值m(87Sr)/m(86Sr)为0.7046,亦与岛弧拉斑玄武岩相当。最后利用Rb-Sr丰度特征确定本区的地壳厚度为19-24 km。     

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动的若干特征

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动为弧后盆地型热液活动。在水深 ６５０～７７０ｍ处发育有活烟囱，喷出的热液温度（２７０℃）临近当地沸点（２７５℃），热液 中富含ＣＯ２气泡。稳定同位素研究表明，热液活动与岩浆活动有关。根据热液沉积 物的矿物学及化学特征可将其划分为４种类型，它们是富硅热液沉积物、富硫酸盐 热液沉积物、块状富硫化物热液沉积物和碎屑状富硫化物热液沉积物。热液沉积物 中至少含有２７种矿物，并富集了Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｇ等成矿元素。     

冲绳海槽火山成因斜长石的分布及成分特征

对冲绳海槽表层样和柱状样中与火山作用有关的斜长石进行了初步研究，根据斜长石的分布特征和Ａｎ值演化特征讨论了该区岩浆－火山作用活动特点。     

冲绳海槽南部海底热液活动区地形地貌特征及成因分析

为了进一步理解构造地质过程对弧后盆地热液活动及成矿作用的影响和控制,以实测和收集的多波束资料为基础,对冲绳海槽南部多个海底热液活动区的地形地貌特征进行了精细刻画。结合前人研究成果,从构造地质学的角度分析了热液区地形地貌的成因机制。结果表明,冲绳海槽南部热液区均为海底火山成因地貌,不同热液区的海底地貌分属于不同类型岩浆作用的产物：D海丘受岛弧和弧后盆地岩浆作用的双重影响,A海丘群由岛弧为主的多源岩浆作用产生,C海丘和B海丘群属于琉球火山岛弧,雨花海丘形成于造山期后地壳伸展导致的岩浆上涌。冲绳海槽中央地堑与琉球火山岛弧的交汇处有利于形成大规模岩浆和地热活动。琉球火山岛弧的岩浆活动存在时空迁移,与海槽构造演化过程中由分散式裂陷向中心式裂陷的转换有关。唐印热液区的存在表明台湾北火山带在槽底北缘及陆坡区仍具有较强的岩浆和地热活动性,是未来冲绳海槽南部海底热液调查的重要靶区之一。     

冲绳海槽中部的火山口

冲绳海槽位于中国东海大陆架的东部,与东海陆架相连,是一个新生的孤后盆地,海底火山活动和地震频繁,断裂体系十分发育,沉积了十分丰富的火山碎屑沉积物,根据海底沉积物中的浮岩与磁铁矿含量变化,结合水深资料推测了海底火山口的位置,结果表明Z 14—5测站(27°18′N、127°12′E)附近是一个火山口。     

冲绳海槽高热流值区的特征

研究表明,冲绳海槽是一个罕见的高热流值区,是个活动的弧后裂谷,而且热水活动,地震活动,火山活动与之有密切的联系。     

冲绳海槽中部热液活动区岩芯沉积物稀土元素地球化学特征

针对冲绳海槽中部热液活动区附近的沉积物岩芯(H9),利用碱熔法和等离子体发射光谱法对其稀土元素组成进行了分析。结果表明,在岩芯中稀土元素含量在75—80cm段发生转折,75cm以上岩芯段沉积物中稀土元素总量相对较高,而且稀土元素总量,尤其是轻稀土元素总量,与(Fe+Mn)/Al相关性较好。该段沉积物中稀土元素页岩标准化配分模式呈右倾或近似水平,突出特征表现为轻稀土间的明显分异和Eu的相对富集,与热液源稀土元素组成极为相似。与热液流体和热液硫化物相比,分异程度和Eu正异常程度都较低,同时,具有明显的负Ce异常,与海水的稀土配分模式相类似。由此可见,热液活动对该岩芯上段沉积物中稀土元素组成具有重要影响,一方面表现为热液源物质的直接输入,另一方面表现为热液颗粒物质沉积过程中对海水中稀土元素的清扫。     

冲绳海槽北段的重磁场特征及地质意义

１９９２年之前,国内对冲绳海槽的调查研究主要集中在海槽的中部和南部,而对其北段的调查研究工作却很少。根据实测的重磁异常,较深入地分析了海槽北段的地球物理场特征,构造活动地壳结构及应力状态,结果表明冲绳海槽北段同样具有强烈的地壳构造活动。     

南海中部和冲绳海槽沉积物中的氨基酸物质

本文通过对南海中部和冲绳海槽三个深海沉积物柱状样腐植物质水解氨基酸的研究,试图阐述南海和冲绳海槽沉积物的演化与沉积环境。     

冲绳海槽沉积演化的时空特征

冲绳海槽是晚中新世(9～6Ma)以来形成的与板块俯冲作用密切相关的弧后盆地。将冲绳海槽的沉积演化分成3个阶段：中新世晚期(9～6Ma)-上新世末期(2Ma)、上新世末期-晚更新世(130ka)、晚更新世-现在。研究分析表明,冲绳海槽北段发育最早(中新世晚期),但盆地演化程度最低;中段发育次之而演化程度高;南段发育晚(上新世末期)而演化程度高。现阶段的冲绳海槽,其北段处于衰退期,而中段和南段处于扩阔期。构造活动在盆地的演化中占主导作用,它首先为海槽相当长的地质时期内提供宏观的初始沉积格局,其次为盆地沉积提供部分沉积物质(火山物质和热液)。在构造活动强烈的时期,地壳拉伸对沉积层序的影响大于沉积作用,当构造活动趋于缓和时,相对海平面变化控制了盆地内部沉积结构的变化。     

冲绳海槽DGKS9603孔细粒沉积物元素组合特征及其意义

通过对冲绳海槽DGKS9603孔柱样高密度取样,提取样品中小于2μm的黏土粒级组分,利用ICP-AES进行常、微量元素含量分析后,再经多种方法处理数据,发现该孔沉积物物源时段分明:距今45～43ka以生物源作用为主,距今43～41ka以火山作用为主,距今41.0～11.2ka以陆源作用为主,距今11.2～0.0ka以生物源作用为主.元素和氧化物含量的垂向变化主要受古气候、古环境变化的影响.DGKS9603孔沉积物元素地球化学特征清晰地记录了E3,YD,H1,LGM,H2,H3,H5七次变冷事件,并表明该孔很可能受到了A,B,C三次火山事件的影响.     

冲绳海槽沉积物干酪根特征

本文采用元素分析、镜下观察、红外光谱、扫描电镜和热解分析等技术,分析了冲绳海槽柱状样中腐植酸、富里酸和干酪根的化学、物理特征,并探讨了它们之间的成因关系和干酪根类型。沉积物的产烃能力甚差,每吨沉积物仅能生成0.49～1.18kg烃类物质。     

南冲绳海槽及其邻域的基底断裂构造

EW、NEE和NE向基底断裂沿主构造线方向展布,多属张性断裂.基底大断裂宏观上形成和控制了各主构造带的基本构造格架和各具特色的地质构造发育.它们的形成与弧后地慢流上涌和岛弧的旋张掀斜运动而出现的海槽张裂运动密切相关.NW、NNW和NW向基底断裂多属张扭性平移断层.它们对主构造带分割断错,形成和控制了次一级构造区块各具特色的地球物理和地质构造特征.宫古断裂带长期活动,作用十分强烈.它们的形成是由于受来自菲律宾海方向的水平应力作用,地壳作破坏性应力调整的结果.     

冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录

对采自冲绳海槽中部现代海底热液活动区的H9岩心沉积物进行了常量、微量元素分析,结果表明大部分元素含量在岩心75~80 cm处有一个明显的突变,上段中明显富集多种微量元素,这些元素正好对应于海槽中非热液活动区沉积物中相对亏损的元素,是热液活动区沉积物中的富集特征元素.75~80 cm处岩心沉积物中元素含量突变标志着冲绳海槽中部现代海底热液活动的开始或显著加强.除锰外,在其他热液活动区(如洋中脊等)显著富集的铁、铜、钴、镍在该区富集程度不高,但铅、鉮、锑、汞在上段岩心沉积物中的平均含量较下段高3~6倍,较非热液活动区沉积物中含量高3~12倍.这些富集元素与冲绳海槽热液活动成因硫化物中富集元素非常一致,表明该区热液活动对沉积物中锰、铅、鉮、锑、汞具有重要贡献,锰、铅、鉮、锑、汞是海槽中部现代海底热液活动的特征性示踪元素组合.岩心沉积物中很好地记录了热液活动的发展演化,该区海底热液活动从距今5740a开始发生或显著增强,并且一直持续到现在,只是其间活动程度经历了强弱变化,岩心上段锰的平均堆积速率约为40.461μg/(cm2·ka),与其他热液活动区的相当.     

冲绳海槽晚更新世以来沉积速率的时空差异及其控制因素

收集和分析了冲绳海槽内不同区域的33个站位柱状样的测年资料,计算了不同时段的沉积速率。结果表明,冲绳海槽内晚更新世以来的沉积速率有较大的时空差异,在空间上,由北向南有沉积速率增加的趋势,而靠近海槽西坡的站位沉积速率要大于东坡;在时间上,晚更新世期间的沉积速率要明显大于全新世。冲绳海槽内不同区域和不同时段沉积速率的差异反映了海槽内沉积环境和物质来源的复杂性,这种差异性主要是由不同区域沉积作用和物源供应变化的结果引起,末次冰消期以来的古海洋环境的变化、黑潮的摆动等因素也起到一定的作用,而事件沉积(如火山-热液作用和浊流沉积)的影响也不容忽视。     

冲绳海槽中部热液区及典型喷口区地形地貌特征

利用最新测量的高精度深水多波束资料,对冲绳海槽中部热液活动区的地形地貌特征进行了系统的分析后发现,研究区地形情况相当复杂,起伏变化较大,总体上呈沿SW—NE向延伸的裂谷地势,裂谷水深范围约在1 500~1 800 m,大量呈SW—NE向的线性海山链和裂谷、洼地地貌交错出现,分析认为其形成可能与冲绳海槽的弧后扩张作用有关。另外,通过ROV(Remotely Operated Vehicle)上获得的影像,结合浅表层沉积物和岩石样品分析发现,2处喷口地形地貌情况明显不同,Iheya North喷口区地形起伏变化大,具有较多烟囱体、丘体,周围沉积物以硫化物砂为主;Iheya Ridge则以裂隙式溢流为主,分布范围广,地形倾斜平整,少见烟囱体、丘体,底质较硬,热液沉积物分布较少。     

冲绳海槽中部火山事件的环境磁学记录

对冲绳海槽中部DH180岩心沉积物进行了AMS14C测年、磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度等试验,在含火山物质高的两段层位各磁学参数发生了异常变化。在57.5~82.5和212.5~252.5 cm深度处磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度表现出增大的变化趋势,饱和度则出现相对减小的变化趋势。根据磁学参数异常变化的位置和测年数据,对所记录的两次火山事件发生年代进行了计算,它们分别为距今约12.6和6.2 ka,最近一次火山喷发的年代与K-Ah火山喷发的年代基本一致。     

冲绳海槽中部表层沉积物的重矿物分布和来源

根据冲绳海槽表层沉积物的重矿物含量变化、物源、成因、地貌和沉积特征划分出东海陆坡、琉球岛坡和海槽槽底三个矿物组合区以及六个矿物组合亚区，并对其物质来源和影响范围作了讨论。