南海西南次海盆洋中脊分段特征

通过对南海西南次海盆的古洋中脊地貌、重力、磁力异常的分析,确定是一个带有中央裂谷性质的古扩张中心,其转换断层两侧分别在地貌、重力、磁力上表现出不同的特征。根据这些特征,沿古洋中脊识别出4条转换断层,对所有转换断层的性质进行了分析,特别对第4条转换断层的性质做了详细探讨,认为该转换断层是西南次海盆中大陆裂谷与洋壳相互演化的一个转换带,这可能意味着该转换带两侧地壳结构属性会有所不同。     

大洋中脊研究进展

洋中脊体系是地球表面最长的、连续的地形特征,也是地表最大的岩浆作用带。全球洋中脊系统总长约60 000 km,平均高2 000 m,宽2 000 m,占洋底总面积的33%。Macdonald 1982年将之分为3种类型:(1)慢速扩张脊(1～5 cm/a),如MAR;(2)中速扩张脊(5～9 cm/a),如EPR 21°N;(3)快速扩张脊     

超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究

超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征,表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析,结合实际地球物理和地球化学的观测数据,探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程,进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明,超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中,岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化;岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。     

铀系不平衡与洋中脊下的岩浆形成及其迁移过程

综述了20多年来洋中脊新生玄武岩中铀系不平衡研究成果,分析了铀系不平衡的形成机制和主要影响因素,并探讨了铀系不平衡研究中的一些问题。结果表明:(1)玄武质岩浆中230Th/238U不平衡可能产生于石榴子石稳定的深部源区,也可能来自230Th的"内部增长"(in-growth),过剩230Th更可能形成于含铝单斜辉石;(2)226Ra/230Th不平衡可能来自岩浆的形成过程,也可能来自岩浆迁移过程;(3)铀系不平衡与岩浆滞留时间和上升速率紧密相关,226Ra的大量过剩显示,这个不平衡事件形成于8ka以内,如果不考虑玄武质岩浆迁移过程的事件,则意味着岩浆迁移时间不超过8ka。提出当前亟待解决的问题:①准确模拟地幔部分熔融条件并测定铀系子体在熔体/地幔残留相间的分配系数;②提出更合理的结晶分异模型;③探索流体对226Ra/230Th不平衡的影响。     

三大洋中脊的重力异常及构造意义

本文根据中国第三次南极考察暨首次环球重力调查实测的重力资料,对太平洋、大西洋和印度洋三大洋中脊的重力异常特征及构造意义进行了较深入的研究和探讨。结果表明,构造活动强烈的世界三大洋中脊系,其活动的强大外力来源为地幔的热动力。其地壳虽新,但活动历史却很久远,且已达到热动力平衡状态。洋中脊处的低幅度、短波长变化的空间异常,不能一般近似地视为均衡异常,更不能由此断定洋中脊已处于均衡状态。在洋中脊之下,海底、莫氏面及软流层界面均发生了不同程度的拍升,是影响重力异常的主要原因。     

海洋核杂岩

为了解释洋壳中大量铲形正断层及垂直洋中脊的大量线理(如大西洋中脊的巨型窗棱构造)等现象,通过与大陆上变质核杂岩对比,近来提出了一种新的海底构造类型———海洋核杂岩。在洋底深地震剖面上核杂岩结构形态可以分为3部分,其中第1部分为层1和层2,以脆性变形为特征;第2部分为脆-韧性过渡层,拆离带发育其中,由白色结壳式碳酸盐岩和强烈蛇纹石化的橄榄岩或玄武岩、超镁铁质糜棱岩、糜棱状辉长岩等组成。拆离面之上为未变质的薄层海洋沉积层,其下为热洋幔的退变质岩石组成;第3部分为核部,以塑性变形为特征,常被超基性岩体(尤其是辉长岩侵入体)底辟侵入。与大陆变质核杂岩相比,海洋核杂岩具有明显的独特性。海洋核杂岩的拆离断层同样有数十千米的位移量,因而,可能导致出现海底磁条带的局部错位现象,使得洋壳磁条带的平面结构复杂化。     

洋中脊-地幔柱、地幔柱-海沟与海沟-洋中脊相互作用

由热点假说的提出发展到静态地幔柱学说和动态地幔柱模式,到现在研究较多的大型火成岩省、脊-柱相互作用和脊-沟相互作用,海底构造研究取得了巨大进步。柱-脊相互作用可导致洋中脊的分段、跃迁与石化过程,反之,洋中脊的变化也可导致地幔柱的形态与直径等发生变化。洋中脊与地幔柱相遇可以出现不同的柱-脊相互作用。地幔柱除可以出现在离散型板块边缘外,还可以随板块迁移进入俯冲带,并出现柱-沟相互作用。地幔柱在俯冲带出现的位置不同,因而其对俯冲过程的影响和作用效果也相应不同,目前提出了6种地幔柱与海沟或俯冲带相互作用的可能模式。脊-柱相互作用和脊-沟相互作用对传统的板块俯冲作用过程是个重要突破。     

西南印度洋中脊岩石地球化学特征及其岩浆作用研究

作为超慢速扩张脊的代表,西南印度洋中脊(SWIR)因其独一无二的地形地貌特征、洋壳结构、洋壳增生机制、岩浆和热液活动以及深部动力学过程,近30年来成为国内外研究的热点区域。基于近年来对SWIR玄武岩、辉长岩及橄榄岩的岩石学和地球化学研究成果总结,重点探讨了沿SWIR轴向（大尺度）以及单个洋脊分段（小尺度）的岩石地球化学变化特征及其影响因素,阐述了SWIR的岩浆供应及洋壳增生模式。其中,在9°～16°E斜向扩张脊,以构造作用为主的洋脊扩张模式导致了更宽的洋壳增生带和显著的地球化学异常;而在50°～51°E脊段,发育了强烈的火山活动,其成因机制包括克洛泽热点与洋中脊相互作用、微热点、古老熔融事件的残留地幔再熔融等几种观点。此外,西南印度洋中脊龙旂热液区（～49.7°E）的最新研究表明,其热液循环路径与拆离断层的发育密不可分,热液流体循环最深可达莫霍面以下6 km。因此,在今后的一段时间,应进一步加强SWIR不同空间尺度地幔源区性质、洋中脊构造与岩浆作用过程、热点-洋中脊相互作用和岩浆-热液活动与成矿等主要科学问题的研究。     

地幔柱与洋脊分段成因探讨

地幔柱产生岩浆的核幔交界部位相当于"岩浆洋",下地幔与上地幔、上地幔与软流圈之间的岩浆流通道相当于"岩浆河流",岩浆由软流圈经岩石圈喷出地表的通道相当于"岩浆小溪",在它们之间都会有许多的"岩浆支流",其中有的"支流"将这些"河流"与"河流"或"河流"与"小溪"联系起来.洋脊分段现象是由于地幔柱中存在横向的"岩浆支流"...     

北大西洋Mohns洋中脊扩张地壳构造特征的研究

北大西洋Mohns洋中脊是很重要的扩张带。中国第五次北极科学考察的重点之一就是获取Mohns洋中脊的磁力数据。通过获得的磁力和以往的重力与地震资料,研究洋中脊的扩张、地壳构造特征及厚度。这些研究有助于更好地理解地球上重要的地质过程、海底扩张和壳幔相互作用。     

Analysis of simrad EM12 multibeam bathymetry and acoustic backscatter data for seafloor mapping,exemplified at the Mid-Atlantic Ridge at 45° N

The EM12 multibeam echosounder can record acoustic backscatter information as well as high resolution bathymetry. The dataset presented, from the axis of the Mid-Atlantic Ridge at 45° N, was the first EM12 survey of a mid-ocean ridge. This paper presents methods for utilising the backscatter information. Data processing enables the production of a mosaic of acoustic backscatter, and visualisation techniques are investigated to provide initial qualitative views of the combined backscatter and bathymetry datasets. The co-registration of the backscatter and bathymetry data enables quantitative analysis of their relationships. Various sites of different geological type have been selected and their angular acoustic backscattering relationships estimated, including the effect on backscatter of incidence angle, its regional variability with bottom type and the influence of bottom slope. Incidence angles and bottom type are shown to affect backscatter to a similar degree, while slopes appear to contribute little. The geometry of hull-mounted systems, such as the EM12, is significantly different from that of conventional sidescan sonars, such as GLORIA, and the backscatter images from the two types differ in various respects. Because of the wide variations in incidence angle that are common with hull-mounted systems, and the importance of incidence angle in determining backscatter strength, it is vital to consider the effect of incidence angle during interpretation.     

国际洋中脊研究的发展态势及热点分析

对洋中脊研究的国际研究战略与计划进行分析,具体包括综合大洋钻探计划(IODP)、国际洋中脊协会(InterRidge)和国际海洋研究委员会(SCOR)的相关研究规划和资助项目。此外,结合洋中脊研究论文的文献计量学研究,使用社会网络分析法、VOSviewer和Histcite软件综合分析了洋中脊研究的国际发展趋势及研究热点。美国的洋中脊研究实力最强。中国近3年的发文比例非常高,表明越来越关注该领域的研究。中国洋中脊研究的主要合作对象是美国。热液生态系统与洋中脊岩石地球化学研究目前是该领域的研究热点。本分析结果可以为我国的洋中脊研究和相关决策提供参考依据。     

大洋中脊地质研究的进展与趋势--2003北京“大洋中脊国际学术研讨会”述评

评述了2003年10月27-30日在北京召开的“大洋中脊国际学术研讨会”，简要介绍了国际大洋中脊协会(InterRidge)的机构组成、任务和工作进展．以及今后大洋中脊地质研究的发展趋势。这次会议后，中国已成为InterRidge计划的参与成员国(Associate Members)以此为契机，尽快启动中国InterRidge计划，结合中国综合大洋钻探计划(IODP)，以及大洋专项和其他深海调查研究工，有望实现我国在大洋中脊及相关研究领域的跨越式发展，提升我国深海研究领域的整体调查研究水平。     

Ridge–hotspot interaction: the Pacific–Antarctic Ridge and the foundation seamounts

The study of different magmatic provinces between the Resolution fracture zone (33°S–131°W) and the Pacific–Antarctic Ridge (PAR) axis (37°S–111°W) suggests that similar processes of interaction between hotspot and spreading axial magmatism occurred 20–25 Ma and 0–5 Ma ago. There is evidence of this process from the changes in composition observed in the lavas erupted near 400–300 km between the present day PAR axis (37°S–111′W) and the eastern tip of the Foundation Seamount (FS) hotspot near 36°20′S–114°W where the last alkali enriched volcanics [K/Ti>0.30, Zr/Y>6 and (Ce/Yb)_N>4] have erupted. This transitional province between the PAR and the FS consists of volcanic cones built on several volcanic ridges (<200 km in length) which have erupted less enriched volcanics such as E-[K/Ti=0.25–0.33, Zr/Y=5–6 and (Ce/Yb)_N=3–4] and T-[K/Ti=0.11–0.25, Zr/Y=2–4 and (Ce/Yb)_N=1–2] MORBs than those from the FS. It is also noticed that there is a general decrease in the degree of the basalt alkalinity (more T-MORBs) towards the PAR axis. The limit of the FS hotspot influence corresponds to the area where the VR intersect the PAR axis for a distance of about 100 km along its strike between 37°10′S and 38°20′S. Indeed, the lava erupted further to the north and to the south of these latitudes contains N-MORBs [K/Ti=0.05–0.11, Zr/Y<3 and (Ce/Yb)_N=<2]. Many Old Pacific Seamounts (OPS, >20 Ma) also built on volcanic ridges are identified west (>1200 km from the PAR axis) of a Failed Rift Propagator (FRP) forming the eastern boundary of the ancient Selkirk microplate. Some of these seamounts made of alkali basalts were built during the initiation of the FS hotspot 20–23 Ma ago. The interaction and the influence (thermal) of mantle plume magmatism with the ancient spreading ridge of the Farallon–Pacific plates was responsible for the eruptions of the T-MORBs and andesitic lavas. This situation is comparable to that presently observed on the PAR axis where silicic lavas are also erupted in association with T-MORBs.     

TEM investigations of South Atlantic Ridge 13.2°S hydrothermal area

According to the exploration contract about polymetallic sulfides in the SWIR （Southwest Indian Ridge） signed by China with the International Seabed Authority, to delineate sulfide minerals and estimate resource quantity are urgent tasks. We independently developed our first coincident loop Transient Electromagnetic Method （TEM） device in 2010, and gained the TEM data for seafloor sulfide at South Atlantic Ridge 13.2°S in June 2011. In contrast with the widely applied CSEM （Marine controlled-source electromagnetic） method, whose goal is to explore hydrocarbons （oil/gas） of higher resistivity than seawater from 102 to 103 m below the sea floor, the TEM is for low resistivity minerals, and the target depth is from 0 to 100 m below the sea floor. Based on the development of complex sulfide geoelectrial models, this paper analyzed the TEM data obtained, proposing a new method for seafloor sulfide detection. We present the preliminary trial results, in the form of apparent resistivity sections for both half-space and full-space conditions. The results cor- respond well with the observations of the actual hydrothermal vent area, and the detection depth reached 50-100m below the bed, which verified the capability of the equipment.     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

胡安·德富卡洋脊因代沃段热液黑烟囱体成矿物质来源:硫同位素的限制

选取胡安.德富卡洋脊(Juan de Fuca Ridge,JDFR)因代沃(Endeavour)段的17个热液黑烟囱体样品对其中的硫同位素进行分析测定,讨论了因代沃段热液活动区内黑烟囱体成矿的物质来源、将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据耦合,并结合前人的成果得到如下认识:(1)因代沃段硫化物的硫同位素组成与其他无沉积物覆盖的洋脊硫化物硫同位素组成相似,然而其相比于南胡安.德富卡洋脊(South Juan de Fuca Ridge,SJFR)硫化物亏损重同位素;(2)结合前人研究成果,如果SJFR硫化物的硫全部来自基底玄武岩的淋洗与海水中的硫酸盐,那么因代沃段硫化物的硫可能有1%～3%来自沉积物的贡献,故提出因代沃段成矿系统中的硫来源主要来自基底玄武岩,同时伴随有少量海水硫酸盐来源及沉积物来源的硫加入;(3)将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据进行耦合发现热液流体中的沉积物信号与硫化物中的硫可能来自不同的源,并提出沉积物端元可能位于下渗区。     

胡安·德富卡洋脊因代沃段热液黑烟囱体成矿物质来源:硫同位素的限制

选取胡安·德富卡洋脊(Juan de Fuca Ridge,JDFR)因代沃(Endeavour)段的17个热液黑烟囱体样品对其中的硫同位素进行分析测定,讨论了因代沃段热液活动区内黑烟囱体成矿的物质来源、将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据耦合,并结合前人的成果得到如下认识:(1)因代沃段硫化物的硫同位素组成与其他无沉积物覆盖的洋脊硫化物硫同位素组成相似,然而其相比于南胡安·德富卡洋脊(South Juan de Fuca Ridge,SJFR)硫化物亏损重同位素;(2)结合前人研究成果,如果SJFR硫化物的硫全部来自基底玄武岩的淋洗与海水中的硫酸盐,那么因代沃段硫化物的硫可能有1%~3%来自沉积物的贡献,故提出因代沃段成矿系统中的硫来源主要来自基底玄武岩,同时伴随有少量海水硫酸盐来源及沉积物来源的硫加入;(3)将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据进行耦合发现热液流体中的沉积物信号与硫化物中的硫可能来自不同的源,并提出沉积物端元可能位于下渗区。