汤加-克马德克俯冲前缘洋壳蚀变过程及控制因素研究

蚀变大洋地壳通过俯冲带进入地幔,是导致岛弧火山作用的重要物质来源。洋壳蚀变导致的矿物和地球化学组成变化对理解固体地球化学循环具有重要意义。IODP U1365站位位于汤加-克马德克俯冲带前缘的俯冲板片上,对该站位蚀变玄武岩的研究有助于理解汤加-克马德克俯冲带的俯冲过程。对U1365站位的9件玄武岩样品进行了蚀变产物的主量元素电子探针分析,并结合全岩主量元素含量,探讨了低温热液蚀变的影响因素及蚀变产物对化学组成变化的控制。研究表明,该站位的主要蚀变产物为皂石、绿鳞石、贝德石、沸石、绿泥石、橙玄玻璃、黄铁矿、方解石,以及铁的氧化物/氢氧化物,为典型的低温热液蚀变产物组合特征。从岩石单元(熔岩流)边界或裂隙边缘到岩石内部,蚀变矿物呈现铁的氧化物/氢氧化物—绿鳞石—皂石+黄铁矿的带状分布,指示了从氧化环境向还原环境的转变。该站位的蚀变类型包括矿物置换、气孔填充及裂隙填充。根据蚀变产物组合及矿物穿插关系,将U1365站位玄武岩的低温蚀变过程划分为4个阶段:玄武质玻璃橙玄化、氧化蚀变矿物(绿鳞石+铁的氧化物/氢氧化物)的形成、还原蚀变矿物(皂石+黄铁矿)的形成,以及裂隙的封闭。低温热液蚀变过程对该站位玄武岩化学成分的改变主要体现为K_2O、Fe_2O_3含量的升高及FeO、CaO、Na_2O含量的降低,并且在靠近岩石单元(熔岩流)边界的部位,样品的蚀变程度更高,所需的最小水岩比更大,全岩化学组成的改变也更强烈。蚀变产物的电子探针数据分析显示,K_2O主要赋存在绿鳞石和沸石中;Fe_2O_3主要赋存在铁的氧化物/氢氧化物、橙玄玻璃和绿鳞石中;CaO主要赋存于方解石岩脉中,在其他蚀变产物中含量极低。该结果可用于解释U1365站位蚀变玄武岩的化学组成变化,如更容易接触氧化性海水的蚀变样品通常表现为氧化型蚀变产物组合(铁的氧化物/氢氧化物、橙玄玻璃、绿鳞石等),其全岩组成与新鲜样品相比表现出更强烈的K_2O、Fe_2O_3富集,说明蚀变类型对于大洋玄武岩的化学组成变化有一定的控制作用。     

马里亚纳海槽热液区岩石矿物学和岩石化学特征研究

马里亚纳海槽中央轴裂谷中的小扩张脊部位 ,广布火山喷发的玄武岩体 ,海底热液硫化物就是从这些岩体的裂隙中喷溢堆积起来的。利用我国“大洋一号”船拖网所获岩样进行了矿物学和岩石化学特征研究 ,认定为高铝低钾的大洋底玄武岩或拉斑玄武岩系列和钙 -碱玄武岩。为进一步弄清马里亚纳海槽区热液活动岩石学条件和探讨海槽区热液物质来源提供科学证据     

马里亚纳海槽两沉积岩芯主要化学元素的因子分析

通过对马里亚纳海槽两沉积岩芯中主要化学元素的因子分析,其结果表明,化学元素的共生组合和含量变化,与火山碎屑矿物以及大部分由海底玄武岩和玄武质火山玻璃蚀变而成的粘土矿物密切相关.岩芯的化学成分主要来自火山喷发物,因此,元素的地球化学特征反映了该区火山作用的影响.     

马里亚纳海槽两沉积岩芯主要化学元素的因子分析

通过对马里亚纳海槽两沉积岩芯中主要化学元素的因子分析，其结果表明，化学元素的共生组合和含量变化，与火山碎屑矿物以及大部分由海底玄武岩和玄武质火山玻璃蚀而成的粘土矿物密切相关。岩芯的化学成分主要来自火山喷发物，因此，元素的地球化学特征反映了该区火山作用的影响。     

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。     

马里亚纳海槽热液区岩石矿物学和岩石化学特征研究

马里亚纳海槽中央轴裂谷中的小扩张脊部位，广布火山喷发的玄武岩体，海底热液硫化物就是从这些岩体的裂隙中喷溢堆积起来的。利用我国“大洋一号”船拖网所获岩样进行了矿物学和岩石化学特征研究，认定为高铝低钾的大洋底玄武岩或拉斑玄武岩系列和钙－碱玄武岩。为进一步弄清马里亚钠海槽区热液活动岩石学条件和探讨海槽区热液物质来源提供科学证据。     

马里亚纳海槽中部、南部火山岩地球化学特征及源区地幔性质

马里亚纳海槽作为正在活动的典型弧后盆地,是研究俯冲作用对岩浆作用和壳幔动力学影响的理想场所。通过对采自该海槽中南部的样品进行系统的岩石地球化学特征对比与研究,并结合前人已发表的岩石地球化学数据,探讨了马里亚纳海槽中南部的地幔富集（亏损）程度、地幔熔融程度、地幔熔融深度以及俯冲物质的加入程度。结果表明：（1）马里亚纳海槽中南部主要发育一套中低钾钙碱性系列玄武岩、玄武质安山岩;（2）海底岩石富集了大离子亲石元素、轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素;（3）将马里亚纳海槽沿扩张中心分为三段,对每段地幔熔融的程度和深度进行计算并且消除地幔不均一性的影响,发现在15°N和18°N附近二者呈现负相关关系,其余地区则呈现正相关关系,证明海槽存在两种地幔熔融模式;（4）微量元素比值显示海槽受多种俯冲组分影响,并且马里亚纳海槽南部的南段可能存在另一个富水熔体端元,可能是导致海槽扩张速率较快的原因。对俯冲物质的加入程度进行计算,发现靠近15°N与18°N俯冲组分的影响变弱,这进一步表明,马里亚纳海槽火山岩的变化可能是由于类似N-MORB的地幔源区与类似岛弧的地幔源区混合造成的;俯冲物质是控制地幔熔融程度...     

马里亚纳海槽玄武岩岩石学

马里亚纳海槽岩石学的研究表明本区岩石属基性的玄武岩,又细分为洋底玄武岩(OFB)和钙碱玄武岩(CAB)。微量元素相对球粒陨石标准化数值特征:除了Sc、Ti,V外,其它过渡元素都有亏损,Cr、Ni出现了明显负异常,Ti相对较富集,稀土元素(REE)表现富集型的型式;同位素测试结果,εNd(0)=6.9。可以认为这些玄武岩是上幔岩的局部熔融形成的岩浆沿着扩张中心喷溢到海底,而形成的新生洋壳。     

极古老的生命痕迹位于海底熔岩中

在某时有过火山喷发的世界洋底,形成了枕状熔岩。它是直径1～5m球体的堆积物,球体的边缘是玻璃质的,而在中心则是结晶岩石。以前,地球物理学家、地质学家、火山学家和岩石学家研究这样的熔岩,但不久前它吸引了古生物学家的注意力。以挪威卑尔根大学地球物理学家FurnesH为首的一批专家研究了南非岸边组成洋底的玄武岩、辉长岩和其他岩石,其中包括了覆盖枕状熔岩的玻璃质结壳。在年龄约为35亿年的熔岩中,发现了显微隧道(平均直径为4μm,长达50μm)。按Furnes及其同事们的意见,这些通道是极古老的微生物遗留下来的,因为它非常像晚得多的海底…     

马里亚纳海槽热液活动区玄武岩的岩石地球化学特征

对拖网采自马里亚纳海槽热液活动区 (18°N附近 )的 8个玄武质岩石样品进行岩石地球化学初步研究。岩石富集 L IL E和 L REE,稀土分布型式呈右倾图式 ,L a N=10 .6 8～ 2 2 .6 4 ,(L a/Yb) N=1.6 1～ 2 .4 7,并略显 Eu正异常。在相对于原始地幔的标准化微量元素分布图中 ,7个样品具较明显的 Nb亏损和 Zr、Hf富集 ,而 1个样品不具 Nb的亏损 ;HFSE/HFSE、L IL E/HFSE、L IL E/L IL E等微量元素比值大都在 N- MORB和 EMI2个地幔端员组分间变化。这表明岩浆起源于受俯冲组分改造或影响的上地幔 ,且地幔源区存在明显的化学不均一性。与冲绳海槽玄武岩相比 ,马里亚纳海槽玄武岩的 Nb亏损明显减弱 ,暗示俯冲组分对地幔源区的影响程度也随之减弱 ,这反映出处于弧后张裂阶段的冲绳海槽与处于从弧后张裂向海底扩张过渡阶段的马里亚纳海槽 ,在岩浆起源及其动力学背景存在明显差异     

一个橙玄玻璃质锰结核内核的研究

关于橙玄玻璃研究工作的报道已有很多(Peacock,1926; Peacock和Fuller1928;Hoppe,1941;Jonssen,1961;Bonatti,1965,Moors,1966;Hay和Iijima,1968a,b: Trichet,1969; Peirce,1970; Stokes,1971;Honnorez,1972; Jakobssor1972;Frey等,1973;Melson,1973; Thompson,1973; Furnes,1974,1975;Furnes,1978,1980).橙玄玻璃是由无水(或含水很少)的玄武玻璃-碎云玻璃变化而来的,呈橙-红褐色,硬度低,折光率变化大,即使在一小块碎片上就有很大的变化.碎云玻璃变化为橙玄玻璃一般认为有两种情况:一种是被水淹没过;另一种是受热泉作用的结果.前者可形成均质的橙玄玻璃胶;后者可产生具纤维状结构(有双拆射)的橙玄玻璃.关于橙玄玻璃形成的机制有三种认识,即水化、脱玻化和溶解一沉淀的机制.碎云玻璃变化为检玄玻璃的特征是,主要金属氧化物总量减少,Fe~(2 )氧化为Fe~(3 ),水的含量增加(最多可达28%),折射率降低,体积增加(多数作者认为是等体积的),在海洋和非海洋条件下橙玄玻璃化的化学变化有些不同.在前一条件下K_2O增加,而Cr减少.橙玄玻璃是不稳定的,失水后可变为绿泥石和沸石等矿物.     

马里亚纳海槽区粘土矿物组成及分布特征

根据７个岩芯粘土矿物的研究，马里亚纳海槽晚更新世以来的沉积物中主要粘土矿物是蒙皂石，其次是少量ＦｅＭｇ绿泥石和伊利石．蒙皂石和ＦｅＭｇ绿泥石主要是海底基性火山物质蚀变形成的自生矿物，伊利石主要是来自海槽北面和西北面陆上岩石的风化产物．蒙皂石由海槽北部向南部呈增加趋势，而伊利石则呈减少趋势．此外，在距今大约４５ｋａ～１０ｋａ形成的地层中蒙皂石呈减少趋势，伊利石则呈增加趋势．上述粘土矿物组成及分布主要与物质来源、火山活动、海底浊流以及古气候变化的影响有关．     

马里亚纳海槽区粘土矿物组成及分布特征

根据７个岩芯粘土矿物的研究，马里亚纳海槽晚更新世以来的沉积物中主要粘土矿物是蒙皂石，其次是少量ＦｅＭｇ绿泥石和伊利石，蒙皂石和ＦｅＭｇ绿泥石主要是海底基性火山物质蚀变形成的自生矿物，伊利石主要是来自海槽北面和西北面陆上岩石的风化产物，蒙皂石由海槽北部向南部呈增加趋势，而伊利石则呈减少趋势，此外，在距今大约４５－１０ｋｇ形成的地层中蒙皂石呈减少趋势，伊利石则呈增加趋势，上述粘土矿物组成及分布主要与物     

中太平洋海山玄武岩的岩石学特征与年代

玄武岩在中太平洋海山分布广泛, 且普遍存在风化蚀变现象.对测区内玄武岩样品的岩石学特征研究表明, 玄武岩具斑状结构, 基质以间粒结构为主.斑晶矿物为基性斜长石、单斜辉石和伊丁石化橄榄石.基质矿物为斜长石、辉石、橄榄石、铁矿物、磷灰石、玻璃及次生矿物等. 各海山玄武岩同属碱性玄武岩系列, 并为钾质类型玄武岩, 它们的形成基本上处于同一地质构造环境中.稀土元素分析结果为轻稀土富集型, 轻重稀土在岩石形成过程中发生了不同程度的分异作用.CM5海山玄武岩比其他海山年代相对较老（60 Ma）.     

由海底火山产生了海岛

按照“热点”理论,从该区升起的岩浆“柱”“穿透了”在其上缓慢移动的岩石图板块。在这种情况下产生了火山链。夏威夷岛向东南35km的太平洋底可作为观察这些过程的合适地点。洛依希活火山位于该区水下,它是由来自巨大的地下熔岩“柱”的岩浆补给的。喷出的熔岩在海底形成了高达3500m的海山,并继续生长。由海底火山产生了海岛@朱佛宏     

马里亚纳海槽扩张轴(中心)玄武岩铂族元素特征

马里亚纳海槽扩张轴中心玄武岩铂族元素(PGE)总量变化范围为0.418×10-9~1.022×10-9,其原始地幔标准化配分模式呈正倾斜型,表现出PPGE(包括Pt,Pd,Rh)和金的相对富集.与其他幔源岩石相比,该区玄武岩PGE总量较低,(Pd/Ir)N,(Pd/Pt)N,(Pd/Ru)N变化较大,表现出铂、铱的相对亏损和明显的铂负异常(Pt/Pt*=0.01~0.15).PGE的分布特征一方面反映了该区地幔熔融度不高,另一方面,大离子亲石元素LILE(铷、锶、钾等)、铅和轻稀土LREE略富集,暗示扩张中心之下的软流圈地幔源受到了岛弧地幔的混染.上述特征反映了马里亚纳海槽玄武岩是MORB型与岛弧型地幔源不同程度混合后部分融熔的产物.     

DSDP/ODP 504B孔上洋壳Nd和Pb同位素变化

低 8 6Sr/ 87Sr和高 14 3 Nd/ 14 4 Nd比值作为洋中脊玄武岩 ( MORB)的特征 ,表明偏离原先亏损的不相容元素的源区。同其它火山环境中的岩浆岩相比较 ,MORB具有相当均一的成分 ,然而在区域和局部范围内同位素和微量元素地球化学的变化较小但很明显。在许多地方 ,区域地球化学变化明显与地幔羽的影响有关。接近洋脊的海山和沿扩张脊的局部地球化学变化表明MORB幔源在较小区域也是不均匀的 ,洋脊表层取样只提供了局部地球化学变化的有限信息。因此 ,我们研究科斯塔里卡断裂南侧DSDP/ ODP50 4B孔新鲜玄武岩剖面是为了阐明太平洋洋壳…     

马里亚纳海槽热液烟囱的显微构造及形成温度研究

本文通过对马里亚纳海槽海底热液烟囱体试样进行的扫描电镜(SEM)观测和δ18O值测定,研究了以蛋白石为主的中低温热液矿物类型和形成温度.表明纯硅质烟囱的氧同位素温度低于40℃,与黄铁矿、白铁矿和重晶石共生的热液烟囱氧同位素温度接近100℃,反映了马里亚纳海槽海底热液活动的产生条件和性质.     

中沙群岛附近海域沉积物中的轻矿物分区及物质来源

海底沉积物中的碎屑矿物(粒级为0.063~0.125 mm)的特征及分布样式对于鉴别沉积物的源区具有重要的指示意义.对取自南海中沙群岛附近海域114个表层沉积物样品的轻矿物含量、分布特征和矿物组合进行了研究,在此基础上将本区划分为以下三个矿物组合区:生物碎屑矿物区(Ⅰ)、火山碎屑矿物区(Ⅱ)、混合矿物区(Ⅲ).生物碎屑矿物区(Ⅰ)的矿物组合单一,为生物骨屑矿物.生物骨屑矿物主要来源于中沙环礁,极少量的陆源物质及火山物质可通过悬浮或风等途径搬运进入此区.火山碎屑矿物区(Ⅱ)的轻矿物以褐色火山玻璃为主,火山渣、无色火山玻璃等火山碎屑矿物含量也较高.风化碎屑及陆源碎屑矿物(如石英等)的含量较低.火山渣在本区呈点源式扩散分布.本区矿物组合为褐色火山玻璃-火山渣.此区的物质来源相对复杂,主要来源于原地海山岩石剥蚀风化以及区内可能存在的正在喷发的小型火山物质的风化,周边岛弧火山对其贡献极小.混合矿物区(Ⅲ)的物源丰富,包括生物源、火山源及陆源,该区又可分为两个矿物亚区:东北部混合矿物区(Ⅲ-1),主要的矿物组合包括生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英、长石等,陆源物质来自于我国大陆,陆源物质基本上位于17°N以北;东南部混合矿物区(Ⅲ-2),矿物组合为生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英以及风化碎屑矿物,其中陆源物质可能来自南海南部及西南部大陆中的碎屑矿物,通过发源于大河口的海底峡谷搬运进深海盆.     

麦哲伦海山区MA、MC海山玄武岩基岩的岩石学特征

麦哲伦海山区MA、MC海山玄武岩基岩的岩石学特征研究表明,岩性为蚀变玄武岩、橄榄玄武岩等;结构为基质具间隐、间往结构及拉斑玄武结构的斑状结构;矿物组成为斜长石、橄榄石、辉石及脱玻化玻璃等。按岩石化学成分分类属碱性玄武岩,而稀土分配模式属洋岛碱性玄武岩类型。