洋中脊与地幔柱热点相互作用研究进展

地表热点是认识地幔柱假说以及地幔柱动力学的窗口,发生在洋脊与热点之间的相互作用则是了解地球上两大动力系统(板块构造和地幔柱)的直接联系的最有利地区。研究洋脊-热点之间的相互作用对于揭示地幔动力学、热点附近洋壳构造的演变以及与热点密切相关的洋中脊处的岩浆热液活动具有重要的意义。在肯定地幔柱假说的基础上,对洋脊-地幔柱(热点)的模拟实验以及三大洋中不同扩张脊与热点相互作用的最新研究作了系统的介绍和评述,指出室内模拟实验以及地质学、岩石学、地球化学和地球物理学(特别是高分辨率的地震技术)的结合研究将是本领域研究的发展趋势。     

热点与大洋中脊的相互作用

大规模的火山大洋中脊系统绕地球延伸60 0 0 0 km长 ,几乎全部分布在世界大洋洋底。有的地方 ,大洋中脊火山的规模非常大 ,以致高出海面形成地球上最为壮观的岛屿。冰岛、亚速尔群岛及加拉帕戈斯等都属此类岛屿。因为它们是由深部地幔上升的异常热岩石在小区域内形成的 ,并散布在海底 ,所以称它们为“热点”。但是 ,热点并不是一种孤立的现象。卫星海洋学、地震学、地球化学和地球动力学的最令人激动的进展表明了热点对全球大部分洋中脊系统具有重要的意义和长远的影响。全球已经确认的热点大约有 44个。其中大多数都与洋中脊系统有关联 ,确…     

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。     

西北太平洋海气界面热通量时空分布特征研究

基于第三版本HOAPs (Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite Data)海表面温度、潜热通量、感热通量、海表面空气比湿以及海表面风场5个参量的18 a(1988～2005年)逐月平均资料,利用经验正交函数和奇异值分解方法分析了异常潜热和感热通量场在西北太平洋的时空分布特征及造成这种分布的主要影响因素.EOF的分析结果表明,异常潜热通量场主要体现为第一第二两个模态的变化,第一模态显示整个海域呈同相变化且在时间上呈准年周期变化,第二模态则描述了分别位于10°N,25°N和40°N的3个极值中心并伴随多年振荡,由因子载荷分布可知热带太平洋是第二模态的行为中心,因此该模态可能与ENSO事件相关.异常感热通量场则主要表现为第一模态的变化,在时间上呈准年周期变化并伴随有多年时间尺度的振荡.奇异值分解方法的分析结果表明异常海表面风场是异常潜热和感热通量场时空变化的重要影响因素.     

夏威夷热点

作为地球内部特殊窗口的热点,很久以来就吸引了地质学家的注意,因为它允许我们研究发生在地幔中的作用过程,如它的地球化学演化和在时间上及空间上的对流,以及岩石圈与地幔的相互作用。连续的海底山脉体系———夏威夷(包括海岛)和帝王体系,在太平洋西北部近30°N处具有特殊的折断,大部分地质学家很早就认为这是太平洋岩石圈板块在热点上空运动时留下的痕迹。他们还推测,热点起码在最近1亿年间保持不动,而在连续山脉链中的折断则标志着将近43Ma前,板块的运动方向发生了显著的变化,由南北向转变为北西向。同时,最近10年来的研究,包括模拟和…     

海洋大地水准面的多尺度分析

利用径向基函数多尺度分析方法,将GOCO05S模型海洋大地水准面分解为3个尺度,并进行详细的分析统计。分解后重构的大地水准面精度达到了±0.02m,表明了径向基函数出色的多尺度分析能力。对不同深度层面上大地水准面异常的分布及成因做了深入探讨。浅层上地幔大地水准面异常主要分布于板块边缘,呈条状,与火山热点源分布类似;深层上地幔大地水准面异常和大洋中脊所在位置部分吻合,主要呈带状或块状,与上地幔的对流有关;中间层上地幔的大地水准面异常形态介于上述两者之间,主要受火山热点源和地幔对流的综合影响。     

西南印度洋中脊玄武岩地球化学特征及其对岩浆过程的指示意义

对采自西南印度洋中脊(SWIR)50°E附近5个站位的玄武岩样品进行了岩石学和元素地球化学研究.样品主量元素、TAS分类图解和AFM图解显示,SWIR研究区样品类型主要为低钾拉斑玄武岩.相对原始地幔SWIR区玄武岩具有Ba、Nb、Sr负异常,K表现为正异常.稀土元素分配模式均为左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常;SWI...     

东南印度洋中脊(108°—134°E区域)断层构造与岩浆活动关系

东南印度洋脊(Southeast Indian Ridge, 简称SEIR)是中速扩张洋中脊, 在其中的108°—134°E区域的全扩张速率为72~76 mm·a ^-1。但在接近澳大利亚-南极洲不整合带(Australian-Antarctic Discordance, 简称AAD)区内, 海底地貌沿洋中脊的变化强烈, 其变化范围涵盖了从慢速到快速扩张洋中脊上常见的例子, 且出现了明显的地球物理与地球化学异常, 说明洋中脊在AAD区附近的岩浆供应量极不均匀。文章定量分析了高精度多波束测深数据, 计算了洋中脊不同段的地形坡度、断层比例以及平面与剖面的岩浆参数M值, 结合研究区内剩余地幔布格重力异常以及洋中脊轴部地球化学指标Na_8.0、Fe_8.0等资料, 分析与讨论了研究区的断层构造与岩浆活动特征的关系。研究发现, 东南印度洋脊108°—134°E区域的B区(在AAD区内)及C5段(在AAD区外西侧)发育有大量的海洋核杂岩, 而且B区的海洋核杂岩单体规模更大, 其中最大的位于B3区, 沿洋中脊扩张方向延伸约50km。研究结果首次系统性地显示, 相比东南印度洋的其他区域, B和C5异常区具有偏低的平面与剖面M值、偏高的断层比例、偏正的地幔布格重力异常以及偏高的Na_8.0值与偏低的Fe_8.0值, 这些异常特征可能反映了B区和C5段的岩浆初始熔融深度较浅以及岩浆熔融程度较低, 因此导致其岩浆供应量异常少, 形成较薄的地壳。研究结果同时表明, 在岩浆供应量极少的洋中脊, 构造伸展作用有利于海洋核杂岩的发育, 导致地壳进一步减薄。     

西北印度洋中脊玄武岩源区地幔特征

利用全球岩石地球化学数据库(Pet DB)中有关卡尔斯伯格洋脊(CR)、北中印度洋脊(NCIR)及南中印度洋脊(SCIR)玄武岩的微量元素及同位素组成数据,分析了玄武岩的元素地球化学特征及其沿脊轴的变化,旨在探讨玄武岩源区地幔的(不)均一性及岩浆作用过程的差异。初步研究结果表明:CR、NCIR及SCIR玄武岩组成相近,仅在个别脊段表现有微量稀土元素和同位素组成上的差异,玄武岩整体与N-MORB组成特征相近,与先前通常认为的典型印度洋中脊玄武岩不同。玄武质岩浆主要源自尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,岩浆源区主要由两个地幔端元构成,即以亏损型地幔(DMM)为主(69%),其次为富集型地幔(EMⅡ,27%)。富集组分可能源自古老陆壳物质的混染。自CR经NCIR到SCIR整个印度洋中脊西北分支玄武岩的Sr、Nd及Pb同位素组成表现出均一性,表明岩浆源区地幔组成相近。在SCIR 19°S附近脊段岩浆源区地幔存在有不均一性,有EMⅡ型地幔端元混入的迹象。在CR 3.5°N附近脊段,玄武岩明显富集K、Ba、La及U等微量元素,但由于缺少同位素数据,源区地幔特征有待进一步研究。在上述研究成果的基础上,提出了该区大比例尺的调查填图及密集采样和精细室内分析是CR深入研究的基础,同时加强Sr、Nd、Pb及Re、Os、Be等同位素分析测试,可提供揭示CR地幔不均一性的可靠依据,而厘清印度洋型地幔对CR的影响程度则有助于深入认识地幔不均一性的成因及地幔动力学过程。     

南黄海盆地崂山隆起中南部海域油气目标地球化学探测:海底油气渗漏与双环状地球化学异常

通过对南黄海盆地崂山隆起中南部163站位油气地球化学样品采集、烃类气体和芳烃类指标的分析测试,以及地球化学异常提取,揭示了烃类地球化学指标的异常分布特征,分析了海底油气渗漏和表面地球化学异常的关系,建立了油气地球化学异常模式。吸附甲烷、吸附重烃气体、顶空甲烷、顶空重烃气体、芳烃及其衍生物总量(260 nm)和稠环芳烃总量(320 nm)的地球化学异常均围绕高石3构造呈环状分布,并且烃类气体指标异常较芳烃类指标异常更靠近这一圈闭构造的外侧。地球化学异常的平面分布和沿主要地震剖面的垂向分布特征显示烃类地球化学异常的形成可能与高石3构造及深部油气藏的分布和垂向渗漏有关,并据此建立了围绕高石3构造的双环状地球化学异常模式。内环主要芳烃类指标异常,可能由高石3构造上部残留油藏渗漏形成,外环主要为烃类气体异常,可能由高石3构造深部原生气藏渗漏形成。表面地球化学异常与高石3构造边缘断裂构造的关系显示,无论是内环异常,还是外环异常均与高石3构造边缘断裂构造在空间上密切相关,预示着这些断裂构造可能是深部油气垂向渗漏运移的主要路径,同时也意味着高石3构造是崂山隆起中—古生界海洋油气钻探的首选构造。