东太平洋海隆1.5°N～1.5°S和南大西洋中脊13.2°S玄武岩物质组成

对东太平洋海隆(EPRⅠ区和Ⅱ区)和南大西洋中脊(SMAR)6个站位新鲜的玄武岩样品进行了岩石学及地球化学研究。结果显示,EPR玄武岩样品可分为辉石玄武岩、气孔玄武岩和玻基玄武岩3种类型,SMAR玄武岩样品主要为辉石玄武岩。EPR和SMAR玄武岩样品的标准矿物组合相同,均出现了石英和紫苏辉石标准矿物,为典型的拉斑玄武岩。EPRⅠ区和SMAR玄武岩表现出轻稀土富集的配分模式,可能受到了富集地幔源区(EMORB)的影响,其玄武岩可能形成于未经历早期熔融事件的富集地幔或部分熔融程度相对较低。EPRⅡ区玄武岩为正常型洋中脊玄武岩(N-MORB),其源区为经历了早期熔融事件的、亏损洋中脊地幔源区(DMM),且源岩部分熔融程度较高。EPRⅠ区与Ⅱ区不同的幔源特征说明东太平洋海隆地幔源区存在不均一性。     

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。     

北部湾玄武岩地幔源区性质的地球化学示踪及其构造环境

北部湾发育一系列上新世玄武岩，其全岩K—Ar年龄为5．9—2．4Ma，是伴随北部湾盆地拉张而形成的一次较大规模的岩浆活动。岩石化学和微量元素地球化学研究表明，该玄武岩属于碱性玄武岩系，具有OIB型微量元素配分模式，形成于较均一的地幔源区，具有以EM2型地幔端元为主、混有HIMU和EMl型端元的地幔源区性质，形成于地幔柱或地幔热点的构造环境。北部湾盆地与红河剪切断裂带具有相同的地幔源区，而与受太平洋板块影响的地幔源区差别较大。玄武岩形成和北部湾盆地拉张主要受印度板块向欧亚板块俯冲导致的红河断裂带大规模剪切走滑控制，5Ma左右红河断裂带由左行走滑剪切转变为右行走滑剪切的构造性质转换可能是导致地幔异常扰动和岩浆活动的地球动力学机制。     

西南印度洋脊49.6°E热液区热液产物和玄武岩地球化学特征

利用X射线荧光法和ICP-MS等方法对取自超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR) 49.6°E热液区的热液产物和玄武岩样品进行元素地球化学特征分析研究,结果表明:(1)与亏损型洋中脊玄武岩(N-MORB)相比,研究区玄武岩样品的主量元素组成显示其偏碱性,而微量元素对比表明该区玄武岩明显富集Pb元素;(2)对热液产物的综合分析表明这些样品多为Fe-Si-Mn氧羟化物且都为热液来源;(3)热液产物的∑REE含量介于玄武岩和海水之间,经球粒陨石标准化的稀土元素(REE)分布模式均表现出Eu正异常和轻稀土(LREE)富集的特征。另外,本研究还表明,利用玄武岩和热液产物地球化学指标不仅能够模拟出以热液喷口为中心的元素地球化学晕,而且能反映出热液活动的影响范围。     

东太平洋海隆近赤道区玄武岩岩石地球化学与地幔源区特征

本文对东太平洋海隆赤道地区北部和南部的9件玄武岩样品进行了详细的岩相学和主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析研究,结果表明:MgO含量为7.32%~10.22%,Na_2O为3.03%~3.59%,K_2O为0.23%~0.57%,CaO为10.96%~12.39%,Al_2O_3为11.40%~13.76%,该区玄武岩均属于亚碱性玄武岩,具有MORB型的稀土及微量元素特点,原始岩浆均经历了橄榄石和斜长石的分离结晶。轻重稀土元素含量均较低,LREE/HREE比值为0.61~0.97,(La/Yb)N比值为0.72~1.76,(La/Sm)N比值为0.60~1.30,(Gd/Yb)N为0.99~1.16。Sr-Nd-Pb同位素特征更接近NMORB,其中,87Sr/86Sr和143 Nd/144 Nd比值更接近DM源区,而Pb的三种同位素比值要明显高于DM源区,更为接近EM源区。研究表明岩浆起源于尖晶石橄榄岩区,来源于较为亏损的地幔,NEPR玄武岩可能混有HIMU源区,SEPR玄武岩除了混合有HIMU成分外,可能还有少量的EMⅡ成分。     

印度洋Carlsberg洋脊玄武岩岩石地球化学特征及其地质意义

本文对采自印度洋Carlsberg脊14个站位的新鲜玄武岩样品进行了常量和微量元素组成分析,旨在研究岩浆源区地幔的性质以及岩浆作用过程。研究结果表明:该区玄武岩为典型的源于亏损型地幔的大洋中脊玄武岩,不同样品经历了不同程度的结晶分异作用,演化过程主要受控于橄榄石的结晶分异作用,部分样品中有单斜辉石结晶分异作用的影响,斜长石的结晶分异作用不显著;玄武岩岩浆来源于亏损型尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,主微量元素组成中尚未见到富集型组分混入的证据;源区地幔不同比例的熔融作用及其后岩浆演化过程的差异是造成不同样品间地球化学性质差异的主要原因,彼此独立的局部岩浆作用过程是岩浆作用差异的主控制因素。Carlsberg脊玄武岩整体与全球标准大洋中脊玄武岩(N-MORB)平均组分相近,不同脊段间岩浆源区地幔的组成、熔融程度(比例)和熔融深度等无明显差异,这种特征向南直到CIR的北段。     

南海及其围区新生代岩浆活动时序与成因研究

南海及其围区新生代岩浆活动具有相似的特征,根据与南海扩张时间(32~15.5 Ma)的先后关系,将岩浆活动分为三期：扩张前(>32 Ma)、扩张期(32~15.5 Ma)和停止扩张后(< 15.5 Ma)。从岩相学特征可知：扩张前的岩石以三水盆地双峰式岩浆岩组合为代表;根据最新的IODP 349航次的钻孔样品资料,南海海盆扩张期岩浆岩为典型的MORB,而少量的陆缘岩石资料显示,该期岩浆岩为碱性玄武岩;停止扩张后岩浆活动可分为两期,早期以大陆-大洋中脊过渡型拉斑玄武岩为主,晚期以碱性玄武岩为主。除了扩张期南海海盆的MORB,整个新生代的岩浆岩地球化学特征大体一致,与OIB相似,显示地幔源区具有不均一性,由一个DMM和一个EM端元组成,且岩石均表现出明显的Dupal异常特征。对于富集端元的性质和来源、Dupal异常的成因、海南地幔柱是否存在等问题目前存在较大争议。具OIB特征的岩浆除来自地幔柱作用外,地幔交代作用也是重要的产生机制。本文认为碳酸盐流体对地幔源区的交代作用可能在南海地区新生代岩浆活动中扮演了重要的角色。另外,岩浆岩成岩过程的研究也不够全面深入,这些都是在今后的研究工作中需要关注的地方,有待后来进一步的研究。     

大西洋中脊玄武岩岩浆源区性质、潜在温度及其指示意义

洋中脊玄武岩（MORB）的微量元素成分和同位素比值具有变化范围大的特点,这些变化很难简单地用地幔部分熔融和结晶分异等岩浆演化过程来解释。传统观点认为洋中脊玄武岩的地球化学成分的多样性是由其下部地幔成分的大尺度不均一性决定的。这种地幔不均一性则是外来物质的加入造成的,如再循环的地壳物质、下大陆岩石圈、交代的岩石圈和外地核等成分加入到上地幔中。在本研究中,我们对大西洋洋中脊的玄武岩展开研究工作,评估了玄武岩源区的温压条件并综合对比了微量元素和同位素比值。靠近地幔柱的洋中脊玄武岩的地球化学和同位素成分具有较大的变化。地幔柱对洋中脊地区的影响范围可以达到1400公里,但并不是每个地幔柱都能够影响其周围1400km范围内的所有洋中脊脊段。未受地幔柱影响的洋中脊玄武岩成分和地幔潜在温度均没有异常表现。我们认为上述现象是由于地幔柱柱头形状不同造成的。地幔柱的流动形状可以分为管状和饼状两种,饼状地幔柱影响其周围的地幔是没有方向性的,而管状地幔柱对其周围地幔的影响在方向上具有选择性。沿着大西洋中脊的玄武岩的元素和同位素比值变化较大,暗示其源区具有较高的不均一性。我们认为该地区地幔不均一性主要是由于上地幔中加入了俯冲板片和拆沉下地壳造成的。另外,地幔柱的活动也不容忽视,它们影响了其周围部分洋脊段的成分变化。     

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     

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.     

Rare earth element geochemistry of hydrothermal deposits from Southwest Indian Ridge

The REE compositions of hydrothermal deposits and basalt samples from the Southwest Indian Ridge (SWIR) were determined with ICP-MS.The results show that there are significant differences between different types of samples although all samples show relative LREE enrichment.The contents of REE in hydrothermal sulfides and alterated rocks samples are lower (from 7.036 × 10 6 to 23.660 × 10 6),while those in the white chimney deposits are relatively higher (ranging from 84.496 × 10 6 to 103.511 × 10 6).Both of them are lower than basalts.Chondrite-normalized REE distribution patterns show that sulfides and alterated rocks samples are characterized by significant positive Eu anomalies.On the contrary,white chimney deposits have obvious negative Eu anomalies,which may be caused by abundant calcite existing in the white chimney samples.Both the content and distribution pattern of REE in sulfides suggest that REE most possibly is originally derived from hydrothermal fluids,but influenced by the submarine reducing ore-forming environment,seawater convection,mineral compositions as well as the constraint of mineral crystallizations.     

西南印度洋中脊50°E基性超基性岩石地球化学特征及其成因初探

西南印度洋中脊是典型的慢速扩张洋中脊之一。对采自西南印度洋中脊50°E附近的7件玄武岩和蛇纹石化橄榄岩样品所作的分析表明,基性玄武岩类SiO2含量为43.72%～48.40%,TiO2含量较少,为1.14%～1.52%;MgO含量为5.96%～10.98%;TFe2O3含量为4.55%～5.2%;Mg#值为0.53～0.64,里特曼指数σ为2.34～20.10。微量元素Zr/Nb和Y/Nb比值为显示N-MORB的性质,但是其他微量元素的比值(Ba/Nb,Ba/Th,La/Nb,Nb/U,Nb/Pb)均不显示正常洋中脊玄武岩的特征,微量元素原始地幔标准化蛛网图显示强烈富集K和Pb,亏损Nb,稀土元素显示较为平缓的分配模式。超基性蛇纹石化橄榄岩的主量元素特征为SiO2为38.91～45.49;TiO2含量为0.02～0.28;MgO含量很高,为36.87～40.61,TFe2O3含量为2.82～3.91,Mg#值为0.92～0.94。微量元素中Ni,Cr的含量很高,原始地幔标准化蛛网图显示橄榄岩强烈富集K和Pb,Ba,Th,La,Ce,Ti中等程度富集,而亏损Nb,Sr。稀土元素总量较低,标准化曲线显示轻稀土元素富集模式。结合地球化学特征及前人研究资料分析认为,西南印度洋中脊的基性岩和超基性岩属同源性质,其原始地幔物质可能为部分正常洋中脊亏损地幔混染了陆壳或远洋沉积物的结果。     

印度洋亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊三联点邻近洋脊的玄武岩地球化学特征及其地幔源区性质

本文研究了亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊(AOC)三联点邻近洋脊的玄武岩样品在主量、微量元素和Pb-Sr-Nd同位素特征上的差异和联系并分析其原因。结果表明,AOC附近卡尔斯伯格脊和希巴洋脊的玄武岩均为正常型洋脊玄武岩(N-MORB),起源自亏损地幔,其中卡尔斯伯格脊的样品较希巴洋脊样品更亏损;欧文洋脊玄武岩样品为洋岛玄武岩(OIB)特征,其地幔源区可能有残余陆块物质的混染;亚丁洋脊玄武岩样品类型包括N-MORB、E-MORB和可能的大陆玄武岩,与洋壳形成过程中大陆岩石圈物质的贡献程度有关。除了卡尔斯伯格脊外,阿法热点对各洋脊的岩浆均有一定程度的影响。     

PACMANUS热液区Fe-Si-Mn羟基氧化物的成因及地球化学特征

分析了东马努斯海盆PACMANUS热液区Roger's Ruins和Roman Ruins两个热液点之间拖网取得的Fe-Si-Mn羟基氧化物样品的主量、微量和稀土元素含量。Fe-Si-Mn羟基氧化物样品的微量、稀土元素含量很低,Co/Zn比值较小,生长速率非常快,表明Fe-Si-Mn羟基氧化物样品具有明显的热液成因。大部分样品具有明显的正Ce异常(Ce/Ce*值为1.021~1.769),其Ce的正异常范围(lg 3Ce/(2La+Nd),0.008~0.229)低于典型水成成因的Ce的正异常范围(lg 3Ce/(2La+Nd),0.352~0.637),说明样品受到海水的影响较小。由于出现正Ce异常的样品主要集中在Fe羟基氧化物中,因此,稀土元素的正Ce异常主要受到Fe羟基氧化物的吸附作用和后期成岩作用的影响。TiO2的含量以及Al/(Al+Fe+Mn)比值明显低于火山碎屑物质的TiO2 的含量和Al/(Al+Fe+Mn)比值,表明样品中几乎没有火山碎屑物质的贡献。样品中高含量的Ba很可能来自散落于Fe-Si-Mn羟基氧化物样品中的重晶石以及钡镁锰矿。较高含量的Pb说明早期形成的硫化物并没有带走大量的Pb,相反这些Pb随热液流体喷出进入Fe-Mn羟基氧化物。     

麦哲伦海山群富钴结壳元素地球化学特征及赋存状态

为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石和钾长石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳样品中Mn和Fe含量最高, Mn为16.87%～26.55%, Fe为14.34%～18.08%。富钴结壳明显富集稀土元素,其稀土总量为1 287～2 000μg/g,Ce含量为632～946μg/g,约占稀土总量的50%;轻稀土含量为1 037～1 604μg/g,重稀土含量为249～395μg/g,轻稀土元素明显高于重稀土元素。稀土元素配分模式呈现Ce正异常而Eu无异常,具有Ce富集特征。麦哲伦海山群富钴结壳是水成沉积成因,基本没有受到海底热液活动和成岩作用的影响。元素赋存状态与其矿物相密切相关, Na、K、Ca、Mg和Sr主要赋存于碳酸盐相, Mn、Ba、Co和Ni主要赋存于锰氧化物相, Fe、Al、P、Ti、Cu、Pb、V、Zn、Zr和REE主要...     

孟加拉湾中部表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

通过对孟加拉湾中部110个表层沉积物进行稀土元素(REE)测试分析,揭示了研究区稀土元素含量和分布特征,并讨论了其物质来源。结果表明,研究区稀土元素含量介于93.90×10-6~220.80×10-6之间,平均含量为138.25×10-6,接近上陆壳含量。REE整体表现出轻稀土富集、重稀土含量相对均一的特征,Eu呈明显负异常,无明显Ce异常。应用富集系数、判别函数及∑REE-(La/Yb)N等方法判别其物质来源,结果证实研究区沉积物主要为喜马拉雅山和青藏高原来源,还有一部分物质来自中印度半岛,而伊洛瓦底江物质对研究区沉积物组成影响不明显。G-B (恒河-布拉马普特拉河)沉积物标准化后的稀土参数聚类分析表明,印度源区的主要影响范围位于研究区西侧,其控制因素主要是物质供应方式及孟加拉湾表层环流,尤其是东印度沿岸流(EICC)对印度源区物质的输运。     

冲绳海槽中段地球物理场及对其新生洋壳的认识

通过对冲绳海槽中的磁场进行分析，在海槽轴部追踪到了线性磁条带异常。另外，在扩张轴附近也拖到了新鲜拉斑玄武岩。重力自由空气异常值较低。根据这是由于深部地幔大幅上升所致。地震剖面及磁力资料显示在海槽轴部有强磁性浅层侵入体及海底山，这些侵入体很可能来自于深部地幔。高温地幔物质上涌在海槽轴部形成高热流、强磁异常、多火山以及热液活动。上述现象说明冲绳海槽中段张裂轴部大陆岩石圈已经破裂，并可能已有新生洋壳形成。     

西太平洋卡罗琳洋脊CM4海山铁锰结壳矿物学和地球化学特征

2017年8月中国科学院海洋研究所在西太平洋低纬度海区的卡罗琳洋脊CM4海山开展了多学科综合调查,发现该海山山体表面分布着大量的铁锰结壳。本文对该海山的5个铁锰结壳样品进行了矿物学和地球化学研究,利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子光谱及质谱(ICP-OES、ICP-MS)等测试技术分析了铁锰结壳的矿物组成、主微量元素和稀土元素含量,并进一步探讨了铁锰结壳的成因类型。结果表明,该海山铁锰结壳的矿物组成以水羟锰矿为主,含有少量钡镁锰矿、水钠锰矿、针铁矿、纤铁矿、石英和方解石。该海山铁锰结壳的Mn、Fe、Co、Ni、Cu元素平均含量分别为24.24%、15.14%、0.16%、0.34%、0.01%。与全球各大洋海山区铁锰结壳相比,该海山样品的Cu含量很低。该海山铁锰结壳的稀土元素(REY)含量相对偏低,总体为轻稀土(LREE)富集;稀土(REY)配分模式显示相对平坦的特征,呈明显的Ce正异常,轻微的Y负异常和Ho正异常。样品的矿物组成、元素比值、元素组合等都表明该海山铁锰结壳属于水成成因,未受明显的成岩作用影响。     

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。