西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动

研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物以及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。 冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由地幔源区部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。 冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素（Mn、Fe、Zn、Pb）的酸性高温（高达320 °C）流体,其热液柱中的Zn2 、Cd2 、Pb2 、Cu2 离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH4、Mn、Al、δ3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体（220–276 °C、pH = 2.5–3.5）相比,DESMOS热液区的喷口流体温度（≥88–120 °C）相对较低,酸性更强（pH ≤ 2.1）,二者较低的δ34SH2S和δD值表明岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。     

西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动与硫化物特征

基于国内外研究成果对西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、扩张速率、水深以及热液硫化物的矿物组成与金属品位等特征进行探讨。西太平洋岛弧-弧后盆地热液硫化物区以活动型热液区为主,受扩张速率的影响明显主要分布在20～60 mm/a地区;水深分布规律主要受所处构造单元的水深特征控制,而非由热液硫化物区的形成特征所决定;研究区内的热液产物主要为富Zn-Cu、富Ba-Zn以及富Fe-Cu型硫化物;热液硫化物中冲绳海槽具有最高的Ag、Pb含量,劳海盆具有最高的Zn含量,马努斯海盆和伊豆-小笠原-马里亚纳海槽具有较高的Au含量,北斐济海盆具有最高的Cu含量。本研究将进一步为西太平洋岛弧-弧后盆地地区热液硫化物资源的勘探与潜在资源量的估算提供参考。     

西太平洋弧后盆地火山岩中熔体包裹体研究进展

熔体包裹体是在矿物生长过程中被包裹的硅酸盐小液滴,由于寄主矿物的保护,受最小程度的后期岩浆作用影响,可以有效的保留原始岩浆组成、地幔源区性质及岩浆演化过程等重要信息.熔体包裹体的研究可以弥补传统全岩因受后期复杂地质过程影响而导致部分信息失真的不足.文章简要总结了熔体包裹体的主要研究领域及分析测试技术,概述了国内外关于西...     

西南太平洋弧后盆地（北斐济海盆和劳海盆）深海热液的生物群落

西南太平洋弧后盆地（北斐济海盆和劳海盆）深海热液的生物群落ＤａｎｉｅｌＤｅｓｂｒｕｙｅｒｅｓ等自１９７６年以来，沿洋中脊所作的调查航次都查明了火山口生物群落很多见，并且不受洋中脊扩张速度影响。这些生物群落在东太平洋海隆、加拉帕戈斯扩张中心、戈尔达海脊...     

洋中脊和弧后盆地热液区热液流体B同位素组成的系统性差异

硼(B)是流体迁移元素,趋向于在热液流体中富集而成为常量元素。不同来源的B其同位素组成有着明显的区别。因此,B的含量及其同位素组成可标识热液流体(元素)的物质来源、水–岩反应程度及沉积物(元素)混入等重要过程,对海底热液活动及其成矿作用过程具有重要的示踪意义。迄今,对全球主要热液活动区热液流体中B的含量及同位素组成特征已做了大量的测试分析及研究工作,积累了丰富的资料和重要研究成果。但是,对不同地质背景(构造环境)条件下热液流体中B的含量及同位素组成特征尚缺乏系统性的对比分析,进而对造成不同环境热液流体中元素及其同位素组成的系统性差异的原因或机制尚缺乏深入的认识。本文在获取了洋中脊和弧后盆地主要热液活动区热液端元流体中B的含量及其同位素组成数据的基础上,定量估算了热液流体中B的主要来源,并对洋中脊和弧后盆地热液端元流体中B同位素组成的系统性差异进行了分析及成因探讨。结果表明,不同热液活动区热液端元流体的δ11B值都具有较大的变化范围,水–岩反应过程中不同来源B的混合是热液流体B同位素组成变化的主要原因。无沉积物覆盖的洋中脊和弧后盆地热液区热液流体中的B主要为海水与基底岩石来源B的混合,弧后盆地岩浆挥发性组分对热液系统的直接贡献及两种不同地质背景下基底岩石地球化学组成与水–岩反应程度的差异是其热液端元流体B同位素组成差异的主要原因。在有沉积物覆盖的弧后盆地热液区,热液流体中B的同位素组成与前两者之间存在显著差异,具有异常低的δ11B值,水–岩反应过程中沉积物来源B的加入是导致热液流体中δ11B值系统性降低的主要原因,沉积物的吸附作用也在一定程度上影响了热液流体的B同位素组成。有沉积物覆盖的洋中脊热液区热液流体同样受到了沉积物来源B加入的影响,具有较低的δ11B值,且相对于冲绳海槽受到了更强烈的沉积物吸附作用的影响。基于以上分析,并结合热液流体的Sr同位素组成特征,本文提出了洋中脊和弧后盆地这两大构造环境中热液流体B同位素组成系统性差异的成因模式。     

弧后盆地的形成

本文就弧后盆地及其形成的动力学模式进行了简要地讨论，认为在岛（山）弧后方除现今所通称的弧后盆地以外，尚可存在广义上的弧后盆地。它们远离弧体位置，但由于俯冲带的远端“抬头”，同样可引起地壳的裂陷，其构造作用叠加于先期断陷带之上。     

冲绳海槽火山岩--揭示弧后盆地早期扩张动力学过程的钥匙

简述了冲绳海槽火山岩的研究意义、研究历史、现状及存在问题，提出了今后深入研究的思路与展望，指出应基于现代地球化学理论和方法，从板块构造沟弧盆体系岩浆作用的角度，将冲绳海槽这一典型幼年期弧后盆地中复杂多变的火山岩作整合型归纳和思考，既揭示不同岩石系列的成因联系，又注重将岩浆作用与构造环境相结合，并在与成熟弧后盆地火山岩的对比中揭示弧后盆地早期扩张过程中岩浆作用的特性、规律与标志，以揭示弧后盆地早期扩张的构造动力学过程。     

岩浆作用对海底热液系统物质的贡献

系统地总结分析了国内外关于岩浆作用对热液系统物质贡献的证据和研究成果。在此基础上,进一步分析了岩浆作用对热液系统物质贡献的主要形式,并对近期研究工作的主要方向进行了探索性分析。提出岩浆作用对热液系统物质贡献的形式除了传统的岩-水反应外,还有岩浆后期热液及挥发性组分直接进入的途径(形式);对海底热液活动系统的研究工作近期应主要集中在3个方面:(1)利用新近发展的高新技术,强化矿物及包裹体的原位微区分析,获取更加精细的矿物形成过程中的原始信息。(2)非传统稳定同位素的开发应用,为解决悬而未决的科学问题发展新的技术手段。(3)进一步发展完善岩浆作用对热液系统物质贡献的理论模型,更加贴近实际地定量评价岩浆作用对热液系统的物质贡献。上述工作,无疑对推进海底热液活动研究的进一步深化具有重要意义。     

构造-岩浆作用对热液活动的控制机理: 马努斯海盆为例

综述了马努斯海盆热液区构造特征、基底差异, 结合马努斯海盆热液区热液活动与构造-岩浆特征, 探讨了二者的耦合关系, 以及构造-岩浆作用对热液活动的影响和控制。马努斯海盆位于西南太平洋俾斯麦海的东北部, 是世界上扩张速度最快的海盆之一。马努斯海盆西部(马努斯扩张中心, Manus Spreading Center, MSC)主要由海盆扩张成熟期产生的大洋中脊玄武岩组成, 属于成熟弧后扩张中心,发育Vienna Woods热液区; 海盆东部(东南裂谷, Southeast Rift, SER)则是一个拉张裂谷, 处于扩张的早期阶段, 属于不成熟弧后扩张中心, 发育PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls三大热液区。MSC与大洋中脊的热液活动相似, 而SER因受到火山、俯冲作用影响更为显著, 其热液流体具有岩浆流体和俯冲流体的特征。与Vienna Woods热液压相比, PACMANUS、DESMOS以及SuSu Knolls三个热液区的水深相对较浅(1 150～1 740 m), 是地球内部热物质由内向外迁移的结果, 其下部岩浆作用强烈。此外,岩浆脱气作用和数值模拟结果表明, PACMANUS热液系统中具有岩浆流体的输入。与Vienna Woods热液区相比, PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls热液区的热液活动强度及流体组成主要受控于岩浆作用。     

马里亚纳海槽岩浆作用研究进展

西太平洋俯冲带是世界上最典型、最活跃的俯冲带,分布众多的海沟-岛弧-弧后盆地（沟弧盆）系统。马里亚纳俯冲带是典型的洋-洋俯冲带,而马里亚纳海槽作为马里亚纳俯冲带的重要构造单元,是研究不受陆壳物质影响的俯冲作用的理想区域。前人对马里亚纳海槽岩浆地幔源区性状、俯冲组分的影响、岩浆演化等进行了详细研究。结果表明：（1） 马里亚纳海槽岩浆源区主要为亏损地幔,岩性主要为橄榄岩,且不同区段具有不一致的地幔部分熔融程度;（2） 不同区段受到来自蚀变洋壳及沉积物的俯冲组分的影响程度也不同,并由此影响了不同区段的地幔熔融程度和初始岩浆成分;（3） 俯冲组分的影响自中段向南北两段逐渐加强,中段主要受到来自沉积物熔体的影响,南、北段受到板片释放的含水流体的影响则更为明显;（4） 不同区段甚至同一区段的岩浆在演化过程中,经历了橄榄石、辉石、斜长石等斑晶矿物的差异性分离结晶过程,这也很好地解释了该区丰富的岩石类型和玄武质岩石的不同矿物组合特征。以上研究很好地促进了对马里亚纳海槽岩浆作用过程的认识,也深化了对俯冲带构造-岩浆作用的理解。     

板块俯冲对岩浆作用影响的同位素地球化学示踪研究

同位素已成为俯冲带岩浆作用研究中灵敏的地球化学示踪剂,是约束岩浆运移过程和时间尺度的有力工具。综述了近几十年来利用Sr-Nd-Pb-Hf同位素、Li和B同位素以及Be和短周期铀系同位素等方法,在俯冲带岩浆作用过程、时间尺度、岩浆源区物质特征、岩浆形成演化及控制机制等方面取得的进展和成果。最后指出将不同同位素研究应用于弧后盆地岩浆作用的研究中,必将为全球俯冲带岩浆作用研究带来突破性的进展和成果。     

海底热液系统氨基酸合成的探索

热水生物与地球生命起源的关系是当前引人注目的热点之一。由于缺乏食物来源,深海环境一直被认为是生命的“禁区”。然而目前的研究发现,热液活动为海底生物提供了食物和能源,从而在生命的“禁区”里形成了特殊的生物群[1,2]。据不完全统计,在海底黑烟囱喷口周围已经建立了一个     

西地中海的弧后盆地

地中海是太平洋之外弧后盆地较为发育的海区。巴利阿里海盆和第勒尼安海盆是西地中海两个位置相邻、互有成因联系的弧后盆地。海盆莫霍面埋深分别为 1 2～ 1 5km和 1 0 km,热流密度分别为 1 0 0 m W/m2和 2 0 0 m W/m2 ,发育有大洋型磁条带异常 ,大洋钻探和拖网取样均采到了拉斑玄武岩。较之巴利阿里海盆 ,第勒尼安海盆更富年青性。两弧后盆地的成生演化是与欧洲板块与非洲 -阿普利亚板块的相互作用息息相关的。中新世 ,随着非洲 -阿普利亚板块向西、西北俯冲 ,科西嘉、撒丁裂离欧洲大陆 ,巴利阿里海盆被打开 ;上新世 ,阿普利亚微板块进一步俯冲 ,导致亚平宁与科西嘉、撒丁之间的裂离 ,形成第勒尼安海盆。     

西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动

本文研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由源区地幔部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素(Mn、Fe、Zn、Pb)的酸性高温(高达320°C)流体,其热液柱中的Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH_4、Mn、Al、δ~3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体(220~276°C、pH=2.5~3.5)相比,DESMOS热液区的喷口流体温度(88~120°C或120°C以上)相对较低,酸性更强(pH≤2.1),二者较低的δ~(34)S_(H_2S)和δD值表明,岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。     

不同构造环境海底热液矿床地质和地球化学特点研究

海底热液矿床具有重要的经济和科学意义。其产出构造背景包括洋中脊、弧后扩张中心及板内热点处。处于不同构造环境的热液矿床具有不同的地质和地球化学特点。本文系统地总结了海底热液矿床产出的地质和地球化学特点，对各构造环境中热液矿床的特点进行了对比，并对其差异原因做了简要分析。文章最后提出了今后应着重研究的几个问题。