西太平洋典型边缘海盆的岩浆活动

在发育有全球最大、最复杂的弧—沟—盆体系的西太平洋地区,集中了全球75％左右的边缘海盆(弧后盆地).根据磁异常条带年龄,这些边缘海盆可粗略分为3个扩张幕.主要根据DS-DP,ODP和IODP计划实施以来所获得的成果,结合其他海洋调查航次研究成果,系统阐述了分属3个扩张幕的西菲律宾海盆(第一扩张幕)、南海—四国海盆(第二扩张幕)和冲绳海槽(第三扩张幕)—马里亚纳海槽内的岩浆活动特点.西菲律宾海盆(扩张时代为65～35 Ma BP)从原先的赤道位置迁移至现今的位置,其内存在如似正常洋中脊玄武岩(NMORB)、洋岛玄武岩(OIB)及弧火山岩等多种岩石类型,其地球动力学背景分别与弧后扩张、地幔柱及火山弧等背景有关,其复杂的构造演化样式需要进一步研究;四国海盆(扩张时代为27 ～ 15 Ma BP)是由古伊豆—小笠原—马里亚纳弧(IBM)裂解形成的,其内除发育正常(N)—富集(E)的洋中脊玄武岩(NMORB-EMORB)外,还在扩张停止的同时出现了板内火山作用,形成了中K-超K碱性玄武岩.四国海盆的扩张模式并没有从岩石学和地质年代学角度进行明确制约,板内火山作用的地球动力学背景也不甚清楚.南海(扩张时代为32～15.5 MaBP)是由来自华南地块的一些微陆块向东南裂离后的海底扩张所形成,并在海底扩张后2 ～8 Ma出现板内火山作用,截止目前,并没有获取到洋壳基底样品,主要获取到了南海海山似OIB的玄武岩,未来需要从岩石学和地质年代学角度对南海海底扩张动力学和时代以及扩张期后的板内火山作用动力学背景进行进一步制约.马里亚纳海槽(扩张时代为5 Ma BP至今)为一年青的洋内弧后盆地,其北段处于裂解增进阶段,其内出露有似MORB(中南段)及介于似MORB与似岛弧岩石之间过渡类型的玄武岩(增进端);虽然在扩张时代上与马里亚纳海槽相当,但冲绳海槽(扩张时代为4 Ma BP至今)为一陆缘、初生弧后盆地,从西南往东北方向,不同区段处于不同的伸展发育阶段,西南段出露有似MORB岩石,中段岩石主要为玄武质岩石和流纹质岩石组成双峰组合,而东北段为中酸性火山岩.正在活动的马里亚纳海槽与冲绳海槽的岩浆作用研究应和其伴随的火山岛弧及其相邻的海沟处正在俯冲的洋壳板块结合起来,完整理解板块俯冲输入(subduction input)与弧及弧后输出(volcanic output)之间的关系,这将为揭示西太平洋地区构造演化提供重要证据.即将在西太平洋地区实施的IODP 349 ～ 352航次,为我国科学家提供了研究西太平洋地区构造演化的契机.     

冲绳海槽火山岩岩石系列的厘定及构造环境意义

冲绳海槽是一个处于弧后扩张作用早期的年轻的弧后盆地,是研究弧后扩张作用早期盆地演化和壳幔过程的天然实验室.随着调查研究工作的逐步展开和深入,也发现了一些新的、重要的、亟待解决的科学问题,而火山岩岩石系列归属的厘定又是其他研究工作的基础.在系统收集和整理迄今已有冲绳海槽火山岩资料的基础上,结合近期分析测试数据, 对冲绳海槽火山岩的岩石系列归属进行了重新厘定,探讨了火山岩的构造环境指示意义和浮岩与玄武岩之间的成因联系.研究结果表明:冲绳海槽火山岩分布具有以基性玄武岩和酸性(流纹)英安岩为主的双峰式特征,中性火山岩稀少,基性的玄武岩属于亚碱性系列的橄榄拉斑玄武岩,酸性浮岩可归属为亚碱性岩系的流纹英安岩或流纹岩;在构造环境判别上,冲绳海槽玄武岩表现出大洋中脊和岛弧构造环境的特点,既有别于大洋中脊扩张中心,也有别于成熟型弧后盆地,呈现出弧后早期扩张阶段盆地独特的构造环境特征;广泛分布于冲绳海槽的酸性浮岩表现出一定的岛弧环境的特点;酸性浮岩与玄武岩具有同源性,酸性岩是基性的玄武质岩浆经不同程度结晶分异和同化混染作用的产物.      

冲绳海槽岩浆作用的区域性差异

冲绳海槽位于西太平洋活动大陆边缘,是一个目前正处于弧后扩张作用早期的、年轻的弧后盆地,张性断裂发育,火山活动强烈.岩石类型分布和岩石地球化学特征表明冲绳海槽中部和南部的岩浆作用存在明显差异,但迄今为止人们对于导致该差异的原因尚不清楚.对已有的冲绳海槽玄武岩的资料进行了综合对比分析,并依据冲绳海槽岩浆岩的Pb同位素组成特征,指出冲绳海槽及其所在的沟弧盆体系之下的地幔属于印度洋型地幔,相对于海槽中部的玄武岩岩浆,海槽南部的玄武岩岩浆来自地幔更高程度的熔融;冲绳海槽玄武岩岩浆受到了俯冲板块物质加入的影响,且南部玄武岩岩浆受影响的程度要高于中部,这可能受控于俯冲板块的深度(南部:100~150 km;中部:约200 km);冲绳海槽玄武岩部分属于MORB型,这应是冲绳海槽早期扩张的重要特征和证据之一.在上述分析工作的基础上,提出了今后对冲绳海槽岩浆作用的研究应主要集中在以下几个方面:冲绳海槽基底岩石类型的甄别与分布;岩浆源区地幔的类型及特征;板块俯冲对冲绳海槽岩浆作用的贡献及制约机制;冲绳海槽岩浆作用与海底热液活动的内在联系等.      

冲绳海槽中部和南部玄武岩的区域性差异及其成因研究

本文从岩石学和岩石化学角度出发 ,对冲绳海槽中部和南部玄武岩样品进行了对比研究。结果表明中部和南部玄武岩均系亚碱性玄武岩 ,其中前者兼具钙碱性系列和拉斑玄武岩系列两种性质 ,后者则主要属拉斑玄武岩系列。根据岩石化学特征命名 ,中部样品主体为石英拉斑玄武岩 ,南部样品则为橄榄拉斑玄武岩。两区海槽玄武岩岩浆均由下伏地幔岩部分熔融而成 ,但源区地幔性质不均一 ,岩浆演化程度各异。中部样品源区地幔性质为过渡型 ,结晶分异程度较高 ;南部样品源于近亏损或富集型的地幔 ,结晶分异程度较弱 ;另外两区玄武岩样品均受到了不同程度的陆壳物质混染。中、南部海槽玄武岩在岩石学、岩石化学方面的差异与源区地幔性质不均一和岩浆演化程度各异有直接关系。海槽玄武岩构造环境属于过渡洋中脊玄武岩 (张性 )与岛弧玄武岩 (压性 )之间 ,代表的仍是海槽早期的岩浆活动。     

《变质作用与大陆动力学学术讨论会》在北京召开

冲绳海槽火山岩目前发现有玄武岩、玄武安山岩、安山岩、粗面安山岩、粗面英安岩、英安岩和流纹岩。研究表明，冲绳海槽火山岩均属亚碱性系列，基性岩具有拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的过渡性，中、酸性岩多属钙碱性系列；岩石形成于上新世以来，大部分都是富集型地幔玄武质岩浆在分离结晶不同阶段的产物。岩石在分离结晶演化趋势上的一致性和在岩石化学指数变异关系上的多样性是原来快速上升未发生混染的岩浆在断裂构造隔离下分枝独立演化的结果。     

冲绳海槽地质构造对热液活动的控制机理

海底热液活动一直是当代海洋科学研究的重要前沿领域之一,了解地质构造对海底热液活动的控制作用对于认识热液系统的形成机理及寻找海底硫化物资源具有重要的指示意义。总结了冲绳海槽中部和南部地形与断裂构造、地壳结构、重磁场、热流及岩浆活动等方面的地质构造特征以及海槽热液区分布和热液产物的基本特征。通过比较冲绳海槽与马努斯海盆、马里亚纳海槽、北斐济海盆、劳海盆等基底和扩张阶段不同的弧后盆地构造特征的差异,归纳了冲绳海槽地质构造的特殊性,包括过渡性地壳性质、低扩张程度、高热流值、巨厚沉积层及双峰式火山作用等。冲绳海槽热液活动受到断裂构造、岩浆活动、扩张速率等构造因素的控制,同时受到基岩类型和沉积物盖层等地质条件的影响。海槽中部和南部平行和垂直盆地走向的两组断裂带为流体循环提供了通道,大规模的岩浆活动则为热液系统提供了充足的热量。此外,海槽内广泛分布的酸性火山岩和较厚的沉积盖层与流体相互作用,使得热液产物富含有机质、二氧化碳以及Ag和Au等金属元素。根据冲绳海槽的扩张速率和地质构造特征,推测冲绳海槽仍具有发现新热液区的潜力,其中部和南部两组断裂交汇的部位、轴部火山、受海脊俯冲影响的区域以及靠近岛弧一侧的新火山带是最有潜力的海底热液活动探索远景区。     

中国海底火山岩研究进展及展望

海底火山岩一直是固体地球科学研究的前沿和热点领域之一,对于促进板块构造理论的建立和发展发挥了极其重要的作用。深入开展海底火山岩研究有助于深刻理解地幔结构、壳幔演化及相关动力学过程。本文在简要介绍国际上海底火山岩研究的主要成果和最新进展的基础上,评述了中国海底火山岩的研究进展,总结了中国对南海、冲绳海槽、马里亚纳海槽和劳海盆等弧后盆地、大洋中脊以及板内火山作用等方面的代表性岩石学研究成果,最后提出了今后该领域研究的重要科学问题和方向。     

冲绳海槽浮岩研究

目前国内外对冲绳海槽槽底火山岩的研究尚处在初级阶段。笔者对槽底八个样点的浮岩进行了系统的矿物岩石学研究。本文首次对酸性浮岩的中、基性火山岩包体进行了研究,揭示了酸性浮岩下部有相当面积的玄武岩及安山岩存在的事实。旨次提出海槽浮岩具有由基性→酸性较完整的火山活动旋回的认识。提出酸性浮岩是基性熔浆演化到后期的产物的观点,从而解释了存在多年的关于冲绳海槽构造问题争议中的焦点问题之一——“冲绳海槽既为弧后盆地,何以有大量酸性火山岩分布”的质疑。提出冲绳海槽浮岩属于岛弧火山岩的观点,对冲绳海槽构造的科学认识起了一定的积极作用。     

冲绳海槽火山岩岩石特征及其地质意义

冲绳海槽火山岩目前发现有玄武岩、玄武安山岩、安山岩、粗面安山岩、粗面英安岩、英安岩和流纹岩。研究表明，冲绳海槽火山岩均属亚碱性系列，基性岩具有拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的过渡性，中、酸性岩多属钙碱性系列；央石形成于上新世以来，大部分都是富集型地幔玄武质岩浆在分离结晶不同阶段的产物。岩石在分离结晶演化趋势上的一致性和岩石化学指数变异关系上的多样性是原来快速上升未发生混染的岩浆在断裂构造隔离下分枝独立     

西南地区二叠纪玄武岩的岩石化学特征与裂谷作用探讨

本文对西南地区大量玄武岩岩石化学分析资料应用图解法等项指标进行了分类,得出玄武岩的不同组合在纵向和平面上的分布规律,并据此讨论本区大陆裂谷的发展演化特点,指出玄武岩的岩石化学特点的差异受控于大陆裂谷的不同演化阶段。并从区域构造发展历史上简略地探讨本区大陆裂谷形成的地质背景及其对四川盆地的形成和矿产分布的影响。     

南沙西南部下地壳高速层成因

高速层成因的争议限制了对南海深部结构、构造演化以及南海完整演化历史的认识.运用Oasis Montaj软件对穿越南沙西南部的最新地震测线进行重震联合反演,分析莫霍面起伏、地壳厚度及高速层的分布,计算全壳伸展因子和现今高速层的温度、识别火山时代,并探讨高速层的成因.南薇西盆地和礼乐盆地区伸展因子为1.5~4.0,未达到蛇纹石发育条件;南沙海槽区伸展因子大,最大为11.2,海水可通过深大断裂下渗与橄榄岩反应生成蛇纹石,高速层处温度低于蛇纹石稳定温度;通过地震剖面确定火山在南海停止扩张之后形成.研究结果表明,南沙西南部高速层按成因分为两类,南薇西盆地和礼乐盆地区为南海扩张停止后火山喷发残余的岩浆,而南沙海槽盆地区为早期橄榄岩的蛇纹石化与南海停止扩张后岩浆的混合体.      

弧后盆地玄武岩的成分变化及其成因

弧后盆地玄武岩(BABB)是弧后盆地扩张过程中岩浆作用的主要产物,其地球化学组成是认识弧后盆地演化的关键。现今弧后盆地主要集中在西太平洋地区。本文总结了该地区弧后盆地玄武岩的元素地球化学和同位素组成特征。总体而言,相对于开阔大洋洋中脊玄武岩(MORB),弧后盆地玄武岩的主量元素成分变化范围很大,在Al_2O_3-Mg O、Ti O_2-Mg O相关图上偏离了MORB的演化趋势,在Mg O相同的情况下表现出更高的Al_2O_3含量和更低的Ti O_2含量。弧后盆地玄武岩的微量元素特征一般介于MORB和弧玄武岩之间。一方面,它们与MORB一样在中、重稀土元素之间没有明显分馏;另一方面,与弧玄武岩一样富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、K,具有Pb的正异常和Nb、Ta的负异常等。其中,劳海盆、日本海海盆和冲绳海槽有部分样品具有Nb、Ta的正异常,表现出类似于E-MORB的微量元素特征。西太平洋地区弧后盆地玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素组成变化范围较大,相对于MORB,其富集组分更常见,总体介于亏损地幔端元(DMM)、1型富集地幔(EM1)和2型富集地幔(EM2)三者之间。不同基底属性(大陆基底和大洋基底)和不同阶段的弧后盆地玄武岩的地球化学组成也有明显区别。弧后盆地玄武岩地球化学成分上的多样性主要受控于源区(地幔楔)的物质组成、熔融程度和岩浆上升过程中的变化等因素。地幔源区的不均一性主要体现在地幔楔自身的化学性质和俯冲板片的物质贡献差异。部分弧后盆地玄武岩具有异常高的地幔潜能温度、高的3He/4He比值以及E-MORB型的微量元素特征,说明其地幔源区还可能受到了地幔柱的影响。地幔潜能温度越高,俯冲流体贡献越多,地幔楔的熔融程度越大。此外,岩浆上升过程中发生的地壳混染、岩石圈中的熔体-岩石反应以及矿物的结晶分离都会改造岩浆的成分。     

广西钦州石炭-二叠纪深海硅质岩的锶同位素组成及其地质意义

报道了广西钦州海槽早石炭世-早二叠世深水硅质岩的锶同位素测定结果和经年代校正后的87Sr/86Sr初始值,建立了锶同位素演化曲线;通过与同时代上扬子地区台地相碳酸盐岩87Sr/86Sr比值和演化曲线的对比,研究了二者的异同和造成差异的原因。深水硅质岩和同期台地相碳酸盐岩的锶同位素演化曲线在总体特征上具有一定的相似性,反映海平面变化对其影响的一致性。玄武岩喷发等局部事件和硅质岩中无法回避的陆源碎屑的影响是造成87Sr/86Sr比值和演化曲线差异的主要原因。硅质岩锶同位素演化曲线显示,海平面上升发生于早石炭世,在晚石炭世早期达到最大值,晚石炭世晚期,海平面有所下降,在其后的早二叠世,海平面再次上升。     

玄武岩的大地构造岩石化学特征与判别的初步研究

本文用地洼学说的大地构造观点,对与地壳演化的深部作用有密切关系的玄武岩类岩石的一些岩石化学数据进行研究,指出反映深部作用差异的地槽、地台、地洼三阶段玄武岩时空分布的三个高峰,揭示出三阶段玄武岩类岩石,总的存在由拉斑玄武岩系列→钙碱性玄武岩系列→碱性玄武岩系列的演化规律,以及三阶段玄武岩浆源的深度有逐渐加深的趋势。最后提出了一个较简明的判别不同大地构造属性玄武岩的岩石化学标志图。     

论高精度磁法在近期玄武岩裂隙式溢流区特征

利用地质调查结合高精度磁法测量进行地质填图,推断玄武岩的喷发特征及地质演化历史。从平面剖面图可知,玄武岩线型溢流特明显,所圈定的异常,总体走为NE向,磁异常幅值西南向东北递增,反映出玄武前后演化历史,北部玄武岩晚于南部,玄武岩流由南逐渐向北部高处延裂缝漫溢超覆;磁异常零乱,梯度极大,磁异常变化急剧,正负异常迅速交替变化,反映出玄武岩的磁性特征;总体分布规律明显,异常排列紧密,勾画出玄武岩层状岩流特征。     

海底玄武岩中的中酸性玻璃质熔体研究

笔者在冲绳海槽海底玄武岩基质中发现的中酸性玻璃质熔体 ,与以往在基性火山岩中发现的玻璃质熔体存在明显的差异 :( 1)在存在状态上 ,前者呈充填状态存在于细小的基质矿物之间 ,其体积明显受到岩浆冷却速率的制约 ;后者常出现富铁相和富硅相两种熔体共存现象 ,且一种熔体常呈球状分布于另一种熔体中。 ( 2 )在成分演化上 ,前者随着冷却速率的降低 ,成分向酸性方向演化 ;后者的成分与冷却速率间的关系不明显 ,一直表现为富铁相和富硅相两端员成分 ,缺失中间过渡成分。这两种类型的熔体 ,分别反映了幔源岩浆不同的演化过程 :冲绳海槽海底玄武岩中的中酸性玻璃质熔体 ,反映了幔源岩浆结晶分异演化过程 ,并记录了演化过程中各阶段产物的特征 ;而以往在基性火山岩中发现的富铁相和富硅相两种熔体的共存现象 ,反映了幔源岩浆的熔离过程 ,并记录了熔离产物的特征。     

海南岛北部晚新生代玄武岩成分演化及成因讨论

板内玄武岩通常具有复杂的成分组成和成因过程。海南岛北部（简称“琼北”）自渐新世始逐渐发育了大量板内玄武岩,岩性跨度大,从石英拉斑玄武岩到橄榄拉斑玄武岩,再到碱性橄榄玄武岩和碧玄岩均有分布。对琼北晚新生代玄武岩虽已开展了广泛的研究,但“琼北晚新生代玄武岩的成分随时间演化规律”这一问题却未引起足够的关注。本文从晚更新世道堂组橄榄玄武岩入手,对其开展了细致的岩石学、矿物学和主微量及Sr- Nd- Pb同位素地球化学的研究;并结合文献中琼北其他时代（组）玄武岩的数据,阐述了琼北晚新生代玄武岩成分随时间演化的规律并对其成因进行了探讨。研究发现,自中—上新世到更新世再到全新世,琼北晚新生代玄武岩呈现从碱性玄武岩过渡到拉斑玄武岩再突变到碱性—强碱性系列的演化规律;中—上新世到更新世这一时期的碱性玄武岩和拉斑玄武岩可能形成于石榴子石二辉橄榄岩由低到高程度的部分熔融作用,而全新世碱性岩则更可能形成于石榴子石辉石岩的部分熔融。琼北晚新生代玄武岩的Sr- Nd- Pb同位素组成揭示其源区地幔以PREMA端元为主,但经历了来自古老陆壳的沉积物不同程度的改造作用。采用“海南地幔柱”模型可以较好地解释琼北晚新生代玄武岩的复杂组成和成因。     

华北南部地区——古生界构造演化及其油气远景

华北南部地区的地质演化与华北其他地区一样，经历了结晶基底形成，中一晚元古代台内裂谷发育、古生代稳定地台沉积和中一新生代活化等发展过程。但本区受秦岭褶皱带构造活动的强列影响。因而具有相对独特的构造演化特征和油气控制条件。早寒武世中期，古秦岭海槽伸展扩张，沉积了一套全区广泛分布的以碳酸盐岩为主夹泥页岩的地层；晚寒武世开始，古秦岭海槽向北俯冲挤压，在本区南部出现一个平行于海槽的大陆边缘隆起；中奥陶世发生     

雨海地区晚雨海世-爱拉托逊纪月海玄武岩充填过程研究

月海玄武岩是月球四大岩类之一,主要充填于月球大型撞击盆地之中。月海玄武岩充填过程的研究,对于了解撞击盆地充填过程和月海玄武岩充填规律及活动规模,揭示月球的热演化历史具有重要意义。本文综合利用嫦娥一号LAM数据、CCD影像数据和Clementine UVVIS数据,对雨海地区的地形地貌、岩石化学组成进行了提取和分析,对雨海地区月海玄武岩进行了单元划分,并运用撞击坑尺寸-频率分布法对各月海玄武岩单元进行了表面年龄的估算。结果表明,雨海地区月海玄武岩随着时代变新钛和铁元素更加富集,总体上从晚雨海世至爱拉托逊纪由低钛低铁玄武岩向高钛高铁方向演化;月海玄武岩充填活动具有多期次性,每期月海玄武岩的充填流动大体上保持由南向北方向,并且活动规模逐步减小,相对年轻月海玄武岩对早期月海玄武岩的覆盖范围不断减小。正是这种玄武岩流动与覆盖关系和充填过程造成了雨海地区从南向北地势的逐渐降低,以及较老月海玄武岩在较北部地区出露。最后,根据雨海地区月海玄武岩单元在地形地貌、岩石化学组成与表面年龄上的相关性,我们提出雨海地区月海玄武岩经历了多期次逐层填充过程,且每期由南向北流动、规模逐步减小。     

冲绳海槽玄武岩中单斜辉石的特征及其意义

冲绳海槽海底玄武岩中存在着三种不同世代的单斜辉石,即斑晶,微晶和基质辉石,它们的平均粒径分别约为400μm,30μm和5μm。斑晶辉石在电子探针下可见到明显的核部与边部之分;微晶辉石无明显的环带构造;基质辉石粒径细小但数量较大。这三个世代的辉石在成分上差异较为明显,从斑晶辉石的核部→边部和微晶辉石→基质辉石,成分从富铁向富镁,钙方向演化,这与封闭体系的辉石成分演化趋势正好相反,辉石的形态和成分特征反映出该玄武岩浆存在岩浆混合的特征,它们也可反演该地幔岩浆的活动过程;源自上地幔的拉斑玄武岩浆,在从源区向浅部岩浆房上升,运移过程中,受到携带相对富铁单斜辉石的较酸性岩浆的注入,混合;在浅部岩浆房中,混合岩浆结晶形成斑晶的边部和微晶辉石;基质辉石则是岩浆喷出洋底后淬冷结晶的结果,冲 槽玄武岩中三个世代的单斜辉石较好的完整记录了地幔岩浆后系列活动过程。