西太平洋若干沟-弧-盆体系及板内岩浆成因研究进展

板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原)分布最集中的场所。为阐明西太平洋海盆的上地幔软流圈性质、岛弧岩浆形成的控制机制、以及板块内部火山作用(碱性火山岩)的成因机制,在中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"项目的资助下,本文对西太平洋马里亚纳-雅浦俯冲系统、汤加-科玛迪克俯冲带及其俯冲前缘海盆的成因机制、南中国海扩张期海盆玄武岩和板内火山作用、西太平洋海盆上地幔的Dupal异常分布和成因机制等展开了系统的岩石学和地球化学研究,并取得了新的科学认识和成果。主要认识包括:(1)雅浦岛弧主要由变质岩-角闪岩组成,其形成于3—6Kbar温压条件下,代表岛弧下部来自帕里西维拉海盆的变质基底;(2)加洛林洋脊主要由玄武岩组成,其不是一个岛弧,而可能是一个地幔柱形成的洋底高原;(3)汤加-科玛迪克岛弧岩浆组成体现了西南太平洋俯冲板片俯冲速率的直接影响;(4)厘定了汤加-科玛迪克俯冲前缘板块的年龄(103.7Ma),并认识到其代表古太平洋扩张中心并消耗了Ontong Java超级地幔柱的组分;(5)首次在南海发现了碳酸盐化的硅酸岩岩浆向碱性玄武岩转化的现象,提出了板内碱性玄武岩成因的新链条;(6)西太平洋海盆的地幔广泛存在Dupal异常,该异常从西太平洋岛弧俯冲带一直延伸至南海海盆,其中南海海盆的Dupal异常主要受到大陆裂解和海南地幔柱作用的双重影响。通过以上认识,进一步揭示了西太平洋沟-弧-盆体系和板内岩浆体系作用机制,以及俯冲板片物质与板内火山活动之间的成因关联,这对于深刻理解板块构造导致的地球内外物质循环规律有一定的推动作用。     

汤加北部的两个地幔羽状体对岛弧熔岩形成的贡献证据

汤加北部的两个地幔羽状体对岛弧熔岩形成的贡献证据Ｉ．Ｗｅｎｄｔ等西南太平洋的汤加—克马德克岛弧是一长３０００ｋｍ的活火山链。火山作用与以５～２０ｃｍ／ａ的速率俯冲到印澳板块下的向西的太平洋板块有关。正在向汤加岛弧俯冲的、相当于海沟和无震海脊交叉部分的...     

马里亚纳岛弧系的垂向旋转运动与海槽的形成

处于垂向旋转应力场作用下的马里亚纳岛弧系发生了垂向旋转运动,岛弧表面张裂而一分为二,形成东海脊和西海脊.东海脊的旋张掀斜运动使早期形成的岛弧向海沟轴方向不断迁移、沉降,同时导致马里亚纳海槽形成. 马里亚纳海槽新月形形态的形成是由于沟-弧系水平方向的差异性运动和岛弧系向东的差异性旋张掀斜运动所致.马里亚纳海槽实质上是岛弧系中发育的负向构造,始终属岛弧系的一部分.     

论东亚大陆的陆缘弧问题

陆缘弧是太平洋西北岛弧背后大陆陆地与内海间的弧形构造.这些陆缘弧的特点是:1.陆缘弧彼此形态相似,均一致突向大洋,它们在几何学上与相对应的岛弧相同;2.它们具有大致平行海岸线的断裂弧,其断裂面经常倾向大陆;3.沿弧存在着主要为新第三纪以来的基性火山活动;4.沿弧发生近期浅源张裂地震活动;5.它们切割大陆内所有中生代构造,是最新的活动构造带.作者还探讨了东亚陆缘弧的形成机制.     

由~(231)Pa-~(235)U分类系统推断汤加—克马德克岛弧下的熔融动力学

岛弧形成于大洋岩石圈被向下拖曳至仰冲板块之下的地方。人们认为俯冲岩石圈的脱水作用引起地幔熔化 ,造成岛弧上发生火山活动。了解俯冲带下面的物质通量对于研究新大陆壳的形成以及地壳物质返回到对流地幔的再循环的形成极为重要。在流体增量和部分熔融转换过程中表示这些俯冲物质通量特征的主要概念是元素之间的化学分馏。然而 ,需要假定熔融之前大多数地球化学示踪剂在地幔楔中的丰度。相反 ,可以假定Ｕ系衰变链的母子体核素最初处在长期平衡状态 ,从而记录了脱水作用期间和部分熔融过程中产生的分馏净效应和它们的时标。现今研究的 ２…     

根据地震和重磁资料估算西太平洋岛弧岩浆作用新速率

前人为研究大陆地壳的演化过程已作过了许多的研究。有人提出，导致陆壳增生的机制之一是岛弧岩浆作用。在Reymer(利迈尔)和Schuert(斯科波特)发表的《构造(第三卷)》(1984)的第63页中指出．他们计算出了因岛弧岩浆作用而导致陆壳增生的附加增生率。结果表明。岛弧岩浆作用正以平均20～40km^3／km／Myr的速度产生物质(沿着岛弧走向每单位宽度的体积)。这次研究工作主要是利用了世界最新的海洋重力资料和一些西太平洋地区洋岛弧经技术改进而获得的地震资料。综合运用这些资料，可获得洋岛弧之下更精确的图像和由岛弧岩浆作用过程中形成的壳源体积精确估计值。研究中对洋岛弧的调查后表明，地壳厚度的分布深度为20～30km。根据这一厚度。由此就可以估算每个岛弧的相应地壳体积了。通过岛弧俯冲起初阶段地壳体积的划分．可以得到岛弧岩浆以30～95km^3／km／Myr的附加增生率增长。本文的估计值几乎接近于原先岛弧岩浆附加增生率的两倍。     

东亚边缘海域地貌格局与岛弧地震活动时空差异的关系探讨

东亚岛弧海沟系在平面形态上表现明显的不连续性,各段两端向大陆弯曲,中部向海凸出,这种形式与海底岭脊密切相关;地震活动沿岛弧呈狭窄的带状分布,但其活动性在岛弧的延伸方向上及岛弧间存在明显的差异,表现在岛弧两端或岛弧与海岭的交接地段活动性较强,而中段活动性较弱。菲律宾海板块西侧（靠大陆）活动性较其东侧（靠太平洋）强,马里亚纳弧的ＮＮＥ和ＮＥ方向段地震活动弱于其它的方向段。岛弧地震和大陆地震发生的时间关     

马里亚纳海槽的地球物理特征

本文依据国内外资料,概括性地描述和解释了马里亚纳海槽的地震、重力、磁力以及大地电测诸方面的地球物理特征,即群发地震不断发生,重力异常呈正值分布,磁力异常变化幅度小,线性排列不甚清晰,地热流高而多变,海底热液活动在海槽扩张中心仍在进行.文章最后探讨了海槽的形成机制及演化过程,并认为马里亚纳海槽在整体岛弧系极其复杂的构造运动中,正处于多轴性地向斜的发育和演化阶段,实质上是岛弧系上发育的负向构造,并自始至终属岛弧系的一部分.     

关于海底火山作用的初步探讨

近廿年来,由于海底扩张和板块构造假说的兴起,以及对海洋地质学认识的逐渐深入,愈来愈感到研究海底火山作用的重要意义。过去国内外虽有一些局部的、零星调查资料,但还没见有这种综合性的重要文献。在这里作者试图作一尝试。本文所述海底火山作用是以海底火山喷发的各种岩石为代表,这些岩石位于大洋盆地内。     

大陆地壳发生拆沉（Delaminayion）过程之证据

大陆地壳发生拆沉（Ｄｅｌａｍｉｎａｙｉｏｎ）过程之证据Ｒ．Ｍｅｉｓｓｎｅｒ７０年代提出了岩石圈拆沉之假说，其主要证据是：（１）岛弧似乎是构成大陆地壳的主要部分．（２）岛弧是基性的．（３）今天的大陆地壳是中性或酸性的，这意味着它丧失了某些基性成分．片麻...     

琉球群岛以东海区沉积物重矿物分布及来源

琉球群岛东部海区沉积物中富含大量火山碎屑矿物、岛屿岩石遭受风化蚀变形成的普通角闪石以及水生的铁锰微结核,其重矿物种类、特征、组合分区等与火山作用、沉积环境、地形、物质来源等内外生因素密切相关。通过对本区重矿物的种类、特征及组合分区的研究,初步判断位于研究区北部、菲律宾板块向欧亚大陆俯冲而导致的正在活动的的琉球岛弧区为火山碎屑的主要源区,重矿物成分主要为水携成因来源,受同期火山作用控制;少量紫苏辉石来自先期形成的海岭或海底高原(如冲大东海岭、奄美海岭及九州海岭等)上的火山岩系,是经过剥蚀、搬运再沉积的产物;琉球群岛、九州等火山活动产物受海底高地等阻隔而在本区表现为向南或东南影响力逐渐减小;本区地质历史上的及正在进行的岩浆活动主要以基性及中性岩浆为主。此外,流经本区的黑潮对自生铁锰微结核的富集具有重要影响。     

冲绳海槽及邻区火山作用与形成演化

冲绳海槽是新月形的弧后扩张盆地，强烈的构造活动和广泛的火山作用是海槽重要的特征。本文作者主要借助对海槽火山岩的常量元素、微量元素、Sr-Nd 同位素和年龄数据分析，结合火山的时空分布及相关构造地质条件，揭示了海槽火山作用的演化过程及其与本地区构造活动的关系，以便更好地了解海槽和沟-弧-盆体系的形成演化历史。作者通过研究得出:①海槽的火山岩石地球化学特征表明岩石属钙碱性系列，主要包括玄武岩、玄武质安山岩和流纹岩，岩石组成具双峰结构。②在海槽的不同区段内，火山作用具有一定的差异。海槽不同区段内火山带岩浆源区深度的差异，是造成海槽不同区段火山活动性质变化的原因，而岩浆源深度受俯冲带形态和地壳厚度控制。海槽北、中段火山岩以流纹岩和安山岩为主，流纹岩分布在海槽盆地内，形成时代较新( <1Ma)，安山岩大部分分布在岛弧火山带中，形成时代是中、晚中新世。海槽南段火山岩由玄武岩和玄武质安山岩组成，从老到新分布在琉球火山弧(大约13Ma)、台北火山带(3Ma～现代)和南段中央凹陷(晚第四纪)中。③琉球火山弧形成于中、晚中新世(17～6Ma)。但大约12Ma发生的吕宋弧与欧亚板块的碰撞作用改变了本地区的动力条件，而宫古断裂对此次改变起了阻断作用，使海槽南段的张裂要晚于北、中段。另外，中新世琉球岛弧南段的形成确定了海槽南段的弧后盆地性质。 冲绳海槽是年轻的弧后盆地，其岩浆、构造活动发育。对海槽岩浆作用的研究可上溯至20世纪50年代，但由于海水及恶劣气候等条件的制约，几十年来对海槽研究程度仍很有限，且在不同区段有很大差异。特别是对区内岩浆作用的研究，极大地受到样品采集偶然性的限制。作者收集前人资料综合对比海槽不同区段内火山活动的异同，了解海槽火山活动研究中的成就与问题， 为进一步开展此项研究打下基础。     

海底扩张学说吹响了地学革命的号角

哈雷·海斯(1906-1969)是一位对地学革命有着划时代贡献的海洋地质学大家.由他首创的海底扩张学说,敲响了"固定论"的丧钟,宣告了"地槽论"百年统治的终结.在岛弧体系、海底重力异常、辉绿岩及其蛇纹岩化和地慢对流等研究领域,海斯都有创造性的建树,是当之无愧的一代巨匠,史称当代海洋地质之父.     

冲绳海槽火山成因斜长石的分布及成分特征

对冲绳海槽表层样和柱状样中与火山作用有关的斜长石进行了初步研究，根据斜长石的分布特征和Ａｎ值演化特征讨论了该区岩浆－火山作用活动特点。     

海岛火山漫谈

地球上有不少岛屿是由火山作用形成的,有些岛屿上的火山已经停止活动,成为死火山或休眠火山,也有一些海岛上的火山仍然在活动。目前,世界上有活火山500多座,这些活火山绝大多数分布在海岛上,由于所处的自然环境存在着差异,结果使它们具有不同的特点,对人类活动的影响也大不一样。本世纪令人类损失最大的一次火山活动发生在西印度洋     

冲绳海槽晚更新世—全新世沉积物的初步研究

关于岛弧体系的形成和发展,一直是举世瞩目的重大地质问题之一.板块学说问世以来,其重要性越发显得突出.冲绳海槽位于中国东海大陆架钓鱼岛隆褶带与琉球岛弧之间,地处弧后,呈弧形向东南方向凸出(图1),是环太平洋弧、沟体系中的一个扩张型半深海盆地.其沉积作用、火山活动和地史演化,与岛弧的发育过程关系密切,因此具有重要的研究价值.多年来,国外的许多研究单位和科学家,曾先后开展了包括地质学、海洋学和地球物理学等多方面的调查研究.我国的一些单位也开展了综合性的地质调查.本文仅就地质矿产部组织的两个航次的调查资料,对海槽沉积物的主要类型及其特征作一简略报导.所有资料,均由地质矿产部海洋地质调查局和海洋地质研究所联合组成的冲绳海槽地质调查队提供.调查工作是由《东方号》考察船完成的.使用W-33-CR-421IC型垂直探鱼仪测     

雅浦岛弧变质岩成因和构造环境研究

雅浦岛弧基本由变质岩组成,与西太平洋的其他岛弧具有显著区别。利用在雅浦岛弧获得的变质岩样品,研究了角闪岩的变质温压条件,并进一步探讨了雅浦岛弧变质岩的构造环境,以及加罗林洋底高原及海山的俯冲侵蚀对雅浦岛弧的影响。雅浦岛弧变质岩的矿物组合结果显示,其变质相为角闪岩相和绿片岩相;对雅浦岛弧变质岩进行了电子探针微区分析,采用角闪石单矿物温度压力计、斜长石-角闪石Na-Ca交换温度计和角闪石-斜长石Al-Si压力计来计算变质P-T条件。矿物温压计的估算结果表明,雅浦岛弧角闪岩变质P-T条件为493.6~630℃/3.8~6kbar,为中等P/T型变质相系。结合矿物组合及温压计估算结果,认为雅浦变质岩可能经历了岛弧区域变质作用。雅浦变质岩代表的构造环境为雅浦岛弧基底。雅浦角闪岩的埋藏深度大约为15~20km,雅浦岛弧变质岩的出露是俯冲侵蚀的结果。加罗林洋底高原及海山促进了雅浦岛弧俯冲侵蚀的发育,使得雅浦岛弧的弧前地区甚至岛弧都遭受侵蚀,导致变质岩基底出露于海底。     

南海粘土矿物组合特征及其环境意义

利用X射线衍射法(XRD)对南海12个海底表层沉积物和20个悬浮物样品中粘土矿物组成和分布特征进行了综合分析。结果表明:(1)研究区的表层沉积物粘土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石、高岭石、伊/蒙间层矿物以及蒙皂石;悬浮物粘土矿物是以绿泥石为主,其次为高岭石、蒙皂石、伊利石以及伊/蒙间层矿物。(2)粘土矿物的组成和分布特征主要受气候条件、物质来源、水动力条件及相互间稀释作用的制约。伊利石的含量随离岸距离和水深的增加呈增大趋势;高岭石则在近岸区特别是河口区富集;绿泥石在西部沿岸海区的含量较低,在东部岛弧和北部台湾岛附近海区的含量较高;蒙皂石与火山作用密切相关,在东部火山岛弧附近海区含量较高。(3)粘土沉积物的来源以河流输入为主,海洋自生和风尘搬运对该区的沉积影响不大。(4)深海悬浮物粘土矿物的组成变化能够很好地指示短尺度气候环境的变迁,伊利石的结晶程度对气候和环境变化反映灵敏,其随所处环境的压力增大而变差。     

洋底的地球物理学研究

在参加国际“Inter Margins”计划的匡架内,美国学者在2004年夏季详细研究了位于马利亚纳岛弧西北岸边的罗塔海底活火山。太平洋的这个海区不仅因为该区海底发生着强烈的气体、气液和熔岩喷发,并且以其对研究裂谷生成过程的重要性而具有重要意义。纽约州哥伦比亚大学拉蒙物·多     

弧后盆地

有关岛弧的研究,在三十年代早已开始了.1930年时,荷兰一位地球物理学家在研究重力异常时发现,在印尼南部的诸岛形成了一个弧状的构造,称它为岛弧.而且发现了它以南弧形的爪哇海槽,这是个很深的海槽,在它北坡下有个很大的重力异常带.这个海槽发现后,许多地质学家普遍认为岛弧在海洋地质上是个很重要的现象,与造山运动有关.