伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲带地震成因

计算了伊豆-小笠原、马里亚纳弧段的浅源地震与俯冲速率的相关系数,证实了俯冲速率是一个重要的控制因素。地震统计结果展示马里亚纳中深度(60~300 km)地震存在较明显分段性,且与海底地形起伏度相对应,推断这种现象一方面因为海山俯冲引起的板块破裂程度高,导致更多的流体供应所致; 另一方面可能与海山俯冲机制导致板片局部变形有关。通过全球P波波速模型,提取马里亚纳之下大约8.0 km/s的等值面,揭示了俯冲板片的深部形态,在马里亚纳弧的南北两侧之下,存在两个明显的缺失,代表了板片深部的撕裂,且北部撕裂程度要比南部高,可能与北部小笠原高原与南部卡罗琳洋中脊俯冲有关。重力数据与地震数据揭示了相对于马里亚纳俯冲带北部,南部可能为强耦合,菲律宾海板块之下410~660 km不连续界面滞留为太平洋板片,西南部与马里亚纳俯冲带南部俯冲太平洋板片相连。初步推断这种结构与具有较大浮力的卡罗琳洋中脊可能共同决定了马里亚纳俯冲带南部8°N、137.3°E存在的旋转极。     

IODP340航次——小安德列斯火山作用及其滑坡

IODP340航次的"小安德列斯火山作用及其滑坡"项目,将有助于我们更好地了解沿岛弧火山作用所引起的海底建造和灾害过程.地球上大约50％的火山作用发生在与岛弧有关联的环太平洋带,尽管这些火山作用的形式各异,如某些岛屿岩浆作用和喷发活动过程的变化和多样性,然而,大量岩屑崩塌或侵位都沿这些岛弧发生.确认这些过程的制约机制,...     

伊豆-小笠原前弧地区Hahajima海山蛇纹石化橄榄岩岩石学和地球化学研究

Serpentinites, which contain up to 13 wt% of water, are important reservoirs for chemical recycling in subduction zones. In the past two decades, forearc mantle serpentinites were identified in different locations around the world. Here, we present petrology and whole rock chemistry of ultramafic and mafic rocks dredged from the Hahajima Seamount, which is located 24–40 km west to the junction of the Izu-Bonin Trench and the Mariana Trench. Nearly all the collected samples are extensively hydrated, and olivine grains in ultramafic rocks are replaced by serpentine minerals, with only one sample preserving remaining trace of orthopyroxene. Our new results show that the Hahajima serpentinized peridotite samples are all MgO-rich(～42 wt%), but have low contents in Al_2O_3, CaO, rare earth and high field strength elements, which is consistent with the overall depleted character of their mantle protoliths. Model calculations indicate that these Hahajima peridotite samples were derived from 10%–25% partial melting of the presumed fertile mantle source, which is generally lower than those of peridotites from Torishima Forearc Seamount, Conical Seamount and South Chamorro Seamount(mostly25%). All the serpentinites from these four forearc seamounts show strong enrichment in fluid-mobile and lithophile elements(Li, Sr, Pb and U). In details, Hahajima Seamount serpentinites do not have obvious enrichment in Cs and Rb, and display remarkably high abundances of U. These observations indicate that the serpentinization of Hahajima peridotites occurred by addition of seawater or low temperature seawater-derived hydrothermal fluid, without or with little contribution from slab-derived fluids. The geochemical signature of serpentinites from Hahajima Seamount could be interpreted as the result of the combination of extensive partial melting and subsequent percolation of seawater through the mantle wedge.     

伊豆−博宁−马里亚纳岛弧地壳厚度分布及其对岩浆活动的指示

数值模拟研究认为洋底高原/洋脊俯冲和弧后扩张能够有效影响俯冲带岩浆活动和岛弧地壳增生。本文以伊豆−博宁−马里亚纳（IBM）俯冲带为实例,论证该结论的有效性。以卫星测高反演重力异常为基础,通过构建地球不同圈层密度模型,反演得到IBM俯冲带莫霍面埋深。本文的莫霍面埋深反演结果与地震解释结果具有一致的分布趋势。结合开源水深和沉积层厚度数据,给出了IBM俯冲带地壳厚度分布。IBM岛弧地壳体积沿走向的分布特征表明：①小笠原洋底高原和相对较小规模达顿洋脊的俯冲,都能够使得相应位置的岛弧变窄、地壳变厚、体积增大;②马里亚纳海槽扩张显著降低了岛弧地壳体积的增生量。     

祁连与伊豆-小笠原玻安岩的地球化学特征和成因模型对比

玻安岩为一类具有特殊地球化学性质的岩石,具有高SiO2（＞52%）、高MgO（＞8%）和低TiO2（＜0.5%）等特征。前人认为其形成主要是在俯冲起始阶段大洋板块所释放的流体导致亏损程度较高的难熔地幔楔发生熔融,因此其成因的研究对深入理解板块俯冲起始等地球动力学问题具有重要意义。虽然普遍认为俯冲物质对玻安岩岩浆源区具有重要贡献,但玻安岩中元素的不同富集程度反映了复杂的俯冲板片流体物理化学性质和对玻安岩形成的不同影响。通过对比分析伊豆–小笠原（Izu-Bonin）和北祁连造山带大岔大坂地区玻安岩样品,发现二者具有明显的地球化学差异：与伊豆–小笠原玻安岩相比,大岔大坂玻安岩中没有呈现“U”型稀土配分模式,不富集轻稀土元素或Zr、Hf等元素;而二者流体活动性/不相容元素比值（如Ba/La）变化较大,并具有较高的(87Sr/86Sr)i。这些特征反映了俯冲板片释放的流体和熔体分别对大岔大坂和伊豆–小笠原玻安岩岩浆地幔源区的贡献,从而表明大岔大坂玻安岩形成过程与伊豆–小笠原玻安岩所代表的俯冲初始形成模型不同,更可能形成于存在弧后扩张作用的成熟岛弧阶段。结合区域地质背景和前人研究,本文针对大岔大坂玻安岩成因提出了两种与俯冲初始阶段无关的可能形成机制：① 玻安岩产出于弧后扩张中心,弧后岩石圈的拉张环境和较热的地幔上隆区为玻安质岩浆的形成提供了温压条件,充分交代的水化地幔楔和蛇纹岩化地幔也参与了玻安质岩浆的形成;② 虽与弧后扩张中心相关,但玻安岩的产出位于前弧或弧。由于弧后地幔对弧下深度地幔楔进行侧向加热,导致地幔楔内部对流重新启动,弧后地区已经熔融出弧后玄武岩的残余橄榄岩进入前弧–弧下地幔楔,地幔楔底部和俯冲板片表面被重新加热而发生变质脱水,富水流体交代上部地幔楔使其部分熔融形成玻安质岩浆。