又一次钻穿洋壳的企图

尽管海洋深海钻探的历史已有40多年了,但是有关洋壳成分和结构的资料仍然很少,并基本上建立在来自最上层的地球物理和零星地质材料的基础上。至今在哥斯达黎加海隆南侧几个航次中所打的深达2 111 m的504B号钻孔,是惟一穿过玄武岩层和大部分下伏岩墙组合的钻孔,但是它未能达到后者与辉长岩之间的边界。众所周知,洋壳第2层(玄武岩)的厚度与其在扩张区的形成速度有关:速度越快,玄武岩层就越薄。最小的厚度位于超快速扩张的洋中脊地段之下,在其轴部。近来已确定,将近2 000~1 100万年前,在太平洋、纳斯卡和科科斯岩石圈板块的三联点附近,形成了…     

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。     

与岩浆作用相关的具中等扩张速度的胡安·德富卡洋中脊裂谷地形

洋中脊洋壳的形成与上地幔通过绝热熔化和多孔熔岩流的连续过程形成熔融物是分不开的。熔岩一旦到达洋壳,就会被不连续的事件所控制;来自于中层洋壳熔岩体的岩墙侵入构成了上地壳的席状岩墙,同时,近地壳的熔岩构建了下地壳的层状辉长岩(Kelemen等,1997)。由地幔运移和抽取而来的熔岩也许是间歇性的;一些关于洋中脊轴部结构和熔岩化学方面的研究显示,洋壳在间歇的岩浆期内增长(Lewis,1979;等)。Kappel和Ryan(1986)把沿着胡安.德富卡洋中脊形态的显著变化归因于由岩浆活动与构造作用的转换所致的不稳定的洋壳增长;因此,在争论地壳形成稳定型…     

超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究

超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征,表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析,结合实际地球物理和地球化学的观测数据,探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程,进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明,超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中,岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化;岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。     

西菲律宾海盆的构造沉积特征及对海盆演化的指示——来自地球物理大断面的证据

菲律宾海发育了全球最典型的沟弧盆体系,新老俯冲系统众多,是研究大洋板块扩张过程的理想场所。本文主要利用2015年中科院海洋所在西菲律宾海采集的1400km地球物理大断面,并结合最新的重力数据,对比、分析了西菲律宾海内部古扩张中心(中央海盆裂谷)和残留弧(九州-帕劳海脊)的沉积地貌和地壳结构特征。研究表明:(1)中央海盆裂谷内部发育远洋沉积为主的沉积物,沉积层序分布不均,局部盆地内沉积物厚度可达300m。九州-帕劳海脊附近发育与火山碎屑物源有关的厚层沉积物;(2)以129°30′E处的转换断层为界,裂谷东西部洋壳结构分别体现"慢速"和"快速"扩张特征,东部洋壳岩浆供应较少,厚度较小,断裂较为发育,其附近可能发生水岩作用;西部洋壳岩浆供应较多,厚度较大,结构相对均一;盆地西部的小规模地幔柱可能控制了裂谷东西部不同洋壳结构的发育;(3)九州-帕劳海脊内的角度不整合面代表岛弧裂解事件,张裂与挤压构造共同发育反映了裂解过程的复杂性。     

IODP345航次——哥斯达黎加地震成因A计划

IODP 345航次将是第二次在快速扩张的东太平洋海隆(EPR)的赫斯深断裂处实施钻探(图1),以期进一步研究地壳的增生过程。此次钻探将充分利用第一次井位调查的资料,钻取包括最底层洋壳的年轻的原始火成岩岩心,主要目的是测试在快速扩张洋中脊中岩浆增生的热液过程学说。     

ODP206航次——超速海底扩张产生上洋壳的一个原地剖面

ＯＤＰ2 0 6航次将是第一个多航次的计划 ,其目的是揭示上洋壳的完整剖面 ,这其中包括火山喷出岩、席状岩墙、辉长岩 ,以及这些岩石类型之间重要的地质过渡带。 2 0 6航次计划在东太平洋超速海底扩张期间 (～ 2 0 0ｍｍ/ａ)Ｃｏｃｏｓ板块产生的 15Ｍａ洋壳 (6° 4 4 19′Ｎ、91°5 6 0 6′Ｗ ;水深 36 5 5ｍ)的顶部剖面钻取岩心 ,同时为以后的再利用打一个套管站孔。种种理由表明本站位是完成目标的最佳地点。首先 ,中轴低速带的深度即为大洋中脊岩浆房的深度 ,它随海底扩张速率的增加而减小。据岩浆房顶盖推断的低速带顶部被认为对应于正…     

IODP367和368航次——南海张裂陆缘

正IODP 367和368航次将解决大陆解体期间岩石圈的减薄过程。据深反射地震数据揭示,南海北部(SCS)岩浆匮乏的张裂陆缘是一处优良的钻探地点。南海北部陆缘与伊比利亚纽芬兰岛裂谷陆缘相似,可能包括洋陆过渡带(COT)内已剥露及蛇纹石化的地幔。然而,最近的模拟研究表明,板弱化机制与其他的次大陆存在的岩石圈地幔的蛇纹石化不同。板块破裂的两个模式(在很热的软流圈地幔的情况下)可以有所     

海洋核杂岩

为了解释洋壳中大量铲形正断层及垂直洋中脊的大量线理(如大西洋中脊的巨型窗棱构造)等现象,通过与大陆上变质核杂岩对比,近来提出了一种新的海底构造类型———海洋核杂岩。在洋底深地震剖面上核杂岩结构形态可以分为3部分,其中第1部分为层1和层2,以脆性变形为特征;第2部分为脆-韧性过渡层,拆离带发育其中,由白色结壳式碳酸盐岩和强烈蛇纹石化的橄榄岩或玄武岩、超镁铁质糜棱岩、糜棱状辉长岩等组成。拆离面之上为未变质的薄层海洋沉积层,其下为热洋幔的退变质岩石组成;第3部分为核部,以塑性变形为特征,常被超基性岩体(尤其是辉长岩侵入体)底辟侵入。与大陆变质核杂岩相比,海洋核杂岩具有明显的独特性。海洋核杂岩的拆离断层同样有数十千米的位移量,因而,可能导致出现海底磁条带的局部错位现象,使得洋壳磁条带的平面结构复杂化。     

海洋岩石圈磁结构及动力学

古地磁学在20世纪极大地促进了板块构造理论的诞生和全球大洋钻探计划的发展。对洋壳的磁性研究是这场地学革命的突破点之一。从磁学性质上,洋壳磁性包括洋壳中所含磁性矿物本身的性质以及这些矿物携带的古地磁信息。从介质性质上,洋壳包含下部岩石层(包括枕状玄武岩、辉长岩和橄榄岩)和上部沉积物。文章首先总结洋壳的磁性结构,并对其代表的动力学意义进行深入探讨,主要包括应用磁异常条带进行年代学、地球深部动力学、大洋洋壳的板块运动学以及热点演化等研究,详细总结了国内相关研究中南海洋壳的磁性研究进展。最后对研究中遇到的相关难点和关键科学问题进行了回顾与展望。     

西南印度洋脊龙旂热液区蚀变岩岩石学特征及对热液流体循环的指示

慢速?超慢速扩张洋脊的海底热液活动区多出露类型多样的蚀变岩石,记录了地壳深部的流体与围岩的相互作用,为研究深部热液流体特征以及循环过程提供了样本。本研究选取了中国大洋第30、34和40航次在超慢速扩张西南印度洋脊龙旂热液区(A区、B区和C区)利用电视抓斗采集的蚀变玄武岩、蚀变辉长岩、蚀变辉石岩和蛇纹岩等蚀变岩样品,利用光学显微镜、电子探针开展了岩相学和矿物化学分析。岩相学结果表明,龙旂热液区蚀变岩石样品约95%发生了地壳浅部的脆性变形作用,靠近龙旂1号热液区(A区)约有5%的蚀变岩石混合发育了脆性变形及脆性?塑性变形特征。研究区岩石蚀变属于中?低温变质作用,变质相近似绿片岩相,变质矿物组合为绿泥石?绿帘石?钠长石?阳起石?榍石。其中,A区的蚀变岩中的绿泥石形成温度(201～341℃)以及蛇纹石、阳起石、绿泥石等蚀变矿物的Fe元素含量(17.5%～27.5%)都高于龙旂3号热液区(B区和C区)的绿泥石形成温度(239～303℃)和Fe元素含量(16.8%～26.5%),这也与在该区观测到高温的热液喷口相符合。本研究认为龙旂热液区所在洋脊段发育的拆离断层为热液流体的向上运移提供了通道,洋壳扩张后期轴部的岩浆熔体在轴侧区域的岩浆侵入或喷发活动可能为热液循环提供了热源。     

赫斯海渊裂谷补充钻探成果

ODP-147航次首次在赤道太平洋赫斯海渊取到太平洋洋壳层3和最上部地幔岩心．该航次是一项长期钻探计划的第一个航次，这一钻探计划旨在揭示形成于快速扩张的下部洋壳和上部地幔的火成．变质、构造作用和物理特征．赫斯海渊是一个向西伸延的裂谷的最深部，     

“Д·决心”号第147航次

按照大洋钻探计划,第147航次是在太平洋东部东太平洋海隆赤道部分的范围内进行的。 本航次的主要目的是在自然对象中核实洋中脊地壳的各种形成和成层模式,以及恢复在上地幔和地幔一地壳过渡区中进行的地质过程。解决这些问题不仅对弄清具有不同扩张速度(据地球物理资料,推测沿扩张轴存在着不同形态和埋藏深度的孤立岩浆层,它影响了海     

全球热液场的分布

岩浆平衡假设认为岩浆供给的变化是大尺度上控制大洋扩张脊热液场分布模式主要因素。这个理论较为简单,但是一些因素的存在使得验证这个假设较为复杂,如热通量测量的匮乏、岩浆作用与热液作用在时间上的延迟、渗透率的作用、非岩浆热源以及热液场勘探的不确定性。在此,为了验证这个理论,我们总结目前全球活动热液场分布的认识。目前,已发现的活动热液场大约有280个,约为预计数量（1000）的四分之一。到目前为止,大约占全球洋脊20％的部分已经开展了以寻求活动热液场为目的的勘探活动,但是其中仅一半积累了足够多的数据进行统计分析处理。根据11个总长度为6140km的洋脊段数据,我们发现在热液场频率或者热液羽状流发生率与岩浆平衡之间存在强烈的线性关系,其中岩浆平衡是通过洋壳的厚度推算得出。对于扩张速率在10—150mm／yr之间的洋脊,这种线性关系强烈支持岩浆平衡假设。次级的控制因素包括渗透率和深大断裂所提供的额外热量,其中渗透率的影响随着扩张速率的减小而增强,而深大断裂所提供的热量则可以通过以下几种方式获得：上地幔的直接冷却,辉长岩侵入体的冷却以及下覆超镁铁质岩的蛇纹岩化作用。初步的观测以及理论表明在受热点影响的洋脊热液活动相当贫乏,然而数据缺乏妨碍了认识的获得。虽然我们的全部结论来自于详细研究热液场的频率,特别是在慢速扩张洋脊,但也与全球海洋^3He（一种可靠的岩浆指示剂）的分布一致。     

冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘的弧后盆地,对其地壳结构性质的研究具有重要的理论和现实意义。本文在总结冲绳海槽重力场、广角反射/折射地震探测、海底磁异常条带以及火山岩和岩浆作用这4个方面研究成果的基础上,对海槽的地壳结构、地壳性质和所处的构造演化阶段进行了探讨。认为冲绳海槽绝大部分地区地壳厚度大于正常洋壳,应属减薄的陆壳,由裂陷作用形成;但海槽中段和南段中央地堑地壳速度结构与洋壳类似,发育条带状磁异常,且已有大量幔源物质参与了地壳的组成,具备初始扩张作用的特征。对于海槽内是否存在洋壳,仍需进一步调查和研究。     

ODP187航次--与澳洲-南极分离有关的地幔储聚和迁移:地球内部的不均整性

全球大洋洋中脊扩张体系的澳大利亚和南极大陆间的澳洲-南极非均衡(AAD)部分已引起大洋钻探计划的浓厚兴趣.海底扩张中心在地球上位置独特,这里由于火山活动而不断地形成新的洋底(洋壳).     

双地震带的下层地震是由俯冲洋幔的蛇纹石脱水作用造成的吗?

当深度大于５０ｋｍ时 ,高压和高温将抑制脆裂作用的进行 ,然而俯冲带的地震却能在深达６７０ｋｍ处发生。越来越多的证据表明是变质反应触发了这些深部地震的发生。深源地震（＞３００ｋｍ）可能是由与橄榄石转变成尖晶石的亚稳态反应相关的断裂活动引起的 ,中源地震（５０～３００ｋｍ）可能是由俯冲洋壳中与变玄武岩和变辉长岩转变成榴辉岩相关的脱水脆化作用引起的 ,或由俯冲地幔表层中的蛇纹石脱水而引起。即使在俯冲带较浅的范围（＜５０ｋｍ） ,变质反应可能也控制着大的板内地震的震源深度。本文认为蛇纹石脱水作用引发了发生在俯冲…     

莱茵堡场的黑烟囱——非生物成因合成甲烷的规模性分布区

许多研究者一直关注着洋底的热液活动，并且有时会得到新的发现，例如 1995年在位于海底大西洋中脊北纬 14° 45′的洛加契夫场； 2a后又在莱茵堡场 (同一洋脊北纬 36°处 )发现了新类型的热液活动。它不是与洋壳的玄武岩有关，而是与地壳下部和地幔上部的蛇纹石化 (即含有矿物蛇纹石—含水镁矽酸盐 )超基性岩有关。     

慢速、超慢速扩张洋中脊三维地震结构研究进展与展望

慢速与超慢速扩张洋脊是研究岩浆活动、构造运动、热液循环等相互作用的最佳场所;其复杂的三维空间的地震结构是构建构造动力学机制的基础.文章首先结合国际深海研究发展趋势,回顾了慢速扩张洋脊的三维地震结构研究进展,发现慢速扩张洋中脊与快速洋脊相似,也存在岩浆房或熔融体;然后,重点结合我国2010年1-3月首次在西南印度洋洋中脊开展的三维地震探测实验,提出了今后超慢速洋中脊的重要研究方向;此次地震数据初步处理结果表明,数据质量良好,为下一步三维层析成像研究打下坚实基础;相信此次研究将在超慢速扩张洋脊的形成演化机制上取得突破性进展,提升我国在国际大洋中脊研究中的地位.     

西南印度洋脊14°E—25°E区域洋壳增生的构造与岩浆特征

文章利用高精度船载多波束测深及重力数据研究了超慢速西南印度洋脊14°E—25°E区域洋壳增生的构造与岩浆特征。首先采用滤波的方法将原始地形数据分为短波长地形(波长小于20km)和长波长地形(波长大于20km)。然后利用长波长地形剖面获得洋中脊裂谷的深度,利用短波长地形剖面和坡度来识别正断层,并计算出岩浆作用在整个扩张过程中所占的比例,即M值。同时从自由空气重力异常中去除海底地形、参考莫霍面以及板块冷却等重力效应,获取能够表征相对洋壳厚度的剩余地幔布格重力异常(Residual Mantle Bouguer Anomaly,RMBA)。最后在垂直于洋脊的剖面上以10km宽的窗口计算出一系列窗口内的M值、平均RMBA值以及断层的垂直断距,并探讨它们之间的相关性。研究发现在超慢速扩张的西南印度洋脊14°E—25°E区域,岩浆率M值随时间和空间变化明显,裂谷深度呈现较强的两翼不对称性,裂谷深度在一定程度上反映了脊轴附近的平均M值。区域性的平均构造拉伸率(即1-M)处于20%~50%之间,南翼整体处于较强的拉伸状态。统计结果表明,在岩浆作用较强的时期,M值偏大,通常产生较厚的洋壳以及断距较小的断层。