冲绳海槽玄武岩玻璃主量、微量元素地球化学特征

The Okinawa Trough(OT) is a back-arc basin at an initial spreading stage that is under the influence of subduction of the Philippine Sea Plate. In this study, we analyzed the geochemical compositions of basaltic glass in the OT and discussed the effects of different magmatic sources, evolution, and subducted components in basalts. Our results showed that the middle and southern regions of the OT exhibit characteristics consistent with an iron-rich tholeiite series. Trace element proportions conform to the typical spider diagram pattern characteristic of back-arc basin basalts, rich in large ion lithophile elements(LILEs) including Rb, Ba, Pb, U, and Th, while depleted in high field-strength elements(HFSEs) including Nb, Ta, Zr, Hf, and Ti. The distribution of rare earth elements(REEs) is also consistent with enrichment by right-leaning light rare earth elements(LREEs).The addition of enriched mantle type I(EMI) materials as well as mantle heterogeneity may have led to variable degrees of enrichment in different regions. The magma source of the middle trough has undergone crystallization towards pyroxene, while development of plagioclase was restricted partly, and the crystallization of spinel and olivine ceased altogether. At the same time, crystallization of the southern OT magma source was dominated by olivine and including the formation of plagioclase, pyroxene, and magnetite(or titanomagnetite). Finally, the results of this study showed that 90% Th, 95% Ba in the southern basalt, 50%–70% Th and 70%–90% Ba in the middle basalt originated from subducted component. Different subducted component influence may be due to different subduction zone structural feature.     

岩浆房持续的时间:矿物内元素扩散年代学研究进展及展望

岩浆房持续的时间尺度对认识岩浆房的稳定性、评估活动火山的活跃程度具有重要意义。扩散计时法将具有元素浓度梯度的矿物作为计时器,由于矿物中的元素扩散再平衡过程符合菲克第二定律,与时间有关,从而可以限定岩浆作用过程的时间尺度,进而指示岩浆房持续的时间。该方法目前已广泛应用于不同火山岩矿物,如橄榄石和辉石Fe-Mg元素扩散、斜长石Mg元素扩散、石英Ti元素扩散以及锆石Li元素扩散等,可以记录持续仅数小时至几百万年的岩浆过程。未来,随着原位分析测试技术的不断发展、与岩浆作用有关的扩散系数的可用性和精度的增加、扩散模型的完善将极大地推动矿物内元素扩散年代学的发展。     

东太平洋海隆13°N附近沉积物岩心地球化学特征

对东太平洋海隆(EPR)13°N西侧2个沉积物岩心进行了碳酸盐、常量和微量元素测定。沉积物中Fe和Mn的含量较高,其中,E271站位沉积物岩心中Fe含量8.5%~13.8%,Mn含量1.7%~3.17%;E272站Fe含量6%~13%,Mn含量0.12%~3.31%,显示在EPR 13°N热液活动区西侧25~45 km处热液柱对沉积作用的影响明显。E271和E272站位CaCO3含量分别为5.9%~27.57%和6.67%~38.20%。热液柱的沉积作用,使Cu、Pb和Zn在沉积物中富集,Cu/Fe、Pb/Fe和Zn/Fe比值低于热液喷口处的颗粒物中值,Pb表现出在海水中运移距离较短或者只有少量Pb随热液柱扩散运移。热液柱在E271和E272站位的沉积作用使得Li、Mo和Ni在沉积物中富集,此外,V因为铁氧化物颗粒吸从海水中吸附并沉降到沉积物中。沉积物中Ti和Al有非常好的相关性,其Ti/Al比值为0.05左右,与太平洋深海沉积相比具有更高的铁含量,而U在岩心中的含量与深海沉积相似。     

PACMANUS热液区Fe-Si-Mn羟基氧化物的成因及地球化学特征

分析了东马努斯海盆PACMANUS热液区Roger's Ruins和Roman Ruins两个热液点之间拖网取得的Fe-Si-Mn羟基氧化物样品的主量、微量和稀土元素含量。Fe-Si-Mn羟基氧化物样品的微量、稀土元素含量很低,Co/Zn比值较小,生长速率非常快,表明Fe-Si-Mn羟基氧化物样品具有明显的热液成因。大部分样品具有明显的正Ce异常(Ce/Ce*值为1.021~1.769),其Ce的正异常范围(lg 3Ce/(2La+Nd),0.008~0.229)低于典型水成成因的Ce的正异常范围(lg 3Ce/(2La+Nd),0.352~0.637),说明样品受到海水的影响较小。由于出现正Ce异常的样品主要集中在Fe羟基氧化物中,因此,稀土元素的正Ce异常主要受到Fe羟基氧化物的吸附作用和后期成岩作用的影响。TiO2的含量以及Al/(Al+Fe+Mn)比值明显低于火山碎屑物质的TiO2 的含量和Al/(Al+Fe+Mn)比值,表明样品中几乎没有火山碎屑物质的贡献。样品中高含量的Ba很可能来自散落于Fe-Si-Mn羟基氧化物样品中的重晶石以及钡镁锰矿。较高含量的Pb说明早期形成的硫化物并没有带走大量的Pb,相反这些Pb随热液流体喷出进入Fe-Mn羟基氧化物。     

东太平洋海隆13°N附近岩浆周期性混合作用：模拟计算和环带斜长石证据

测试了东太平洋海隆13°N附近36个玄武岩样品的常量和微量元素组成,并对其中不同类型的环带斜长石进行了背散射图像、元素线扫描及常量元素分析．采自很小空间范围内的玄武岩演化程度差异较大（MgO=9．38wt％～6．76wt％）,对富MgO玄武岩通过COMAGMAT程序进行分离结晶计算,结果显示富MgO玄武质岩浆结晶至低MgO（7wt％）时,其Ni含量（～28×10^-6 g／g）普遍低于实际观测的低MgO玄武岩（〉60×10^-6 g／g）,说明低MgO玄武岩可能经历了更多次的岩浆混合作用．模拟了高MgO（9．38wt％）玄武质岩浆自身的“混合-结晶”作用,观测到的低MgO玄武岩中高的Ni含量可以通过新岩浆少量多次地自身混合作用获得．低MgO岩浆经历的多次“混合-结晶”过程与近年来^226Ra/^230Th不平衡对岩浆滞留时间的研究相符合,即低MgO岩浆在更长的滞留时间内经历了更多次的“混合-结晶”过程．岩浆房内的岩浆混合具有局部均匀性,但低MgO岩浆更接近于周期性混合形成的稳定成分,这也是导致东太平洋海隆岩浆多样性重要原因．另外,薄片微区分析将斜长石环带可分为具高An^#核部和无高An^#核部两类,两种类型斜长石均有多个反环带,指示寄主岩浆经历了多次混合作用．低MgO（7．45wt％）玄武岩中斜长石核部与其中部的An^#具明显差异,而与高MgO（9．38wt％）玄武岩中微粒斜长石中心An^#（平衡结晶产物）相当,进一步说明低MgO玄武岩中斜长石的核部可能形成于周期性侵入岩浆房之前的母岩浆．     

冲绳海槽Jade热液区热液硫化物的元素富集与铀系同位素组成

测定了冲绳海槽Jade热液区（127°04．5′E,27°15′N,水深1300～1450m）热液硫化物的元素和铀系同位素组成．结果表明,含硫酸盐矿物的热液硫化物（样品HOK1和HOK2）具有LREEs相对富集的特点,所研究的热液硫化物样品（除样品HOK1外）属富Zn型热液硫化物．与其他海区的富Zn热液硫化物相比,具有高Zn,Pb,Ag,Cd,Au和Hg含量,低Fe,Al,Cr,Co,Ni,Sr．Te,Cs,T1和U含量,以及极低的210Pb放射性比度值和210Pb／Pb比值的特点．在以闪锌矿为主的热液硫化物中,稀有元素Hf与U,Mn元素之间以及分散元素Ga与Zn之间均存在显著的正相关关系,且Au,Ag与Fe．硫化物有关,低温阶段有利于Au,Ag的富集．同时,Fe-Bi之间和Zn-Cd之间的正相关关系,不受矿物组合变化的影响．根据热液硫化物中210Pb／Pb比值（3．99×10^-5～5．42×10^-5）,结合其具有U同位素（^238U含量1．15×10^-6～2．53×10^-6。^238U放射性比度值1．07～1．87dpm／g,^234U放射性比度值1．15～2．09dpm／g,234U／^238U比值1．07～1．14）存在,而^232Th和230Th均处于背景水平的事实,得到冲绳海槽Jade热液区热液硫化物样品的形成年龄在0．2～2ka之间．     

现代海底热液柱中锰元素的分析及其地球化学

研究锰在热液中的地球化学性质对于更好地了解热液在海洋中的循环过程和扩散情况很有意义,虽然影响热液中锰的地球化学性质的因素很多,但锰确实是示踪热液活动的最敏感、最有效的元素之一。主要总结了现代海底热液柱中锰元素的分析方法进展,同时对热液柱中锰元素的地球化学特征进行了研究。