海底热液沉积物中流体包裹体的研究进展

最近几个新兴起的海底热液沉积物中流体包裹体的研究可以解决许多利用常规矿物学和地球化学方法无法解决的重要科学问题,本文总结了该领域研究工作的进展,探讨了技术手段或方法上的发展及局限性,提出对热液沉积物中透明矿物的大范围显微测温对比分析和非透明矿物分温度段释放包裹体气候相结合,从而获取不同类型和不同成矿阶段包裹体物化指标及成分特征,进而研究热液循环机制及成矿作用过程的思路,对热液沉积物中流体包裹体研究     

板块俯冲对岩浆作用影响的同位素地球化学示踪研究

同位素已成为俯冲带岩浆作用研究中灵敏的地球化学示踪剂,是约束岩浆运移过程和时间尺度的有力工具。综述了近几十年来利用Sr-Nd-Pb-Hf同位素、Li和B同位素以及Be和短周期铀系同位素等方法,在俯冲带岩浆作用过程、时间尺度、岩浆源区物质特征、岩浆形成演化及控制机制等方面取得的进展和成果。最后指出将不同同位素研究应用于弧后盆地岩浆作用的研究中,必将为全球俯冲带岩浆作用研究带来突破性的进展和成果。     

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.      

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。     

现代海底热液活动调查研究技术进展

现代海底热液活动涉及到高温高压环境，异常的热液环境使得传统的深海调查研究方法已远不能满足热液活动研究的需要。直视采样技术、深潜器技术、定点监测技术、保真采样技术及模拟实验技术等成为近年来国内外致力发展的热液活动调查研究技术。在分析了近年来国内外海底热液活动调查研究技术发展的基础上，指出了目前已有技术开发中存在的不足,并且提出了我国在现代海底热液活动技术发展的迫切性和应优先发展的技术。      

一种新型的现代海底热液环境模拟实验装置设计

已有的海底热液活动模拟实验装置主要通过控制流体的温度和压力实现热液活动环境下的水岩反应实验,随着近年来对海底热液活动研究程度的逐渐深入以及热液保真采样器等新技术的应用,有必要设计新型的海底热液活动模拟实验装置.为此,我们设计了一种可以模拟海底热液环境的实验装置,该装置主体由两个圆柱形钛合金舱体对接而成,利用加热装置、加...     

海洋沉积物的顺序萃取方法及其在冲绳海槽热液影响沉积物中的应用

不同沉积环境和沉积机制下进入海洋沉积物中的元素分别与不同介质结合,因此,将沉积物中不同结合形态元素相分离的顺序萃取方法是研究沉积物源和沉积环境的重要手段。以Tessier等建立的萃取流程为基础,针对深海沉积物标准物质GBW07315中Fe、Mn、Co、Cu、V元素,分析了方法的准确性和重复性。结果表明:各元素回收率基本介于94%～126%之间,平均值为106%。在重复性方面,除V元素在铁锰氧化物结合态中的相对标准偏差较高外,其余元素在铁锰氧化物结合态、有机结合态以及残渣态中的相对标准偏差均低于15%,而碳酸盐结合态和可交换态中元素的相对标准偏差较大,这与其样品中这些结合态的元素含量相对较低有关。因此,对于深海沉积物来讲,顺序萃取法具有较好的稳定性和可靠性,尤其是对其中铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态的萃取效果令人满意。将该方法应用于冲绳海槽热液影响沉积物中,实现了热液源铁锰氧化沉积的有效萃取和分离。     

海洋沉积物的顺序淋滤萃取分析研究现状与发展趋势

在过去几十年里,为了探索海洋沉积物中元素的赋存形态,发展了很多分离沉积物中不同元素结合态的淋滤萃取方法。这些方法对于了解沉积物中微量元素的来源、迁移、分散、活动、生物化学及物理化学行为等特征具有重要的意义,并且在海洋地球化学和海洋环境污染研究中已得到广泛应用。本文综合论述了海洋沉积物的顺序淋滤萃取分析方法的研究进展,介绍了两种影响较大的方法,对其选用的萃取试剂以及分析流程进行了详细讨论,并比较了方法的优点和不足。     

现代海底热液活动的热和物质通量估算

对现代海底热液活动所导致的热和物质的通量研究是非常重要的,因为这不仅涉及到海洋环境研究的基础,而且涉及到海水性质的历史演化.当前对热通量估算的主要依据是来自对热液烟囱、低温扩散流及洋中脊的观测数据, 然而在对烟囱体热通量的估算中很少考虑同时存在的传导项,半空间冷却模型的热通量密度函数与实际数据误差较大.因此,应用了三种方法重新估算了热液活动的热通量:(1)通过烟囱体及扩散流估算的热液热通量为97.359 GW;(2)通过热液羽状体估算的热通量为84.895 GW;(3)利用所提出的指数衰减法,通过洋壳传导通量估算的热通量为4.11 TW.对物质通量估算的研究较少,其原因是现场观测数据太少.以大西洋中脊TAG区热液流体为代表首次估算了不同元素的物质通量.用不同方法所得估算值的差异反映了人类对热液活动的认知程度,系统地现场观测将有助于准确估算热液活动对海洋的贡献.     

冲绳海槽岩浆源的三分量混合模型

综合分析了冲绳海槽玄武岩中微量元素的地球化学特征，发现最少要求三分量混合作用来解释其岩浆源成分，并通过最大方差因子分析估算了3个分量的贡献比例。亏损型地幔是海槽岩浆源的主体，但其中舍有富集型地幔的成分，尤其是海槽中部玄武岩岩浆源中这种富集型地幔成分的特征表现得更为明显。俯冲组分是岩浆源中的另一个主要成分，贡献量为20％左右，是造成海槽区玄武岩中Pb强烈富集的重要原因。