考虑下渗海水稀释作用的海底热液活动系统数学模型

在简单巨羽流生成模型基础上,考虑下渗海水对循环热液的稀释作用设计建立了管状模型,旨在讨论下渗海水(在海底普遍存在)对热液循环系统的影响。在保持原模型基本结构的基础上又添加了代表下渗低温海水稀释作用的D区。模型着重对D区中的低温下渗海水(未经反应区加热)与释放区热液的混合,从而对实现热液稀释的作用进行分析。首先建立系统中两个循环体的控制方程,然后在有限条件下对模型求解,并对求解的结果进行实际意义的分析。主要结论包括下渗区D区作为释放区时,D区释放流体的物质流速已明显大于C区中流体的物质流速,下渗区成为另一个喷溢区;如果在烟囱体下部有裂缝或者其外壳的渗透率较高时,对系统所释放流体的温度、物质通量等指标的估算不能再按常规方法单纯地考虑烟囱体的喷口,因为周围的"高渗区"可能是更大的释放区;对于巨羽流系统,由于释放区C区的压力较小,所以不太可能发生上述情况;具有明显低温流的天然系统不可能位于本模型的参数空间;对热液系统发育的不同阶段应采用不同的数学模型。     

冲绳海槽浮岩的岩石化学特征及含氟性的讨论

本文根据常量元素受挥发性组分氟的分析结果，讨论了冲绳海槽两种浮岩的不同岩石化学特征，并与吉林长白山浮岩和日本岛孤的浮岩进行对比，结果表明，它们与大陆的浮岩有明显差异。     

海洋环境中氧化还原敏感性微量元素的地球化学行为及环境指示意义

依据国内外最新研究成果,初步讨论了氧化还原敏感性微量元素(RSE)Re、Cd、Mo、U、V等的地球化学行为,其中包括海洋沉积物中RSE的来源、RSE在缺氧和无氧海区的沉淀富集机理及其环境指示意义。在此基础上讨论了利用RSE研究氧化还原环境时应注意的一些问题。RSE的沉淀富集机制不尽相同,但具有以下共同特点:①对底层海水的溶解氧浓度敏感。在正常溶解氧条件下,氧化还原敏感性微量元素在海水中呈溶解态稳定存在,而当底层海水处于缺氧或无氧条件时容易发生还原。②当底层海水处于缺氧或无氧条件时,经过沉积物—海水界面过程,受缺氧程度不同的制约,海水中呈溶解态的RSE依次在沉积物中沉淀,出现不同程度的富集。③持续还原条件下,RSE在沉积物中稳定存在;受氧化作用后,容易在沉积物中发生二次迁移和重新富集。不同的RSE其氧化还原电位不同,在氧化还原序列中的位置不同,Re在U之后Mo之前发生还原。因此,RSE在海洋沉积物中的不同富集特征和富集程度可作为还原程度指标研究底层海水的缺氧程度和底质的氧化还原环境。研究RSE的氧化还原环境指示意义,必须对RSE陆源碎屑来源组分进行剔除,同时,还应充分注意到还原沉积区发生氧化后,RSE在沉积物中会发生重新迁移和二次富集。     

过渡族金属元素同位素在海底热液活动研究中的应用

过渡族金属元素(Fe、Cu、Zn等)同位素的地球化学特征研究是近年来新兴起的研究方向,在沉积地球化学、宇宙化学、成矿过程、岩浆作用和生物科学等多个领域都取得了重要进展。主要介绍了过渡族金属元素同位素在现代海底热液活动研究中的应用以及取得的重要成果,指出利用过渡族金属元素同位素研究现代海底热液活动具有广阔的发展前景。在分析总结已有研究工作的基础上,探讨了该领域的研究发展方向,包括:(1)丰富过渡族金属元素同位素组成的分析数据;(2)加强模拟实验工作;(3)探讨海底热液活动对过渡族金属元素在大洋内循环和平衡的作用。     

关于现代海底热液活动系统模式的思考

现代海底热液活动往往与岩浆作用相伴生.传统的热液系统循环模式认为:海水沿裂隙（通道）下渗,被加热并与围岩发生水岩反应,萃取岩石中的金属元素,形成热液流体并上涌喷出海底,沉积生成多金属硫化物矿体.这一模式合理地解释了构成现代海底热液系统的3个基本要素:流体、通道和热源,与我们现今条件下所观察到的许多事实相吻合.然而,基岩渗透率、热液流体性质、热液生态系统和热液产物上的差异表明现代海底热液活动系统可能存在另一种注入式循环模式,即热液流体来自深部岩浆房流体和挥发性组分的直接注入.据此提出现代海底热液活动系统可能存在两种模式:一种是浅层循环模式,即传统的热液循环模式;另一种是岩浆后期热液注入模式（简称"注入模式"）.在岩浆作用强烈和构造裂隙发育的环境中,两种模式可能同时存在,形成双扩散对流循环模式.双扩散对流循环模式可以很好地解释现代海底热液活动研究中近期所发现的多种现象和事实.对弧后盆地而言,在研究其岩浆作用与热液活动时,还要考虑板块俯冲的构造背景和俯冲组分及陆壳组分加入等因素,同时构建了适用于弧后盆地海底热液活动系统的理论模型.      

西太平洋某海域锰结核的矿物学及矿物化学研究

锰结核中的矿物是对结核生长环境反映。对结核进行X射线衍射分析表明:结核中锰矿物主要为水羟锰矿,并含有石英、钙十字沸石、斜长石、以及绿脱石、辉石、方解石和少量的蒙脱石、伊利石、角闪石、绿泥石、白云石、锐钛矿等。锰矿物表明该区为氧化环境,且受到火山、热液活动的影响。定量分析结果表明结核各矿物的含量变化很大,说明结核的生长过程中环境发生了变化。电子探针分析结果表明:结核锰矿物的组分含量变化较大,表明结核的元素来源的不稳定性。     

MAGMATIC EVOLUTION OF OKINAWA TROUGH DURING ITS EARLY SPREADING STAGE

The Okinawa Trough is different from other typical backarc spreading basins because the acidic vol-canic rock(pumice)is extensively distributed in it.Systematic mineralogical and petrochemical study on arepresentative core(Z14—5)to characterize the magmatic evolution of the Trough during its early spreading stage showed that the pumice magma was originally from the mantle,but underwent full crystallizationdifferentiation and was possibly contaminated by crust-derived material.With time,the acidic volcanic ac-tivities of the Okinawa Trough have an evolutional tendency of shifting to relatively basic magma activity.With further spreading of the Trough the magmatic activity will be intensified and the crust of the Troughwill develop from the transitional type to the oceanic type.     

大洋中脊研究进展

洋中脊体系是地球表面最长的、连续的地形特征,也是地表最大的岩浆作用带。全球洋中脊系统总长约60 000 km,平均高2 000 m,宽2 000 m,占洋底总面积的33%。Macdonald 1982年将之分为3种类型:(1)慢速扩张脊(1～5 cm/a),如MAR;(2)中速扩张脊(5～9 cm/a),如EPR 21°N;(3)快速扩张脊     

冲绳海槽中部Jade热液活动区中块状硫化物的稀土元素地球化学特征

用ICP－MS对冲绳海槽Jade热液活动区中6个块状硫化物样品进行了稀土元素分析。除一个样品表现出极微弱的正Eu异常外(δEu=1.09)，其他样品均表现出负Eu异常(δEu=0.58-0.71)和LREE相对富集((La/Yb)N=1.29-47.87)的球粒陨石标准化配分模式。块状硫化物样品之间稀土元素组成的变化是由于热液流体－岩石的相互作用以及海水和热液流体不同程度混合的结果，与深海沉积物，火山岩和海水稀土元素配分模式对比，表明块状硫休物的REE部分来自沉积物和火山岩，海水的混合作用对块状硫化物的REE配分模式具有一定的影响。海底热液硫化物稀土元素组成的变化可以一定程度的反映在出热液流体的演化特征。     

西沙石岛西科1井生物礁碳酸盐岩地球化学特征

对西科1井生物礁碳酸盐岩样品进行了地球化学(常量组分、微量及稀土元素含量等)分析, 旨在探讨生物礁的形成演化以及所记录的环境变化信息.结果表明: 西科1井岩心在井深36 m附近存在地球化学参数的显著变化, 暗示该深度是一处重要的地层界面或环境突变界面.岩心中的常量组分可以分为3类组合: 以CaO为主, 辅以K₂O的原生碳酸岩组分, 该组分对应的主要造岩矿物是方解石, 代表了未经白云岩化的生物礁原生碳酸盐沉积; 以MgO为主, 辅以Na₂O和P₂O₅, 代表了白云岩化作用中的富集组分, 反映了相对封闭的泻湖环境; 以SiO₂为主, 加以Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃和MnO, 代表造礁生物对这些组分的富集作用, 但不能排除火山组分少量混入的可能性.相对于全球第四纪碳酸盐岩、上陆壳及页岩的平均值, 岩心碳酸盐岩中大部分微量元素和稀土元素含量都较低.岩心中氧化还原敏感性微量元素(RSE)含量较低, 指示岛礁发育过程中大部分时期处于氧化环境条件下, 而RSE含量在岩心中的大幅波动体现出氧化/还原环境的交替变化.微量元素含量、ΣREE、ΣLREE、ΣHREE、LREE/HREE、δCe、δEu等地球化学指标在岩心中的分布与岩心样品的矿物组成无明显的相关性, 说明成岩作用和白云岩化作用并没有造成微量和稀土元素含量及特征指标的明显变化.