海底热液活动与海洋科学研究

本文简要介绍了海底热液活动的研究历史 ,以及目前研究的几个主要问题。指出海底热液活动是海洋中永远存在的自然现象。热液区主要分布在大洋中脊、弧后盆地和热点区。在这些区域由于地质构造的不稳定性 ,造成冷海水通过隙缝下渗 ,并在岩浆房作用下形成高温热水。热水在上升通道中与围岩作用 ,并发生复杂的岩 -水反应 ,从而改变了海水的化学成分。流出的热液可以形成多种矿物沉积 ,其中最有价值的是 Zn,Cu,Fe,Pb的硫化物。岩 -水反应可以产生可观的元素通量 ,因此 ,对海水元素恒定性的解释需要重新审视。利用 3 He/热比值可以计算海洋的热通量。热液活动为耐温生物的研究提出了新的课题     

西沙石岛礁相白云岩稀土元素地球化学特征及成岩环境分析

西沙群岛是南海生物礁体系发育的典型地区,也是我国生物礁油气资源勘探与开发的重点区域。对采自西沙石岛"西科1井"岩心7层共107个白云岩样品进行了稀土元素(REE)含量测试分析,旨在通过分析白云岩层的REE地球化学特征,探讨西沙岛礁白云岩的成岩环境及其与古气候事件的相互关系。研究结果表明:西沙石岛礁相碳酸盐岩中7层白云岩具有相似的REE地球化学特征(含量、配分模式和元素异常等),表明其形成于相近的成岩环境;埋藏压实及其所导致的成岩作用未造成白云岩层中REE主要特征的显著变化,白云岩的REE地球化学特征基本反映了白云岩化作用的成岩环境及成岩流体的性质;多种地球化学指标(REE、Sr含量和碳、氧同位素特征)表明,西沙岛礁白云岩主要形成于高盐海水作用条件下的低温偏氧化环境,潟湖环境下高盐卤水的渗透回流作用是导致白云岩层形成的主要形式;白云岩的形成在时间上与中新世以来的古气候变冷事件相对应,气候变化导致的海平面升降控制了岛礁白云岩层的分布;由于气候变冷在岛礁周围形成礁滩潟湖,相对封闭的潟湖和蒸发量大于降水量的气候环境形成高盐度卤水,这种比重较大的高盐卤水沿孔隙下渗,交代蚀变早先形成的方解石类碳酸盐,从而形成了西沙岛礁中的白云岩层。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

西沙岛礁白云岩化特征与成因模式分析

关于碳酸盐岩的白云岩化作用至今仍是一个争论颇大的科学问题。在2012-2013年期间,中海石油（中国）有限公司湛江分公司在西沙石岛钻取了长达1 268.02 m的“西科1井”岩心,在0~1 257.52 m主要由碳酸盐岩组成的岩心中存在有7个白云岩层。本文基于西科1井岩心样品的矿物组成、常量、微量及稀土元素含量等地球化学特征分析,探讨了西沙岛礁特有的白云岩化作用过程。结果表明:西科1井7层白云岩在成因上与埋深和压实成岩作用无关,其分布与海平面下降的地质事件有良好的对应关系,白云岩层元素地球化学特征表明白云岩成岩流体为浓缩的高盐度海水。根据白云岩层的矿物学和地球化学特征,提出了礁滩潟湖环境下高盐卤水渗透回流作用的白云岩化模式:伴随海平面的升降,礁体处于淹没与暴露的交替之中,海平面下降导致了礁滩潟湖的形成,由于西沙海区蒸发量大于降水量而使澙湖中海水盐度增高,最终形成富Mg卤水;澙湖中高盐度富Mg卤水在礁体内下渗和侧向扩散,Mg逐渐替代早期CaCO₃晶格中Ca而形成白云石;海平面的升降变化和礁体淹没与暴露的交替导致了钻井岩心多个白云岩层的形成。海平面升降直接控制了岛礁碳酸盐岩的发育和白云岩化作用,导致海平面升降的古气候变化在岛礁的形成发育中起到主导作用。     

四国海盆起源与沉积环境演化

四国海盆位于西太平洋最大的边缘海——菲律宾海的东北部，是太平洋板块向欧亚板块俯冲而形成的一个目前已不活动的弧后盆地，具有高的热流值和洋壳裂开历史，并且具有双翼不对称扩张模式。其磁条带具有“东西不对称、南北不对等”的特点，从而造成四国海盆“北宽南窄、东凸西平”的地形、地貌特征。四国海盆具有典型的弧后盆地沉积特征，主要包括半远洋沉积、火山碎屑沉积和少量的远洋沉积。在早中新世、中中新世、晚中新世、上新世、更新世盆地发育的不同阶段，都有一定的岩相组合特征，并反映了当时的沉积环境。中中新世在盆地的北部和东部，晚中新世在盆地的北部、东北部，上新世和更新世在盆地的北部、东北部和西北部均发育有碎屑沉积。由于中更新世南海海槽的形成及其对物源的阻隔作用，在盆地北部发育了远洋粘土和钙质生物沉积。中中新世，盆地的北部、东侧和西侧均有火山活动发育，晚中新世仅在东部岛弧区有火山活动；上新世仅盆地的北部有少量的火山活动，晚更新世火山活动在盆地北部发育。     

现代海底热液沉积物中硫化物集合体和其单矿的之间的硫同位素关系 …

硫化物集合体的硫同位素比值介于其单矿物中硫同位素比值的最大和最小值之间。当｜σ２－σ１｜〈△时,－σ（１＋２）与矿折中硫同位素组成最大和最小值的距离均小于△。当｜σ２－σ１｜〉△时,σ（１＋２）与σ１和σ２的距离有可能大于△。对现代海底热液沉积物来讲,排除了生舶和有机质的影响后,直接测定其硫化物集合体的硫同位素比值进行同位素示踪研究是可行的。     

冲绳海槽北部现代沉积物地球化学研究

本文对冲绳海槽北部现代海底表层沉积物的沉积物地球化学特征进行了系统的分析，探讨了分别代表陆源，火山源和生物源沉积物的地球化学指标。结果表明，ＳｉＯ２主要富集于东海外陆架与陆架坡折带，基本上反映了陆源碎屑沉积或东海陆架外缘的残留砂沉积；Ａｌ２Ｏ３和Ｎａ２Ｏ的含量分布与玻屑砂或火山玻璃的含量有关；ＣａＯ或ＣａＣＯ３代表了生物沉积组份的多寡。     

青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

本文基于琼东南盆地15口钻井和西沙石岛岛礁“西科一井”的钻井资料,结合过井地震剖面,系统分析了琼东南盆地沉降（沉积充填）和西沙岛礁生长速率及其变化特征,探讨了青藏高原隆升与琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系,三者在发育时间和发育过程上表现出高度的一致性,且南海古海水中Sr同位素组成变化也表现出对青藏高原隆升速率变化很好的响应。相对于深水区,浅水区的沉积物堆积速率及其变化能够更好地反映盆地的沉降速率及其变化。琼东南盆地的沉降（沉积物堆积）和西沙岛礁的发育过程均可以分为3个阶段,分别对应于青藏高原的3个隆升期,时间自老到新分别为:23~16 Ma BP、16~5.5 Ma BP、5.5 Ma BP至今。相比而言,岛礁的发育过程与青藏高原的隆升之间的耦合关系更为密切。在青藏高原的快速隆升期,相应发生盆地沉降（沉积充填或沉积物堆积）和岛礁生长速率的加快,同时对应发生了南海海水87Sr/86Sr比值的增大,说明青藏高原隆升可能是影响琼东南盆地乃至整个南海沉降（沉积充填）、岛礁发育和古海水Sr同位素组成变化的主要因素。     

现代海底热液多金属硫化物的成矿物源:同位素证据

现代海底热液活动的调查研究已经持续了30多年。尽管提出了多种有关海底热液活动的演化模式,但围绕现代海底热液成矿的物源体系和时空演化问题仍然存在许多谜。因此,从80年代初,人们开始广泛关注现代海底热液沉积物的同位素地球化学研究,解决现代海底热液成矿的物源问题,并揭示热液流体的时空演化规律,进而探索海底热液活动与岩浆．构造活动的关系。     

现代海底热液沉积物中硫化物集合体和其单矿物之间的硫同位素关系及其意义

硫化物集合体的硫同位素比值介于其单矿物中硫同位素比值的最大和最小值之间。当｜δ2-δ1｜<Δ时 ,δ(1 2 ) 与矿物中硫同位素组成最大和最小值的距离均小于Δ。当｜δ2-δ1｜>Δ时 ,δ(1 2 ) 与δ1 和δ2 的距离有可能大于Δ。对现代海底热液沉积物来讲 ,排除了生物和有机质的影响后 ,直接测定其硫化物集合体的硫同位素比值进行同位素示踪研究是可行的。