基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究以西南印度洋中脊龙角区为例

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。     

西南次海盆洋壳温度变化对岩石热导率的影响

温度对岩石热导率的影响是一个重要的地热学研究课题。在前人岩石热导率实验的基础上,结合南海西南海次盆地壳实际资料,用数值模拟的方法,对倒数型、直线型和指数型热导率-温度模型系数进行了约束,并对温度对热导率影响条件下莫霍面深度的求解方法以及海底热流与莫霍面温度关系的探讨产生了新的认识。计算结果表明:倒数型(K (T)=a+b/(T+c),a、b、c为常数)和直线型(K (T)=a·T+b,a、b为常数)热导率-温度模型系数呈线性相关,指数型(K (T)=a·ebT,a、b为常数)则更符合二次多项式形式,据此可简化热导率-温度表达式系数个数,使岩石热导率与温度之间的定量化描述更进一步。根据模拟结果与实验室统计结果对比分析得到西南次海盆莫霍面深度为14~16 km。通过热导率-温度模型系数反演发现,热导率受温度影响时海底热流值同莫霍面温度呈正相关,当海底热流为100~125 mW/m2、莫霍面深度为10.3 km时,西南次海盆莫霍面温度为420~540℃,且随莫霍面深度增加而升高,当莫霍面深度增至14~16 km时则可达600~1 000℃。     

南海西南海盆南缘中生代花岗闪长岩的发现及其构造意义

利用在南海西南海盆南缘首次发现的花岗闪长岩样品,通过等离子质谱仪、岩相显微镜和电子探针等设备对其地球化学组成进行了分析;并对其组分中黑云母矿物进行了40Ar/39Ar年代学研究。40Ar/39Ar等时线年龄显示岩石的结晶年龄为(109.5±1.5)Ma,是早白垩世岩浆入侵的产物。地球化学测试表明:样品以富SiO2、K2O,高Al2O3、贫TiO2为特征。地球化学-构造判别图解显示,样品属于火山弧花岗岩,为造山类花岗岩。样品可能是海盆早期张裂阶段裂谷系组成的重要岩石类型,而裂谷拉张的过程可能与现代红海的演化相似,经历了裂谷沉陷过程,当裂谷宽度、深度达到一定规模时,洋壳随之而产生。该样品的发现,揭示其产出位置可能是南海西南海盆的南部边界,而且是洋盆扩张初期断裂系统的组成部分,为探讨南海的张裂、形成与演化历史提供了新的线索。     

Mantle melting beneath the Southwest Indian Ridge: signals from clinopyroxene in abyssal peridotites

The mineral chemistry and texture of clinopyroxenes in peridotite from the Kingkong tectonic zone of the Southwest Indian Ridge segment in an effort to constrain mantle melting beneath this slow-spreading ridge are reported. There are three types of clinopyroxenes in the abyssal peridotites： coarse-grained, intergranu- lar and exsolved. The compositional variations among these three types suggest that the coarse-grained clinopyroxene is a mantle-derived source. The A1, Na and Ti contents and the Na/Ti ratio of the coarse- grained clinopyroxene may be used to monitor the degree of partial melting, combined with the contradis- tinction with Spinel Cr#, which is calculated to be between 7.9% and 14.9%, and may represent low degrees of melting in the global ocean ridge system. The along-axis compositional variations in the coarse-grained clinopyroxene suggest that the degree of partial melting is primarily controlled by the transform faults on both sides of the ridge. Nonetheless, the northwestern side of the ridge may be affected by a hypothesised detachment fault as documented by the calculated P-T conditions. Simultaneously high Na and low Ti con- tents in the coarse-grained clinoovroxene points to mantle heterogeneities along the ridge axis.     

西南印度洋中脊表层沉积物中存在热液组分的地球化学证据

Hydrothermal materials in deep-sea sediments provide a robust tracer to the localized hydrothermal activity at mid-ocean ridges. Major, trace and rare earth element(REE) data for surface sediments collected from the ultraslow spreading Southwest Indian Ridge are presented to examine the existence of hydrothermal component.Biogenic carbonate oozes dominate all the sediment samples, with CaO content varying from 85.5% to 89.9% on a volatile-free basis. The leaching residue of bulk sediments by ~5% HCl is compositionally comparable to the Upper Continental Crust(UCC) in SiO_2, Al_2O_3, CaO, MgO, alkali elements(Rb, Cs) and high field strength elements(Nb, Ta, Zr, Hf, Ti). These detritus-hosted elements are inferred to be prominently derived from the Australian continent by means of eolian dust, while the contribution of local volcaniclastics is insignificant. In addition, the residual fraction shows a clear enrichment in Fe, Mn, and Ba compared with the UCC. Combining the positive Eu anomaly of residual fraction which is opposed to the UCC but the characteristic of hydrothermal fluids and associated precipitates occurred at mid-ocean ridges, the incorporation of localized hydrothermal component can be constrained. REE mixing calculations indicate that more than half REE within the residual fraction(~55%–60%) are derived from a hydrothermal component, which is inferred to be resulted from a diffuse fluid mineralization. The low-temperature diffuse flow may be widely distributed along the slow-ultraslow spreading ridges where crustal faults and fissures abound, and probably have a great mineralization potential.     

过去一百年济州岛西南泥质区有机质来源变化的多参数指标研究

C/N是一种传统的区分海洋沉积有机质来源的指标,基于总有机碳与总有机氮的比值。BIT(Branched andIsoprenoid Tetraether index)和TMBR(Terrestrial and Marine Biomarker Ratio)是近年提出的用于指示陆源有机质相对贡献的新指标,二者具有明确的陆源及海源端元值。BIT指标是基于陆地土壤厌氧细菌生标Branched GDGTs与泉古菌生标Crenarchaeol的比值,TMBR指标是基于陆源高等植物生标和海源藻类生标的比值。本文利用C/N、BIT和TMBR指标,对济州岛西南泥质区DH11站位过去一百年以来陆源有机质和海源有机质的相对贡献进行了定量评估。总有机碳(TOC)、陆源和海源生物标志物的分析结果显示:近50a来,该站位的总有机质、海源有机质和陆源有机质的沉积通量(Mass Accumulation Rates,MARs)一直在增加。C/N指标通过二元混合模型的计算结果显示陆源有机质占总沉积有机质的比例在0.22～0.30之间,BIT与TMBR指示的陆源有机质贡献分别在0.05～0.11,0.08～0.22之间,所得相对贡献的差异主要是由不同指标的指示意义不同造成的。3种指标的结果表明该研究海域海源有机质在沉积有机质中占据主导地位。另外,从1950s开始陆源有机质的相对贡献呈现下降趋势,这说明海源有机质沉积通量增加的比例大于陆源有机质,这可能是由东亚季风、黑潮、河流输入、大气沉降和人类活动等多重因素引起的。     

台西南海域表层沉积物元素地球化学特征及其物源指示意义

对南海台西南海域表层沉积物的常量、微量元素含量分布变化特征、元素相关性以及元素组合特征进行了分析。结果表明,SiO2和Al2O3是研究区表层沉积物中的最主要组分,元素的含量与水深、粒度存在明显的相关性;R型因子分析识别出3个元素组合,分别代表细粒的陆源碎屑沉积组合、粗粒的生物碎屑组合和细粒的生物碎屑组合;研究区表层沉积物的物质来源主要有陆源和生物源两种,以陆源为主。     

西南印度洋中脊超慢速扩张的构造和岩浆活动特征

西南印度洋中脊是当前研究超慢速扩张中脊岩石圈增生模式和热液硫化物矿产资源的热点区域.本研究从西南印度洋中脊的扩张速率变化与全球地质历史事件的关系、岩浆活动强度及其不同尺度上的运移规律、热点-中脊交互作用的地质现象和地球物理特征等方面,系统总结了有关西南印度洋中脊的最新认识.针对以上内容,提出了进一步工作建议,如调查航次的区域与方法、岩浆-构造活动与岩石圈状态的相互关系以及热点-中脊交互作用的动力学机制.     

东沙群岛西南海区泥火山的地球物理特征

多道反射地震和CHIRP浅地层剖面显示在南海东沙群岛西南陆坡和白云凹陷东部陆坡之间的深水(600~1 000m)陆坡上矗立着一系列高出周围海底50~100m的丘形地质体,其内部地层发生褶皱,反射波呈现杂乱和空白,海底声波屏蔽严重。浅地层剖面还显示丘状构造带有气体羽状构造,从海底进入水体高达50m。海底沉积取样分析表明,这些海丘区的表层分布着生物成因的致密碳酸盐结核。可以推断东沙西南的丘形地质体就是泥火山带,并且可能是一个重要的水合物潜在区。东沙西南海区泥火山表现出构造挤压和带状分布的特点,不同于南海北部神狐和九龙甲烷礁已发现水合物区的非泥火山,也不同于全球其他典型被动大陆边缘的泥火山特征,其构造成因和水合物潜力有待进一步研究。     

莱州湾西南岸海域悬浮泥沙与沉积物粒度分布特征

根据2007年冬季莱州湾西南岸海域沉积物和悬浮泥沙的调查数据,分析了海底表层沉积物与悬浮泥沙的关系,并结合表层沉积物的粒度特征,探讨了该海域泥沙的输运及沉积特征,对海域的泥沙来源进行了初步分析。结果表明,含沙量总体表现出近岸含沙量低,远岸含沙量高,底层含沙量高于表层含沙量,且北部含沙量高于南部的分布特点;底床沉积物呈现带状分布特征,在水动力条件的作用下,粒径由岸向海逐渐变细。结合已有研究资料综合分析认为,淄脉沟以北海域泥沙主要来自于黄河入海泥沙,淄脉沟以南海域受黄河入海泥沙影响较小,主要源于近岸浅滩和海底表层沉积物的再悬浮和搬运。