中太平洋海山富钴结壳成矿的空间分布规律研究

海山是富钴结壳主要的成矿载体,结壳成矿分布不仅受到海洋最低含氧带、碳酸盐补偿深度、生物生产力、物质来源、海水氧含量等大尺度宏观因素的影响,同时也受到海山地形、沉积作用和底层海流冲刷等小尺度微观因素的控制。通过对以中太平洋R海山为主的水下结壳成矿与分布的深入研究,发现结壳富集区以海山浅水区域为主;地形地貌上的尖顶高地区、顶坡过渡带、山体鞍部、山脊、斜坡上部等区域结壳质量较好,覆盖率高;下斜坡、山谷、山顶平坦区和斜坡区平缓台地是结壳贫乏区,结壳厚度小、覆盖率也低;15°以下的小坡度地形结壳成矿较好,3°~7°最佳,15°以上的大坡度区质量有所下降,陡崖区最差。地形对结壳分布和成矿起基础性影响作用,沉积作用和底流冲刷分别起到阻滞和促进作用,海流是保持低坡度区结壳长期稳定生长的关键因素,地形控矿本质上是和底层流联合对抗沉积堆积作用的过程。     

太平洋海山钴结壳资源量估算

为合理地估算出太平洋海山钴结壳资源量, 基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料以及对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究, 创造性地按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度, 进而首次计算出太平洋海山干结壳资源量为(507.06~1 014.11)×108 t, 锰为(111.15~222.29)×108 t, 钴为(3.04~6.08)×108 t, 镍为(2.23~4.46)×108 t, 铜为(0.66~1.32)×108 t, 结壳分布面积为2 062 862 km2.通过Co通量与结壳Co沉积量、结壳厚度的相关分析表明, 赋予不同洋壳年龄段的结壳厚度是理论厚度的6.10%~12.20%, 这与Ku et al.得出"结壳生长时间只占其整个生命史4%"的认识非常相近, 说明所赋结壳厚度基本合理, 得出的结壳资源量基本正确.为整个大洋海盆内海山钴结壳资源量的估算提供了新方法.      

南海海岛海山的重磁响应特征

南海的海岛、海山等地貌单元的地球物理研究对于南海成因、海岛利用、资源问题和我国海防建设均具有重要意义.过去我国的南海海洋实际测量资料覆盖面小,且多数为测线调查,海底地形测量精度和重磁等测量精度较低,因此,一直无法得到精度较高的研究成果.本文利用半个多世纪我国在南海历年的多波束、重力、磁力等船载海洋实际地球物理调查资料,加上少数卫星、航空测量成果,得到能够覆盖南海全部海域的多波束、重力、磁力实际测量的地球物理基础数据.追溯南海周边的地磁台站与当年调查时间匹配的日变数据,重新校正历年磁力测量成果,并利用"十一五"863国家海洋高科技计划的处理、拼合技术,获得了南海海底地形、重力、磁力三方互为印证的可靠地球物理成果,为海岛海山的地球物理研究奠定基础.研究发现,南海海岛海山按其地球物理性质并结合现有的岩石物性资料,可以分为三大类:1)南海大部分海岛海山为空间重力异常值高、正磁力ΔZ_⊥异常值也高的高密度高磁性的双高海山,以基性喷出岩(玄武岩)为主;2)空间重力异常值高、磁力ΔZ_⊥异常值低的海山,以花岗岩、变质岩为主;3)空间重力异常值高、部分磁力ΔZ_⊥异常值高部分低的海山,可能是花岗岩、变质岩海山的部分区域出现火山喷发形成的. 海山的分布有规律,与南海的成因与南海块体的分异状态有关.     

中印度洋初始热液事件的证据

中印度洋发育有海山、深海山丘、断裂、线形构造等地貌构造单元及来源不同的基性和硅铝质火山岩。有证据表明这一带出现了初始热液事件 :1由低温热液作用于早期玄武岩而形成的细碧岩 ;2玄武质玻璃产生的沸石岩片 ;3铁锰壳的化学变化 ;4大量的含有赭石沉积物和磁铁矿球粒的火山-     

中太平洋CA海山玄武岩中斜长石化学成分特征及地质意义

在对CA海山玄武岩CAD21样品岩相学研究基础上,运用电子探针和X-荧光光谱法(XRF)对中太平洋CA海山斜长石斑晶中的环带、斜长石微晶和玄武岩中的硅酸盐进行了化学成分研究。CA海山玄武岩为地幔柱成因的板内玄武岩;斜长石斑晶具有环带结构,环带核部与边部为不连续消光,是不连续环带;环带核部为培长石,边部为拉长石,是岩浆演化过程中形成的正环带,其成因受岩浆演化过程中熔体组分及温、压条件的共同制约。斜长石斑晶核部、边部及斜长石微晶估算温度平均值分别为1 281,1 198和1 071 ℃,分别代表了岩浆源区、岩浆房及岩浆喷发温度,三者温度差值较小,这和洋岛玄武质岩浆的形成及喷发特点相吻合。     

南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的热模拟研究

壳幔黏性结构是影响南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的主要因素,研究其岩浆活动发育机制具有重要的科学意义。利用重、磁、测深及岩样分析数据提供的地壳结构和热力学参数,通过FEM数值模拟,研究了南海中央海盆珍贝-黄岩海山链之下黏性结构与岩浆熔融、运移活动的关系。根据黏性主要受压力和温度控制,但熔融期间的散热及脱水会增加黏性,设计了三种不同的黏性结构模型。计算结果表明：三种垂向黏性结构模型在不同的温度条件下,都可以使地幔熔融区最大熔融程度达到20%~25%。岩浆熔融程度与地幔热结构、熔融潜热和含水量有关,并受扩张速率影响,慢速扩张脊下的岩浆熔融程度相对较低。岩浆运移在扩张期后主要依靠减压熔融浮力,垂直上升至熔融区顶面后沿上倾面向脊轴运移。接近脊轴熔融带,部分熔融程度高,远离轴部熔融带,部分熔融程度较低。主要结论：南海中央海盆海底扩张期,海山链之下10 km深度具备形成拉斑玄武岩浆的条件;扩张期末,该地区25 km深度具备形成碱性玄武岩浆的条件。     

西太平洋海域海山地形分形特征研究

对太平洋麦哲伦海山区、威克—马尔库斯海山区、马绍尔群岛、中太平洋海山区及莱恩群岛5个海山区的平顶海山与尖顶海山地形进行分形研究,结果表明两种类型海山地形具有不同的分形特征。海山形态投影覆盖法揭示平顶海山具有单分形的大尺度构造分形,尖顶海山具有大尺度构造分形和小尺度结构分形的双分形结构。海山等高线尺度法分形结果显示,同一海山区平顶海山分维值小于尖顶海山的;同一海山不同高程段等高线分维值基本保持稳定,垂向上具有明显的分段性,可以参考并使用它进行地貌垂向分带。     

西昆仑阿卡孜达坂绿片岩：受大陆地壳混染的板内玄武岩

形成于震旦-早寒武纪的西昆仑阿卡孜达坂变质火山岩是一套绿片岩相的中基性岩石,其构造性质对于西昆仑的构造演化历史具有重要的制约意义。这些变质火山岩具低到中的SiO2(42.3%-64.7%),MgO(2.69%-7.54%),宽的TiO2(0.94%-3.05%)和Fe2O3T(7.64%-18.47%)含量,显示出玄武质或安山质的母岩特征。这些岩石富含高场强元素(Nb,Ta,Zr,Hf)和稀土(∑REE=-407μg/g),并具有相对高的Ti/Y(183-673),Th/Yb(0.5-3.9)以及较低的Hf/Ta(1.6-8.6)比值。它们相对富集轻稀土(La/Yb=5.4-20),除了两个具有Nb正异常的样品外多数样品具有不同程度的负Nb异常(Nb/Nb*=-0.2)并呈现介于板内和消减带有关岩浆之间的过渡特征。这些变质火山岩所具有的消减带特征排除了其来自大洋中脊,洋岛,板内海山和大洋台地玄武岩的可能性,而岩石所具有的板内特征以及两个具Nb正异常的样品表明这些变质火山岩并非形成于破坏性的板块边缘环境(如岛弧或活动大陆边缘)。它们相对高的Gd/Yb比值(1.4-2.9)明显不同于典型的岛弧拉斑玄武岩,同时其较高的Zr/Y(3.1-12),Ta/Yb(0.27-0.73)和较低的Zr/Nb(多数小于12)显示出强烈的大陆板内特征。这些特征表明阿卡孜达坂变质火山岩的原岩是受陆壳物质混染的板内玄武岩,很可能形成于一个陆内裂谷环境。阿卡孜达坂变质火山岩与东昆仑和北祁连所发育的同时代的板内火山岩一起,可能反映了塔里木克拉通从冈瓦纳大陆的裂解事件。在上述研究的基础上,结合已有资料对震旦纪至早古生代期间的西昆仑构造演化历史进行了讨论。     

富钴结壳高分辨率定年：地球轨道周期印记法与^230Thex／^232Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题．利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳（样品号：CB14）的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层（03mm）A1元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率．同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0．1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用^230Thex／^232Th法对其进行测年．结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2．14mm／Ma,与利用^230Thex／^232Th测年法获得的结壳的生长速率（2．15mm．Ma^-1）相吻合,同时得到结壳第一亚层（0～3mm）底界的年龄约为1．4Ma．认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架．     

富钴结壳高分辨率定年:地球轨道周期印记法与~(230)Th_(ex)/~(232)Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题.利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳(样品号:CB14)的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层(0～3mm)Al元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率.同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0.1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用230Thex/232Th法对其进行测年.结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2.14mm/Ma,与利用230Thex/232Th测年法获得的结壳的生长速率(2.15mm·Ma?1)相吻合,同时得到结壳第一亚层(0～3mm)底界的年龄约为1.4Ma.认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架.