西太平洋海山玄武岩的岩石学特征及与上覆富钴结壳的关系

通过对西太平洋海山玄武岩和玄武质火山角砾岩的岩石学特征及其气孔充填物成分变化的研究,讨论了海山玄武岩与上覆富钴结壳的关系。富钴结壳的基岩火山岩主要为碱性玄武岩和玄武质火山角砾岩。碱性玄武岩中气孔充填物为S型和C型,S型和C型气孔充填物不共存在同一个气孔中。S型气孔充填物的物质成分富Si、Fe、K、Mg、Al,Co含量一般为0.17%~0.46%,其成分与碱性玄武岩的组成类似,其物质来源可能与碱性玄武岩有关。C型气孔充填物为O、Ca、C及少量Si、Al、Mg、Fe、K等元素,C型气孔充填物可能与海水中物质的沉积有关。由Si、Al、Fe、Mg、K等元素变化曲线反映出的S型气孔充填物沉积过程与富钴结壳早期的沉积过程具有相似的趋势,说明富钴结壳早期沉积物的物质来源可能与碱性玄武岩有关,富钴结壳物质来源可能是碱性玄武岩和海水共同作用的结果。     

麦哲伦海山群MK海山富钴结壳稀土元素的赋存相态

利用ICP-OES和ICP-MS,分析了麦哲伦海山群西北端MK海山2 170 m水深的MKD23B-3号富钴结壳样品,获得了其剖面上主元素、稀土元素（REE）和Y含量数据,并基于元素含量间的线性相关关系,研究了REE和Y的赋存相态。结果显示:该样品剖面从基岩到表面可划分为5层,第Ⅰ、Ⅱ层为磷酸盐化壳层,第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层为未磷酸盐化壳层。在未磷酸盐化壳层中,REE和Y主要赋存在δ-MnO₂相中;而在磷酸盐化壳层中,REE和Y除了赋存在Fe、Mn氧化物相中外,主要赋存在独立于碳氟磷灰石（CFA）的矿物相态中,可能为稀土的磷酸盐。并提出利用磷酸盐中REE/Y 估算富钴结壳磷酸盐化壳层次生稀土的方法,据此估算了MK海山富钴结壳磷酸盐化壳层次生稀土的量。在该样品中,次生稀土占稀土总量的42%~88%,近一半以上的稀土是次生的,磷酸盐化作用对于REE和Y的次生富集具有显著的贡献;因此解读磷酸盐化富钴结壳的稀土元素（特别是Nd同位素）古海洋记录必须排除次生稀土元素的干扰。     

麦哲伦海山链富钴结壳成矿区域地质背景

本文根据我国调查成果和充分利用DSDP资料，通过综合研究分析认为：麦哲伦成矿区，实际上是一条呈北西方向展布的、规模宏大的海山链。该海山链包含十多座海山，每座海山均属平顶山类型。几乎每座海山都具有从山顶往下，由平坦→陡峭→缓坡变化的规律。即山顶平坦，海山上、中部山坡陡峭，海山中、下部山坡变缓。依据海山形态和其坡度的变化特点，每座海山可划分出台地、陡坡带和缓坡带等三个地貌单元。根据区域地层和海洋磁异常条带(M25-M38)展布特征综合分析，推断麦哲伦海山链所在的位置，原来是一条规模宏大的、走向北西的转换断层。该断层控制着麦哲伦海山链富钴结壳的成矿作用。     

太平洋海山磷酸盐的产状、特征及成因意义

为了更好地认识大洋富钴结壳的成矿作用,作者对与其伴生的海山磷酸盐的产状、化学成分、种类及X射线衍射特征等进行了研究。研究发现,海山磷酸盐(磷块岩或磷酸盐化岩石)的产状可划分为以下6种类型:①作为结壳的下伏基岩;②作为砾状、球状(椭球状)结壳和海山结核的核心;③呈胶结物状胶结老结壳的碎块;④呈细脉穿插于板状结壳中;⑤呈断续的“夹层状”及⑥呈碎屑状、浸染状等产于结壳中。海山磷酸盐的平均化学成分w(CaO)/w(P2O5)(1.62)与碳氟磷灰石的w(CaO)/w(P2O5)(1.621)几乎一致,而与氟磷灰石的w(CaO)/w(P2O5)(1.318)相差甚远,表明海山磷酸盐为碳氟磷灰石,其形态主要有针状-柱状微晶碳氟磷灰石、粒状微晶碳氟磷灰石及显微隐晶质碳氟磷灰石3种类型,它们在分布丰度上存在差异。研究表明,碳氟磷灰石的结构CO2含量介于5.73%～6.05%之间,属高碳氟磷灰石,其晶胞参数α变化于0.932～0.933nm之间,平均值为0.933nm。各种交代残余结构(交代角砾状结构、交代生物结构、交代凝灰结构、交代生物假象结构、交代填间结构等)表明,太平洋水下海山上的磷酸盐主要属交代成因。因此,积极开展海山磷酸盐的地球化学研究,对加快勘探和开发结壳资源,有着十分重要的理论和实际意义。     

南海西北次海盆及其邻区地壳结构和构造意义

西北次海盆的深部地壳结构蕴含着南海北部陆缘拉张过程的重要信息.广角反射/折射测线(OBS2006-2)长386 km,是目前唯一的一条沿NEE向穿过西沙地块、并平行于西北次海盆扩张脊的深地震测线.通过射线追踪与走时模拟方法(RAYINVR),获得了OBS2006-2测线下方的速度结构.结果表明:西沙地块的沉积层厚度约为1~2 km,而西北次海盆的沉积层厚度大约为2~3 km;Moho界面从西沙地块的27 km逐步抬升到西北次海盆的12 km,Moho界面下方的速度为7.8~8.0 km/s;未发现壳内高速层和低速层.在西沙地块和西北次海盆的过渡区,有着较大量的岩浆活动信息,推测与西北次海盆的初始扩张有关.OBS2006-2测线中114.5°E以西的地区为减薄的陆壳,而114.5°E以东的地区为洋壳,莫霍面在陆壳与洋壳的结合处剧烈抬升,地壳厚度明显减薄.西北次海盆的扩张脊下方可能有残余岩浆的存在.      

关于南海中央次海盆海山火山岩形成背景与构造约束的再认识

文章拟通过分析南海中央次海盆海山火山岩样品的岩石学及地球化学资料来审视研究区的岩浆过程及其构造背景.综合位于南海中央次海盆的中南、珍贝-黄岩、涨中、宪北、玳瑁、尖峰这6条海山链的火山岩资料及最新分析结果, 将来自各条海山链的洋岛型碱性玄武岩、具有过渡性质的拉斑玄武岩, 以及粗面岩、粗面安山岩、流纹英安岩等纳入统一的岩浆分异体系进行地球化学特征检验.相关参数表明, 中央次海盆海山火山岩岩浆具有连续的演化关系但源区性质并不均一, 属于EMⅠ和DMM双端员混合.根据分析样品的Mg#值、分异指数DI以及主、微量元素的分布特征, 初步判定原始岩浆在上地幔经历了橄榄石、辉石分离结晶作用后继续演化, 产生包括拉斑玄武岩、碱性玄武岩、粗面岩等在内的岩石组合.其中, 富集型OIB的多项地化参数特征表明, 岩浆在演化过程中似有陆壳成分的加入, 这可能是被动大陆边缘破裂留给南海海盆的最重要的遗产之一.      

中太平洋海山玄武岩的岩石学特征与年代

玄武岩在中太平洋海山分布广泛, 且普遍存在风化蚀变现象.对测区内玄武岩样品的岩石学特征研究表明, 玄武岩具斑状结构, 基质以间粒结构为主.斑晶矿物为基性斜长石、单斜辉石和伊丁石化橄榄石.基质矿物为斜长石、辉石、橄榄石、铁矿物、磷灰石、玻璃及次生矿物等. 各海山玄武岩同属碱性玄武岩系列, 并为钾质类型玄武岩, 它们的形成基本上处于同一地质构造环境中.稀土元素分析结果为轻稀土富集型, 轻重稀土在岩石形成过程中发生了不同程度的分异作用.CM5海山玄武岩比其他海山年代相对较老（60 Ma）.     

西准噶尔洋中海山及其俯冲带处地质效应

随着研究的不断深入,在中亚造山带(CAOB)不断有不同时代的洋岛玄武岩(OIB)被识别出来。在中亚造山带西南缘的西准噶尔地区的多条蛇绿混杂岩带中,也存在具有OIB特征的玄武岩。这些玄武岩呈枕状,与超基性岩、辉长岩、块状玄武岩、灰岩及紫红色硅质岩等紧密共生。地球化学研究表明枕状玄武岩均为碱性系列,具有较高的TiO2含量(大多>2.5%)、强烈富集轻稀土元素、无明显Nb、Ta负异常,与典型的OIB极为相似,认为其可能形成于大洋板内与地幔柱有关的海山环境。通过对海山的发展阶段分析认为,西准噶尔地区海山应该发展到爆炸海山阶段,因为其中发育大量的枕状熔岩。海山中火山岩或火山碎屑沉积物富集大离子亲石元素和高场强元素,海山的俯冲将对弧及弧后地区火山岩地球化学产生明显影响,而西准噶尔地区泥盆纪-石炭纪火山岩中恰恰存在海山的信号。因此,海山俯冲模式可能能更好地解释西准噶尔地区火山岩中存在OIB特征火山岩的成因。另外,海山俯冲还存在潜在的资源效应,因此应该寻找和研究古海山及火山岛链俯冲的迹象,将对进一步找金铜等矿提供可靠依据。     

太平洋海山成矿系统与成矿作用过程

文中初步探讨了太平洋海山富钴结壳成矿系统的结构与成矿作用过程。海山成矿系统的控矿要素主要包括地质要素和海洋要素,地质要素主要包括海山的形成、迁移、沉降和水道的开合等,海洋要素主要包括大洋温盐环流、最低含氧带(OMZ)、文石溶跃面、碳酸盐补偿深度和海山周围海水的动力情况等。重点分析了海山漂移和沉降、水道开合、最低含氧带变化、大洋环流以及气候变化等要素对富钴结壳成矿的控制作用。海山为富钴结壳成矿提供了一个容矿空间,稳定的基岩,即长期稳定的容矿空间,是富钴结壳成矿的基本条件;海山的形成年龄、海山的迁移和水道的开合决定并改变了富钴结壳的成矿背景条件,促使海山成矿系统发生演化。最低含氧带作为富钴结壳成矿的地球化学障,是直接的矿源层;而海山周边的地形旋涡沟通了最低含氧带与富氧、富铁的深层和底层水,使得最低含氧带中的成矿金属离子得到氧化,进而发生胶体凝聚沉淀,形成富钴结壳。以西太平洋海山成矿系统为例,将该区白垩纪以来富钴结壳成矿作用过程划分为5个阶段:(1)白垩纪—始新世,(2)始新世末—晚渐新世,(3)晚渐新世—中中新世早期,(4)中中新世早期—晚中新世早期,(5)晚中新世早期—现代,其中(2)、(3)阶段有利于发育富钴结壳。     

大洋海山铁锰结壳中钼、铊、碲的赋存形式

广泛分布在大洋海底的铁锰结壳是固体矿产的远景资源。结壳即富含一系列贵金属元素（包括钼）,又富集生态学所指的有害元素,尤其是铊和碲。资料显示：结壳中钼和铊含量比沉积岩平均含量高100～120倍,而碲相比高10000倍。因此揭示这三种元素在铁锰结壳中的赋存形式,在地球化学方面和改善此类矿石的开采加工工艺方面,都有现实意义。