全球洋中脊系统的构造特征及其运动学意义

本文将全球洋中脊系统作为研究整体,根据洋中脊的全球分布、运动学特征及其初始形成时与泛大陆的构造几何关系,将全球现今的洋中脊系统划分为内、外支洋中脊。外支洋中脊为探索者洋中脊-太平洋洋隆-东南印度洋中脊-西北印度洋中脊,起源于泛大洋及冈瓦纳大陆内部;内支洋中脊为西南印度洋中脊-大西洋中脊-北冰洋加科尔洋中脊,起源于泛大陆内部。两者之间通过俯冲带、转换断层以及弥散性板块边界实现全球板块构造在运动上的平衡,并保持地球的球形几何形态恒定。外支洋中脊在全球板块构造上造成泛大洋缩减,并持续被太平洋取代,直接推动了环太平洋俯冲带的形成;内支洋中脊造成大西洋盆、印度洋盆中生代以来持续扩张。中生代以来,外支洋中脊和内支洋中脊共同作用引起非洲板块、印度澳大利亚板块向北运动,新特提斯洋盆关闭,形成特提斯(阿尔卑斯山-喀尔巴阡山-扎格罗斯山-喜马拉雅山)碰撞造山带,并通过洋中脊扩张平衡了相关的岩石圈缩短。     

Dredge petrology of the boninite‐ and adakite‐bearing Hahajima Seamount of the Ogasawara (Bonin) forearc: An ophiolite or a serpentinite seamount?§

Abstract During the Hakuho‐Maru KH03‐3 cruise and the Tansei‐Maru KT04‐28 cruise, more than 1000 rock samples were dredged from several localities over the Hahajima Seamount, a northwest–southeast elongated, rectangular massif, 60 km × 30 km in size, with a flat top approximately 1100 m deep. The rocks included almost every lithology commonly observed among the on‐land ophiolite outcrops. Volcanic rocks included mid‐oceanic ridge basalt (MORB)‐like tholeiitic basalt and dolerite, calc‐alkaline basalt and andesite, boninite, high‐Mg adakitic andesite, dacite, and minor rhyolite. Gabbroic rocks included troctolite, olivine gabbro, olivine gabbronorite (with inverted pigeonite), gabbro, gabbronorite, norite, and hornblende gabbro, and showed both MORB‐type and island arc‐type mineralogies. Ultramafic rocks were mainly depleted mantle harzburgite (spinel Cr? 50–80) and its serpentinized varieties, with some cumulate dunite, wehrlite and pyroxenites. This rock assemblage suggests a supra‐subduction zone origin for the Hahajima Seamount. Compilation of the available dredge data indicated that the ultramafic rocks occur in the two northeast–southwest‐oriented belts on the seamount, where serpentinite breccia and gabbro breccia have also developed, but the other areas are free from ultramafic rocks. Although many conical serpentinite seamounts 10 km in size are aligned along the Izu–Ogasawara (Bonin)–Mariana forearc, the Hahajima Seamount may be better interpreted as a fault‐bounded, uplifted massif composed of ophiolitic thrust sheets, resembling the Izki block of the Oman ophiolite in its shape and size. The ubiquitous roundness of the dredged rocks and their thin Mn coating (<2 mm) suggest that the Hahajima Seamount was uplifted above sealevel and wave‐eroded, like the present Macquarie Is., a rare example of ophiolite exposure in an oceanic setting. The Ogasawara Plateau on the Pacific Plate is adjacent to the east of the Hahajima Seamount, and collision and subduction of the plateau may have caused uplift of the forearc ophiolite body.     

超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究

超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征,表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析,结合实际地球物理和地球化学的观测数据,探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程,进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明,超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中,岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化;岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。     

海洋沉积记录中环境与生物地球化学信息及其对全球变化的指示

文章研究了南海北部陆坡沉积柱中常量元素钠、钾、镁、铝和营养元素磷以及碳酸钙的含量变化特征,并从环境与生物地球化学的角度揭示了它们对全球变化的响应.研究结果显示,海洋沉积物中钾、铝含量变化与陆源区化学风化程度有关,而钠、镁含量变化受温度的控制;海洋沉积磷的积累与大气圈CO2的变化相关联,沉积磷积累量的减少和碳酸钙积累量的增加,可能是引起冰期大气圈CO2降低的一个关键性原因.     

赤道太平洋温度、流场距平EOF分析及与厄尔尼诺的关系

利用EOF分析方法,讨论了最近20a赤道太平洋次表层温度、纬向流距平与厄尔尼诺的关系.结果表明:赤道太平洋海温距平EOF分析第一、二主分量占总量的近80%,其中第一主分量类似于厄尔尼诺模态,第二主分量类似于暖池模态;后一模态存在着突变和渐变两种过程,其中由冷位相变暖位相过程为渐变过程,而暖位相变冷位相过程为突变过程.厄尔尼诺事件是赤道西太平洋暖池突变过程的结果.赤道太平洋纬向流距平EOF的第二主分量代表赤道西太平洋潜流和东太平洋南赤道流的变化,这个模态存在着半年左右的振荡和与厄尔尼诺同位相的年际振荡两种频率.另外,它还存在明显的年代际变化.赤道西太平洋潜流和东太平洋南赤道流减弱是产生厄尔尼诺的必要条件.统计回归分析表明,赤道太平洋海温距平和纬向流距平EOF的第二特征向量的时间系数对厄尔尼诺和拉尼娜均有一定的预报意义.     

秦岭地幔柱源岩浆活动及其动力学意义

通过秦岭不同时代玄武岩地幔源区类型的地球化学鉴别 ,揭示出北秦岭地幔柱源岩浆活动开始于古元古代 ,并至少断续延续到新元古代中晚期 ;而南秦岭地幔柱源岩浆活动则开始于中元古代晚期 ,并至少延续到新元古代之末。根据地幔柱活动中心显示出的随时间自北向南迁移的规律 ,结合该区北面的商丹洋盆打开在前 (新元古代—早古生代 ) ,南面勉略洋盆打开在后 (晚古生代 ) ,两洋盆均属于扬子陆块内部裂解类型 ,以及北秦岭于新元古代前属于扬子板块等情况 ,提出秦岭造山带发展动力学特征表现为扬子的裂解和华北的增生 ,并处于全球冈瓦纳大陆裂解和亚洲大陆增生的总动力学体系之中。     

大洋板块俯冲带地震波各向异性及剪切波分裂的成因机制

大洋板块俯冲带是许多重要地质作用(例如脱水、部分熔融、岩浆和地震活动)发生的场所.对位于俯冲带之上的地震台站所检测到的不同剪切波的数据解析,可以获得源于上覆板块、地幔楔、俯冲板块和板下地幔的地震波各向异性的关键信息.本文系统总结了世界各地大洋俯冲带的剪切波分裂样式,对目前国际上流行的大洋俯冲带的地震波各向异性的主要成因...     

俯冲带形成机制的可检验假说和检验方案

五十年前板块构造理论的诞生是地球科学领域的一场革命,它为理解地球如何运作构建了基本框架。过去五十年对该理论的进一步研究告诉我们地质过程最终都是地球热损失的结果。例如,大洋岩石圈板块在洋中脊形成,其运动和增生以及最终通过俯冲带进入地幔导致地幔冷却降温,从而导致大规模的地幔对流。亦即,板块构造的直接驱动力是俯冲大洋岩石圈板块的下沉力。因此,没有俯冲带就没有板块构造,但是俯冲带如何开始仍然有争议。对俯冲起始的研究从未中断,有数值模拟也有地质推断。2014年在西太平洋用三个IODP航次(350、351和352)来检验“自发”和“诱发”俯冲开始的想法。所有这些努力都值得肯定,但这些是无法检验的想法。无法检验意味着没有结果。本文介绍至今唯一可用地质学方法检验的假说,亦即“岩石圈内横向物质组成差异导致的浮力差是俯冲带形成的起因”。这种浮力差位于海底高原的边部和被动大陆边缘,因此这些部位是未来俯冲带起始的必然轨迹。在远离这些部位的正常洋盆内因缺乏浮力差而俯冲带不可能起始。换句话说,“所有岛弧一定有大陆(或海底高原)基底”,这可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。     

厄尔尼诺形成机制的数值研究

在中国科学院大气物理研究所研制的第三代大洋环流模式(L30T63OGCM)的基础上,提高模式的水平分辨率,建立了纬向和经向水平分辨率分别为1.5°和1°的较高分辨率的全球大洋环流模式,分析该模式1959年1月~1998年12月的积分结果,以此研究厄尔尼诺事件形成和演变的物理机制。对数值模拟结果的分析表明:西风爆发可引起表层洋流异常,异常的平流作用是海表温度距平形成厄尔尼诺模态的主要原因;表层洋流异常及由其引起的海表高度异常可导致次表层海水垂直输送的异常,异常的垂直输送作用是形成次表层海温距平厄尔尼诺模态的主要原因。