《Nature:通过斜长石的熔融包裹体揭示洋中脊岩浆系统的垂向深度》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2019-09-19
  • 大洋中脊岩浆系统是地球上覆盖面最广泛的岩浆系统,占地球火山活动的75%。前人研究认为:大洋中脊岩浆系统的垂向深度有限。在玄武岩浆系统的研究中,一般的首选矿物是橄榄石。然而,橄榄石主体熔融包裹体产生的压力与玄武岩主要元素气压计的压力和地球物理测量的岩石圈厚度结果不一致。一个典型的例子是北冰洋的Gakkel中脊,其中熔体包裹体蒸汽饱和压力(40-309 MPa,相当于海底以下0-9公里)远低于地球物理方法得到的岩石圈厚度(≤35km)及玄武岩中主要元素(≤600MPa或约对应于20 km)结晶压力的岩石学计算值。不仅来自中洋脊,而且来自一系列低H2O玄武岩环境,包括海洋岛屿、大陆裂谷和岛弧环境中橄榄石的熔融包裹体记录的低蒸气饱和压力表明:橄榄石沉积的熔融包裹体可能无法有效地捕获它们所来源的岩浆管道系统的全部深度范围。

    而斜长石晶体通常表现出比橄榄石更复杂的成分分区和可变的晶体习性。这种分区模式和习性的多样性表明斜长石可能比橄榄石保留更广泛的结晶历史。在本文的研究中,笔者提出利用来自Gakkel洋脊的橄榄石和斜长石熔融包裹体的比较研究。

    研究人员结合详细的橄榄石和斜长石晶体结构分析,测量了来自Gakkel Ridge的30个橄榄石和75个斜长石熔融包裹体的挥发性(H2O和CO2)含量,以比较它们各自的结晶记录。研究的15个样本覆盖Gakkel Ridge全部范围的9个位置。由93个熔体包裹体的微量元素数据以及来自该地区的橄榄石主体熔融包裹体的现有数据作为补充。

    研究表明,斜长石熔融包裹体的挥发物含量对应的结晶压力(平均值为270MPa)比橄榄石主体熔融包裹体(平均值为145MPa)高得多。而最高记录压力相当于海底以下16.4公里的深度。这一研究结果与Gakkel中洋脊岩石圈的厚度和由玻璃组分重建的压力一致,表明超慢速扩张的洋中脊处的火山中可能存在岩石圈地幔深处的岩浆根。

    (李亚清 编译)

    图片源自网络

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1448-0
相关报告
  • 《俯冲带板块熔融与岛弧岩浆活动成因机制获揭示》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-06-06
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室王志和林间研究团队与中国地质大学(武汉)高温高压研究团队合作,在俯冲带板块熔融与岛弧岩浆活动成因机制上取得新进展,相关研究成果发表在《构造地球物理》杂志上。 俯冲带是地球深部与表层物质和能量交换、多圈层相互作用的关键地带。揭示与流体作用相关的岛弧岩浆活动和俯冲洋壳熔融的成因机制是认识和理解地球内部水循环和俯冲带地表协同演化的重要内容,其研究成果将为揭示灾害性火山活动机制(如2022汤加火山喷发)和防灾减灾提供重要参考信息。 研究人员多角度阐明了日本东北俯冲带俯冲洋壳部分熔融和岛弧岩浆活动与俯冲板片脱水、矿物岩石组分差异和上地幔热结构变化的制约机制,发现俯冲带岛弧岩浆活动和俯冲洋壳部分熔融同时受控于俯冲板块脱水、地幔楔矿物岩石成分和俯冲带温度场,而不是仅仅由温度场或以上其中单一参数决定的。 为了揭示俯冲带深部岩浆活动与洋壳部分熔融的成因机制,研究人员收集了日本东北俯冲带的42万多条海-陆联测纵-横波地震走时数据对,获得了该俯冲带的高精度三维多参数深部结构。综合考虑俯冲带上地幔不同矿物岩石成分和流体含量的影响,研究发现日本东北俯冲带的上地幔,矿物橄榄岩可能与深部岩浆活动和俯冲洋壳的部分熔融密切相关,同时也和俯冲带的温度场有关。 该研究成果不仅阐明了日本东北俯冲带深部岩浆活动、洋壳熔融与流体作用、矿物岩石成分和温度场的内在联系和制约机制,同时,也为认识全球其它俯冲带的岩浆作用和流体活动与矿物岩石组成和温度场的关系提供了参考模型。 本研究成果获得了国家自然科学基金、广东省南方海洋科学与工程实验室引进人才重点专项项目和中国科学院项目的资助。
  • 《海洋多道地震研究揭示洋中脊热液流体通道》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-08-31
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员徐敏团队在洋中脊精细地震成像方面取得重要研究进展,研究表明基于海洋多道反射地震数据可以直接反演洋壳结构的纵横波速比,从而更好的揭示洋壳流体活动。相关研究成果发表在国际地学期刊Geophysical Journal International(《国际地球物理杂志》)上。 东太平洋中脊是全球(超)快速扩张洋中脊的典型代表,也是全球洋中脊系统中岩浆活动最为活跃的区域之一,被公认是研究快速扩张洋中脊的最佳区域。在本研究之前,对于洋中脊地壳结构性质研究主要集中在纵波速度,而横波速度和纵横波速度比对岩石的物理状态、裂隙断裂分布与岩浆流体活动更加敏感。然而,受到海水层、采集方式和转换震相形成条件的限制,识别和使用多道反射地震数据中的横波始终是一项困难且艰巨的任务。 本研究首先开展了一系列合成地震数据测试,证明了从多道反射地震数据中识别横波的可行性;然后拾取并反演得到了东太平洋中脊北部首条二维横波和纵横波速度比剖面;最后结合大洋钻探、微分有效介质理论和热液喷口位置,进一步精确划分了上地壳结构,提出了高纵横波速度比异常指示热液流体通道。 该成果提出了一种获取海洋地壳横波速度结构的新方法,对于多道反射地震数据的深入使用和研究洋中脊的流体活动具有重要意义。 OMG实验室博士生狄会哲为论文的第一作者,硕士生谢文鑫为论文的第二作者,徐敏为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金面上项目和广东省基础与应用基础研究基金项目的资助。 相关论文信息:Di, H., Xie, W., & Xu, M*. Upper crustal Vp/Vs ratios along the northern East Pacific Rise derived from downward-continued streamer data. Geophysical Journal International, 2023, 235(2): 1465-1478. 论文链接:https://doi.org/10.1093/gji/ggad310