《海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室在冲绳海槽岩浆作用研究方面取得新进展》

  • 来源专题:科技大数据监测服务平台
  • 编译者: dingxq
  • 发布时间:2018-11-08
  • 国际地学刊物Chemical Geology (Top期刊)于2018年10月10日在线发表了青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称“海洋试点国家实验室”)海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室(以下简称“功能实验室”)人员、山东科技大学地球科学与工程学院博士后国坤作为第一作者的最新研究成果The dynamics of the southern Okinawa Trough magmatic system: New insights from the microanalysis of the An contents, trace element concentrations and Sr isotopic compositions of plagioclase hosted in basalts and silicic rocks。该研究揭示了冲绳海槽南部火山岩岩浆系统为多层岩浆房结构,识别出了两种不同地球化学组成的基性岩浆,并认为与菲律宾海盆加瓜海脊的俯冲有关。论文通讯作者为功能实验室学术委员会成员、中国海洋大学海洋地球科学学院教授翟世奎。

    冲绳海槽是西太平洋大陆边缘一个持续活动的、年轻的、处于弧后扩张早期阶段的弧后盆地,是菲律宾海板块俯冲作用的产物,一系列特殊的构造特征和强烈的海底火山活动使其成为研究弧后扩张早期阶段盆地演化和壳幔过程的天然实验室,是揭示弧后盆地发生、发展、地幔源区熔融、岩浆起源及洋陆转换等地球内部动力学过程不可多得的“窗口”。冲绳海槽南部水深最深,扩张程度最大,火山岩分布包括玄武岩、英安岩和流纹岩,但因为缺少可靠的数据,目前还不甚清楚它们之间的成因联系以及深部岩浆房系统的结构。

    火山岩中的斜长石是地球岩石圈主要的造岩矿物之一,岩浆从高温到低温的结晶分异演化阶段都有斜长石的结晶。斜长石具有很低的CaAl-NaSi扩散体系,而且其成分对岩浆的化学组成和物理条件,包括温度、压力和水含量的改变非常敏感,因此常用来研究岩浆作用的特征。本次研究分析了冲绳海槽南部4个站位火山岩(包括2个站位玄武岩、1个站位英安岩和1个站位流纹岩,图1)中斜长石斑晶的主量、微量元素及Sr同位素组成。

  • 原文来源:http://www.qnlm.ac/page?a=5&b=2&c=164&d=1&p=detail
相关报告
  • 《海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室在冲绳海槽岩浆源区岩性特征及陆壳混染作用方面取得新认识》

    • 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:2020-03-06
    • 2月25日,海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室、中国科学院海洋研究所曾志刚团队在冲绳海槽火山岩成因研究方面取得新进展,相关成果“Source lithology and crustal assimilation recorded in low δ18O olivine from Okinawa Trough, back-arc basin”(冲绳海槽岩浆源区岩性特征及陆壳混染作用:橄榄石元素及氧同位素指示)以课题组博士后李晓辉为第一作者在国际知名地学期刊《Lithos》上发表。 橄榄岩源区和辉石岩源区是产生玄武质岩浆的两个重要源区。由于Ni、Ca、Mn等元素在源区不同矿物内分配系数差异,使得橄榄石的地球化学成分可以很好地用于鉴别橄榄岩源区和辉石岩源区在玄武质岩浆产生时的贡献程度。通常而言,相较于辉石岩源区,橄榄岩源区的橄榄石具有较低的Ni含量,较低的Fe/Mn比值及较高的Ca、Mn含量。近年来研究表明洋岛玄武岩(OIB)和大火成岩省(LIP)火山岩的产生具有较大源区辉石岩熔融的贡献。然而,由于缺乏高精度橄榄石研究,在俯冲带区域关于玄武质岩浆来源研究较少,仅有的少量工作集中在堪察加半岛、中墨西哥火山带、中美洲及安第斯南部火山带。 为了更进一步认识俯冲带区域火山岩岩浆源区特征,本次研究对采自琉球俯冲带弧后盆地冲绳海槽的橄榄石进行了高精度电子探针(300nA)分析。此外,由于陆壳混染作用在冲绳海槽岩浆演化过程中存在争议,橄榄石作为岩浆早期演化阶段的产物,可以减小后期岩浆作用的影响而保留早期岩浆演化信息,为明确冲绳海槽区域岩浆演化过程具有重要意义。 地球化学数据显示,冲绳海槽区域橄榄石具有较低的Ni、Ca含量及Fe/Mn比值,较高的Mn和Mn/Zn比值,除Ca含量外,其余特征与橄榄岩源区相似,低Ca含量落入了辉石岩源区范围。研究发现,俯冲带区域火山岩橄榄石的Ca含量明显低于洋中脊玄武岩(MORB),这种特征可能由于俯冲带区域高H?O含量的影响,由于高H?O含量降低了CaO在橄榄石内的分配系数,这与冲绳海槽橄榄石内熔体包裹体具有高H?O含量特征相一致。 此外,δ18O结果显示在冲绳海槽南部玄武质安山岩和中部安山岩内均存在低δ18O(<5‰)的橄榄石。低δ18O的橄榄石在全球范围内分布较少,通常涉及到高温热液蚀变的影响,在岩浆形成过程中具有重要的指示意义。我们通过对低δ18O的产出特征及地质背景进行分析,认为低δ18O的橄榄石不是来自于高温热液蚀变的下洋壳部分熔融,而是同化了高温热液蚀变的低δ18O陆壳围岩,这证明了陆壳同化混染在岩浆产生过程中具有重要意义。与低δ18O橄榄石相反,区域内全岩普遍具有高δ18O特征(>6‰),可能是岩浆演化后期淋滤了高δ18O陆源物质或发生了低温热液蚀变。 论文链接: https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105444
  • 《海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室在东北印度洋孟加拉湾构造地质研究中取得新进展》

    • 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:2022-06-24
    • 地幔柱引起的热点型火山作用在全球大洋中广泛存在,形成了以海山链和无震海岭为代表的海底构造-地貌痕迹,如北太平洋夏威夷海山链和东北印度洋东经九十度海岭等。热点型岩浆侵位时的板块构造环境,会对其形成的海山和海岭的最终结构和形貌特征产生显著影响。据此,通常将热点型火山作用分为板内型和近扩张中心型两个端元类型,它们分别通过岩石圈弹性变形和壳下低密度“山根”达到均衡。二者之间的过渡类型可能同时具备端元类型的部分特征,其侵位方式和最终结构与先存构造(如大型岩石圈破裂带等)密切相关。 85°E海脊是东北印度洋一条线性基底隆起,表现为显著的空间重力负异常带。由于海脊大部分深埋于孟加拉深海扇沉积物之下,目前对其构造特征、构造属性和起源的认识存在较大争议,提出了板内变形带、泄露型转换断层、废弃扩张中心、热点型海脊等多种成因机制。其中,热点型海脊成因模型能够解释绝大部分观察到的海脊结构特征。但是,海脊反“S”形的平面展布特征,与单一热点侵位于向北运动的印度板块形成的热点型海脊/海山链的理论痕迹相矛盾。对此,近年来有学者提出海脊南、北不连续以及南、北部分别由不同热点形成等模式,但仍然缺少对海脊关键部位结构的描述和对整条海脊成因机制的合理解释。 研究人员利用北纬11°附近采集的一条横跨海脊的深反射地震剖面,精细刻画了海脊的结构特征,并结合本区磁异常数据和前人研究成果,构建了85°E海脊的侵位模式。地震资料显示,11°附近的海脊表现为显著的基底隆起,隆起之下的莫霍面下凹;海脊的地壳厚度达到正常洋壳厚度的两倍左右;海脊发育典型的热点型火山机构;海脊位于南北向深大断裂之上,断裂构成岩浆上涌的通道,并且破坏了海脊的原始结构。这些观察结果表明11°N附近的85°E海脊是由沿泄漏型断裂带侵位的热点岩浆作用形成。结合以往的研究结果,提出整个85°E海脊是由弱地幔柱产生的单一热点作用于向北漂移的印度板块上形成。其在位置、形态和结构上沿走向不同分段的变化,反映了先存断裂带导致的地幔柱浅层熔体的横向重新分布。 上述研究成果以“Hotspot volcanism along a leaky fracture zone contributes the formation of the 85°E Ridge at 11°N latitude, Bay of Bengal”(孟加拉湾北纬11°附近的85°E海脊形成于沿泄露型断裂带发生的热点型岩浆作用)为题在构造地质学研究主流期刊Tectonophysics(构造物理)发表。论文第一作者为海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室尚鲁宁副研究员,通讯作者为海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室胡刚正高级工程师。研究得到海洋试点国家实验室“十四五”重大项目(2021QNLM020001-1)、中国地质调查局深海科学钻探井位选址调查项目(DD20190236)、自然资源部海岸带科学与综合管理重点实验室开放基金(2021COSIMZ003)和国家自然科学基金(42006067)联合资助。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229453