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科研进展
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:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室     通讯员:林琦     2018-10-11 09:39:04
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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。


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图1 研究区位置图及样品站位


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图2 熔体-斜长石温度压力模型


研究结果显示,冲绳海槽南部2个站位玄武岩中斜长石结晶自莫霍面附近的岩浆房(图2),结晶温度为1218-1239 ± 36 °C。斜长石的Sr同位素比值(0.704015-0.704360;0.704686-0.704863)、Sr和Ba含量表现出明显的不同,这与不同板片俯冲组分的加入有关,例如加瓜海脊的俯冲导致弧后区低Sr同位素比值和高Sr和Ba含量玄武岩的输出。中酸性岩斜长石An值表现出很大的变化范围(35-89),Sr同位素比值(0.705748-0.707520)大于玄武岩中斜长石,结晶深度为6.6-17.8 km(图3)。中酸性岩中高An值斜长石的Sr同位素明显高于玄武岩,说明它们之间没有相同的物质来源,这个认识不同于冲绳海槽中部。研究团队提出了一个多层岩浆房模式(图4)来解释冲绳海槽南部火山岩中斜长石的组成。研究认为,玄武质岩浆的产生与板块俯冲有关,而中酸性岩浆与海槽下地壳物质的部分熔融作用有关。


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图3 斜长石Sr同位素组成范围图


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图4 冲绳海槽南部岩浆房示意图


本项研究得到了海洋试点国家实验室开放基金、国家自然科学基金、国家基础研究项目(973计划)和山东省基金等的支持。

论文出处:

Guo Kun, Zhai Shikui, Wang Xiaoyuan, Yu Zenghui, Lai Zhiqing, Chen Shuai, Song Zhaojun, Ma Yao, Chen Zuxing, Li Xiaohui, Zeng Zhigang. 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. Chemical Geology, 2018, 497, 146-161.


原文链接:



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