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科研动态
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火山岩成因方面取得新认识
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     2019-12-20 15:10:10
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12月6日,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、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,相关成果以“Integrated major and trace element study of clinopyroxene in basic, intermediate and acidic volcanic rocks from the middle Okinawa Trough: Insights into petrogenesis and the influence of subduction component”(冲绳海槽中部基性、中性和酸性火山岩内单斜辉石的主量元素和微量元素综合研究:对岩石成因和俯冲组分影响的指示)为题在国际地学期刊《Lithos》上发表,课题组博士后李晓辉为第一作者。

冲绳海槽是受菲律宾海板块俯冲而张裂于板块汇聚边缘陆壳基底之上的正处于扩张早期阶段的弧后盆地,是研究现代板块俯冲过程中弧后盆地早期扩张阶段岩浆作用的理想区域(图1)。冲绳海槽火山岩成因一直存在争议,尤以中性岩的成因最为复杂。此外,板块俯冲对岩浆演化的影响仍不明确。传统全岩的手段由于受后期岩浆演化及蚀变作用的影响而不能很好的刻画岩浆演化过程。


研究区地质图及采样位置


单斜辉石是岩浆演化过程中的早期结晶矿物。不同结构环带、元素组成的单斜辉石具有不同的成因,其可以保存岩浆房物理化学状态及岩浆演化过程信息,指示多期岩浆充填或混合现象。此外,单斜辉石与熔体间的微量及稀土元素分配已经有了较完备的研究,可用其记录熔体成分的变化。因此,单斜辉石是研究开放和封闭体系岩浆活动、岩浆演化及岩浆运移的理想工具。本次研究对冲绳海槽中部伊平屋脊同源火山岩玄武岩、安山岩、粗安岩和流纹岩内单斜辉石进行了详细的岩相学及矿物学研究,分析了单斜辉石的主量和微量元素地球化学特征。


不同岩性火山岩内单斜辉石环带特征


根据环带结构、主量元素及稀土元素特征可以将不同火山岩内的单斜辉石分为多种类型:玄武岩内2种、安山岩内1种、粗安岩内2种、流纹岩内2种(图2)。其中玄武岩内Type 1的单斜辉石与粗安岩内Type 1单斜辉石在地球化学特征上具有相似性,玄武岩内Type 2的单斜辉石与安山岩内及粗安岩内Type 2单斜辉石在地球化学特征上具有相似性(图3)。通过对单斜辉石的微量元素模拟发现,不同岩性内的单斜辉石可以通过单斜辉石+斜长石±斜方辉石±副矿物的分离结晶获得,并且同源岩浆的充填、混合在单斜辉石间普遍存在。根据单斜辉石与熔体间元素分配系数获得的平衡熔体模拟结果显示源区岩浆受到明显的俯冲沉积组分影响,且俯冲熔体的影响强于俯冲流体(图4)。


单斜辉石分离结晶模拟计算图

平衡熔体受俯冲组分影响模拟计算图



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