【摘要】：弧后盆地是海底巖漿作用和熱液活動發(fā)育的重要場所,厘清弧后盆地巖漿系統(tǒng)的特征及規(guī)律對于充分認(rèn)識弧后盆地的地質(zhì)演化、熱液系統(tǒng)的熱-物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。沖繩海槽是發(fā)育在亞洲大陸東緣的一個新生弧后盆地,以高熱流、多熱液活動和巖漿活動為特征,并且廣泛出露酸性火山巖。因此,沖繩海槽是研究弧后盆地巖漿系統(tǒng)的理想場所。本學(xué)位論文以沖繩海槽中段伊平屋北海丘(T3和T6)和伊平屋脊(T5-2和C11)的安山巖和流紋巖為研究對象,測試分析了火山巖全巖主微元素及同位素地球化學(xué)組成、火山巖斑晶礦物的結(jié)構(gòu)及原位地球化學(xué)組成,探討了火山巖的成因,重點剖析了巖漿房的特征及巖漿過程(包括巖漿演化、巖漿混合等),取得的主要認(rèn)識包括:(1)伊平屋北海丘的流紋巖(T6)屬于高鉀鈣堿性火山巖,它們的存在表明沖繩海槽可能存在一個隱藏的富鉀源區(qū)。這些高鉀流紋巖Sr-Nd同位素虧損,富集207Pb和208Pb,表現(xiàn)出一種類似“DUPAL”異常的特征。這種同位素異常特征不能由俯沖沉積物加入或地殼混染解釋,指示沖繩海槽可能存在一種“似DUPAL”地幔源區(qū)。從沖繩海槽伊平屋北海丘的高鉀火山巖到海槽中段軸部區(qū)域火山巖,這種“似DUPAL”異常特征逐漸減弱,這種同位素變化趨勢符合一種軟流圈地幔注入模型,即隨著海槽的擴張,N-MORB型地幔逐漸注入并替代先前存在的“似DUPAL”地幔源區(qū)。(2)伊平屋北海丘兩個站位的貧斑晶浮巖(T3和T6)屬于同源巖漿演化系列。浮巖質(zhì)巖漿可能萃取自深部的富晶體源區(qū),萃取的巖漿首先經(jīng)歷了結(jié)晶分異過程。然后,巖漿快速上升,在此過程中巖漿發(fā)生物理分異,更貧晶體、更富揮發(fā)組分的巖漿上升到巖漿房更淺部的位置,同時減壓驅(qū)動的結(jié)晶過程使得巖漿進一步發(fā)生化學(xué)分異。浮巖質(zhì)巖漿在達(dá)到石英飽和之前就可能已經(jīng)噴發(fā),因此浮巖中未發(fā)現(xiàn)石英礦物。(3)伊平屋脊的安山巖T5-2包含基性礦物和酸性礦物兩種不平衡的礦物組合,這兩種礦物組合分別結(jié)晶自玄武質(zhì)巖漿和流紋質(zhì)巖漿。該玄武質(zhì)巖漿和流紋質(zhì)巖漿以4:6的比例混合,可以產(chǎn)生與安山巖T5-2全巖組成一致的混合熔體。伊平屋脊的流紋巖C11也包含一種不平衡的礦物組合,該礦物組合結(jié)晶自演化程度更低的流紋質(zhì)巖漿,后來以巖漿混合的形式進入到流紋巖C11中。除此之外,沖繩海槽中段的type 2流紋巖的微量元素和Sr-Nd同位素組成均表現(xiàn)出巖漿混合作用的特征,說明巖漿混合在沖繩海槽中段較為普遍。以上研究說明沖繩海槽中段的巖漿作用非常復(fù)雜。在伊平屋脊下部,玄武質(zhì)巖漿、安山質(zhì)巖漿及流紋質(zhì)巖漿等多種類型的巖漿儲庫分布在~10 km到~3 km左右的深度范圍內(nèi),溫度從基性巖漿的1100°C左右變化到酸性巖漿的870°C左右;玄武質(zhì)巖漿可以侵入到流紋質(zhì)巖漿房中,形成安山質(zhì)的混合巖漿;演化程度不同的流紋質(zhì)巖漿也可以相互混合。在伊平屋北海丘下部,富含揮發(fā)分的浮巖質(zhì)巖漿(~850°C)可以從7 10 km的深度快速上升至更淺部的位置(~2 km)。可能正是這種復(fù)雜而活躍的巖漿系統(tǒng)的存在,才維持了沖繩海槽中段較高的熱流值與廣泛分布的海底熱液活動。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P736
【圖文】：

圖 2.1 沖繩海槽及鄰區(qū)構(gòu)造地形圖。斷層引自尚魯寧 等（2016），巖漿巖資料引自數(shù)據(jù)庫PetDB（http://www.earthchem.org/petdb）及 GEOROC（http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/），熱液區(qū)位置引自曾志剛（2011）。Figure 2.1 Tectonic and topographic map of the Okinawa Trough and adjacent region. The faultsare according to Shang et al. (2016); the rock data are from PetDB database(http://www.earthchem.org/petdb) and GEOROC database (http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/); the locations of hydrothermal fields are from Zeng (2011).2.2 火山活動特征沖繩海槽火山活動劇烈，不同擴張階段都伴隨著火山作用的進行（Sibuet 等.，1987）。Sibuet 等（1998）將沖繩海槽的火山活動分為三種類型。第一種類型為現(xiàn)代島弧火山前緣的巖漿活動，其位于海槽的東緣，呈狹長的帶狀分布，從日本九

沖繩海槽中段中酸性火山巖的特征及其記錄的巖漿過程第三章 樣品處理與分析方法 研究樣品本學(xué)位論文采用的研究樣品取自沖繩海槽的中段（圖 3.1；表 3.1），樣品 1 塊安山巖和 7 塊流紋巖樣品，分別來自 T3、T6、T5-2、C11 四個站位，位的樣品為安山巖，其余樣品為流紋巖，其中 T3 和 T6 站位于沖繩海槽中伊平屋北海丘，樣品為2014年“科學(xué)”號“HOBAB2”航次的電視抓斗取樣獲得-2 和 C11 站位于沖繩海槽中段的伊平屋脊，樣品為 2016 年“科學(xué)”號“HOBA次的電視抓斗取樣獲得。

本文編號：2737261