【摘要】：大洋中脊玄武巖及洋中脊下覆地幔中水的含量對(duì)于理解巖漿的演化、分異和噴發(fā)至關(guān)重要。然而在玄武巖中缺失玻璃質(zhì)、熔體包裹體或單斜輝石斑晶的情況下,難以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法獲取原始巖漿中水含量的信息。本研究利用一系列相同成因的玄武巖定義出的巖漿液相演化線(LLD)建立了利用MORB主量元素計(jì)算巖漿水含量的模型,并進(jìn)行了計(jì)算模型的驗(yàn)證和應(yīng)用。同時(shí)以西南印度洋為例系統(tǒng)的開展了 MORB巖漿揮發(fā)份指示巖漿作用過程的研究。論文的主要成果如下:本研究建立了兩組巖漿水含量的計(jì)算模型,模型一通過模擬無水條件和含水條件下玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異過程中主量元素FeO*、Al2O3和Al/Fe比值的變化,實(shí)現(xiàn)巖漿水含量的評(píng)估。根據(jù)斜長(zhǎng)石結(jié)晶MgO(plag-in)和△MgO與巖漿水含量的相關(guān)關(guān)系實(shí)現(xiàn)定量化計(jì)算。模型二通過追蹤巖漿結(jié)晶分異過程中A12O3/FeO*7.0指標(biāo)的變化,實(shí)現(xiàn)巖漿水含量的定量估算。計(jì)算方法的驗(yàn)證利用西南印度洋中脊46-52°E洋脊段玄武巖數(shù)據(jù)完成,將巖漿水含量計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)巖漿水含量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),結(jié)果表明,兩種方法中,消除巖漿初始成分差異后的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)匹配程度良好。其中方法一 Model2計(jì)算結(jié)果能夠很好的指示H2OMAX,方法二Model 2計(jì)算結(jié)果能夠很好的指示H2OAVG。本論文同時(shí)利用南海玄武巖開展了方法的應(yīng)用,依據(jù)上述方法的原理,識(shí)別出沿南海古擴(kuò)張脊下覆巖漿水含量的定性變化。其中FSR116.2°E、117.7°E和非擴(kuò)張脊玄武巖表現(xiàn)出正常的巖漿水含量。而來自FSR 117°E-C和114.9-115.0°E的玄武巖均表現(xiàn)為高水含量巖漿系列,但其富水組成的來源不同。FSR117°E-C巖漿中高水含量來自上地幔中局部存在的碳酸鹽化的硅酸鹽熔體,而114.9-115.0°E則來自其巖漿的地幔源區(qū)中混染的大陸下地殼物質(zhì)。相反,來自117°E-N的玄武巖表現(xiàn)出南海玄武巖中最低的水含量,認(rèn)為是受熱點(diǎn)影響較弱的結(jié)果�？傊�,根據(jù)沿南海古擴(kuò)張中心下覆巖漿中水含量的差異,追索導(dǎo)致不同巖漿水含量的物質(zhì)來源,從而有效的識(shí)別出南海西南次海盆與東部次海盆下覆巖漿源區(qū)地幔成分不均一性具有不同的成因,進(jìn)而暗示了不同次海盆之間演化歷史的差異。其中西南次海盆下覆地幔受到陸殼混然的強(qiáng)烈影響,而東部次海盆下覆地慢則受到了地幔柱的強(qiáng)烈影響。.論文選取SWIR48-51°E玄武巖玻璃開展MORB揮發(fā)份指示巖漿作用過程的研究。其揮發(fā)份特征的研究結(jié)果表明,巖漿中揮發(fā)份與其不相容性相似的微量元素的比值是一種有效評(píng)估揮發(fā)份地球化學(xué)行為的指標(biāo)。其中CO2/Ba或CO2/Nb比值能夠有效反映巖漿去氣作用以及CO2的丟失,基于CO2/Nb比值計(jì)算出SWIR48-51°E洋脊段玄武巖玻璃CO2丟失50～88%(平均75.4%),基于CO2/Ba比值的計(jì)算結(jié)果為CO2丟失62～91%(平均80%)。SWIR48-51°E玻璃樣品中異常高的Cl/Nb比值能夠有效反映海水及熱液流體對(duì)玄武巖蝕變作用的影響,具體表現(xiàn)為玄武巖玻璃被超過0.3wt.%的NaCl濃度低于15%的鹵水混染。H2O/Ce比值則能夠有效反映巖漿的地幔源區(qū)性質(zhì),根據(jù)玄武巖同位素成分特征,認(rèn)為SWIR5°E玄武巖中較高的H2O/Ce比值是Bouvet熱點(diǎn)與洋脊相互作用帶來了更多的水含量的結(jié)果。而SWIR48-51°E玄武巖中更高的H2O/Ce比值則并非Crozet熱點(diǎn)與洋脊相互作用的結(jié)果,而是由于MORB巖漿的地幔源區(qū)中混染了古代俯沖沉積物。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P736
【圖文】：

據(jù)的ＴＨＩ與Ｈ２０含量都落在島弧巖漿的變化范圍內(nèi)，同時(shí)，ＴＨＩ與Ｈ２０之間表逡逑現(xiàn)出強(qiáng)烈的相關(guān)關(guān)系，即隨著巖漿中Ｈ２０含量的增加，ＴＨＩ指數(shù)逐漸下降（圖逡逑１．２ａ）。在全球趨勢(shì)中，ＴＨＩ與Ｈ２０同樣表現(xiàn)出強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)（圖１．２ｂ），這逡逑種負(fù)相關(guān)關(guān)系表明巖漿中Ｈ２０含量對(duì)于巖漿早期分異路徑起到了主導(dǎo)控制作用。逡逑巖漿中的水能夠有效抑制斜長(zhǎng)石的結(jié)晶并且加速了尖晶石（磁鐵礦）在液相演化逡逑線中的出現(xiàn)，巖漿中水含量的增加同樣主導(dǎo)了巖漿從拉斑質(zhì)向鈣堿性的轉(zhuǎn)變。因逡逑此，當(dāng)氧逸度在ＦＭＱ到ＡＦＭＱ＋２的變化范圍內(nèi)，ＴＨＩ可以被用來當(dāng)做計(jì)算巖漿逡逑水含量的有效工具，其計(jì)算公式為Ｈ２0（ｗｔ．％）邋＝邋ｅｘｐ［（１．２６－ＴＨＩ）／０．３２］。逡逑６逡逑

馬里亞納島弧巖漿在斜長(zhǎng)石過飽和前液相演化線上最大的Ａｌ２0３濃度值同樣逡逑可以被用來計(jì)算中噴發(fā)前巖漿Ｈ２０含量（Ｐａｒｍａｎｅｔａｌ．，２０１０），因?yàn)樵摚粒?３濃逡逑度值與巖漿中可溶性水之間表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。但是由于巖漿的混合作用以及逡逑礦物的結(jié)晶堆積作用普遍存在，島弧巖漿中幾乎不存在純凈的液相演化線，因此，逡逑在利用ＬＬＤｓ計(jì)算巖漿水含量之前，需要盡可能的降低這些因素對(duì)巖漿液相演化逡逑線的影響。最終Ｐａｒｍａｎ得到的計(jì)算巖漿水的公式為：Ｈ２0（ｗｔ．％）邋＝邋１．３４Ａｌ２0３ｍａｘ逡逑－２１．０５。然而，Ｚｉｍｍｅｒ邋ｅｔａｌ．邋Ｐ0１０＞和邋Ｐａｎｎａｎｅｔａｌ．邋（２０１０）分別建立的計(jì)算巖漿水逡逑含量的方法僅僅能夠適用于巖漿水含量較高的島弧巖漿系列，當(dāng)巖漿水含量較低逡逑時(shí)，上述兩種計(jì)算方法表現(xiàn)出不適用性或較大的誤差范圍。逡逑１．２．２西南印度洋中脊研究現(xiàn)狀逡逑以西南印度洋中脊為典型代表的超慢速擴(kuò)張脊是全球大洋中脊的重要類型逡逑之一，該類型約占全球大洋中脊系統(tǒng)的１／３邋（Ｄｉｃｋｅｔａｌ．，２００３），其地形地貌特逡逑

第一章緒論逡逑（Ｃ．ａｎｎａｔｅｔａｌ．，丨９９９）�？傮w上可以將西南印度洋劃分為三個(gè)主要區(qū)塊，其分界逡逑線分別為Ａｎｄｒｅｗ邋Ｂａｉｎ和Ｇａｌｌｉｅｎｉ轉(zhuǎn)換斷層（如圖１．３）。位于兩條界限之間的逡逑洋脊區(qū)域被稱之為Ｍａｒｉｏｎ隆起區(qū)（Ｚｈｏｕ邋ａｎｄ邋Ｄｉｃｋ，２０１３），相比于東西兩側(cè)洋脊，逡逑其水深較淺，地幔布格重力異常和玄武巖Ｎａ８．0含量較低，暗示著較高的地幔溫逡逑度、地幔部分熔融程度和較厚的洋殼（Ｃａｎｎａｔｅｔａｌ．，丨９９９；ＧｅｏｒｇｅｎｅｔａＬ邋２００１；逡逑Ｓａｕｔｅｒｅｔａｌ．，２００１．２０１０）（如圖丨．３）。由此特征可以看出西南印度洋中脊的巖逡逑漿供應(yīng)量存在顯著變化，最直觀的指標(biāo)就是洋殼厚度的差異，而洋殼厚度則可以逡逑根據(jù)洋脊水深與玄武巖Ｎａｓ．ｏ的相關(guān)性來推斷（Ｋｌｅｉｎ邋ａｎｄ邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ，邋１９８７）邋ｏＭａｒｉｏｎ逡逑隆起區(qū)具有西南印度洋中脊最淺的水深，同時(shí)重力及地化數(shù)據(jù)也顯示８－ｌｌＭａ間逡逑發(fā)生過巖漿異常增生事件（Ｓａｕｔｅｒｅｔａｌ．

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 閆紀(jì)元;李旭平;鄢全樹;;南海新生代玄武巖中單斜輝石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J];地質(zhì)論評(píng);2014年04期

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本文編號(hào)：2746971