為進(jìn)一步了解沖繩海槽浮巖的物理性質(zhì)和地球化學(xué)特征差異,對沖繩海槽中部巖心沉積物S9中的浮巖進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)組成分析。結(jié)果顯示,沖繩海槽中部存在白色、灰白色及棕色3種浮巖,其中灰白色浮巖又可以根據(jù)構(gòu)造特征分為氣孔構(gòu)造和流動(dòng)構(gòu)造浮巖兩個(gè)亞類。浮巖的地球化學(xué)組成表明白色、灰白色及棕色浮巖都是由玄武質(zhì)巖漿經(jīng)過充分的分離結(jié)晶作用形成的流紋質(zhì)或流紋英安質(zhì)火山巖。玄武質(zhì)巖漿在演化的過程中發(fā)生了斜長石、角閃石、輝石、Fe-Ti氧化物、磷灰石等礦物的結(jié)晶分離。結(jié)合有孔蟲14C年齡,認(rèn)為浮巖是沖繩海槽中部距今13.1 ka左右的長英質(zhì)火山活動(dòng)的產(chǎn)物。演化程度相對較低的棕色浮巖具有比白色浮巖高的TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaO含量,且棕色浮巖具有相對低的稀土總量和輕稀土總量。根據(jù)浮巖的物理性質(zhì)及地球化學(xué)組成差異推測,巖漿的黏度和壓力是影響浮巖構(gòu)造特征的主要因素。黏度大、連續(xù)減壓的巖漿易于形成具有流動(dòng)構(gòu)造和密集氣孔的浮巖,黏度小、階段性減壓的巖漿易于形成氣孔大而疏松的浮... 

【文章來源】：海洋科學(xué). 2020,44(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

巖心S9中浮巖碎屑主量元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化圖解(上地殼主量元素?cái)?shù)值引自Rudnick和Gao[27])

為了進(jìn)一步比較巖心S9中浮巖碎屑的微量元素組成差異,分別對F1、F2、F3浮巖的微量元素進(jìn)行洋中脊玄武巖(N-MORB)標(biāo)準(zhǔn)化,對稀土元素(REE)進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化,結(jié)果如圖4、5所示。F1、F2、F3浮巖的微量元素蛛網(wǎng)圖模式相似,均表現(xiàn)出大離子親石元素(如:Rb、Ba、K、Th、U)的富集及高場強(qiáng)元素(如:Nb、Ta)的虧損。這一特征表明浮巖巖漿在演化的過程中可能受到了俯沖組分的影響[29],與島弧火山巖的特征相似。通過比較分析,發(fā)現(xiàn)白色浮巖F1具有最高的w(Rb)、w(Ba)、w(Th)、w(U)、w(Nb)、w(Ta),而棕色浮巖F3具有最低的w(Rb)、w(Ba)、w(Th)、w(U)、w(Nb)、w(Ta),灰白色浮巖F2a、F2b的這些微量元素含量介于F1和F3之間。此外,從微量元素蛛網(wǎng)圖可以看出,S9浮巖均表現(xiàn)明顯的Pb元素富集,以及P、Ti元素的虧損,且虧損程度表現(xiàn)出F1>F2a>F2b>F3的特征。與海槽中部玄武巖[6,30]相比,F1、F2、F3浮巖的微量元素分布模式與其相似,暗示了巖漿的分異作用。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中,F1、F2、F3浮巖都表現(xiàn)出輕稀土富集,重稀土分餾不明顯的趨勢(圖5)。其中,F2a具有最高的稀土元素含量[w(ΣREE)=115.3μg/g]和輕稀土元素含量[w(ΣLREE)=93.1μg/g],F3浮巖的ΣREE和ΣLREE最低[w(ΣREE)=100.6μg/g,w(ΣLREE)=80.6μg/g]。F3浮巖具有最低的w(La/Sm)N和最低的w(La/Yb)N。F1浮巖具有最明顯的Eu負(fù)異常[δEu=0.6;δEu=2w(Eu)/w(Sm+Gd)]和最高的w(La/Sm)N。圖5 巖心S9中浮巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解[6,9,12-13,30-31]

在巖漿固結(jié)成巖過程中及以后,受地球化學(xué)風(fēng)化作用的影響,海底巖石會發(fā)生不同程度的蝕變,而蝕變交代作用會使得部分微量元素發(fā)生遷移,進(jìn)而導(dǎo)致巖石元素組成的變化[24]。因此,我們應(yīng)該選擇保守的元素(受風(fēng)化作用影響較小的元素)(例如:Zr、Y、Nb、REE等)研究巖漿的物質(zhì)組成及演化過程[28,32]。在巖漿演化的過程中,Zr、Ti為典型的不相容元素,w(Zr)和w(Zr)/w(Ti)可以用來替代w(Si)作為巖漿演化的指標(biāo)[32]。V與Ti具有相似的地球化學(xué)特征,都傾向于進(jìn)入Fe-Ti氧化物,而Co為高度相容元素,主要富存于橄欖石中[28]。在微量元素哈克圖解中(圖6),隨著不相容元素Zr含量的增加,同區(qū)玄武巖、安山巖及流紋巖表現(xiàn)出較好的線性相關(guān)關(guān)系。其中,相容元素V、Co隨著Zr含量的升高而降低,說明它們在巖漿演化過程中進(jìn)入到礦物相中,隨礦物結(jié)晶發(fā)生了分離(圖6)。而不相容元素(如:Rb,La,Ba等)的含量隨著Zr含量升高而增加,表明不相容元素在殘留巖漿中的含量越來越高。從w(V)-w(Zr),w(Rb)-w(Zr),w(La)-w(Zr)圖中可以看出,F1、F2、F3浮巖的微量元素組成與沖繩海槽玄武巖的微量元素組成表現(xiàn)出有規(guī)律的線性變化關(guān)系,說明S9浮巖成因與同區(qū)玄武巖存在一定的聯(lián)系。前人研究發(fā)現(xiàn),沖繩海槽中部大多數(shù)浮巖在地球化學(xué)組成上主要屬于流紋巖或流紋質(zhì)英安巖[2-3,7-13]。在微量元素哈克圖解中(圖6),F1、F2浮巖與同區(qū)流紋巖落于同一區(qū)域,具有相似的地球化學(xué)組成,說明這兩種浮巖在地球化學(xué)組成上也屬于流紋巖或流紋質(zhì)英安巖。而F3浮巖的微量元素組成介于安山巖與流紋巖之間,說明其演化程度較F1、F2低。在中-酸性巖漿中Ti為弱不相容元素,P為中等不相容元素,初始巖漿形成時(shí)這些元素較易進(jìn)入熔體,在巖漿結(jié)晶作用的早期階段,Ti、P可以形成鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、磷灰石等而發(fā)生分異,從而導(dǎo)致在巖漿演化后期出現(xiàn)相應(yīng)元素的虧損[2,33]。從N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4)可以看出,與同區(qū)基性玄武巖相比,F1、F2、F3浮巖均表現(xiàn)出明顯的P、Ti負(fù)異常,說明發(fā)生了礦物的分離結(jié)晶。從微量元素蛛網(wǎng)圖可以看出,S9浮巖中的P、Ti的虧損程度具有F1>F2a>F2b>F3的特征,再一次說明四種浮巖巖漿的演化程度不同,F1浮巖演化程度明顯高于F3浮巖,這與微量元素哈克圖中取得的認(rèn)識一致(圖6)。在角閃石和熔體的平衡體系中,K的分配系數(shù)為0.96,Rb的分配系數(shù)為0.29[34],隨著巖漿的演化,角閃石的結(jié)晶分離會導(dǎo)致殘余巖漿中w(K)/w(Rb)的減小。在w(Zr)/w(Ti)-w(K)/w(Rb)圖解中(圖7),F1、F2、F3浮巖與同區(qū)玄武巖隨著w(Zr)/w(Ti)的增大,w(K)/w(Rb)減小,說明巖漿演化的過程發(fā)生了角閃石的結(jié)晶。這與我們觀察到的浮巖含角閃石斑晶一致,進(jìn)一步說明本文中的浮巖可能是由基性玄武質(zhì)巖漿通過結(jié)晶分異作用演化而來的。稀土元素中Eu3+可還原為Eu2+而取代斜長石及磷灰石中的Ca2+,在巖漿分離結(jié)晶過程中,斜長石的大量晶出將導(dǎo)致殘余熔體出現(xiàn)明顯的Eu負(fù)異常[35]。F1、F2、F3浮巖均表現(xiàn)出中等程度的Eu負(fù)異常(圖5),說明巖漿演化的過程中有斜長石的晶出,且相比棕色浮巖F3,白色浮巖F1演化程度更高,具有更顯著的Eu負(fù)異常。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3015670