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南海北部陆缘新生代玄武岩地球化学特征及成因

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地质学报 2022年第8期96卷 2683-2704页

作者：曹楚奇熊发挥杨胜标徐向珍刘飞牛晓露冯光英邱添杨经绥南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 自然资源部深地动力学重点实验室地幔研究中心中国地质科学院地质研究所北京100037 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

南海盆地及周缘地区新生代玄武岩对揭示南海盆地的演化历史至关重要,然而这些玄武岩的成因还存在争议。本文研究了位于南海北部陆缘的海南岛临高县多文组玄武岩岩石地球化学和矿物地球化学特征,并探讨其成因和构造背景。多文组玄武岩主... 详细信息

南海盆地及周缘地区新生代玄武岩对揭示南海盆地的演化历史至关重要,然而这些玄武岩的成因还存在争议。本文研究了位于南海北部陆缘的海南岛临高县多文组玄武岩岩石地球化学和矿物地球化学特征,并探讨其成因和构造背景。多文组玄武岩主要由橄榄石、单斜辉石、斜长石、斜方辉石、铬尖晶石和铁钛氧化物等组成。橄榄石Fo值变化于55.5~71.1之间,Ni的含量较低,Fe/Mn比值较高。铬尖晶石Cr^(#)值为74.1~82.7,Mg^(#)值为45.5~63.8,Ti的含量较高。斜方辉石Mg^(#)值为63.9~79.6,单斜辉石为66.0~80.6。单斜辉石稀土配分曲线富集MREE,亏损LREE和HREE,呈拱形分布。斜长石以中-拉长石为主(Ab_(36.56~52.78)),富集LREE、Ba、Sr和Eu。铁钛氧化物的TiO_(2)含量为50.19%~51.46%。多文组玄武岩原始岩浆的主量和微量元素组成与夏威夷、峨眉山、塔里木等玄武岩组成一致,地幔源区包含了辉石岩的成分,而且其地幔潜在温度(>1400℃)和氧逸度(ΔNNO)要高于大洋中脊玄武岩(N-MORB),表明多文组玄武岩的形成与海南地幔柱活动有关。由于海南地幔柱形成时代明显晚于南海盆地的扩张时代,认为南海地幔柱是南海盆地伸展的被动响应。

关键词：南海盆地新生代玄武岩地幔潜在温度海南地幔柱

岩石地球化学大数据在板块构造起始和演化研究中的应用

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矿物岩石地球化学通报 2023年第2期42卷 267-274,I0003页

作者：陈茜刘鹤中国科学院海洋研究所深海研究中心青岛266071 崂山实验室深海多学科交叉研究中心青岛266237 中国科学院大学北京100049

板块构造的起始和演化是固体地球科学的重要研究内容。岩石地球化学大数据分析可以较全面地用于研究全球构造体制的变化对岩浆岩、沉积岩、变质岩等记录所带来的全球性影响。板块构造样式随着地幔潜在温度的降低,会经历一系列的演化并... 详细信息

板块构造的起始和演化是固体地球科学的重要研究内容。岩石地球化学大数据分析可以较全面地用于研究全球构造体制的变化对岩浆岩、沉积岩、变质岩等记录所带来的全球性影响。板块构造样式随着地幔潜在温度的降低,会经历一系列的演化并最终在新元古代末期转变为现代样式的板块构造。板块构造的演化也显著影响着地质历史时期地幔热状态和地表-深部的物质循环,岩石地球化学大数据研究是揭示这些地质过程的重要手段。

关键词：岩石地球化学大数据板块构造起始板块构造演化地幔潜在温度

索罗尔海槽俯冲前缘基底的岩石学和矿物学研究

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海洋科学进展 2021年第4期39卷 519-534页

作者：闫施帅鄢全树袁龙刘焱光杨刚自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 海洋地质与成矿作用自然资源部重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

对从雅浦海沟东南侧处获得的正在俯冲的基底样品(索罗尔海槽的轴部在海沟直接投影位置处的玄武岩样品)进行了岩石学和单矿物原位主微量元素地球化学研究。结果表明,索罗尔海槽正在沿着雅浦海沟俯冲的片段的基底岩石属碱性玄武岩系列,橄... 详细信息

对从雅浦海沟东南侧处获得的正在俯冲的基底样品(索罗尔海槽的轴部在海沟直接投影位置处的玄武岩样品)进行了岩石学和单矿物原位主微量元素地球化学研究。结果表明,索罗尔海槽正在沿着雅浦海沟俯冲的片段的基底岩石属碱性玄武岩系列,橄榄石斑晶的Fo值为84.97~86.85。根据模拟计算,该片段基底玄武岩的源区地幔为橄榄岩,这些玄武岩可能是由地幔源区的尖晶石二辉橄榄岩经2%~5%部分熔融形成的;由计算的地幔潜在温度可知形成该玄武岩的地幔并不存在热量异常。所以,研究区玄武岩是在卡罗琳海脊裂解形成索罗尔海槽期间被动上涌的相对富集(大离子亲石元素和高场强元素)的地幔岩石组分经过低程度的部分熔融所形成。

关键词：索罗尔海槽基底玄武岩地幔源区岩浆过程地幔潜在温度

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西菲律宾海盆本哈姆隆起玄武岩岩浆作用条件

海洋科学进展 2018年第2期36卷 229-241页

作者：王睿睿鄢全树田丽艳张海桃施美娟中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061

本哈姆隆起(Benham Rise)(形成时代为37～36 Ma)位于菲律宾海板块西侧的西菲律宾海盆内。此海底隆起靠近菲律宾海沟,水深2 000～3 000m,体积接近1×10~5 km^3,为一典型的海底高原。玄武岩样品中的橄榄石斑晶颗粒粒径为0.2～0.4mm,自形-... 详细信息

本哈姆隆起(Benham Rise)(形成时代为37～36 Ma)位于菲律宾海板块西侧的西菲律宾海盆内。此海底隆起靠近菲律宾海沟,水深2 000～3 000m,体积接近1×10~5 km^3,为一典型的海底高原。玄武岩样品中的橄榄石斑晶颗粒粒径为0.2～0.4mm,自形-半自形,部分橄榄石斑晶发生明显的伊丁石化,不具橄榄石捕虏晶所特有的环状裂隙和扭折结构;基质中的橄榄石微晶粒径为0.01～0.05mm。早期结晶出来的橄榄石斑晶被寄主岩浆携带向上运移到地表期间,与寄主岩浆相互作用有限,少数橄榄石颗粒出现弱的成分分带现象。利用橄榄石斑晶与寄主岩浆对本区域地幔潜在温度(Tp)进行了计算,结果显示本哈姆隆起之下的地幔潜在温度范围为1 660～1 683℃。与正常洋中脊之下的地幔潜在温度相比,本哈姆隆起高约185～230℃,表明本哈姆隆起之下的地幔可能存在热量异常。此外,本哈姆隆起玄武岩中斜长石斑晶的结晶温度平均为1 160℃,结合其具有较高的An值(100Ca/(Ca+Na),表明斜长石斑晶形成于快速上升的幔源岩浆中。本研究为本哈姆隆起为地幔柱成因的观点提供了证据。

关键词：玄武岩橄榄石斜长石地幔潜在温度地幔柱本哈姆隆起

南海西缘泰国晚新生代玄武岩岩浆过程研究及其地质意义

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海洋科学进展 2019年第2期37卷 210-220页

作者：袁龙鄢全树张海桃赵仁杰葛振敏自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全... 详细信息

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全岩组分推算,泰国玄武岩源区岩性为石榴石辉石岩,与越南、北部湾等地同期玄武岩的岩性类似。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生代玄武岩的原始岩浆组分。利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的玄武岩熔融温度范围为1 425～1 442℃,熔融压力范围为22.3～27.4 kbar,类似于海南岛(1 420～1 530℃,18～32 kbar)和越南南部地区(1 470～1 480℃,29.7～32.8 kbar)。本区域的地幔潜在温度为1 448～1 467℃,与越南南部(1 468～1 490℃)类似,稍低于海南岛北部(1 420～1 530℃)。总体上,泰国晚新生代玄武岩与南海地区其他区域同时代玄武岩的岩石地球化学特征和岩浆过程类似,它们的深部地球动力学背景均与海南地幔柱有关。

关键词：晚新生代玄武岩地幔源区岩浆过程地幔潜在温度泰国南海地区

泰国晚新生代玄武岩矿物学、岩石化学特征、岩石成因及其地质意义

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泰国晚新生代玄武岩矿物学、岩石化学特征、岩石成因及其地质意义

作者：袁龙自然资源部第一海洋研究所

学位级别：硕士

南海新生代扩张停止后发生了一期广泛的板内岩浆活动,其影响范围不仅限于南海海盆,而且还包括南海北缘的雷琼半岛和北部湾以及南海西缘的中南半岛。尽管前人对于这一期的岩浆活动开展了较多的研究,但是对于它们的岩石成因、地幔源区性... 详细信息

南海新生代扩张停止后发生了一期广泛的板内岩浆活动,其影响范围不仅限于南海海盆,而且还包括南海北缘的雷琼半岛和北部湾以及南海西缘的中南半岛。尽管前人对于这一期的岩浆活动开展了较多的研究,但是对于它们的岩石成因、地幔源区性质还是存在争论。目前有关其地球动力学背景有相对较为一致的认识,即它们可能是与海南地幔柱紧密联系的。然而,海南地幔柱在地壳或近地表的影响范围还不甚清楚。位于中南半岛的泰国境内也分布有数量可观的扩张期后的玄武岩,对这些火山岩进行矿物学和岩石地球化学研究,充分发挥“岩石探针”手段,不仅可为揭示这些玄武岩的岩浆过程、岩石成因和地幔源区性质提供重要资料,而且对理解包括中南半岛在内的南海地区海底扩张期后的岩浆活动的规律及深部动力学背景具有重要意义。泰国及周边区域可分为三个构造地层单元:西部的滇缅泰马(Sibumasu)板块,中部的素可泰(Sukhothai)地体和东部的印支板块,这三个构造地层单元被两个古特提斯缝合带(清迈-尖竹汶缝合带和难-程逸沙缴府弧后缝合带)分开。本次研究的泰国晚新生代玄武岩样品主要来自素可泰地体北部和呵叻高原及其周边区域,对其开展了详细的岩相学、矿物原位主微量分析以及全岩主微量元素分析研究。研究显示,这些玄武岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量单斜辉石,基质的微晶为斜长石、橄榄石和单斜辉石,副矿物主要为磁铁矿。(1)橄榄石种属主要为贵橄榄石,透铁橄榄石及少量镁铁橄榄石,橄榄石斑晶的Ca O含量较高,斑晶粒径较小,未出现环带裂隙和扭折带,表明橄榄石斑晶为岩浆成因。(2)单斜辉石主要为透辉石和普通辉石,亏损大离子亲石元素(Ba、Sr),富集轻稀土,具有相对较高的轻稀土/重稀土(LREE/HREE)比值和(La/Yb)N比值(1.93-4.27)。(3)斜长石主要为拉长石及少量中长石和培长石,富集轻稀土及Ba、Sr、Pb元素,具有明显的Eu正异常,具有较高的(La/Yb)N比值(11.17-69.33)。需要指出的是,样品WCB-3中含有橄榄石-辉石捕虏晶集合体,其中橄榄石的Ca O含量较低(平均为0.08%),粒径较大(1.00-1.60mm),单斜辉石具有相对平坦的稀土配分模式,表明橄榄石-辉石集合体中的橄榄石和辉石皆为捕虏晶。泰国晚新生代玄武岩的母岩浆在上升至地表的过程中经历了多期的矿物结晶和分离作用。单斜辉石结晶温度和压力分别为1145-1214℃(平均温度为1190℃)和0.4-0.9Gpa(平均为0.7Gpa),对应的岩浆房深度约20km,位于大陆地壳上部,这与南海海盆和海南岛北部地区类似。斜长石的结晶温度和压力分别为994-1192℃(平均为1102℃)和0.3-0.9Gpa(平均为0.6Gpa),与南海地区类似,结合其具有较高的An值,表明斜长石形成于快速上涌的岩浆环境。本研究区玄武岩样品中矿物的结晶顺序为:橄榄石、单斜辉石、斜长石及钛铁氧化物。全岩主量元素特征表明,本区域岩石主要为粗面玄武岩和玄武粗安岩,有少量的碱玄岩和玄武岩,属于碱性系列。微量元素方面,富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、K)和高场强元素(Nb、Ta、Zr),无明显的Eu异常,其特征与中南半岛及南海地区同期玄武岩一致,类似于洋岛玄武岩。构造环境判别图解(基于单斜辉石组分构建的)表明,本区域玄武岩为板内构造环境。经模拟计算,本区域玄武岩源区岩性可能是石榴石辉石岩,而这些玄武岩可能是石榴石辉石岩经5%-20%部分熔融形成的。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生的元素岩浆组分,利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的地幔潜在温度为1448-1467℃,与越南南部类似,稍低于海南岛北部,结合全岩地球化学特征,表明泰国晚新生代玄武岩的形成与海南地幔柱有关。泰国地区玄武岩的稍低地幔潜在温度(与海南及越南相比),可能反映了地幔柱物质流在沿着岩石圈流变学边界层往中南半岛之下运移时消耗了部分能量,具体表现在靠近地幔柱中心位置的海南岛地幔潜在温度较高,而在远离地幔柱中心的中南半岛稍低。综上所述,我们认为泰国晚新生代玄武岩的深部动力学背景类似于南海地区,海南地幔柱在泰国晚新生代玄武岩的形成过程中起了重要作用。

关键词：南海泰国源区岩性原始岩浆组分地幔潜在温度晚新生代玄武岩岩石成因矿物学海南地幔柱