海洋所獲得弧後盆地海底熱液區玄武質岩漿來源新證據

    了解海底熱液系統中岩漿活動的起源是海底熱液地質學研究的重點任務之一。橄榄岩源區和輝石岩源區是産生玄武質岩漿的兩個重要源區。由于NiCaMn等元素在源區不同礦物內分配系數的差異,使得橄榄石的地球化學成分可以很好地用于鑒別橄榄岩源區和輝石岩源區在玄武質岩漿産生時的貢獻程度。近年來研究表明,洋島玄武岩(OIB)和大火成岩省(LIP)火山岩的産生具有較大源區輝石岩熔融的貢獻。然而,由于缺乏高精度橄榄石分析,在俯沖帶區域及其海底熱液活動區關于玄武質岩漿來源研究較少,僅有的少量工作集中在堪察加半島、中墨西哥火山帶、中美洲及安第斯南部火山帶等區域。
 

研究區火山岩橄榄石Fo與微量元素相關圖

    为更进一步认识俯冲带区域及其海底热液区的火山岩岩浆源区特征,彩票快三曾志刚团队及合作者对采自西太平洋弧后盆地热液区附近火山岩内的橄榄石进行了高精度分析。地球化学数据显示,研究区橄榄石具有较低的NiCa含量及Fe/Mn比值,較高的MnMn/Zn比值,Ca含量外,其余特征與橄榄岩源區相似,低Ca含量落入了輝石岩源區範圍。研究發現,俯沖帶海底熱液區中火山岩橄榄石的Ca含量普遍低于MORB,這種特征可能由于俯沖帶海底熱液區高H2O含量降低了Ca在橄榄石內的分配系數,這與弧後盆地橄榄石內熔體包裹體的高H2O含量特征相一致。

研究區火山岩橄榄石氧同位素特征

    此外,氧同位素分析結果顯示在玄武質安山岩和安山岩內均存在低δ18O<5‰)的橄榄石。低δ18O的橄榄石在全球範圍內分布較少,通常涉及到高溫熱液蝕變的影響,在岩漿形成過程中具有重要的指示意義。我們通過對低δ18O橄榄石的産出特征及地質背景進行分析,認爲低δ18O橄榄石不是來自于高溫熱液蝕變的下洋殼部分熔融,而是同化了高溫熱液蝕變的低δ18O陸殼圍岩,這證明了陸殼同化混染在岩漿産生過程中具有重要意義。與低δ18O橄榄石相反,區域內全岩普遍具有高δ18O特征(>6‰),可能是岩漿演化後期淋濾了高δ18O陸源物質或發生了低溫熱液蝕變

    橄榄石元素及氧同位素的研究對我們充分認識海底熱液區岩漿起源及演化具有重要意義。該研究成果發表在國際地學期刊LITHOS上,第一作者为李晓辉博士后。本项研究得到了国家自然科学基金、中國科學院海洋地質與環境重點實驗室开放基金、全球变化和海气相互作用等项目的支持。


 研究區火山岩岩漿演化模式圖

    論文信息:

    Li Xiaohui, Zeng Zhigang, et al. Lithos. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105444

 

    本文相關研究:

    Li Xiaohui, Zeng Zhigang, et al. Lithos. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105320


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