冲绳海槽岩浆的演化过程及其俯冲组分特征：熔体包裹体指示
发布时间：2020-07-31 10:45
【摘要】：冲绳海槽位于中国东海的最南端,是受菲律宾海板块俯冲的强烈影响而产生的新生活动弧后盆地。本研究对冲绳海槽中部伊平屋脊区域的火山岩全岩进行了常量元素、微量元素以及Sr-Nd-Pb同位素分析,结果显示出从玄武岩到流纹岩大的化学组成变化。研究样品具有相似的微量元素分配模式以及较小差异的Sr-Nd-Pb同位素组成变化,均表明形成伊平屋脊火山岩的岩浆来自于相同的地幔源区,且通过岩浆演化过程中橄榄石、单斜辉石、斜长石、磷灰石以及副矿物的分离结晶可以合理的解释伊平屋脊火山岩的化学组成变化。进一步,模拟结果表明玄武质岩浆分别发生大约60%和75%的分离结晶可以产生对应的中性岩和酸性岩的微量元素组成特征。此外,火山岩的Sr-Nd-Pb同位素组成位于亏损地幔附近并向富集组分EMⅡ延伸,表明岩石地幔源区发生了亏损地幔和富集组分EMⅡ的混合,且模拟计算结果显示伊平屋脊火山岩是由98.0%~99.2%的亏损地幔和0.8%~2.0%俯冲沉积组分的混合产生的岩浆所形成。在对玄武质岩浆的成因和俯冲组分对岩浆演化的影响研究中,我们重点对冲绳海槽中部和南部火山岩中矿物内熔体包裹体进行了分析。冲绳海槽中部玄武岩内寄主橄榄石的化学组成表明其玄武质岩浆源区的岩性可能是辉石岩,且玄武质岩浆主要来自于地幔来源橄榄石和富硅熔体相互反应产生的辉石岩的部分熔融。冲绳海槽中部粗安岩内熔体包裹体的常量元素组成表现出从中钾到高钾序列的离散的变化趋势,并显示冲绳海槽地幔源区存在富钾组分。同时,冲绳海槽中部粗安岩的熔体包裹体内存在两组不同特征的微量元素分配模式表明粗安岩内有两种不同演化历史的岩浆存在。相比于分离结晶和部分熔融,岩浆混合可能是冲绳海槽中部粗安岩的主要形成方式。同时,熔体包裹体的地球化学特征显示分离结晶在冲绳海槽中部和南部玄武质岩浆的演化过程中具有重要作用。MELTS模拟结果显示冲绳海槽中部的岩浆房具有300MPa的压力和0.2 wt%H_2O含量的特征,而南部岩浆房具有300MPa的压力和0.4 wt%H_2O含量的特征。熔体包裹体内不相容微量元素比值(如Th/Ce、Th/Sm、Ba/Th和Th/Nb),正Pb异常,负Nb、Ta和Ti异常以及有机烃类的存在表明俯冲板片来源的俯冲沉积物对岩浆源区产生了较大的贡献。熔体包裹体微量元素模拟结果显示1.2%的俯冲沉积物熔体和0.8%的俯冲沉积物流体注入交代的亏损地幔后发生约6%的部分熔融可以产生冲绳海槽中部熔体包裹体代表的原始岩浆组成,而3%的俯冲沉积物熔体和1%的俯冲沉积物流体注入的亏损地幔发生4-10%的部分熔融则可以产生冲绳海槽南部熔体包裹体代表的原始岩浆组成。冲绳海槽中部和南部熔体包裹体地球化学组成的差异以及两区域间不同的地质构造特征是菲律宾海板块向西俯冲对岩浆源区改造的体现。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P736
【图文】：
图 1.1 西太平洋主要弧后盆地位置图（红色五星为本次研究区） 1.1 The location map of major back-arc basins in the western Pacific (the arcstar is the studied arce)典型成熟弧后盆地海底岩石学研究现状 马里亚纳海槽里亚纳海槽是西太平洋菲律宾海板块四个弧后盆地中面积最小，形的海盆（图 1.1）（其他三个为帕里西维拉海盆、四国海盆和西菲律宾ig 等.，1978）。马里亚纳海槽大约从 8Ma 开始发生从南向北的弧后 5Ma 左右发生海底扩张，目前正处于海底扩张的活跃阶段（Hawki，是深入研究成熟弧后盆地岩浆活动、俯冲带壳幔物质相互作用的。DSDP（DeepSeaDrillingProject，深海钻探计划）、ODP（Ocean
西太平洋主要弧后盆地 Sr-Nd 同位素组成范围。图中冲绳海槽数据来Shinjo 等（1999）、Shinjo 和 Kato（2000）以及 Honma 等（1991）。引自 Nohara 等（1994）。2 The Sr-Nd isotope compositions of major back-arc basins in the westr the Okinawa Trough from Li et al. (2018), Shinjo et al. (1999), Shinjo0), Honma et al. (1991). Pacific and other areas based on Nohara et al. 绳海槽海底岩石学国内外研究现状国外研究现状海槽（OkinawaTrough，OT）是亚洲大陆岩石圈扩张作用下产体系中的弧后盆地（Shinjo，1999）。自从上世纪 70 年代开始，
冲绳海槽岩浆的演化过程及其俯冲组分特征：熔体包裹体指示成部分（蒋富清，2001）。沉积物厚度一般在 3~4km，在海槽北部沉积物厚度可达到 7~8km，主要包括 3 套沉积层，顶部为全新统松软沉积物，厚约几米到几十米，中部为更新统沉积层，厚度 3km 以上，底部为上新统地层，为浅海相泥岩，厚度为 1~2km（刘俊 等，2015）。
本文编号：2776369
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P736
【图文】：
图 1.1 西太平洋主要弧后盆地位置图（红色五星为本次研究区） 1.1 The location map of major back-arc basins in the western Pacific (the arcstar is the studied arce)典型成熟弧后盆地海底岩石学研究现状 马里亚纳海槽里亚纳海槽是西太平洋菲律宾海板块四个弧后盆地中面积最小，形的海盆（图 1.1）（其他三个为帕里西维拉海盆、四国海盆和西菲律宾ig 等.，1978）。马里亚纳海槽大约从 8Ma 开始发生从南向北的弧后 5Ma 左右发生海底扩张，目前正处于海底扩张的活跃阶段（Hawki，是深入研究成熟弧后盆地岩浆活动、俯冲带壳幔物质相互作用的。DSDP（DeepSeaDrillingProject，深海钻探计划）、ODP（Ocean
西太平洋主要弧后盆地 Sr-Nd 同位素组成范围。图中冲绳海槽数据来Shinjo 等（1999）、Shinjo 和 Kato（2000）以及 Honma 等（1991）。引自 Nohara 等（1994）。2 The Sr-Nd isotope compositions of major back-arc basins in the westr the Okinawa Trough from Li et al. (2018), Shinjo et al. (1999), Shinjo0), Honma et al. (1991). Pacific and other areas based on Nohara et al. 绳海槽海底岩石学国内外研究现状国外研究现状海槽（OkinawaTrough，OT）是亚洲大陆岩石圈扩张作用下产体系中的弧后盆地（Shinjo，1999）。自从上世纪 70 年代开始，
冲绳海槽岩浆的演化过程及其俯冲组分特征：熔体包裹体指示成部分（蒋富清，2001）。沉积物厚度一般在 3~4km，在海槽北部沉积物厚度可达到 7~8km，主要包括 3 套沉积层，顶部为全新统松软沉积物，厚约几米到几十米，中部为更新统沉积层，厚度 3km 以上，底部为上新统地层，为浅海相泥岩，厚度为 1~2km（刘俊 等，2015）。
本文编号：2776369
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