冲绳海槽地质构造对热液活动的控制机理
发布时间：2021-10-24 14:54
海底热液活动一直是当代海洋科学研究的重要前沿领域之一,了解地质构造对海底热液活动的控制作用对于认识热液系统的形成机理及寻找海底硫化物资源具有重要的指示意义。总结了冲绳海槽中部和南部地形与断裂构造、地壳结构、重磁场、热流及岩浆活动等方面的地质构造特征以及海槽热液区分布和热液产物的基本特征。通过比较冲绳海槽与马努斯海盆、马里亚纳海槽、北斐济海盆、劳海盆等基底和扩张阶段不同的弧后盆地构造特征的差异,归纳了冲绳海槽地质构造的特殊性,包括过渡性地壳性质、低扩张程度、高热流值、巨厚沉积层及双峰式火山作用等。冲绳海槽热液活动受到断裂构造、岩浆活动、扩张速率等构造因素的控制,同时受到基岩类型和沉积物盖层等地质条件的影响。海槽中部和南部平行和垂直盆地走向的两组断裂带为流体循环提供了通道,大规模的岩浆活动则为热液系统提供了充足的热量。此外,海槽内广泛分布的酸性火山岩和较厚的沉积盖层与流体相互作用,使得热液产物富含有机质、二氧化碳以及Ag和Au等金属元素。根据冲绳海槽的扩张速率和地质构造特征,推测冲绳海槽仍具有发现新热液区的潜力,其中部和南部两组断裂交汇的部位、轴部火山、受海脊俯冲影响的区域以及靠近岛弧一侧...
【文章来源】：地球科学进展. 2020,35(07)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
冲绳海槽构造水深图
西太平洋的一些洋内弧后盆地火山岩以玄武岩和玄武质安山岩等偏基性岩类为主，局部地区存在英安岩等中酸性岩石（图2）。比如马里亚纳海槽，不管是北部的裂谷盆地还是中部的新生洋盆，火山岩均以玄武岩占主导，南部存在少量的英安岩，为岛弧杂岩体[44]。劳海盆火山岩也以玄武岩为主，且类型多样，南部的瓦路发脊处存在一定量的安山岩和英安岩[45]。北斐济海盆火山岩主要为玄武岩，存在3种类型：MORB型、E-MORB或OIB型以及BABB型[47]。马努斯海盆的火山岩类型略复杂一些，北部的马努斯扩张中心及扩张转换带主要出露玄武岩，东部的东马努斯海盆还处在扩张的早期阶段，出露英安岩和流纹岩[60,61]。冲绳海槽的火山岩总体上呈现双峰式的特征（图2），玄武岩仅出露在中部和南部的轴部地堑中，流纹岩从北部到南部均有分布，而安山岩相对少见[52]。此外，冲绳海槽存在大量酸性浮岩，广泛分布于海槽的中部和北部[62]，这是冲绳海槽火山岩区别于其他弧后盆地的另一个重要特征。4.2 冲绳海槽地质构造对热液活动的控制机理初探
按照经典的海底热液成因模式，海水与基底岩石相互作用是热液流体中金属元素的主要来源[40]，因此海底热液产物的成分受控于基底岩石的组成。例如，在无沉积物覆盖的洋中脊热液区（如东太平洋海隆、加拉帕克斯裂谷、TAG热液区等），基底为玄武岩，其热液硫化物明显富集Fe和Cu，而Pb含量较低；在玄武岩到安山岩基底的弧后扩张中心（如马里亚纳海槽、劳海盆和北斐济海盆等），热液硫化物富集Zn和Pb，而缺少Fe[40]。冲绳海槽具有广泛分布的酸性岩石，其多金属硫化物不仅富集Zn和Pb，而且含有较高含量的Ag、As、Sb和Au等元素，这些元素均来自于热液流体对酸性岩石的淋滤作用[29,43]。另外，冲绳海槽热液流体中高含量的K也与热液流体与流纹质岩石的相互作用有关[77]。另一方面，基底岩石的物理性质也可以影响海底热液活动，比如高渗透性的岩石有利于水岩相互作用的进行[65]。在冲绳海槽广泛分布的浮岩是一种气孔极为发育的喷出岩，而且气孔具有较好的连通性[78]，为流体运移提供了良好的通道。冲绳海槽中部的伊平屋北热液区的基底为浮岩和沉积物互层，流体可以沿高渗透性的浮岩层流动，构成了完整的热液循环体系（图4)[79]。图4 冲绳海槽伊平屋北热液区流体循环示意图（据参考文献[79]修改）
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海热液生态系统特征及其对极端微生物的影响[J]. 张亮,秦蕴珊. 地球科学进展. 2017(07)
[2]西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动[J]. 曾志刚,张玉祥,陈祖兴,马瑶,王晓媛,张丹丹,李晓辉. 海洋科学集刊. 2016(00)
[3]西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动及成矿作用[J]. 石学法,李兵,鄢全树,叶俊. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(04)
[4]重磁资料揭示的冲绳海槽及邻区断裂和岩浆岩分布[J]. 尚鲁宁,张训华,韩波. 海洋地质与第四纪地质. 2016(01)
[5]冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析[J]. 孟祥君,张训华,韩波,尚鲁宁. 海洋地质前沿. 2015(09)
[6]冲绳海槽高分辨率层序地层研究[J]. 刘俊,吴淑玉,李清. 海洋地质前沿. 2015(03)
[7]冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识[J]. 张训华,尚鲁宁. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]海底热液多金属硫化物分布及控矿因素[J]. 景春雷,郑彦鹏,刘保华,崔迎春. 海洋地质与第四纪地质. 2013(01)
[9]东海及其邻域壳-幔结构与展布特征[J]. 韩波,张训华,裴建新,张维冈. 地球物理学进展. 2007(02)
[10]冲绳海槽南部基底构造特征[J]. 刘展,赵文举,吴时国,范丰鑫,孙鲁平. 地球物理学进展. 2006(03)
本文编号：3455477
【文章来源】：地球科学进展. 2020,35(07)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
冲绳海槽构造水深图
西太平洋的一些洋内弧后盆地火山岩以玄武岩和玄武质安山岩等偏基性岩类为主，局部地区存在英安岩等中酸性岩石（图2）。比如马里亚纳海槽，不管是北部的裂谷盆地还是中部的新生洋盆，火山岩均以玄武岩占主导，南部存在少量的英安岩，为岛弧杂岩体[44]。劳海盆火山岩也以玄武岩为主，且类型多样，南部的瓦路发脊处存在一定量的安山岩和英安岩[45]。北斐济海盆火山岩主要为玄武岩，存在3种类型：MORB型、E-MORB或OIB型以及BABB型[47]。马努斯海盆的火山岩类型略复杂一些，北部的马努斯扩张中心及扩张转换带主要出露玄武岩，东部的东马努斯海盆还处在扩张的早期阶段，出露英安岩和流纹岩[60,61]。冲绳海槽的火山岩总体上呈现双峰式的特征（图2），玄武岩仅出露在中部和南部的轴部地堑中，流纹岩从北部到南部均有分布，而安山岩相对少见[52]。此外，冲绳海槽存在大量酸性浮岩，广泛分布于海槽的中部和北部[62]，这是冲绳海槽火山岩区别于其他弧后盆地的另一个重要特征。4.2 冲绳海槽地质构造对热液活动的控制机理初探
按照经典的海底热液成因模式，海水与基底岩石相互作用是热液流体中金属元素的主要来源[40]，因此海底热液产物的成分受控于基底岩石的组成。例如，在无沉积物覆盖的洋中脊热液区（如东太平洋海隆、加拉帕克斯裂谷、TAG热液区等），基底为玄武岩，其热液硫化物明显富集Fe和Cu，而Pb含量较低；在玄武岩到安山岩基底的弧后扩张中心（如马里亚纳海槽、劳海盆和北斐济海盆等），热液硫化物富集Zn和Pb，而缺少Fe[40]。冲绳海槽具有广泛分布的酸性岩石，其多金属硫化物不仅富集Zn和Pb，而且含有较高含量的Ag、As、Sb和Au等元素，这些元素均来自于热液流体对酸性岩石的淋滤作用[29,43]。另外，冲绳海槽热液流体中高含量的K也与热液流体与流纹质岩石的相互作用有关[77]。另一方面，基底岩石的物理性质也可以影响海底热液活动，比如高渗透性的岩石有利于水岩相互作用的进行[65]。在冲绳海槽广泛分布的浮岩是一种气孔极为发育的喷出岩，而且气孔具有较好的连通性[78]，为流体运移提供了良好的通道。冲绳海槽中部的伊平屋北热液区的基底为浮岩和沉积物互层，流体可以沿高渗透性的浮岩层流动，构成了完整的热液循环体系（图4)[79]。图4 冲绳海槽伊平屋北热液区流体循环示意图（据参考文献[79]修改）
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海热液生态系统特征及其对极端微生物的影响[J]. 张亮,秦蕴珊. 地球科学进展. 2017(07)
[2]西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动[J]. 曾志刚,张玉祥,陈祖兴,马瑶,王晓媛,张丹丹,李晓辉. 海洋科学集刊. 2016(00)
[3]西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动及成矿作用[J]. 石学法,李兵,鄢全树,叶俊. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(04)
[4]重磁资料揭示的冲绳海槽及邻区断裂和岩浆岩分布[J]. 尚鲁宁,张训华,韩波. 海洋地质与第四纪地质. 2016(01)
[5]冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析[J]. 孟祥君,张训华,韩波,尚鲁宁. 海洋地质前沿. 2015(09)
[6]冲绳海槽高分辨率层序地层研究[J]. 刘俊,吴淑玉,李清. 海洋地质前沿. 2015(03)
[7]冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识[J]. 张训华,尚鲁宁. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]海底热液多金属硫化物分布及控矿因素[J]. 景春雷,郑彦鹏,刘保华,崔迎春. 海洋地质与第四纪地质. 2013(01)
[9]东海及其邻域壳-幔结构与展布特征[J]. 韩波,张训华,裴建新,张维冈. 地球物理学进展. 2007(02)
[10]冲绳海槽南部基底构造特征[J]. 刘展,赵文举,吴时国,范丰鑫,孙鲁平. 地球物理学进展. 2006(03)
本文编号：3455477
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