全球三大洋底高原重力异常与地壳厚度特征及对比研究
发布时间：2021-10-30 11:39
翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆是全球三大洋底高原,是大量岩浆喷发到地表的结果,火山面积分别达1.90×10`6、1.25×106、0.53×106km2。本文详细分析了该三大洋底高原的地形、剩余地幔布格重力异常（residual mantle Bouguer anomaly, RMBA）与重力反演的相对地壳厚度,并结合地质与地球化学特征约束进行对比研究。结果显示,翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆分别高出周围海底约4.3、5、4km,相应的地幔布格重力异常最大变化值分别为250、330、200mGal,以及相应的相对地壳厚度变化分别为11、13、9km,表明形成三大洋底高原的岩浆量远远大于正常洋中脊的岩浆量。此外,三大洋底高原皆形成于洋中脊附近。Nd、Pb、Hf同位素比值分析表明,翁通爪哇高原的玄武岩组分为洋岛玄武岩;凯尔盖朗高原大部分类似于洋岛玄武岩,并含有洋中脊玄武岩组分;沙茨基海隆的玄武岩组分主要为东太平洋海隆正常洋中脊玄武岩,却又存在少量位于全球洋岛玄武岩范围内。这些特征揭示了三大洋底高原可能形成于"...
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
全球地形图
重力异常可以反映地球内部的密度变化。FAA是对在海平面实测的重力值进行校正后的重力异常(Sandwell et al,2014)。MBA是从FAA中校正了地形、沉积物以及参考地壳厚度(6km)影响后的重力异常(Parker,1973),反映了地壳厚度与地幔温度的异常。一般情况下,随着洋中脊向两侧扩张,岩石圈逐渐冷却,地幔密度变大(Stein and Stein,1992)。RMBA正是对MBA进一步去除了岩石圈冷却的效应而获得的重力异常,反映了地壳厚度或壳幔密度结构的异常(Kuo et al,1988;Lin et al,1990;Canales et al,2002)。1)MBA校正。假定参考地壳厚度为6km,按照公式(1),从FAA(gFAA)中去除水-沉积物(Δgw/s)、沉积物-地壳(Δgs/c)、地壳-地幔(Δgc/m)界面的重力效应,即可获得MBA(Parker,1973;Kuo et al,1988;Lin et al,1990)。其中水、地壳、地幔的密度分别假设为1.03×103、2.7×103、3.3×103kg·m-3;同时假设沉积物随深度分层,且每层的平均密度随深度呈指数增加(Wang et al,2011)。
凯尔盖朗高原位于印度洋南部的南极洲板块上(图1),距离东南印度洋脊(Southeastern Indian Ridge)约1 0 0 0 k m,其东侧是澳大利亚-南极洲盆地(Australia-Antarctica Basin)与拉布湾盆地(Labuan Basin),西侧为恩德比盆地(Enderby Basin),由南、中、北凯尔盖朗高原(Southern,Central,Northern Kerguelen Plateau)和埃朗浅滩(Elan Bank)组成(图3)。作为全球第二大洋底高原,凯尔盖朗高原水深1～3 k m,呈西北—东南向,长约2 3 0 0 k m,宽约500km,面积约1.25×106km2。凯尔盖朗热点是全球岩浆活动时间最长的热点之一,岩浆喷发持续了约120Ma(Coffin et al,2002)。自120—100Ma以来,大量岩浆喷发形成了南凯尔盖朗高原、埃朗浅滩以及中凯尔盖朗高原(Coffin et al,2002)。随后,减弱的岩浆作用沿着印度板块与澳大利亚板块边界形成了热点轨迹——东经九十度海岭(Ninetyeast Ridge)(Bredow and Steinberger,2018)。板块重构结果表明,布罗肯海岭(Broken Ridge)与中凯尔盖朗高原是同一整体,自40Ma以来东南印度洋脊的扩张将布罗肯海岭从凯尔盖朗高原分裂出来(Frey et al,2000)。同一时期,热点岩浆作用形成了北凯尔盖朗高原。其中,北凯尔盖朗高原的凯尔盖朗群岛(Kerguelen Archipelago)、中凯尔盖朗高原的赫德岛(Heard Island)与麦当劳岛(McDonald Island)是高原上露出水面的岛屿,至今仍存在火山活动。1.3 沙茨基海隆
【参考文献】：
期刊论文
[1]Oceanic Plateau Formation Implied by Ontong Java Plateau, Kerguelen Plateau and Shatsky Rise[J]. ZHANG Jinchang,LUO Yiming,CHEN Jie. Journal of Ocean University of China. 2020(02)
[2]太平洋大塔穆火山研究进展及对巨型洋底火山成因的启示[J]. 罗怡鸣,张锦昌,林间. 地球物理学进展. 2019(02)
[3]微板块构造理论:全球洋内与陆缘微地块研究的启示[J]. 李三忠,索艳慧,刘博,刘永江,李玺瑶,赵淑娟,朱俊江,王光增,张国伟. 地学前缘. 2018(05)
[4]洋底高原及其对地球系统意义研究综述[J]. 陆鹿,严立龙,李秋环,曾璐,金鑫,张玉修,侯泉林,张开均. 岩石学报. 2016(06)
[5]西太平洋科学大洋钻探的地球动力学成果[J]. 宋晓晓,李春峰. 热带海洋学报. 2016(01)
[6]Interactions between hotspots and the Southwest Indian Ridge during the last 90 Ma:Implications on the formation of oceanic plateaus and intra-plate seamounts[J]. ZHANG Tao 1,2,3,4,LIN Jian 5 & GAO JinYao 3,4 1 Institute of Geodesy and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430077,China;2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3 The Second Institute of Oceanography,State Oceanic Administrator,Hangzhou 310012,China;4 Key Laboratory of Submarine Geosciences,State Oceanic Administrator,Hangzhou 310012,China;5 Department of Geology and Geophysics,Woods Hole Oceanographic Institution,Woods Hole,MA 02543,USA. Science China（Earth Sciences）. 2011(08)
[7]太平洋洋底高原和海山成因——重点以Shatsky海隆成因为例[J]. 庞洁红,李三忠,戴黎明,吴婷婷,索艳慧,IODP324航次科学团队. 海洋地质与第四纪地质. 2011(02)
[8]地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说[J]. 徐义刚,何斌,黄小龙,罗震宇,朱丹,马金龙,邵辉. 地学前缘. 2007(02)
[9]地幔柱构造、大火成岩省及其地质效应[J]. 徐义刚. 地学前缘. 2002(04)
本文编号：3466662
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
全球地形图
重力异常可以反映地球内部的密度变化。FAA是对在海平面实测的重力值进行校正后的重力异常(Sandwell et al,2014)。MBA是从FAA中校正了地形、沉积物以及参考地壳厚度(6km)影响后的重力异常(Parker,1973),反映了地壳厚度与地幔温度的异常。一般情况下,随着洋中脊向两侧扩张,岩石圈逐渐冷却,地幔密度变大(Stein and Stein,1992)。RMBA正是对MBA进一步去除了岩石圈冷却的效应而获得的重力异常,反映了地壳厚度或壳幔密度结构的异常(Kuo et al,1988;Lin et al,1990;Canales et al,2002)。1)MBA校正。假定参考地壳厚度为6km,按照公式(1),从FAA(gFAA)中去除水-沉积物(Δgw/s)、沉积物-地壳(Δgs/c)、地壳-地幔(Δgc/m)界面的重力效应,即可获得MBA(Parker,1973;Kuo et al,1988;Lin et al,1990)。其中水、地壳、地幔的密度分别假设为1.03×103、2.7×103、3.3×103kg·m-3;同时假设沉积物随深度分层,且每层的平均密度随深度呈指数增加(Wang et al,2011)。
凯尔盖朗高原位于印度洋南部的南极洲板块上(图1),距离东南印度洋脊(Southeastern Indian Ridge)约1 0 0 0 k m,其东侧是澳大利亚-南极洲盆地(Australia-Antarctica Basin)与拉布湾盆地(Labuan Basin),西侧为恩德比盆地(Enderby Basin),由南、中、北凯尔盖朗高原(Southern,Central,Northern Kerguelen Plateau)和埃朗浅滩(Elan Bank)组成(图3)。作为全球第二大洋底高原,凯尔盖朗高原水深1～3 k m,呈西北—东南向,长约2 3 0 0 k m,宽约500km,面积约1.25×106km2。凯尔盖朗热点是全球岩浆活动时间最长的热点之一,岩浆喷发持续了约120Ma(Coffin et al,2002)。自120—100Ma以来,大量岩浆喷发形成了南凯尔盖朗高原、埃朗浅滩以及中凯尔盖朗高原(Coffin et al,2002)。随后,减弱的岩浆作用沿着印度板块与澳大利亚板块边界形成了热点轨迹——东经九十度海岭(Ninetyeast Ridge)(Bredow and Steinberger,2018)。板块重构结果表明,布罗肯海岭(Broken Ridge)与中凯尔盖朗高原是同一整体,自40Ma以来东南印度洋脊的扩张将布罗肯海岭从凯尔盖朗高原分裂出来(Frey et al,2000)。同一时期,热点岩浆作用形成了北凯尔盖朗高原。其中,北凯尔盖朗高原的凯尔盖朗群岛(Kerguelen Archipelago)、中凯尔盖朗高原的赫德岛(Heard Island)与麦当劳岛(McDonald Island)是高原上露出水面的岛屿,至今仍存在火山活动。1.3 沙茨基海隆
【参考文献】：
期刊论文
[1]Oceanic Plateau Formation Implied by Ontong Java Plateau, Kerguelen Plateau and Shatsky Rise[J]. ZHANG Jinchang,LUO Yiming,CHEN Jie. Journal of Ocean University of China. 2020(02)
[2]太平洋大塔穆火山研究进展及对巨型洋底火山成因的启示[J]. 罗怡鸣,张锦昌,林间. 地球物理学进展. 2019(02)
[3]微板块构造理论:全球洋内与陆缘微地块研究的启示[J]. 李三忠,索艳慧,刘博,刘永江,李玺瑶,赵淑娟,朱俊江,王光增,张国伟. 地学前缘. 2018(05)
[4]洋底高原及其对地球系统意义研究综述[J]. 陆鹿,严立龙,李秋环,曾璐,金鑫,张玉修,侯泉林,张开均. 岩石学报. 2016(06)
[5]西太平洋科学大洋钻探的地球动力学成果[J]. 宋晓晓,李春峰. 热带海洋学报. 2016(01)
[6]Interactions between hotspots and the Southwest Indian Ridge during the last 90 Ma:Implications on the formation of oceanic plateaus and intra-plate seamounts[J]. ZHANG Tao 1,2,3,4,LIN Jian 5 & GAO JinYao 3,4 1 Institute of Geodesy and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430077,China;2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3 The Second Institute of Oceanography,State Oceanic Administrator,Hangzhou 310012,China;4 Key Laboratory of Submarine Geosciences,State Oceanic Administrator,Hangzhou 310012,China;5 Department of Geology and Geophysics,Woods Hole Oceanographic Institution,Woods Hole,MA 02543,USA. Science China（Earth Sciences）. 2011(08)
[7]太平洋洋底高原和海山成因——重点以Shatsky海隆成因为例[J]. 庞洁红,李三忠,戴黎明,吴婷婷,索艳慧,IODP324航次科学团队. 海洋地质与第四纪地质. 2011(02)
[8]地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说[J]. 徐义刚,何斌,黄小龙,罗震宇,朱丹,马金龙,邵辉. 地学前缘. 2007(02)
[9]地幔柱构造、大火成岩省及其地质效应[J]. 徐义刚. 地学前缘. 2002(04)
本文编号：3466662
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