俯沖帶巖漿活動(dòng)是海底熱液地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一,由于俯沖洋殼、俯沖沉積物等物質(zhì)影響,俯沖帶火山巖往往成分多樣,成因復(fù)雜?;『笈璧刈鳛橹匾母_構(gòu)造單元,其海底熱液區(qū)火山巖的研究可為進(jìn)一步明確俯沖帶巖漿作用過程提供幫助。傳統(tǒng)全巖研究由于受到后期巖漿演化及蝕變作用影響,不能很好地刻畫巖漿演化過程。單斜輝石是巖漿演化過程中的早期結(jié)晶礦物,可存在于巖漿演化的大部分階段,且不同結(jié)構(gòu)環(huán)帶、元素組成的單斜輝石具有不同的成因。因此,單斜輝石可以保存巖漿房物理化學(xué)狀態(tài)及巖漿演化過程信息,指示多期巖漿充填或混合現(xiàn)象,是研究巖漿組成、巖漿演化及巖漿運(yùn)移的理想工具。

不同巖性火山巖內(nèi)單斜輝石環(huán)帶特征
海洋研究所曾志剛研究團(tuán)隊(duì)及合作者對(duì)采自西太平洋弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)附近的玄武巖、安山巖、粗安巖和流紋巖內(nèi)的單斜輝石進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)及礦物學(xué)研究,并分析了主量和微量元素地球化學(xué)特征。根據(jù)環(huán)帶結(jié)構(gòu)、主量元素及稀土元素特征可將不同火山巖內(nèi)的單斜輝石分為多種類型。其中玄武巖內(nèi)Type 1的單斜輝石與粗安巖內(nèi)Type 1單斜輝石在地球化學(xué)特征上具有相似性,表現(xiàn)出虧損LREEs和無明顯Eu異常;玄武巖內(nèi)Type 2的單斜輝石與安山巖內(nèi)及粗安巖內(nèi)Type 2單斜輝石在地球化學(xué)特征上具有相似性,表現(xiàn)出虧損LREEs及明顯Eu負(fù)異常。

單斜輝石分離結(jié)晶模擬計(jì)算圖
研究人員通過對(duì)單斜輝石的微量元素模擬發(fā)現(xiàn),不同巖性內(nèi)的單斜輝石可以通過玄武質(zhì)巖漿發(fā)生單斜輝石+斜長(zhǎng)石±斜方輝石±副礦物的分離結(jié)晶獲得。此外,在安山巖中存在與玄武巖內(nèi)單斜輝石成分相似的環(huán)帶,表明了同源巖漿的充填、混合在不同巖性單斜輝石間普遍存在,并根據(jù)單斜輝石與熔體間元素分配系數(shù)獲得了基性巖中單斜輝石平衡熔體成分。通過對(duì)平衡熔體的成分模擬,結(jié)果顯示源區(qū)巖漿受到明顯的俯沖沉積組分影響,且俯沖熔體的影響強(qiáng)于俯沖流體。

平衡熔體受俯沖組分影響模擬計(jì)算圖
單斜輝石的研究突破了全巖成分對(duì)巖漿信息刻畫的局限,對(duì)明確海底熱液區(qū)巖漿成分、分析火山巖成因具有重要意義?;?中性-酸性巖中系統(tǒng)的單斜輝石研究明確了分離結(jié)晶及同源巖漿混合對(duì)研究區(qū)內(nèi)中酸性火山巖成因起著主導(dǎo)地位。研究成果發(fā)表在國(guó)際地學(xué)期刊LITHOS(JCR一區(qū))上,第一作者為李曉輝博士后。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金、全球變化和海氣相互作用等基金項(xiàng)目支持?!?nbsp;
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105320