馬里亞納海槽玄武巖特征及對弧后盆地巖漿作用的指示意義.pdf

1、作為相對簡單的洋內(nèi)弧后盆地，馬里亞納海槽是深入研究大洋俯沖帶巖漿作用、俯沖帶殼幔相互作用并建立弧后盆地巖石成因一般性模型的理想地區(qū)。本研究在巖相學(xué)特征鑒定的基礎(chǔ)上，對獲取自馬里亞納海槽擴張中心三個不同構(gòu)造位置(18°N、17°N、15°30′N)附近的26件熔巖樣品進行了較為詳細的礦物化學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，結(jié)合前人的資料，探討了馬里亞納海槽軸部巖漿過程。
　　馬里亞納海槽熔巖為斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔構(gòu)造，斑晶礦物組合為橄欖石、單斜輝石和

2、斜長石，與特征的亞堿性拉斑玄武巖的礦物組合一致。橄欖石為貴橄欖石，呈自形或半自形，常見熔蝕現(xiàn)象。單斜輝石斑晶主要為普通輝石，僅少量存在，多為它形，主要與斜長石斑晶交互共生呈斑狀聚晶。斜長石斑晶以培長石為主，自形，具有聚片雙晶結(jié)構(gòu)、環(huán)帶結(jié)構(gòu);斜長石微晶以拉長石為主，呈板條狀、針狀，具中空骸晶結(jié)構(gòu)。以上斜長石斑晶與微晶在牌號上的差異與巖漿演化過程是一致的。
　　由橄欖石-熔體飽和表面模型計算獲得的馬里亞納海槽18°N處擴張脊之下源區(qū)地

3、幔溫度平均值為1321.5℃，與前人利用全巖或玻璃的Na(Fo90)、Fe(Fo90)成分估算的結(jié)果一致，但低于北斐濟海盆(1431±40℃)、北勞海盆(1449±23℃)及正常大洋中脊(1453-1475℃)等地區(qū)約100℃，指示馬里亞納海槽與上述區(qū)域相比在地幔動力學(xué)過程上存在差異。利用斜長石-熔體平衡溫度壓力計對現(xiàn)有樣品數(shù)據(jù)的計算結(jié)果顯示，馬里亞納海槽18°N擴張中心之下可能存在有三個深度的巖漿房:10.6km、6.2-5.2km和

4、2.1km(對應(yīng)壓力為3.57kbar、1.91～2.06kbar和0.69kbar);海槽17°N和海槽15°30′N巖漿房深度分別為7.5km(對應(yīng)壓力為2.47kbar)和10.4km(對應(yīng)壓力為3.43kbar)。計算獲得的斜長石斑晶平衡結(jié)晶溫度變化于1110℃-1156℃之間，由斜長石微晶所計算的巖漿冷凝溫度為979℃-1104℃之間。計算獲得的單斜輝石斑晶平衡結(jié)晶溫度變化于1152-1207℃之間，壓力0.42-5.11 k

5、bar，高于同一樣品中的斜長石斑晶平衡結(jié)晶溫度和壓力。上述結(jié)果反映，馬里亞納海槽熔巖礦物結(jié)晶順序為橄欖石-單斜輝石-斜長石，基本符合前人提出的弧后盆地的巖漿作用礦物的結(jié)晶順序。
　　主量元素特征表明，馬里亞納海槽熔巖屬于由玄武質(zhì)巖漿分離結(jié)晶演化而來的一套亞堿性拉斑玄武巖漿系列熔巖。與MORB相比，研究區(qū)熔巖具有較高的Al2O3、 Na2O以及稍低的TiO2，反映本區(qū)具有與洋中脊巖漿活動不同巖漿演化過程。微量元素組成上，熔巖類似于典

6、型的弧后盆地玄武巖(BABB)，且介于正常大洋中脊玄武巖(MORB)和島弧玄武巖(IAB)之間。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖為“右傾型”強不相容元素富集型，富集大離子親石元素(LILE)及輕稀土元素(LREE)，虧損高場強元素(HFSE)。稀土元素分布形式呈右傾，(La/Yb)N=0.99～1.93，Eu略顯正異常(δEu=1.01～1.22，平均值1.067)。Ba/Th、Pb/Ce、Th/Nd、La/Sm、Th/Nb、Ba/Nb、T

7、h/Nb等微量元素比值顯示熔巖起源于受多種俯沖組分影響的地幔。本研究數(shù)據(jù)獲得的指示總俯沖組分(Ba/Nb)、深俯沖組分(Th/Nb)和淺俯沖組分(Ba/Th)的微量元素比值，除了表現(xiàn)出前人研究中俯沖組分在馬里亞納海槽弧后區(qū)域分布的一般規(guī)律之外，也展現(xiàn)出俯沖組分在弧后區(qū)域小范圍內(nèi)分布復(fù)雜且不均一的特征。俯沖組分加入量的計算結(jié)果表明，富水流體對本研究的海槽三個位置的可能影響程度為17°N＞18°N≈15.5°N，沉積物熔體可能影響程度為18