岩石磁学方法在海洋样品研究中的多解性讨论

岩石磁学是研究自然以及人工合成磁性矿物性质变化的应用型学科.海底岩石和海洋沉积物等海洋样品中含有不同成因及来源的磁性矿物.这些磁性矿物蕴含了全球气候变化、微生物矿化、地球动力学演化等关键地质信息.岩石磁学可以快速解析这些海洋样品中磁性矿物种类、含量、磁畴等特征的变化,为提取相关地质演化信息提供丰富的指标记录.然而,由于磁性矿物循环和海洋内部过程的固有复杂性,岩石磁学参数解译在海洋样品研究中存在多解性,在一定程度上制约了相关地质信息的深入解读.解决这一问题的关键在于对样品中载磁矿物的准确识别和量化.为此,本文首先简述了海洋样品中主要的磁性矿物类型,随后系统论述了应用岩石磁学方法评估海洋样品磁性矿物种类、含量以及磁畴状态等方面的多解性和注意事项.本文同时对岩石磁学的局限性、新兴技术和未来研究思路进行了展望.

深海稀土分布规律与成矿作用

深海稀土是近年发现的一种富集中-重稀土的新型海洋矿产资源,其资源量远超陆地稀土储量,具有重要的潜在应用价值。中国是继日本之后在国际上第二个开展深海稀土调查研究的国家,2011年以来,先后在中印度洋海盆、东南太平洋和西太平洋深海盆地发现了大面积富稀土沉积区,在全球大洋中初步划分出4个深海稀土成矿带:西太平洋深海稀土成矿带、中—东太平洋深海稀土成矿带、东南太平洋深海稀土成矿带和中印度洋海盆-沃顿海盆深海稀土成矿带。深海富稀土沉积主要发育在深海盆地的沸石粘土和远洋粘土中,属于自生成因;部分发育在洋中脊附近的盆地中,受到热液作用的影响。研究发现,深海粘土中稀土元素主要赋存于生物磷灰石中,海水是稀土元素的主要来源;在早期成岩阶段,稀土元素在深海沉积物中发生转移和重新分配,并最终富集于生物磷灰石中;大水深(CCD面之下)、低沉积速率和强底流活动是深海稀土大规模成矿的主要控制因素。今后需要继续加大深海稀土基础调查,加强深海稀土调查探测技术研发,并开展海陆稀土成矿作用对比研究,揭示深海稀土成矿机制和规律。

37ka以来日本海沉积物有机质碳和氮稳定同位素变化及其古海洋学意义

海洋沉积物有机质碳氮稳定同位素(δ^(13)C、δ^(15)N)广泛用于有机质来源示踪、古生产力和古海洋环境重建。日本海沉积物δ^(13)C和δ^(15)N值一个显著特征是在末次冰盛期(LGM)同步负偏,但是对这一现象产生的原因以及他们的演化过程的认识仍然存在明显不足。在本研究中,我们详细调查了37 ka以来日本海中部LV53-23-1岩心沉积物δ^(13)C和δ^(15)N演化历史。结果显示,沉积物δ^(13)C和δ^(15)N分别介于-26.3‰至-22.5‰和1.6‰至6.1‰,低值出现在LGM(26.5~17 ka)暗色层状泥发育时期,指示较强的陆源输入贡献。在Heinrich冰阶1时期(17~14.5 ka),δ^(13)C和δ^(15)N快速正偏,表明日本海海洋环境发生了明显的转换,对应于对马海峡淹没及对马暖流入侵。14.5 ka之后,沉积物δ^(15)N值恢复到5‰,与开阔大洋海水硝酸盐的δ^(15)N值近似。我们采用二端员混合模型粗略地估算了有机质来源的相对贡献。LGM时期陆源有机质贡献介于65%至80%,14.5 ka以后海源有机质贡献介于60%至80%。除了增加的陆源有机质贡献以外,LGM时期沉积物δ^(15)N亏损还涉及如下过程:(1)较高的含Fe沙尘供给提高日本海表层海洋生物固氮效率;(2)缺氧环境盛行减弱成岩作用对沉积物δ^(15)N影响。37 ka以来,日本海沉积物δ^(13)C和δ^(15)N变化与有机质来源、营养盐的供给、表层生产力和沉积物氧化还原条件相关,实际受海平面和全球气候制约。

菲律宾海板块东南边界地质过程与研究展望

晚中生代期间,由于古太平洋俯冲板片俯冲于欧亚板块之下,从而在欧亚大陆东缘存在一条巨型的类似于现今太平洋东侧的安第斯型俯冲带。岩浆活动记录显示,70 Ma左右,可能由于外来的正地形地体拼贴上该俯冲带,从而导致这条巨型安第斯型俯冲带逐渐消失,欧亚大陆东缘逐渐从主动大陆边缘变为被动大陆边缘。然而,新生代早期以来,伴随着菲律宾海板块从赤道北移,该被动大陆边缘又重新活化,变为主动大陆边缘,并逐渐形成了巨型的沟-弧-盆系统,期间西太平洋地区大致经历了三期的弧后扩张,即始新世、渐新世—中新世、上新世以来,且菲律宾海板块正好包括了这3个扩张期的弧后扩张盆地:西菲律宾海盆、四国海盆-帕里西维拉海盆以及马里亚纳海槽。本文详细总结了太平洋板块与次级的板块—菲律宾海板块及卡罗琳板块的地质演化历史,且详细探讨了以上3个主要板块之间相互作用的典型区域(菲律宾海板块东南侧)的地质学和岩石学特征以及尚存在的重要科学问题,并展望了未来该区域的研究方向。

西太平洋卡罗琳海底高原裂解作用的岩浆过程响应

海底高原形成及其后的裂解事件是大洋板内地质作用的产物,因此研究海底高原可为大洋板内地球动力学过程提供重要线索。索罗尔海槽是卡罗琳海底高原初始裂解的重要产物,但到目前为止,其裂解过程的动力学机制仍然存在争议。本研究对采自索罗尔海槽基底的火山岩样品(玄武岩、英安岩)开展系统的单矿物(斜长石)原位主、微量元素地球化学研究,结果表明:玄武岩样品中斜长石种属为钙长石、培长石和少量拉长石;斜长石斑晶富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素,存在明显的Eu正异常;相比于斜长石斑晶,斜长石微晶具有更高的不相容元素含量。英安岩中斜长石种属为中长石,较玄武岩斜长石斑晶更富集轻稀土和大离子亲石元素,具有更明显的Eu正异常。玄武岩和英安岩中斜长石结晶温度和压力分别为1110~1171℃和961~966℃、0.27~0.42GPa和0.16~0.29GPa,且同一种岩石类型中的斜长石斑晶与微晶结晶温度无明显差异。基于以上结果,并对照前人所总结的双峰式岩浆系统的成因特征,本文提出卡罗琳海底高原裂解期间的岩浆作用具双层岩浆房模型,即地幔岩石部分熔融形成原始岩浆,聚集在深部岩浆房内结晶形成基性斜长石斑晶,随后被岩浆裹挟上涌喷出地表形成玄武岩;同时部分岩浆继续进入浅部壳层岩浆房,并结晶形成中酸性斜长石斑晶,后被演化岩浆携带上升并喷出地表形成英安岩。

山东半岛东部典型砂质海岸侵蚀特征及其影响因素

利用岸滩剖面高程监测、沉积物粒度变化和动力环境分析的方法,以海阳市沙滩侵蚀演化过程为例分析了山东半岛东部典型砂质海岸的侵蚀特征和影响因素。结果表明,海阳市沙滩整体以侵蚀为主,2018—2019年沙滩总侵蚀量为2.48×10^(4)m^(3)。其中,丁字嘴沙滩以侵蚀为主,但两侧受河口的影响呈现局部滩面稳定和后滨弱淤积的现象;潮里—庄上—羊角畔沙滩滩面侵蚀从西向东逐渐增强;万米沙滩中部侵蚀严重,两端相对较弱。表层沉积物由陆向海逐渐变细,但整体上呈现粗化的趋势。波浪和极端天气是控制沙滩侵蚀变化的重要动力因素,而坡度则是导致沙滩剖面形态变化和表层沉积物差异的重要因素之一。

浮游有孔虫壳体重量的古海洋学应用

海洋沉积物中浮游有孔虫壳体重量同时受到上层海洋钙化过程和深海碳酸钙溶解作用的影响,是一种潜在的古海洋代用指标。基于全球大洋表层沉积物的指标现代过程校准,发现当深海碳酸根离子饱和度<20μmol·kg-1,溶解作用开始显著影响浮游有孔虫壳体重量。易溶种的壳体重量对碳酸根离子饱和度的响应更加敏感,可以作为可靠的深海碳酸根离子饱和度代用指标。当深海碳酸根离子饱和度>20μmol·kg-1,浮游有孔虫壳体重量可反映其钙化程度。基于该指标的古海洋学研究揭示了冰期旋回中浮游有孔虫钙化过程主要响应海水碳酸盐系统和温度变化;上新世以来太平洋深海碳酸根离子饱和度演化主要受控于海平面、南大洋冰盖/海冰和全球温盐环流变化。浮游有孔虫壳体重量指标为探索海洋碳循环演化提供了有力工具。

MIS 5期以来南极威德尔海生产力演化及其古海洋意义

南大洋有关大气二氧化碳分压(pCO_(2))冰期旋回机制的最新假说表明,冰期南极带生产力降低指示的深部流通状况减弱对CO_(2)的封存,以及亚南极带生产力升高对CO_(2)的固定能够圆满解释冰期大气pCO_(2)的降低。显然,测试该假说合理性的关键是验证冰期旋回中南极带与亚南极带呈“镜像”关系的生产力演化特征。通过沉积物岩芯中生源蛋白石含量重建了MIS 5期以来南极威德尔海(南极带)生产力演化。结果显示,南极威德尔海生产力呈现暖期(MIS 5和3期)高、冷期(MIS 4和2期)低的冰期旋回特征以及总体降低的长期演化趋势。联合该生产力记录与搜集的南大洋其他海区多个生产力记录,确证了南极带与亚南极带“镜像”的生产力演化模式。进一步,通过该生产力记录与其潜在环境影响因素的对比,发现西风带经向移动和海冰张缩通过影响深部流通状况,进而控制深部营养物进入表层的可利用性,最终驱动MIS 5期以来威德尔海生产力演化的冰期旋回和长期趋势。南极威德尔海的深部流通状况对CO_(2)的“收押”与释放很可能贡献了MIS 5期以来大气pCO_(2)演化的冰期旋回和长期趋势。该研究确证了上述南大洋有关大气pCO_(2)冰期旋回机制假说的合理性,表明南大洋在全球气候演化中扮演重要角色。

南大西洋慢速洋中脊与地幔柱相互作用研究进展与展望

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同程度的影响。研究显示,大西洋的形成演化与地幔柱作用之间具有密切联系,尤其在南大西洋的裂解、打开演化过程中,南大西洋中脊系统始终与其周围地幔柱(如圣赫勒拿、阿森松、特里斯坦、高夫、发现等地幔柱)之间具有不同程度的相互作用关系,导致沿脊出露玄武岩在地球化学组成上呈现出明显的不均一性特征。本文在系统性总结脊-柱相互作用研究现状与南大西洋地区地质构造演化特征的基础上,详细阐述了南大西洋中脊13.2°S~24.2°S地区玄武岩的岩石地球化学特征;揭示了南大西洋中脊研究区的岩浆演化、地幔源区性质;指示出圣赫勒拿地幔柱物质向南大西洋中脊系统传播的主要方向;圈定了圣赫勒拿地幔柱对南大西洋中脊系统地幔源区性质在沿脊方向的影响范围(14.2°S~20.4°S);同时推测了南大西洋中脊系统与圣赫勒拿地幔柱之间受地幔柱影响的软流圈地幔物质在大洋岩石圈底部的空间展布。最后本文提出了关于南大西洋地区脊-柱相互作用领域现存的科学问题与未来的研究方向。

基于深海海洋能开发的海洋命运共同体构建路径思考

为践行海洋命运共同体理念和加快推动海洋强国建设,文章从深海海洋能开发的战略意义和价值出发,综述深海温差能开发的研究现状和应用前景,进而提出深海温差能的全球开发构想和开发路径。研究结果表明:深海海洋能开发在应对全球气候变化、捍卫国家能源安全、加快进入氢能源时代、支撑深海矿产资源开发以及推动构建海洋命运共同体方面均具有重要意义和价值,其中深海温差能是主要开发领域;目前国内外均已开展深海温差能开发研究,随着热电材料和海上平台等技术的发展,深海温差能开发展现巨大的应用前景;深海温差能开发可充分利用热带大洋环流的特点,通过布设大规模浮式平台的方式实现;通过逐步构建南海、RCEP、太平洋、印度洋和大西洋的蓝色能源命运共同体,最终构建全球蓝色能源命运共同体,实现深海温差能的全球开发。

90 kaBP以来阿拉伯海中部海域沉积物来源及沉积过程

通过对阿拉伯海中部AS06-13岩芯的地球化学特征、黏土矿物组成特征分析,结合有孔虫壳体AMS14C年龄和氧同位素数据建立的年代框架,探讨了阿拉伯海中部海域沉积物的来源及沉积过程。结果显示:AS06-13岩芯涵盖了阿拉伯海90 kaBP以来的沉积序列,平均沉积速率为2.34 cm/ka;稀土元素含量为64~194μg/g,平均值为114μg/g,δEu(平均值为0.71)负异常显著;黏土矿物主要由伊利石(平均含量为56%)、坡缕石(平均含量为18%)、绿泥石(平均含量为15%)、高岭石(平均含量为8%)和蒙脱石(平均含量为2%)组成。球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的右倾模式,表明研究区沉积物以陆源碎屑为主,通过δEuUCC-(La/Yb)UCC判别图进一步将90 kaBP以来阿拉伯海中部海域沉积物来源变化划分为3个阶段:S1阶段(90~73 kaBP)研究区主要接受印度河入海物质和阿拉伯半岛风尘物质的输入;S2阶段(73~11 kaBP)仍然以印度河和阿拉伯半岛风尘的物质输入为主,但逐渐受到印度半岛的片麻岩区物质的影响;S3阶段(11~0 kaBP)主要接受来自印度河的河流沉积物、阿拉伯半岛风尘、印度半岛的片麻岩区和德干高原物质的共同沉积。坡缕石含量和高岭石/伊利石比值指示90 kaBP以来阿拉伯海中部海域沉积物的陆源物质输入和沉积演化主要受季风和海平面的共同控制,西南季风的减弱和海平面下降导致印度河、德干高原物质对研究区的输入量增多,东北季风的增强和西北风相对增强使阿拉伯半岛的风尘输入增加;全新世海平面快速上升使输入阿拉伯海的河流沉积物急剧减少。

东南太平洋富稀土沉积早期成岩过程研究及其指示意义

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位的沉积物短柱,解析了REY在SWI的早期成岩过程及其对REY在沉积物中富集机制的影响。孔隙水中较低的Fe、Mn和较高的Mo、U、V浓度表明研究区沉积物处于氧化环境。对比底层海水中REY,孔隙水中的REY呈中稀土(MREE)富集特征。沉积物中REY的主要富集相态为磷酸盐相,而孔隙水中REY及其配分模式可能受控于沉积物中磷酸盐的含量。本研究表明,在稀土元素早期成岩过程中,原本与铁锰相等其他相态结合的REY重新进入到孔隙水中,最终被磷酸盐相吸附和埋藏,早期成岩过程是深海沉积物中REY富集的重要机制。

冰期旋回中南大洋与热带太平洋相互作用过程与机制

南大洋翻转环流推动南半球高低纬度之间水团的交换,热带太平洋是全球水汽和热量的重要源区,推动着哈德利和沃克环流以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)等关键过程的发生。这些过程有效地将热量从热带地区传送至高纬度地区,也在年际至年代际时间尺度上促进了南半球高低纬度之间大气环流的相互作用。热带太平洋与南大洋之间在冰期旋回中呈现出错综复杂的海洋与大气环流间的相互作用,涉及物质、能量与水汽的交换,对全球气候变化产生明显影响。迄今为止,高纬冰芯和沉积岩心记录已深入地揭示了冰期旋回中受类ENSO过程影响出现南大洋海水温度和海冰与南极降雪等的演变过程。同时,热带沉积岩心记录也显示在冰期旋回期间,印度洋-太平洋暖池次表层的升温是南大洋积累的过剩热量,通过浅层翻转环流向北,经由亚热带环流向低纬度传输的结果。这些记录不仅支持南大洋流通性增强会影响低纬度大洋生物地球化学循环的观点,同时也表明冰期旋回中,印-太暖池升温引发的类ENSO式变化可能主导着热带太平洋大气环流模式,并对南大洋地区的大气环流产生影响。然而,由于目前在多时间尺度上与热带遥相关有关的古海洋记录有限,使得目前对南大洋与热带太平洋相互作用过程和机制的理解与评估仍存在诸多不确定性。因此,持续开展多指标环南极柱状沉积物的调查分析工作可以为热带遥相关气候模型提供更真实的环境变化参数,从而减少这些不确定性。

深海沉积与全球变化研究的前缘与挑战

海洋正在经历变暖和酸化等人类活动引发的全球变化的影响,而深海沉积储存着地球演变历史时期由自然因素驱动过去全球变化的详细档案,通过探究其现今和过去全球变化过程,能够揭示全球变化的特征和规律,为预测未来变化提供依据。近年来在该领域的突出研究进展,是针对社会选择的未来排放轨迹,在深海记录中都能够找到相应的类似情形,用于评估未来地球系统各种变化的过程和后果。其中,以Dansgaard-Oeschger变化为代表的千年尺度事件、以厄尔尼诺南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)为代表的十年尺度气候变化事件,是最接近现今地球变暖的快速气候变化场景。地球系统的发展轨迹目前正处于人类排放温室气体的“热室地球”路径的起点上,如果地球超过了这个“临界点”,它将沿着一条不可逆的道路进入“热室地球”状态,另一种路径则是通向“稳定地球”状态。深海沉积档案中的类似情形能够为社会选择未来排放的轨迹提供重要参考。全球变化研究面临的重大挑战是重新认识其关键过程的理论机制。以海洋变暖和酸化影响硅藻和颗石藻的海洋生物泵过程为例,传统知识认为酸化有利于硅藻建造,但最新的围隔实验研究却发现酸化大幅减少全球硅藻输出;传统知识认为酸化导致海洋生物钙化危机,但近期针对中生代大洋缺氧事件的黑色页岩研究,发现颗石藻的碳酸钙输出在海洋酸化期间大幅增加。这些颠覆性的认识严重挑战了传统全球变化某些关键过程的理论体系。

海底高原与俯冲带相互作用的地质效应的研究进展

全球俯冲汇聚系统中,俯冲输入组分包括正常大洋板块以及具浮力的海底高原等正地形,二者对俯冲带会产生迥异的地质效应,因此,深入开展海底高原与俯冲带相互作用研究对理解俯冲带地球动力学过程和陆壳侧向增生等地质过程具有重要意义。系统总结了一些目前正处于关键俯冲带处的典型海底高原的地质与地球物理特征,结合俯冲带特征及数值模拟成果,深入探讨海底高原与俯冲带相互作用的地质效应。在俯冲带运动学和几何学方面,位于俯冲前缘的具浮力的海底高原等正地形通常会抵制俯冲,并可能造成俯冲带后撤和俯冲极性反转并形成新的俯冲带,甚至可能会终止俯冲并增生于成熟岛弧/陆壳边缘。然而,近年来的研究显示,部分海底高原的俯冲行为并没有终止,而是俯冲角度变缓呈现平板俯冲的样式,从而造成俯冲带地区上覆板块的构造缩短与增厚以及岩浆活动逐渐向板内迁移。在岩石地球化学方面,具富集地球化学特征的海底高原的俯冲消减不仅影响着壳幔圈层相互作用过程、岛弧—弧后熔岩的地球化学组分以及俯冲带地区热液矿床的形成,而且这些地质体的深俯冲也将对地幔不均一性的形成作出重要贡献。最后,指出未来会在海底高原深部精细结构及演化,岛弧及弧后盆地对“海底高原—海沟”新俯冲构造格局的地质响应,以及控制海底高原发生俯冲/增生的因素及其之间的定量关系等方面有较大的发展潜力。

末次盛冰期以来青藏高原-孟加拉湾“源-汇”系统研究进展

近20年来,国际上对末次盛冰期以来青藏高原-孟加拉湾“源-汇”系统的研究取得了重要进展。为及时跟踪研究前沿,并进一步为地球系统科学思想指导下东北印度洋源汇过程研究提供新思路,本文按照从源到汇的思路,从流域风化侵蚀、海洋沉积物来源、沉积模式、源汇系统响应等几个方面总结了目前国内外最新研究进展,并指出了未来的主要突破方向。概括起来,主要取得如下认识:恒河-布拉马普特拉河流域尺度的物理侵蚀过程主要受控于季风气候变化,而化学风化过程与季风气候关系复杂,温度、降水、植被和冰川等因子在特定时期均可能起着重要的控制作用。孟加拉湾沉积物主要来自周边河流输入的流域风化产物,以恒河-布拉马普特拉河输入的青藏高原物质为主,同时也有部分来自印度半岛和缅甸的物质;末次盛冰期以来青藏高原源区物质贡献占据绝对优势(>70%),且整体变化不大,但各物源端元贡献比例在千年尺度上出现明显波动变化。孟加拉湾陆架发育典型的风暴控制型三角洲-陆架沉积,而底层浊流和表层环流作为孟加拉湾最重要的两个输运动力,对孟加拉湾深海扇沉积物组成和分布起着重要的控制作用。总体看来,末次盛冰期以来青藏高原-孟加拉湾“源-汇”系统演化主要受印度夏季风和海平面变化控制。未来的研究应以地球系统科学思想为指导,加强海陆结合的现代沉积过程的长期连续观测,聚焦沉积记录中环境替代指标的精确解译,揭示流域风化过程对季风气候变化的响应机制;结合数值模拟和海洋大数据分析,预测快速全球变化背景下青藏高原-孟加拉湾“源-汇”系统的演化趋势及环境效应,同时加强与世界大陆边缘其他典型源汇系统的比较研究。

南太平洋富稀土海区海水中的溶解态稀土元素空间分布特征研究

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇(总称REY)的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了15种溶解态REY,并对比了邻近海域已发表的数据,分析了该海区REY的空间分布特征。研究区表层水中溶解态REY浓度主要受风尘输入影响,而中层和深层水体中溶解态REY浓度主要受水团控制。经过澳大利亚后太古代页岩(PAAS)和北太平洋深层水(NPDW)归一化后的配分模式可确定REY间的分馏特征,分辨出不同水团。与其他大洋中报道的REY数据比较发现,表层水中REY浓度受风尘和河流输入影响导致差别较大,中层水中REY浓度与印度洋较为接近,深层水中REY浓度与不同大洋的水团年龄表现为正相关趋势,即REY浓度由小到大依次为大西洋、印度洋、南太平洋、北太平洋。

南海东部次海盆地震背景噪声分析

背景噪声的强弱是影响地震台站观测的一个重要因素。获取背景噪声的分布特征对评估海底地震仪记录数据质量及对数据的降噪处理均具有重要的指示意义。利用概率密度函数方法获取台站数据的功率谱密度的概率分布特征并与全球背景噪声高值模型和低值模型进行对比是研究台站周围环境背景噪声水平的有利手段。本研究基于南海大规模的被动源海底地震仪台阵长期观测实验的部分数据,利用概率密度函数方法研究了南海的背景噪声。首先,在全频段上对背景噪声进行了分析,并与其他台站做了对比,发现海洋的背景噪声在微震段和低频段大于高值模型且在全频带上远大于陆基台站的背景噪声,这表明海底地震仪数据质量并不高;其次,对观测过程中出现的地震事件以及其他典型信号的概率密度分布进行了归纳总结,发现远震事件、近震事件和数据丢失现象分别具有不同的优势频段和特征,这对后续滤波处理和质量检查具有重要指示意义;最后,研究了背景噪声的时间变化特征,发现台风是导致微震段时间变化的主要原因。

中美洲俯冲带南段上覆板块沉积物化学组分及其地质意义

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP)344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。

西菲律宾海盆DSDP-292站位熔岩的岩浆过程研究

自新生代早期以来,菲律宾海板块发生了一系列的板内岩浆活动,形成了大量的海底高原(本哈姆高原和乌尔达内塔高原等)和小海山。关于这些海底高原和小海山的成因,目前仍存在争议,尤其是其深部动力学背景和精细的岩浆过程需要进一步制约。本文对深海钻探计划(DSDP)31航次(292站位)期间在本哈姆隆起获取的玄武岩中的斜长石和单斜辉石开展了详细的岩相学和原位主、微量元素地球化学分析。结果表明,斜长石具有多种不平衡特征,其核-边结构主要受到多期次岩浆补给影响。292站位熔岩的研究表明,本哈姆隆起熔岩至少经历了两期岩浆活动。温压计算结果表明,斜长石和单斜辉石斑晶的核部和边部分别形成于地壳深部和浅部岩浆房。结合本哈姆隆起其他位置样品的历史研究成果,本文认为本哈姆隆起具有板内的构造背景,可能与地幔柱有关。