晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17 Ma前南海海盆的残留扩张中心。对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究。两个样品的SiO2含量分别为60.3%和63.6%,Al2O3含量分别为17.56%和17.55%,TiO2含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62。根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩。对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点。样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704 183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512 827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.686 68,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.679 62,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.002 61,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成。经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)^(10.0±1.80)Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物。对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动。

珍贝—黄岩海山链热-重力均衡动态调节机制

珍贝—黄岩海山链作为我国南海的残留扩张中心,对其研究具有重要的科学意义.本文运用均衡学方法,通过重力异常数据反演了过珍贝—黄岩海山链剖面的地壳界面变化,同时计算了岩石圈热结构状态,在此基础上建立了珍贝—黄岩海山链的岩石圈地温结构模型.通过均衡分析方法,对剖面上测点的海底地形数据进行了热均衡和重力均衡分析,得到了热均衡和重力均衡形变量.结果表明,在珍贝—黄岩海山链高热流区域,热均衡作用可以产生最大约0.55km的形变,其重力均衡形变范围为0.77—1.89km.热均衡通过改变海底地形和地壳物质密度不断作用于重力均衡,重力又反过来作用于热均衡,形成了热均衡-重力均衡动态调节机制.

南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的热模拟研究

壳幔黏性结构是影响南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的主要因素,研究其岩浆活动发育机制具有重要的科学意义。利用重、磁、测深及岩样分析数据提供的地壳结构和热力学参数,通过FEM数值模拟,研究了南海中央海盆珍贝-黄岩海山链之下黏性结构与岩浆熔融、运移活动的关系。根据黏性主要受压力和温度控制,但熔融期间的散热及脱水会增加黏性,设计了三种不同的黏性结构模型。计算结果表明:三种垂向黏性结构模型在不同的温度条件下,都可以使地幔熔融区最大熔融程度达到20%～25%。岩浆熔融程度与地幔热结构、熔融潜热和含水量有关,并受扩张速率影响,慢速扩张脊下的岩浆熔融程度相对较低。岩浆运移在扩张期后主要依靠减压熔融浮力,垂直上升至熔融区顶面后沿上倾面向脊轴运移。接近脊轴熔融带,部分熔融程度高,远离轴部熔融带,部分熔融程度较低。主要结论:南海中央海盆海底扩张期,海山链之下10 km深度具备形成拉斑玄武岩浆的条件;扩张期末,该地区25 km深度具备形成碱性玄武岩浆的条件。