Evidence from Ocean Islands suggesting movement in the Earth
2
1965
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... [1 ,2 ].尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Deep mantle convection plumes and plate motions
2
1972
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... ,2 ].尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Continent and ocean basin evolution by spreading of the sea floor
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1961
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
The geologically testable hypothesis on subduction initiation and actions
0
2018
俯冲带形成机制的可检验假说和检验方案
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2018
The petrological control on the Lithosphere-Asthenosphere Boundary (LAB) beneath ocean basins
1
2018
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Subduction zones
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2002
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂
[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用
[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融
[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(
图1 a)
[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响
[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(
图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率
[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动
[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响
[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献
[32 ,33 ] .
图1 俯冲带示意图[6 ] Schematic section of subduction zone[6 ] Fig.1 ![]()
近年来越来越多的地球化学示踪剂发现经历过地表过程的俯冲沉积物可能在一定程度上参与了地球物质循环,在地球动力学过程中扮演了重要角色.本文基于现有全球俯冲系统的沉积物组分研究,系统总结了全球俯冲带的俯冲沉积物的输入通量、元素与同位素等化学组分特征,在此基础上,探讨了俯冲沉积物在地球不同圈层中的循环及其对地球动力学过程的启示. ...
... [
6 ]
Fig.1 ![]()
近年来越来越多的地球化学示踪剂发现经历过地表过程的俯冲沉积物可能在一定程度上参与了地球物质循环,在地球动力学过程中扮演了重要角色.本文基于现有全球俯冲系统的沉积物组分研究,系统总结了全球俯冲带的俯冲沉积物的输入通量、元素与同位素等化学组分特征,在此基础上,探讨了俯冲沉积物在地球不同圈层中的循环及其对地球动力学过程的启示. ...
Global correlations of ocean ridge basalt chemistry with axial depth: A new perspective
1
2008
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Mantle melting and melt extraction processes beneath ocean ridges: Evidence from abyssal peridotites
1
1997
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Tracing trace elements from sediment input to volcanic output at subduction zones
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1993
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Subduction zone geochemistry
1
2018
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
Complex mantle-crust interaction in subduction zone
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2004
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
俯冲带复杂的壳幔相互作用
2
2004
... 板块构造与地幔柱是被公认的地球两大相对独立的动力学系统[1 ,2 ] .20世纪60年代,在大陆漂移假说和海底扩张学说的基础上诞生的板块构造学说,引起了地球科学的一场革命.随着板块构造理论的进一步完善与运用,地球科学界逐渐揭示了地球固体圈层的物质结构与运动状态[3 ~5 ] .全球俯冲带与洋中脊作为板块构造理论中两大重要建造,均是地球地幔对流作用的地表表现形式[6 ,7 ] .相比经上地幔减压部分熔融形成的洋中脊系统来说,俯冲带系统更为复杂,在地球物质再循环中扮演着非常重要的角色[8 ,9 ] .由全球洋中脊系统形成的新生洋壳及其下伏岩石圈不断向两侧运移并不断变老加厚,这些刚性岩石圈板块随着其下伏软流圈向着俯冲带运动,可在汇聚板块边缘发生俯冲,实现圈层间的物质循环和能量交换[10 ,11 ] .然而,科学家也注意到,在板块内部的一些火山作用(如夏威夷—皇帝海岭等)并不能由板块构造理论来解释,由此逐步建立起了地幔柱假说,并指出俯冲组分可能是地幔柱物质的一个重要来源[1 ,2 ] .尽管两大动力学系统之间的争论已经持续了将近50年,但两者都涉及到俯冲过程,且均包含有俯冲组分的参与.因此,加强对全球俯冲带系统的研究将更有利于进一步增强对地球固体圈层(壳幔)相互作用的认识. ...
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
The subduction factory: Its role in the evolution of the Earth's crust and mantle
2
2003
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
The subduction factory: How it operates in the evolving Earth
2
2005
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
Hydrogeology and mechanics of subduction zone forearcs: Fluid flow and pore pressure
6
2011
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... [14 ,36 ].同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... [
14 ]
Two types of subduction zones[14 ] Fig.2 ![]()
全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
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14 ]
Fig.2 ![]()
全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... 俯冲过程的早期,俯冲沉积物由于压实作用,将在弧前区域释放出大量的孔隙流体[14 ] .由于下伏板块的俯冲作用在其上覆板块的弧前脆性区域产生强烈的构造应力,形成大量的断裂构造.与此同时,俯冲板片释放的流体将沿着断裂/裂隙上升,并与围岩发生水岩反应,形成泥火山(图2 )[79 ~82 ] .如马里亚纳弧前地区的蛇纹石化泥火山物质主要由蛇纹岩及其携带的蛇纹石化橄榄岩碎块与变质基性岩碎块组成,都直接反应了当时俯冲过程中弧前区域的流体活动[81 ] .此外,中美洲海沟处哥斯达黎加弧前泥火山的研究表明,其弧前小型棱柱体底部的流体主要来自于俯冲沉积物,而其斜坡高地中的流体主要来自蚀变火山岩与超铁镁质蛇纹岩[82 ] . ...
Devolatilization during subduction
1
2014
... 综上,目前的研究表明不同元素或同位素在俯冲系统中具有不同的行为,如大离子亲石元素的富集(K、Rb、Cs和Ba等)指示富水流体(低密度富水溶液,aqueous fluid)的影响,富集高场强元素(Hf、Zr、Nb和Ti等)反映含水熔体(高密度含水硅酸盐熔体,hydrous melt)过程的存在,他们在地壳压力下是不混溶的,但是当压力增大,溶液和熔体之间的不混溶区域逐渐减小,当临界曲线与固相线相交,发生完全混溶,形成超临界流体(supercritical fluid),超临界流体是陆陆俯冲带中元素迁移的有效介质,但是目前在洋洋/陆俯冲带中的研究较为欠缺[15 ,16 ,78 ] .因此,研究俯冲沉积物对岛弧地区浅部地幔和地壳过程的影响时,应综合运用各类地球化学指标,准确的计算各元素或同位素的输入与输出通量,从而对俯冲带系统的物质循环开展定量研究,更好的揭示俯冲沉积物在地壳与浅部地幔之间发生物质循环的动力学机制. ...
The chemistry of subduction-zone fluids
2
2004
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 综上,目前的研究表明不同元素或同位素在俯冲系统中具有不同的行为,如大离子亲石元素的富集(K、Rb、Cs和Ba等)指示富水流体(低密度富水溶液,aqueous fluid)的影响,富集高场强元素(Hf、Zr、Nb和Ti等)反映含水熔体(高密度含水硅酸盐熔体,hydrous melt)过程的存在,他们在地壳压力下是不混溶的,但是当压力增大,溶液和熔体之间的不混溶区域逐渐减小,当临界曲线与固相线相交,发生完全混溶,形成超临界流体(supercritical fluid),超临界流体是陆陆俯冲带中元素迁移的有效介质,但是目前在洋洋/陆俯冲带中的研究较为欠缺[15 ,16 ,78 ] .因此,研究俯冲沉积物对岛弧地区浅部地幔和地壳过程的影响时,应综合运用各类地球化学指标,准确的计算各元素或同位素的输入与输出通量,从而对俯冲带系统的物质循环开展定量研究,更好的揭示俯冲沉积物在地壳与浅部地幔之间发生物质循环的动力学机制. ...
Tracers of the slab
2
2003
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
Element recycling from subducting slabs to arc crust: A review
4
2013
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... [18 ,19 ].与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Geochemical and geodynamical constraints on subduction zone magmatism
3
1991
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Mantle plumes from ancient oceanic crust
3
1982
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Chemical differentiation of the Earth: The relationship between mantle, continental crust, and oceanic crust
1
1988
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
Compositions of HIMU, EM1, and EM2 from global trends between radiogenic isotopes and major elements in ocean island basalts
1
2008
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
Observations at convergent margins concerning sediment subduction,subduction erosion and the growth of continental crust
5
1991
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... 上述俯冲沉积物输入速率计算结果的差异在于:Rea等[38 ] 与Plank等[32 ,33 ] 依据俯冲板片上的沉积物数据开展计算,而Von Huene等[23 ] 则将沿海沟轴部地区的沉积物一同作为俯冲沉积物的输入部分,从而导致俯冲沉积物速率的计算结果明显偏高.同时,在目前的所有相关计算中,沉积物厚度参数均是以当前沉积物厚度的数据作为计算依据,但实际上不同地质时期俯冲沉积物应具有不同的厚度.因此本文认为,在计算俯冲沉积物的长期通量时,还应进一步考虑不同历史时期俯冲沉积物厚度的变化,以及不同俯冲带之间的差异,如此获得的俯冲沉积物的长期输入通量将更为准确合理.此外,目前的大洋钻探结果很难对底侵增生作用进行准确的限定,需在不同俯冲类型的典型地区开展更多的地球物理相关调查,以期更真实地计算出全球俯冲沉积物的输入通量. ...
... 根据Plank等[32 ,33 ] 收集的全球俯冲带沉积物组分,本文进一步计算出增生边缘和非增生边缘俯冲沉积物组分.利用上地壳组分对这些沉积物组分进行标准化后显示,非增生边缘俯冲沉积物组分中碱金属元素和高场强元素出现明显亏损(图4 ),主要是海洋过程(生物相沉积、自生相沉积和热液相沉积)对陆源物质的稀释造成的,如大量的热液沉积物(热液沉积物继承了海水中的稀土元素特征,具有明显的Ce负异常),以及在低纬度地区的生物碳酸盐沉积物,高纬度地区生物硅质沉积物(图3 );增生边缘沉积物组分变化趋势与全球俯冲沉积物组分变化相同(图4 ),这与全球俯冲沉积物岩性组成相符.从图3 中可以看出,目前增生边缘主要分布在印度洋、北太平洋及南美洲南部,其中除新西兰俯冲带(俯冲沉积物包含大量火山碎屑物质)外,其余俯冲带的沉积物主要来自周围古老的欧亚板块、北美板块和南美板块,因此年轻的陆壳物质很少.值得注意的是,印度洋俯冲带(马克兰、安达曼和苏门答腊)俯冲沉积物厚度通常大于1 000 m[23 ] ,该处的俯冲沉积物质量占全球俯冲沉积物质量的一半,然而该区域俯冲沉积物化学组分主要是依据DSDP 211站位沉积物(300 m)以及喜马拉雅山脉源区的浊积物计算而来[32 ] ,结果尚不准确,如果要进一步完善全球俯冲沉积物化学组分的计算结果,需要在印度洋俯冲带进行更多的研究工作. ...
Subduction factory and subduction recycling of continental material
1
2003
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
俯冲工厂和大陆物质的俯冲再循环研究
1
2003
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
Implications of estimated magmatic additions and recycling losses at the subduction zones of accretionary (non-collisional) and collisional (suturing) orogens
0
2009
Subduction erosion, and the de-construction of continental crust: The Central America case and its global implications
3
2016
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... [26 ,37 ]. ...
Links between sediment consolidation and Cascadia megathrust slip behaviour
1
2017
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
Experimental evidence linking slip instability with seafloor lithology and topography at the Costa Rica convergent margin
1
2013
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
Forearc carbon sink reduces long-term volatile recycling into the mantle
1
2019
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
Sedimentary organic carbon mineralization and its contribution to the marine carbon cycle in the marginal seas
1
2019
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
陆架边缘海沉积物有机碳矿化及其对海洋碳循环的影响
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2019
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
The chemical composition of subducting sediment and its consequences for the crust and mantle
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1998
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... ,32 ].首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... [32 , 33 ]对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... 上述俯冲沉积物输入速率计算结果的差异在于:Rea等[38 ] 与Plank等[32 ,33 ] 依据俯冲板片上的沉积物数据开展计算,而Von Huene等[23 ] 则将沿海沟轴部地区的沉积物一同作为俯冲沉积物的输入部分,从而导致俯冲沉积物速率的计算结果明显偏高.同时,在目前的所有相关计算中,沉积物厚度参数均是以当前沉积物厚度的数据作为计算依据,但实际上不同地质时期俯冲沉积物应具有不同的厚度.因此本文认为,在计算俯冲沉积物的长期通量时,还应进一步考虑不同历史时期俯冲沉积物厚度的变化,以及不同俯冲带之间的差异,如此获得的俯冲沉积物的长期输入通量将更为准确合理.此外,目前的大洋钻探结果很难对底侵增生作用进行准确的限定,需在不同俯冲类型的典型地区开展更多的地球物理相关调查,以期更真实地计算出全球俯冲沉积物的输入通量. ...
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
... [32 , 33 ]根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
... 根据Plank等[32 ,33 ] 收集的全球俯冲带沉积物组分,本文进一步计算出增生边缘和非增生边缘俯冲沉积物组分.利用上地壳组分对这些沉积物组分进行标准化后显示,非增生边缘俯冲沉积物组分中碱金属元素和高场强元素出现明显亏损(图4 ),主要是海洋过程(生物相沉积、自生相沉积和热液相沉积)对陆源物质的稀释造成的,如大量的热液沉积物(热液沉积物继承了海水中的稀土元素特征,具有明显的Ce负异常),以及在低纬度地区的生物碳酸盐沉积物,高纬度地区生物硅质沉积物(图3 );增生边缘沉积物组分变化趋势与全球俯冲沉积物组分变化相同(图4 ),这与全球俯冲沉积物岩性组成相符.从图3 中可以看出,目前增生边缘主要分布在印度洋、北太平洋及南美洲南部,其中除新西兰俯冲带(俯冲沉积物包含大量火山碎屑物质)外,其余俯冲带的沉积物主要来自周围古老的欧亚板块、北美板块和南美板块,因此年轻的陆壳物质很少.值得注意的是,印度洋俯冲带(马克兰、安达曼和苏门答腊)俯冲沉积物厚度通常大于1 000 m[23 ] ,该处的俯冲沉积物质量占全球俯冲沉积物质量的一半,然而该区域俯冲沉积物化学组分主要是依据DSDP 211站位沉积物(300 m)以及喜马拉雅山脉源区的浊积物计算而来[32 ] ,结果尚不准确,如果要进一步完善全球俯冲沉积物化学组分的计算结果,需要在印度洋俯冲带进行更多的研究工作. ...
... [32 ],结果尚不准确,如果要进一步完善全球俯冲沉积物化学组分的计算结果,需要在印度洋俯冲带进行更多的研究工作. ...
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... [32 ,102 ].然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... [32 ,33 ]计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
The chemical composition of subducting sediments
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2014
... 俯冲带系统常被比拟为物质循环与再造工厂[12 ,13 ] .俯冲输入物质随着俯冲深度的增加(温度、压力等物理条件的变化)将发生强烈的脱水脱气、变形与变质作用[14 ~16 ] .脱水脱气作用形成的水、挥发分组分可促使俯冲物质及其上覆地幔楔发生部分熔融[17 ,18 ] .新生熔体组分可通过侵入作用、火山作用进入上部地壳,从而对地球浅部的物质组成与循环产生重要影响(图1 a)[18 ,19 ] .与此同时,密度更大、更亏损的俯冲残余物质通过变质作用成为密度更大的榴辉岩等岩性物质,它们进入深部地幔,参与地幔物质循环,进而可对深部地球的物质组成与动力学特征产生影响[20 ~22 ] .比如,部分包含俯冲沉积物的俯冲板片主要参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力(图1 b).俯冲输入物质(即俯冲板片)主要由火成岩洋壳、下伏岩石圈地幔以及板片最顶部的海底沉积物组成.其中,俯冲沉积物作为俯冲作用过程中最易发生脱水作用的物质,对大陆地壳组分演化具有至关重要的作用,并且与俯冲剥蚀、拆离等作用一同影响着全球再循环速率[23 ~26 ] .同时,俯冲沉积物对地震活动[27 ,28 ] 、全球碳循环也产生深刻的影响[29 ~31 ] .此外,由于俯冲沉积物中包含不同的陆源组分、生源组分和热液组分,从而造成汇聚边缘地区岩浆组分的差异,对俯冲带地区地壳的新生演化、岛弧火山作用以及地幔不均一性的形成作出贡献[32 ,33 ] . ...
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... 上述俯冲沉积物输入速率计算结果的差异在于:Rea等[38 ] 与Plank等[32 ,33 ] 依据俯冲板片上的沉积物数据开展计算,而Von Huene等[23 ] 则将沿海沟轴部地区的沉积物一同作为俯冲沉积物的输入部分,从而导致俯冲沉积物速率的计算结果明显偏高.同时,在目前的所有相关计算中,沉积物厚度参数均是以当前沉积物厚度的数据作为计算依据,但实际上不同地质时期俯冲沉积物应具有不同的厚度.因此本文认为,在计算俯冲沉积物的长期通量时,还应进一步考虑不同历史时期俯冲沉积物厚度的变化,以及不同俯冲带之间的差异,如此获得的俯冲沉积物的长期输入通量将更为准确合理.此外,目前的大洋钻探结果很难对底侵增生作用进行准确的限定,需在不同俯冲类型的典型地区开展更多的地球物理相关调查,以期更真实地计算出全球俯冲沉积物的输入通量. ...
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
... , 33 ]根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
... [
33 ]
红色字体代表增生边缘;黑色字体代表非增生边缘 ...
... 红色字体代表增生边缘;黑色字体代表非增生边缘
Summary of sedimentary thickness and lithology of each global subduction trenches[33 ] Accretionary margin are shown in red font, and nonaccretionary margin is shown in black font ...
... 全球俯冲沉积物数据来自参考文献[33 ];上地壳组分数据来自参考文献[41 ] ...
... The data of global subducting sediment from reference[33 ]; The data of upper crustal compositon from reference[41 ] ...
... 根据Plank等[32 ,33 ] 收集的全球俯冲带沉积物组分,本文进一步计算出增生边缘和非增生边缘俯冲沉积物组分.利用上地壳组分对这些沉积物组分进行标准化后显示,非增生边缘俯冲沉积物组分中碱金属元素和高场强元素出现明显亏损(图4 ),主要是海洋过程(生物相沉积、自生相沉积和热液相沉积)对陆源物质的稀释造成的,如大量的热液沉积物(热液沉积物继承了海水中的稀土元素特征,具有明显的Ce负异常),以及在低纬度地区的生物碳酸盐沉积物,高纬度地区生物硅质沉积物(图3 );增生边缘沉积物组分变化趋势与全球俯冲沉积物组分变化相同(图4 ),这与全球俯冲沉积物岩性组成相符.从图3 中可以看出,目前增生边缘主要分布在印度洋、北太平洋及南美洲南部,其中除新西兰俯冲带(俯冲沉积物包含大量火山碎屑物质)外,其余俯冲带的沉积物主要来自周围古老的欧亚板块、北美板块和南美板块,因此年轻的陆壳物质很少.值得注意的是,印度洋俯冲带(马克兰、安达曼和苏门答腊)俯冲沉积物厚度通常大于1 000 m[23 ] ,该处的俯冲沉积物质量占全球俯冲沉积物质量的一半,然而该区域俯冲沉积物化学组分主要是依据DSDP 211站位沉积物(300 m)以及喜马拉雅山脉源区的浊积物计算而来[32 ] ,结果尚不准确,如果要进一步完善全球俯冲沉积物化学组分的计算结果,需要在印度洋俯冲带进行更多的研究工作. ...
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Generic model of subduction erosion
2
2004
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... [34 ,36 ].如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
Geophysical features of the NANKAI trough subduction zone and their dynamic signficance
1
2014
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
日本南海海槽俯冲带的地球物理特征及其动力学意义
1
2014
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
Subduction erosion: Rates, mechanisms, and its role in arc magmatism and the evolution of the continental crust and mantle
2
2011
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
... ,36 ].如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
Rapid pulses of uplift, subsidence, and subduction erosion offshore Central America: Implications for building the rock record of convergent margins
1
2013
... 俯冲带根据增生与否,可分为增生边缘和非增生边缘(图2 ),如新西兰(New Zealand)、南海(Nankai)、阿留申(Aleutians)、南智利(South Chile)、安达曼(Andaman)和马克兰(Markran)俯冲带等属于增生边缘,汤加(Tonga)、马里亚纳(Mariana)、伊豆(Izu)和中美洲(Middle America)俯冲带等属于非增生边缘[26 ,34 ] .俯冲沉积物在以上两种俯冲样式下具有不同的作用形式.因此,全球俯冲沉积物输入通量的研究应首先明确俯冲带边缘类型.在增生边缘系统中,俯冲沉积物不会全部进入俯冲带,而是通过前缘增生作用形成大的增生楔(横剖面的宽度大于5 km),该楔形体通常形成大量叠瓦状逆冲断层构造,并发生底侵增生作用(图2 a),比如南海(Nankai)海槽处的俯冲带[14 ,23 ,35 ] .相反,在非增生边缘系统中俯冲沉积物全部进入俯冲带,弧前形成小型棱柱体(图2 b)[14 ,36 ] .同时,在非增生边缘,弧前楔形体可能经历剥蚀和结构坍塌形成前缘剥蚀,而上覆板块底部可能经历由水压致裂和磨蚀造成底部剥蚀,这些过程共同破坏大陆边缘[34 ,36 ] .如中美洲俯冲带地区由于俯冲造成的上覆板块大幅沉降[26 ,37 ] . ...
Composition and mass flux of sediment entering the world ssubduction zones Implications for global sediment budgets, greatearthquakes, and volcanism
4
1996
... 全球俯冲沉积物输入通量研究的主要参数包括:俯冲沉积物的厚度、密度以及俯冲速率等[32 ,38 ] .目前主要通过全球沉积物等深图、大洋钻探计划[深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project, DSDP)—大洋钻探计划(Ocean Drilling Program, ODP)—综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program, IODP)以及正在执行的大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)]获取的岩芯、板块运动模型以及全球定位系统的数据资料对俯冲沉积物输入通量进行计算[24 ,32 ] .首先,Von Huene等[23 ] 利用全球沉积物等深图(按照沉积物孔隙度为0换算后的厚度)与板块汇聚速率(板块垂直于海沟方向的速率)计算出全球俯冲沉积物的输入速率为1.9 km3 /a,其中通过前缘增生和底侵增生重返地壳的速率为0.9 km3 /a,真正进入俯冲系统的速率为1.0 km3 /a.由于上述方法缺乏样品与数据的支持,随后Rea等[38 ] 利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... [38 ]利用海沟前俯冲板片的沉积物调查数据,计算出全球俯冲沉积物的输入速率为0.54 km3 /a.最后Plank等[32 , 33 ] 对目前与俯冲带相关的大洋钻探调查数据进行综合分析后,进一步计算出全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km3 /a. ...
... 上述俯冲沉积物输入速率计算结果的差异在于:Rea等[38 ] 与Plank等[32 ,33 ] 依据俯冲板片上的沉积物数据开展计算,而Von Huene等[23 ] 则将沿海沟轴部地区的沉积物一同作为俯冲沉积物的输入部分,从而导致俯冲沉积物速率的计算结果明显偏高.同时,在目前的所有相关计算中,沉积物厚度参数均是以当前沉积物厚度的数据作为计算依据,但实际上不同地质时期俯冲沉积物应具有不同的厚度.因此本文认为,在计算俯冲沉积物的长期通量时,还应进一步考虑不同历史时期俯冲沉积物厚度的变化,以及不同俯冲带之间的差异,如此获得的俯冲沉积物的长期输入通量将更为准确合理.此外,目前的大洋钻探结果很难对底侵增生作用进行准确的限定,需在不同俯冲类型的典型地区开展更多的地球物理相关调查,以期更真实地计算出全球俯冲沉积物的输入通量. ...
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
Trace element and isotopic characteristics of western Pacific pelagic sediments: Implications for the petrogenesis of Mariana Arc magmas
1
1992
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
Application of rare earth elements of the marine carbonate rocks in paleoenvironmental researches
1
2018
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
海相碳酸盐岩稀土元素在古环境研究中的应用
1
2018
... 截止目前,大洋钻探计划一系列的航次在海沟前的俯冲板片地区获得了大量沉积物与基底岩石样品,为认识、理解俯冲带地区的物质再循环过程提供了重要帮助.比如,Lin[39 ] 在马里亚纳岛弧地区开展岩石学成因分析时,通过收集DSDP第6航次(59.2站位)、DSDP第20航次(195B、198A和199站位)与ODP第129航次(800、801和802站位)的调查数据,就西太平洋沉积物输入组分进行了计算,得到西太平洋地区的俯冲沉积物化学组分.随后,Rea等[38 ] 依据相关DSDP和ODP的部分航次的调查数据(19个俯冲带前的29个站位),计算出了全球俯冲沉积物的岩性组成与输入通量,但该研究未能总结出俯冲沉积物的化学组分.Plank等[32 ] 于1998年依据25个海沟前的大洋钻探调查数据,计算出全球俯冲沉积物的化学组分(Global Subducting Sediment,GLOSS),并于2014年通过补充之前钻孔新获得的主微量及同位素数据,以及在新西兰与智利俯冲带完成的钻孔的调查数据(图3 ),重新计算出全球俯冲沉积物化学组分(GLOSS-Ⅱ)[33 ] ,结果显示:① 俯冲沉积物中的碱金属元素(K、Rb和Cs)和高场强元素(Ti、Nb、Hf和Zr)含量通常与大陆上地壳或平均页岩相似,主要受到生物相(biogenic phases)的稀释影响,其次陆源物质的风化程度与海洋中的自生黏土含量也会对碱金属元素含量产生影响.② 俯冲沉积物中的稀土元素含量受控于陆源物质含量的同时[40 ] ,也受磷灰石(鱼类残骸)与Fe-Mn氧化物的影响,如俯冲沉积物在富含热液氧化物或磷灰石时往往呈现Ce元素负异常.③ 俯冲沉积物的Sr和Ba元素的富集往往与高的生物生产力(生物成因相增多)密切相关.④ 俯冲沉积物主量元素中,K2 O和TiO2 主要受陆源物质影响,受海洋过程的稀释影响;SiO2 和CaO受陆源物质及生物相共同影响,而Na2 O、MnO和P2 O5 受陆源物质影响较小,海洋自生组分和热液组分对其影响较大.同时,Plank等[32 , 33 ] 根据全球俯冲沉积物化学组分与上地壳平均组分的对比研究(图4 )指出:全球俯冲沉积物化学组分与上地壳相似,而其Pb、Cu、Mn与中—重稀土元素的富集是由于海底热液作用造成的;生物组分的增加(磷灰石)在导致中—重稀土富集的同时,也将引起Ca、P、Ba和Sr元素的富集;高场强元素、Th、U和Cr等元素的亏损则是由于海洋过程(生物相沉积、自生相沉积与热液相沉积)对陆源组分的稀释造成;此外,大量的陆源风化物质将造成碱金属元素Rb、Cs、Li相对于K元素的富集.作者计算出全球俯冲沉积物主要由陆源物质(76%),钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成. ...
Composition of the continental crust
2
2014
... 全球俯冲沉积物数据来自参考文献[33 ];上地壳组分数据来自参考文献[41 ] ...
... The data of global subducting sediment from reference[33 ]; The data of upper crustal compositon from reference[41 ] ...
Nd, Sr and Pb isotopic systematics in a three-component mantle: A new perspective
1
1982
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Isotope geodynamics
1
1987
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Relationships between Lu-Hf and Sm-Nd isotopic systems in the global sedimentary system
1
1999
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
The Hf-Nd isotopic composition of marine sediments
2
2011
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
... [45 ,46 ].俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Zircon effect alone insufficient to generate seawater Nd-Hf isotope relationships
2
2011
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
... ,46 ].俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Role of recycled oceanic basalt and sediment in generating the Hf-Nd mantle array
1
2008
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Uptake of elements from seawater by ferromanganese crusts: Solid-phase associations and seawater speciation
1
2003
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Metalliferous sediments from DSDP Leg 92: The East Pacific Rise transect
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1987
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Sr isotopes and K, Rb, Sr balance in sediments and igneous rocks from the subducted plate of the Vanuatu (New Hebrides) active margin
1
1983
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
Sr-Nd-Pb composition of Mesozoic Pacific oceanic crust (Site 1149 and 801, ODP Leg 185): Implications for alteration of ocean crust and the input into the Izu-Bonin-Mariana subduction system
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2003
... 传统放射性同位素通常在岩浆过程中不发生分馏,因此该特征常被应用于示踪地壳和地幔之间的物质循环以及深部地幔过程[42 ,43 ] .在不同俯冲带处出现的沉积物因源区差异呈现不同的放射性同位素特征.Vervoort等[44 ,45 ] 研究海洋沉积物时,区分出不同沉积环境的Lu-Hf和Sm-Nd同位素组分,计算出一条Nd-Hf同位素耦合关系的陆源趋势线(Terrestrial Array):ε Hf =1.55ε Nd +1.20,全球俯冲沉积物大致沿该趋势线分布,其中Nd-Hf同位素的解耦主要是由Hf同位素变化造成.Hf同位素组分受风化程度影响较大,风化作用产生的粗粒径(粉砂和砂)碎屑物质包含低Lu/Hf值的锆石,富集非放射性成因的Hf同位素,而陆源黏土或风尘物质富集放射性成因的Hf同位素[46 ,47 ] .所以当俯冲沉积物来自风化程度高的源区,由于锆石效应,位于上述陆源趋势线的下方;当俯冲沉积物中富集陆源黏土和风尘物质时,位于该趋势线的上方.此外,造成俯冲沉积物中放射性Hf同位素富集的物质还有热液沉积物和自生沉积物,其主要受热液流体和海水中Hf同位素组成的影响[45 ,46 ] .俯冲沉积物中Pb同位素(208 Pb/204 Pb=38.1~39.8、207 Pb/204 Pb=15.5~15.8、206 Pb/204 Pb=18.5~19.5)和Sr同位素(87 Sr/86 Sr=0.704~0.736)主要受陆源物质控制,当沉积物来自古老的大陆地壳时具有高的同位素比值,来自年轻的大陆时沉积物同位素比值较低[33 ] .其中Pb同位素还受到热液沉积物和自生沉积物的影响,热液沉积物的Pb同位素受来自下伏洋壳热液流体的影响,而自生沉积物中的Pb同位素主要受海水影响[48 ,49 ] ;影响沉积物中的Sr同位素组分的主要是生物相,其受海水Sr同位素影响,会稀释陆源物质[50 ] .俯冲沉积物作为俯冲板片的一部分,其下伏洋壳通常发生蚀变,蚀变洋壳的放射性同位素组分通常受以下影响:① 源区性质;② 洋壳年龄;③ 蚀变过程.值得注意的是,海洋蚀变过程会改变洋壳87 Sr/86 Sr、206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb(当238 U/204 Pb值很大时)的值[51 ] . ...
The absence of lithium isotope fractionation during basalt differentiation: New measurements by multicollector sector ICP-MS
1
1999
... 近年来随着质谱技术的发展,人们可以准确测定大多数稳定同位素体组成,与放射性成因同位素不同,稳定同位素不受时间与母/子体分馏的影响,如Li、B和Mg等同位素,其同位素通常在低温或表层过程中发生分馏,在高温过程中不发生有意义的分馏,所以广泛应用于俯冲带物质再循环的地球化学示踪研究中[52 ~56 ] . ...
Review of the Lithium isotope system as a geochemical tracer
1
2007
... Li元素作为最轻的碱金属元素,其变化主要受陆源物质控制.在大陆风化过程中,7 Li优先进入流体,6 Li在黏土矿物中富集,使得陆源黏土和风尘物质具有轻的同位素组分(δ 7 Li=-1.6‰~5‰),而粗粒径(粉砂和砂)中富集重的同位素组分(δ 7 Li=0~6‰)[57 ] .生物成因的沉积物(δ 7 Li=6‰~32‰)在成岩作用中受海水的Li同位素组分(δ 7 Li≈32‰)影响;同时,海洋中形成的含金属沉积物因受到海水和热液流体(δ 7 Li=1‰~12‰)的影响具有重的同位素组分[58 ] .此外,热液淋滤作用可使沉积物具有轻的Li同位素组分[57 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
Subduction contribution to the magma source of the Okinawa Trough—Evidence from boron isotopes
0
2019
Subduction erosion of forearc mantle wedge implicated inthe genesis of the Sout Sandwich Island arc: Evidence from boron isotope systematics
0
2011
Magnesium isotope geochemistry in arc volcanism
1
2016
... 近年来随着质谱技术的发展,人们可以准确测定大多数稳定同位素体组成,与放射性成因同位素不同,稳定同位素不受时间与母/子体分馏的影响,如Li、B和Mg等同位素,其同位素通常在低温或表层过程中发生分馏,在高温过程中不发生有意义的分馏,所以广泛应用于俯冲带物质再循环的地球化学示踪研究中[52 ~56 ] . ...
Lithium isotopic composition of marine sediments
2
2006
... Li元素作为最轻的碱金属元素,其变化主要受陆源物质控制.在大陆风化过程中,7 Li优先进入流体,6 Li在黏土矿物中富集,使得陆源黏土和风尘物质具有轻的同位素组分(δ 7 Li=-1.6‰~5‰),而粗粒径(粉砂和砂)中富集重的同位素组分(δ 7 Li=0~6‰)[57 ] .生物成因的沉积物(δ 7 Li=6‰~32‰)在成岩作用中受海水的Li同位素组分(δ 7 Li≈32‰)影响;同时,海洋中形成的含金属沉积物因受到海水和热液流体(δ 7 Li=1‰~12‰)的影响具有重的同位素组分[58 ] .此外,热液淋滤作用可使沉积物具有轻的Li同位素组分[57 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
... [57 ].而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
Lithium contents and isotopic compositions of ferromanganese deposits from the global ocean
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2007
... Li元素作为最轻的碱金属元素,其变化主要受陆源物质控制.在大陆风化过程中,7 Li优先进入流体,6 Li在黏土矿物中富集,使得陆源黏土和风尘物质具有轻的同位素组分(δ 7 Li=-1.6‰~5‰),而粗粒径(粉砂和砂)中富集重的同位素组分(δ 7 Li=0~6‰)[57 ] .生物成因的沉积物(δ 7 Li=6‰~32‰)在成岩作用中受海水的Li同位素组分(δ 7 Li≈32‰)影响;同时,海洋中形成的含金属沉积物因受到海水和热液流体(δ 7 Li=1‰~12‰)的影响具有重的同位素组分[58 ] .此外,热液淋滤作用可使沉积物具有轻的Li同位素组分[57 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
el at . Lithium isotopic geochenistry in subduction zones: Retrospects and prospects earth science frontiers
1
2015
... Li元素作为最轻的碱金属元素,其变化主要受陆源物质控制.在大陆风化过程中,7 Li优先进入流体,6 Li在黏土矿物中富集,使得陆源黏土和风尘物质具有轻的同位素组分(δ 7 Li=-1.6‰~5‰),而粗粒径(粉砂和砂)中富集重的同位素组分(δ 7 Li=0~6‰)[57 ] .生物成因的沉积物(δ 7 Li=6‰~32‰)在成岩作用中受海水的Li同位素组分(δ 7 Li≈32‰)影响;同时,海洋中形成的含金属沉积物因受到海水和热液流体(δ 7 Li=1‰~12‰)的影响具有重的同位素组分[58 ] .此外,热液淋滤作用可使沉积物具有轻的Li同位素组分[57 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
俯冲带Li同位素地球化学回顾与展望
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2015
... Li元素作为最轻的碱金属元素,其变化主要受陆源物质控制.在大陆风化过程中,7 Li优先进入流体,6 Li在黏土矿物中富集,使得陆源黏土和风尘物质具有轻的同位素组分(δ 7 Li=-1.6‰~5‰),而粗粒径(粉砂和砂)中富集重的同位素组分(δ 7 Li=0~6‰)[57 ] .生物成因的沉积物(δ 7 Li=6‰~32‰)在成岩作用中受海水的Li同位素组分(δ 7 Li≈32‰)影响;同时,海洋中形成的含金属沉积物因受到海水和热液流体(δ 7 Li=1‰~12‰)的影响具有重的同位素组分[58 ] .此外,热液淋滤作用可使沉积物具有轻的Li同位素组分[57 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 7 Li=1‰~14‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 7 Li=1‰~6‰)的Li同位素变重[53 ,59 ] . ...
Boron isotopes in the ocean floor realm and the mantle
2
2018
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
... [60 ].同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
Boron isotope systematics of marine sediments
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1993
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
Boron and magnesium isotopic composition of seawater
2
2010
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
... Hu等[65 ] 的研究表明,俯冲沉积物中的δ 26 Mg值范围为-1.34‰~0.46‰,其变化主要受沉积物岩性变化控制.陆源沉积物(δ 26 Mg=-0.9‰~0.18‰)作为俯冲沉积物中的主要部分,其同位素变化主要受源区组分与风化作用的影响.在风化过程中,轻Mg同位素优先进入流体,重Mg同位素倾向于留在风化残余物质中,同时,Mg同位素在沉积物不同粒径中会产生分馏,细粒径的黏土矿物具有高δ 26 Mg值,而含锆石、石榴石等重矿物的粗粒径具有低δ 26 Mg值,因此,风化程度高(成熟)的源区具有高δ 26 Mg值,而风化程度低的年轻岩层与地幔的δ 26 Mg值(-0.25‰±0.07‰)近似[66 ,67 ] .碳酸盐沉积物沉积时优先从海水中提取轻Mg同位素组分,具有低δ 26 Mg值.海洋自生黏土将海水中重Mg同位素组分并入其黏土结构,具有均一的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=0.02‰±0.14‰);热液黏土与海水或者热液流体交换,具有变化的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=-0.57‰~0.46‰)[62 , 65 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 26 Mg=-2.76‰~0.21‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 26 Mg=-0.31‰~-0.19‰)Mg同位素变轻[66 ] . ...
Systematic differences in boron isotope compositions between mid-ocean ridge and back-arc basin hydrothermal fluids
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2019
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
洋中脊和弧后盆地热液区热液流体B同位素组成的系统性差异
1
2019
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
Boron isotopes as a tracer of subduction zone processes
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2018
... 海洋沉积物中B同位素的变化主要受陆源物质、海洋蒙脱石、生物碳酸盐和生物硅酸盐控制,其中陆源物质受风或者河流输运的伊利石(δ 11 B=-13‰~8‰)影响,具有轻的同位素组分;而海洋沉积物中重的同位素组分主要为海洋蒙脱石(δ 11 B=2‰~9‰)、生物碳酸盐(δ 11 B=8‰~26.2‰)和生物硅(δ 11 B=2.1‰~4.5‰)[60 ,61 ] .进一步的研究表明,不同类型生物组分的B同位素也存在差异,如有孔虫δ 11 B为13‰~20‰,珊瑚和珊瑚藻中的δ 11 B接近25‰[60 ] .同时,影响海洋沉积物中B同位素变化的过程还有成岩作用和淋滤作用:碳酸盐沉积物在成岩过程中会受到海水的B同位素组分(δ 11 B=39.6‰)影响,具有重的同位素组分;此外,一些海洋自生组分,如海洋硼酸盐同样受海水影响,B异常富集,同位素较重[62 ,63 ] ;而沉积物发生热液蚀变时,B从沉积物中淋滤,造成沉积物中δ 11 B逐渐减小[58 ] .其下伏蚀变洋壳(δ 11 B=0~18‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 11 B=-12‰~0‰)B同位素变重[64 ] . ...
Magnesium isotopic composition of subducting marine sediments
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2017
... Hu等[65 ] 的研究表明,俯冲沉积物中的δ 26 Mg值范围为-1.34‰~0.46‰,其变化主要受沉积物岩性变化控制.陆源沉积物(δ 26 Mg=-0.9‰~0.18‰)作为俯冲沉积物中的主要部分,其同位素变化主要受源区组分与风化作用的影响.在风化过程中,轻Mg同位素优先进入流体,重Mg同位素倾向于留在风化残余物质中,同时,Mg同位素在沉积物不同粒径中会产生分馏,细粒径的黏土矿物具有高δ 26 Mg值,而含锆石、石榴石等重矿物的粗粒径具有低δ 26 Mg值,因此,风化程度高(成熟)的源区具有高δ 26 Mg值,而风化程度低的年轻岩层与地幔的δ 26 Mg值(-0.25‰±0.07‰)近似[66 ,67 ] .碳酸盐沉积物沉积时优先从海水中提取轻Mg同位素组分,具有低δ 26 Mg值.海洋自生黏土将海水中重Mg同位素组分并入其黏土结构,具有均一的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=0.02‰±0.14‰);热液黏土与海水或者热液流体交换,具有变化的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=-0.57‰~0.46‰)[62 , 65 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 26 Mg=-2.76‰~0.21‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 26 Mg=-0.31‰~-0.19‰)Mg同位素变轻[66 ] . ...
... , 65 ].而其下伏蚀变洋壳(δ 26 Mg=-2.76‰~0.21‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 26 Mg=-0.31‰~-0.19‰)Mg同位素变轻[66 ] . ...
Magnesium isotope geochemistry
2
2017
... Hu等[65 ] 的研究表明,俯冲沉积物中的δ 26 Mg值范围为-1.34‰~0.46‰,其变化主要受沉积物岩性变化控制.陆源沉积物(δ 26 Mg=-0.9‰~0.18‰)作为俯冲沉积物中的主要部分,其同位素变化主要受源区组分与风化作用的影响.在风化过程中,轻Mg同位素优先进入流体,重Mg同位素倾向于留在风化残余物质中,同时,Mg同位素在沉积物不同粒径中会产生分馏,细粒径的黏土矿物具有高δ 26 Mg值,而含锆石、石榴石等重矿物的粗粒径具有低δ 26 Mg值,因此,风化程度高(成熟)的源区具有高δ 26 Mg值,而风化程度低的年轻岩层与地幔的δ 26 Mg值(-0.25‰±0.07‰)近似[66 ,67 ] .碳酸盐沉积物沉积时优先从海水中提取轻Mg同位素组分,具有低δ 26 Mg值.海洋自生黏土将海水中重Mg同位素组分并入其黏土结构,具有均一的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=0.02‰±0.14‰);热液黏土与海水或者热液流体交换,具有变化的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=-0.57‰~0.46‰)[62 , 65 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 26 Mg=-2.76‰~0.21‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 26 Mg=-0.31‰~-0.19‰)Mg同位素变轻[66 ] . ...
... [66 ]. ...
Heterogeneous magnesium isotopic composition of the upper continental crust
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2010
... Hu等[65 ] 的研究表明,俯冲沉积物中的δ 26 Mg值范围为-1.34‰~0.46‰,其变化主要受沉积物岩性变化控制.陆源沉积物(δ 26 Mg=-0.9‰~0.18‰)作为俯冲沉积物中的主要部分,其同位素变化主要受源区组分与风化作用的影响.在风化过程中,轻Mg同位素优先进入流体,重Mg同位素倾向于留在风化残余物质中,同时,Mg同位素在沉积物不同粒径中会产生分馏,细粒径的黏土矿物具有高δ 26 Mg值,而含锆石、石榴石等重矿物的粗粒径具有低δ 26 Mg值,因此,风化程度高(成熟)的源区具有高δ 26 Mg值,而风化程度低的年轻岩层与地幔的δ 26 Mg值(-0.25‰±0.07‰)近似[66 ,67 ] .碳酸盐沉积物沉积时优先从海水中提取轻Mg同位素组分,具有低δ 26 Mg值.海洋自生黏土将海水中重Mg同位素组分并入其黏土结构,具有均一的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=0.02‰±0.14‰);热液黏土与海水或者热液流体交换,具有变化的δ 26 Mg值(δ 26 Mg=-0.57‰~0.46‰)[62 , 65 ] .而其下伏蚀变洋壳(δ 26 Mg=-2.76‰~0.21‰)相比于新鲜洋中脊玄武岩(δ 26 Mg=-0.31‰~-0.19‰)Mg同位素变轻[66 ] . ...
Stable isotope geochemistry of deep sea cherts
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1976
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
Review on research on paleo-sea level reconstruction based on foraminiferal oxygen isotope in deep sea sediments
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2016
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
利用有孔虫氧同位素重建古海平面变化的研究进展
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2016
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
Oxygen isotope evidence for slab melting in modern and ancient subduction zones
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2005
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
Oxygen isotope constraints on the sources of Central American arc lavas
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2005
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Barium isotope evidence for pervasive sediment recycling in the upper mantle
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2018
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
Tracking along-arc sediment inputs to the Aleutian arc using thallium isotopes
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2016
... 海洋沉积物中的其他传统稳定同位素如氧同位素在海洋碳酸盐(δ 18 OSMOW =35‰~42‰)、硅质软泥(δ 18 OSMOW =15‰~25‰)与深海黏土(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)中明显不同[68 ] ,海洋中有孔虫壳体通常记录了海水的氧同位素变化,常被应用于古海洋学研究中[69 ] .同时,由于海洋沉积物中同位素组分与蚀变洋壳(δ 18 OSMOW =7‰~15‰)、上地幔(δ 18 OSMOW =5.5‰±0.2‰)之间存在差异,也常被应用于示踪俯冲带物质循环[70 ,71 ] .此外,Ba和Tl等稳定同位素也广泛应用于俯冲带研究中[72 ,73 ] ,但是海洋沉积物中不同岩性单元测试的Ba和Tl同位素较少,未来应进行更多的测试,进一步限定不同沉积物岩性单元中的同位素组成及其分馏特征. ...
Magmatism of typical marginal basins (or Back-Arc Basins) in the West Pacific
1
2013
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
西太平洋典型边缘海盆的岩浆活动
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2013
... 俯冲带系统是板块构造理论的重要组成部分,同时俯冲过程也在另一个地球动力学系统——地幔柱中发挥重要作用[12 ,13 ,74 ] .俯冲带有机地将地壳和地幔之间的物质循环联系起来,俯冲板片在一定深度依次发生板片脱水作用、沉积物熔融,因此它们以熔流体甚至超临界流体的形式影响着俯冲板片之上的浅层地幔及地壳内的岩浆作用等地质过程.随着板片进一步俯冲,俯冲板片在更深处发生相转变,并在一定的深度处发生断离,断离后的板块进入上地幔甚至穿透670 km界面到达下地幔或核幔边界,成为地幔柱的潜在源区,从而对地球深部地幔的物质组成和地幔对流产生影响[20 ,21 ,32 ] . ...
Partial melting of deeply subducted eclogite from the Sulu orogen in China
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2014
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
... [75 ],大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
Adakite petrogenesis
1
2012
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
Oceanic slab-top melting during subduction: Implications for trace-element recycling and adakite petrogenesis
1
2020
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
The transport of water in subduction zones
2
2016
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
... 综上,目前的研究表明不同元素或同位素在俯冲系统中具有不同的行为,如大离子亲石元素的富集(K、Rb、Cs和Ba等)指示富水流体(低密度富水溶液,aqueous fluid)的影响,富集高场强元素(Hf、Zr、Nb和Ti等)反映含水熔体(高密度含水硅酸盐熔体,hydrous melt)过程的存在,他们在地壳压力下是不混溶的,但是当压力增大,溶液和熔体之间的不混溶区域逐渐减小,当临界曲线与固相线相交,发生完全混溶,形成超临界流体(supercritical fluid),超临界流体是陆陆俯冲带中元素迁移的有效介质,但是目前在洋洋/陆俯冲带中的研究较为欠缺[15 ,16 ,78 ] .因此,研究俯冲沉积物对岛弧地区浅部地幔和地壳过程的影响时,应综合运用各类地球化学指标,准确的计算各元素或同位素的输入与输出通量,从而对俯冲带系统的物质循环开展定量研究,更好的揭示俯冲沉积物在地壳与浅部地幔之间发生物质循环的动力学机制. ...
俯冲带中的水迁移
2
2016
... 相比于其他构造环境,俯冲带岛弧地区的玄武岩往往富集大离子亲石元素,亏损高场强元素.在俯冲过程中,随着温度、压力的增大,俯冲板片逐渐发生脱水作用,释放出来的流体携带大量流体活动性元素进入上覆地幔楔,造成上覆地幔楔发生部分熔融(flux melting),形成钙碱性岛弧火山岩[17 ,19 ] .然而,随着岛弧中埃达克岩的研究发现以及近期热力学模型的发展,一些学者提出俯冲的年轻洋壳发生熔融形成埃达克岩、富铌玄武岩和高镁安山岩[18 ,75 ] ;另一些研究却指出,俯冲洋壳发生熔融的情况很罕见[75 ] ,大多数研究可能错误判断了埃达克岩的成因[76 ] ,同时提出,相比于俯冲板片熔体,俯冲板片中的海底热液蚀变组分在俯冲脱水过程产生的富水流体对促使微量元素循环产生了更大的影响[77 ] .俯冲板片以流体,熔体甚至是超临界流体影响岛弧火山岩主要受俯冲带热结构的控制[11 ,78 ] ,在此过程中俯冲沉积物在俯冲浅水平处的脱水及在俯冲较深位置处的熔融作用也受到俯冲带热结构的控制. ...
... 综上,目前的研究表明不同元素或同位素在俯冲系统中具有不同的行为,如大离子亲石元素的富集(K、Rb、Cs和Ba等)指示富水流体(低密度富水溶液,aqueous fluid)的影响,富集高场强元素(Hf、Zr、Nb和Ti等)反映含水熔体(高密度含水硅酸盐熔体,hydrous melt)过程的存在,他们在地壳压力下是不混溶的,但是当压力增大,溶液和熔体之间的不混溶区域逐渐减小,当临界曲线与固相线相交,发生完全混溶,形成超临界流体(supercritical fluid),超临界流体是陆陆俯冲带中元素迁移的有效介质,但是目前在洋洋/陆俯冲带中的研究较为欠缺[15 ,16 ,78 ] .因此,研究俯冲沉积物对岛弧地区浅部地幔和地壳过程的影响时,应综合运用各类地球化学指标,准确的计算各元素或同位素的输入与输出通量,从而对俯冲带系统的物质循环开展定量研究,更好的揭示俯冲沉积物在地壳与浅部地幔之间发生物质循环的动力学机制. ...
Significance of Serpentine Mud Volcanism in convergent margins
1
2000
... 俯冲过程的早期,俯冲沉积物由于压实作用,将在弧前区域释放出大量的孔隙流体[14 ] .由于下伏板块的俯冲作用在其上覆板块的弧前脆性区域产生强烈的构造应力,形成大量的断裂构造.与此同时,俯冲板片释放的流体将沿着断裂/裂隙上升,并与围岩发生水岩反应,形成泥火山(图2 )[79 ~82 ] .如马里亚纳弧前地区的蛇纹石化泥火山物质主要由蛇纹岩及其携带的蛇纹石化橄榄岩碎块与变质基性岩碎块组成,都直接反应了当时俯冲过程中弧前区域的流体活动[81 ] .此外,中美洲海沟处哥斯达黎加弧前泥火山的研究表明,其弧前小型棱柱体底部的流体主要来自于俯冲沉积物,而其斜坡高地中的流体主要来自蚀变火山岩与超铁镁质蛇纹岩[82 ] . ...
Serpentinite mud volcanism: Observations, processes, and implicationsn
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2012
Serpentinization of peridotite in the south of Mariana front arc
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2009
... 俯冲过程的早期,俯冲沉积物由于压实作用,将在弧前区域释放出大量的孔隙流体[14 ] .由于下伏板块的俯冲作用在其上覆板块的弧前脆性区域产生强烈的构造应力,形成大量的断裂构造.与此同时,俯冲板片释放的流体将沿着断裂/裂隙上升,并与围岩发生水岩反应,形成泥火山(图2 )[79 ~82 ] .如马里亚纳弧前地区的蛇纹石化泥火山物质主要由蛇纹岩及其携带的蛇纹石化橄榄岩碎块与变质基性岩碎块组成,都直接反应了当时俯冲过程中弧前区域的流体活动[81 ] .此外,中美洲海沟处哥斯达黎加弧前泥火山的研究表明,其弧前小型棱柱体底部的流体主要来自于俯冲沉积物,而其斜坡高地中的流体主要来自蚀变火山岩与超铁镁质蛇纹岩[82 ] . ...
马里亚纳前弧南部橄榄岩的蛇纹石化
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2009
... 俯冲过程的早期,俯冲沉积物由于压实作用,将在弧前区域释放出大量的孔隙流体[14 ] .由于下伏板块的俯冲作用在其上覆板块的弧前脆性区域产生强烈的构造应力,形成大量的断裂构造.与此同时,俯冲板片释放的流体将沿着断裂/裂隙上升,并与围岩发生水岩反应,形成泥火山(图2 )[79 ~82 ] .如马里亚纳弧前地区的蛇纹石化泥火山物质主要由蛇纹岩及其携带的蛇纹石化橄榄岩碎块与变质基性岩碎块组成,都直接反应了当时俯冲过程中弧前区域的流体活动[81 ] .此外,中美洲海沟处哥斯达黎加弧前泥火山的研究表明,其弧前小型棱柱体底部的流体主要来自于俯冲沉积物,而其斜坡高地中的流体主要来自蚀变火山岩与超铁镁质蛇纹岩[82 ] . ...
Fluid sources and pathways of the Costa Rica erosional convergent margin
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2010
... 俯冲过程的早期,俯冲沉积物由于压实作用,将在弧前区域释放出大量的孔隙流体[14 ] .由于下伏板块的俯冲作用在其上覆板块的弧前脆性区域产生强烈的构造应力,形成大量的断裂构造.与此同时,俯冲板片释放的流体将沿着断裂/裂隙上升,并与围岩发生水岩反应,形成泥火山(图2 )[79 ~82 ] .如马里亚纳弧前地区的蛇纹石化泥火山物质主要由蛇纹岩及其携带的蛇纹石化橄榄岩碎块与变质基性岩碎块组成,都直接反应了当时俯冲过程中弧前区域的流体活动[81 ] .此外,中美洲海沟处哥斯达黎加弧前泥火山的研究表明,其弧前小型棱柱体底部的流体主要来自于俯冲沉积物,而其斜坡高地中的流体主要来自蚀变火山岩与超铁镁质蛇纹岩[82 ] . ...
... [82 ]. ...
Dehydration and melting experiments constrain the fate of subducted sediments
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1999
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Chemical composition of sediments subducting at the Izu-Bonin trench
2
2007
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
... [84 ,91 ].③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Sediment incorporation in island-arc magmas: Inferences from 10 Be
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1986
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Sedimentary input to the source of Lesser Antilles lavas: A Li perspective
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2014
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Mantle dynamics, element recycling, and magma genesis beneath the Kermadec Arc-Havre Trough
1
2002
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Geochemistry of diverse lava types from the Lau Basin (South West Pacific): Implications for complex back-arc mantle dynamics
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2018
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Geology of Lau Basin in the southwest pacific ocean
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2010
Geochemistry of basaltic lavas from the southern Lau Basin: Input of compositionally variable subduction components
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2012
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Geochemistry of axial lavas from the mid- and southern Mariana Trough, and implications for back-arc magmatic processes
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2019
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Local and regional variations in Central American arc lavas controlled by variations in subducted sediment input
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2000
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
The source of Central American lavas: Inferences from geochemical inverse modeling
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1993
... 随着俯冲深度的不断增加,俯冲沉积物在弧下可能发生部分熔融[83 ] .俯冲沉积物熔融形成的熔体对岛弧火山岩组分产生重要影响的同时,该熔体组分也被有效地记录在岛弧火山岩组分中.目前针对岛弧火山岩的研究已有效地辨识出具体是来自俯冲沉积物还是下伏蚀变洋壳的熔流体信号[18 ,19 ,84 ] .俯冲带地区岛弧火山岩组分受到了俯冲沉积物的明显影响:① 岛弧火山岩中的一些重要的不相容元素与俯冲沉积物这些元素的输入通量密切相关,该研究根据质量平衡指出,沉积物中20%的元素循环进入岛弧中[9 ] .② 与来自其他构造环境的火山岩相比,岛弧地壳的火山岩具有更高的宇宙成因10 Be同位素,这是由于受到了俯冲沉积物组分的影响[85 ] .③ 小安的列斯(Lesser Antilles)地区的岛弧玄武岩具更低Li同位素,也指示了来自俯冲沉积物的影响[86 ] .同时,更为深入、细致的研究进一步表明:① 克马德克(Kermadec)火山弧火山岩组分变化的主要原因是不同位置受到了俯冲组分的多变影响,克马德克岛弧北部,主要受俯冲板片流体的影响,其南部则主要受俯冲沉积物熔体的影响[87 ] ,并且,该地区的弧后盆地火山岩也具有来自俯冲沉积物熔体组分的信号[88 ~90 ] .② 西太平洋伊豆—小笠原—马里亚纳俯冲带,俯冲沉积物组分沿着其走向发生变化,该变化同样出现在岛弧火山岩以及弧后火山岩中[84 ,91 ] .③ 中美洲岛弧火山岩的主微量与放射性同位素变化特征指示,不同岛弧片段受到沉积物的影响程度不同,并识别出俯冲站位DSDP 495中不同岩性单元对岛弧火山岩的影响[92 , 93 ] .随后,对该区域氧同位素、主微量和放射性同位素综合研究指出,沉积物熔体与下伏蚀变洋壳富水流体对不同岛弧片段的影响程度不同[71 ] . ...
Nicaraguan volcanoes record paleoceanographic changes accompanying closure of the Panama gateway
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2002
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
Geological effects of aseismic ridges or seamount chains subduction on the supra-subduction zone
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2014
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
无震脊或海山链俯冲对超俯冲带处的地质效应
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2014
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
. Research on seismogenesis at erosive convergent margins: Report from IODP expedition 344
1
2013
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
剥蚀型汇聚板块边缘大地震成因机理研究: 来自国际综合大洋钻探344航次的报告
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2013
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
Program A Stage 2 (CRISP-A2
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2012
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
Paleomagnetic constraints on the tectonic evolution of the Costa Rican subduction zone: New results from sedimentary successions of IODP drill sites from the Cocos Ridge
1
2015
... 此外,Plank等[94 ] 对中美洲俯冲带的研究指出,俯冲站位DSDP 495中岩性单元变化是由于巴拿马通道闭合(碳酸盐补偿深度升高800 m)造成的,并在尼加拉瓜(Nicaragua)的岛弧火山岩中辨别出相应的组分变化,揭示了固体地球与海洋事件的强烈关系.因此,未来在对岛弧火山岩组分研究时,可以将其与古海洋事件相联系,帮助我们更好地理解地壳演化过程.而中美洲俯冲带的南部主要受无震脊(科科斯脊)俯冲的影响[95 ,96 ] ,研究表明位于正在俯冲的科科斯脊顶部的IODP 1381站位(距离海沟6 km)中存在沉积间断[97 ] ,该沉积间断与科科斯脊开始俯冲时发生挠曲或底部洋流的冲蚀作用有关,该研究指出了无震脊俯冲时对上覆沉积物序列的影响[98 ] .因此,岛弧火山岩在受到俯冲沉积物影响的同时,也记录了特殊的历史构造事件,此外无震脊顶部俯冲沉积物序列也可能记录了无震脊起始俯冲的时间. ...
Chemical geodynamics
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1986
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
FOZO, HIMU, and the rest of the mantle zoo
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2005
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
The origin of ocean island basalt end-member composition trace element and isotopic constraints
1
1991
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
The role of sediment recycling in EM-1 inferred from Os, Pb, Hf, Nd, Sr isotope and trace element systematics of the Pitcairn hotspot
2
2002
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... [102 ]、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Origin of ocean island basalts: A new perspective from petrology, geochemistry, and mineral physics considerations
1
2003
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Recycled metasomatized lithosphere as the origin of the Enriched Mantle II (EM2) end-member: Evidence from the Samoan Volcanic Chain
1
2004
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Trace element composition of mantle end-members: Implications for recycling of oceanic and upper and lower continental crust
2
2006
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
... [105 ]均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
The return of subducted continental crust in Samoan lavas
1
2007
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Mantle reservoirs and ocean island basalts
1
1983
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
Recycled ancient ghost carbonate in the Pitcarin mantle plume
1
2018
... 大量的研究表明洋岛玄武岩的组分非常不均一,Hofman等[20 ] 最早用板块构造理论来解释地幔不均一性,认为俯冲洋壳在俯冲过程中返回地幔.随后的研究表明,地幔存在几个不同的地幔端元(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] .Weaver等[101 ] 研究地幔端元不相容元素组分时提出,富集端元(EM1和EM2)主要受古代循环的洋壳和少量沉积物的影响,并根据EM1中高的Ba/Th值判断其来自深海沉积物,认为不存在高Ba/Th值的EM2是受陆源沉积物的影响.但是Plank等[32 ] 的研究表明,深海沉积物和陆源沉积物不存在明显的化学组分差异,沉积物中Ba/Th值的变化与其源区无关.该研究同时指出,虽然使用了不恰当的指标,但是不能排除俯冲沉积物对富集端元的影响[32 ,102 ] .然而,有研究认为由于俯冲沉积物在俯冲过程中脱水甚至熔融,其俯冲后的残余组分应该是亏损不相容元素的,不能产生富集端元,从而提出经交代富集的再循环大洋岩石圈地幔将产生富集的地幔端元[103 ,104 ] .Willbold等[105 ] 对地幔端元的微量元素研究时指出,富集端元(EM1和EM2)演化中循环大洋岩石圈起主要作用,同时含有地壳的组分,其中EM1包含剥蚀边缘剥蚀下来的上覆板块的下地壳物质,而EM2包含俯冲沉积物中的陆源物质或者剥蚀的上覆板块的上地壳物质.Jackson[106 ] 在研究南太平洋Samoa洋岛火山岩(EM2源区)时,发现其具有异常富集的Sr同位素特征,结合微量元素比值特征,认为在地幔局部地区存在再循环物质,该再循环物质就是俯冲沉积物中的陆源组分,该工作同时指出,根据Plank等[32 ,33 ] 计算的俯冲沉积物通量(0.5~0.7 km3 /a),俯冲沉积物占地幔质量的0.15%,这些物质被对流的周围地幔所稀释.不同于EM2源区,EM1源区存在很大的争议,因为根据放射性同位素图解,古老循环沉积物[102 ] 、拆沉的古老大陆岩石圈地幔[107 ] 以及再循环古老大陆下地壳[105 ] 均可能对EM1端元产生影响.近年来,Wang等[108 ] 对Pitcairn洋岛火山岩(EM1源区)的Mg同位素研究指出,该洋岛火山岩具有异常低的δ 26 Mg值,指示其受古老循环沉积物(碳酸盐)的影响,确定了EM1端元主要受古老的碳酸盐沉积物的影响.综上,俯冲沉积物确实对富集端元产生影响.但是,由于经交代富集的岩石圈地幔同样可以产生富集端元所需的组分,因此需要对俯冲残余组分做更深入的研究工作,如通过高温高压实验限定其化学组分,并结合地球物理相关工作,识别出俯冲残余组分的俯冲深度(囤积在上地幔底部或者位于下地幔的深度).此外,对于地幔柱假说来说,一般认为其深部根源区根植于核幔边界(即俯冲板片囤积在下地幔底部的位置),那么是否存在来自核部的贡献以及如何辨别该贡献,也是目前研究的热点领域.因此,将传统放射性同位素(Sr、Nd、Pb和Hf等)与非传统同位素(Li、B、Mg、Ca、Fe、Zn、W和Os等)结合起来,对相关浅层地幔和地壳过程以及深部地幔过程进行示踪,进一步限定俯冲沉积物对富集地幔端元和地球动力学过程的贡献.同时,通过对非传统同位素在这方面的研究,也将有助于我们理解这些非传统同位素在俯冲带壳幔过程中的地球化学行为. ...
The statistical upper mantle assemblage
3
2003
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
... [109 -111 ],同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
... [109 ].因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
The Earth's mantle
0
2001
Oxygen-isotope evidence for recycled crust in the sources of mid-ocean-ridge basalts
1
2000
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
Iceland mantle plume: Geochemical study of Reykjanes Ridge
1
1973
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...
Mantle geochemistry, the message from oceanic volcanism
1
1997
... 俯冲沉积物除了对上述地幔对流模型中各经典地幔端元组分与板内岩浆作用具有明显贡献之外,其在一些学者提出的统计学的上地幔组分模型(Statistical Upper Mantle Assemblage,SUMA)中也扮演着重要角色.在该模型中,地幔处处是不均一的,小的包括俯冲沉积物的富集组分包体嵌入于普遍性的亏损橄榄岩地幔里,从而对板块内部和洋中脊区域的岩浆作用产生影响[109 ] .SUMA模型指出循环的洋壳与沉积物是致使上地幔组分不均一的主要原因[109 -111 ] ,同时,SUMA模型与层状地幔(亏损上地幔,原始下地幔[112 ] )、地幔储库模型(DMM、EM1、EM2、HIMU、FOZO和C)[99 ,100 ] 、地幔对流混合模型[俯冲板片参与上地幔对流或者暂时囤积在上地幔底部(670 km不连续面之上),部分俯冲板片能穿透该边界层进入下地幔甚至核幔边界成为地幔柱的源区,其包含的生热元素通过放射性衰变释放能量成为驱动地幔柱上升的部分原动力[113 ]] 不同,该模型提出MORB和OIB地幔源区组分之间不存在明显差异,二者岩浆组分的差异主要是由不同的采样程度(部分熔融和岩浆混合作用)、均一化程度以及不同俯冲、构造历史所决定.俯冲板片(沉积物与蚀变洋壳)的加入所导致的上地幔不均一性可对全球洋中脊系统(或其他地区)的异常熔融、地形与洋壳厚度异常等做出很好的解释[109 ] .因此,在板块构造与地幔柱两大地球动力学系统以及相关地幔演化模型中,俯冲沉积物都扮演了重要角色. ...