2017年3月29日
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Nature Geoscience报道我校在南海海底火山成因研究合作成果

我校地球科学与工程学院、内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室陈立辉教授在南海海山玄武岩成因研究方面取得重要进展,相关成果“Evolution of carbonated melt to alkali basalt in the South China Sea”最近以长论文(Article)形式发表在国际著名期刊《Nature Geoscience》上(DOI: 10.1038/NGEO2877)。该项研究工作由多方合作完成,中科院海洋研究所张国良研究员领导了该研究并为论文第一作者,陈立辉教授为论文第二作者,张国良研究员和陈立辉教授为论文共同通讯作者,美国加州大学Jackson教授和德国马普学会化学所Hofmann教授参与了该项研究。

海山是海底火山作用的产物,全球大部分海山主要由碱性玄武岩(一种相对贫硅、富钠和钾的硅酸盐岩石)组成。因此,碱性玄武岩的成因是理解海底火山作用的关键。长期以来,碱性玄武岩的成因一直存在广泛的争议。近年来,实验岩石学家发现如果在地幔中加入少量的CO2,通过较低程度的部分熔融,就可以生成碱性玄武岩熔体,更低程度的熔融可以生成碳酸盐化的硅酸盐熔体甚至碳酸盐熔体。长期以来,由于缺乏天然样品的支持,这些高温高压实验的地质意义尚需检验。

火山角砾中发育大量的出溶碳酸盐小球说明岩浆中富含碳酸盐

我国南海海盆中分布了大量海山。2014年由我国科学家主导的国际大洋发现计划(IODP)第349航次,在南海残留脊上的一座海山附近进行了钻探考察,获得了一组珍贵的由海底火山喷发形成的火山碎屑样品。研究小组通过对碎屑岩中的火山角砾样品进行系统的显微观察、全岩地球化学分析和矿物原位的地球化学分析,不仅发现碳酸盐化硅酸盐熔体存在的明确证据(上图),而且发现了碳酸盐化硅酸盐熔体和碱性玄武岩在地球化学上的连续演化关系,其演化规律可以用碳酸盐化硅酸盐熔体(或者碳酸盐熔体)与岩石圈地幔橄榄岩相互作用及磷灰石的析出来解释。因此,该发现不仅证实了CO2在南海碱性玄武岩成因中的关键作用,而且获得了岩浆演化的关键细节信息,将推动深部碳循环研究和玄武岩成因研究的进一步结合。

原文链接:http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2877.html

(地球科学与工程学院 科学技术处)