海洋所在海底热液区岩浆对热液系统物质贡献研究方面获新进展
时间 : 2021-03-23     

近日,国际地学期刊Lithos在线刊发中国科学院海洋地质与环境重点实验室曾志刚课题组和合作者关于西太平洋弧后盆地热液区玄武安山质岩浆中硫化物饱和及溶解机制的研究成果,为进一步了解俯冲带岩浆系统对热液系统的物质贡献方式提供了研究支撑。  

该成果通过对科学号采集自西太平洋弧后盆地热液区的玄武安山岩进行分析,发现了岩浆硫化物饱和及溶解现象,通过全岩地球化学和矿物化学的研究,明晰了硫化物饱和时岩浆房深度以及寄主岩浆的温度、氧逸度、含水量和硫含量等特征,揭示了岩浆分异过程中熔体的硫含量增加以及温度降低、熔体成分变化可导致硫化物饱和时所需硫含量的降低,并共同驱使玄武安山质岩浆的硫化物饱和。随后,岩浆上升喷发过程中挥发份(H2OS等)的去气/出溶作用将导致其携带的硫化物发生溶解。由于岩浆中硫化物作为亲铜元素最主要的寄主矿物,该溶解过程将使Cu重新进入熔体中,并再分配进入出溶的岩浆流体,从而形成富金属元素的岩浆流体,其在同喷发去气过程中可直接释放进入海底热液系统的流体和/或海水中。 

玄武安山岩中硫化物及其溶解产物元素面扫描及能谱图 

另一方面,岩浆硫化物密度较大,大部分岩浆硫化物不能被上升岩浆携带而沉入岩浆房底部,此过程亦可实现亲铜元素的预富集。后期其它岩浆过程,如氧化性基性岩浆注入岩浆房,导致硫化物氧化溶解,可实现亲铜元素再活化,而岩浆喷发前去气作用则将该富金属元素的岩浆流体直接贡献于岩浆房上覆的热液系统。 

热液区浅部岩浆房内岩浆硫化物饱和及其上升过程中溶解示意图 

论文第一作者为中国科学院海洋研究所陈祖兴博士,该研究得到了国家自然科学基金、中科院先导专项、中科院海洋地质与环境重点实验室开放基金、山东省自然科学基金、科学号开放研究项目等基金项目联合支持。  

论文信息:Zuxing Chen, Zhigang Zeng, Landry Soh Tamehe, Xiaoyuan Wang, Kaiyun Chen, Xuebo Yin, Wenqiang Yang, Haiyan Qi. Magmatic sulfide saturation and dissolution in the basaltic andesitic magma from the Yaeyama Central Graben, southern Okinawa Trough, Lithos, 2021, 388-389: 106082.https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106082.  

本文相关研究:Zuxing Chen, Zhigang Zeng, Xiaoyuan Wang, Xin Peng, Yuxiang Zhang, Xuebo Yin, Shuai Chen, Le Zhang, Haiyan Qi. Element and Sr isotope zoning in plagioclase in the dacites from the southwestern Okinawa Trough: Insights into magma mixing processes and time scales, Lithos, 2020, 376-377: 105776. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105776. 

(文章来源于海洋所官网,科学号信息员封婧提供)