西北太平洋Shatsky海隆构造演化与成因探讨

作     者：庞洁红 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李三忠

授予年度：2012年

学科分类：070704[理学-海洋地质] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

主      题：海隆成因 地幔柱 脊-柱相互作用 锶同位素比值 微脉体 

摘      要：近年来，随着DSDP、ODP、IODP的发展，并基于岩石学，同位素地球化学，构造地质学等方面的研究，地质学家对大洋洋底高原进行了系统细致的研究。本文主要以2009年IODP324航次对西北太平洋Shatsky海隆的钻井数据为基础，分析其形成及演化过程。前人有三种观点，首先根据Shatsky海隆位于日本磁条带和夏威夷磁条带的相交处，认为Shatsky海隆的形成和洋中脊的演化过程密不可分；其次，鉴于各地块的形成规模及持续时间，地幔柱头模式被认为是一种主要成因模式；甚至，还有的地质学家认为是陨石撞击引起地幔减压熔融形成了大规模地块。各种不同的成因模式有其针对性但也有偶然性及弊端。 IODP324航次在Shatsky海隆实施的3口钻井火成岩脉体Sr同位素比值测试结果表明，脉体形成年龄为100Ma左右，比围岩的年龄晚30-40Ma，这与岩浆喷发后热流值降低速率相对正常洋壳冷却速率较慢有关，可能是由于深部异常额外热的加入，使得脉体沉淀结晶持续时间变长。这也表明洋中脊扩张可能受到地幔柱的影响，并受此影响而发生规律性跃迁。 对Shatsky海隆2口井位火成岩脉体进行显微镜观察发现，脉体的生长方式主要有3种形式，分别为：中间线向两侧脉壁的对称生长，一侧脉壁向另一脉壁的单向-侧向-增生生长及不规则填充生长。对于单向-侧向-增生生长情况出现了生长线随时间迁移现象。Ori地块的U1350井脉体有比较明显的分期次生长，也就是说经历了不同时期的结晶过程；Shirshonv地块的U1346井脉体充填物质成分单一，生长方向也不好确定；U1350井位脉体随深度增加，展布宽度及排列方向都有变化。但总体来说，各脉体形成时所处的裂隙类型或为张节理或为剪节理。结合FMS测井得到的节理倾向在Ori地块具放射性分布的结果，表明异常热的产生可能意味着Ori地块下为地幔柱尾所在。 基于锶同位素地球化学及微脉体的展布格局分析，结合FMS测井资料及前人的研究进展，提出了适合Shatsky海隆的成因模式：脊-柱相互作用+地幔柱尾模式。在最长时间的反极性期，形成海隆的P-F-I（太平洋-法拉隆-依泽奈奇）三节点被地幔柱头俘获东向跃迁800km及顺时针旋转30°，是形成南部Tamu地块的主要因素，中部的Ori地块是地幔柱尾俘获迁移到附近的三节点诱发岩浆喷发形成；Tamu北部地块、Shirshov地块、Papanin脊、Onjin海山则是三节点跃迁过程的产物。 Shatsky海隆形成时间经测年及磁条带分析为晚侏罗世到早白垩世，处于全球构造格局发生明显变化的时期，研究中生代以来洋底高原的形成为全球的构造演化提供了很好的证据。相应地，在J3-K1期间，于中国东部大陆边缘处因俯冲产生挤压环境，形成了一系列的坳陷盆地；K2期间，太平洋板块相对于欧亚大陆俯冲方向由晚侏罗世的NW向变为NNW向；根据夏威夷岛链和皇帝海岭大转弯处活动时间确定太平洋板块在47Ma时突然发生了近50°的旋转变为NWW向，并一直沿着此方向运动至今。