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岩石学报 2021年第7期37卷 1949-1963页

作者：赵仁杰鄢全树张海桃关义立石学法山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板... 详细信息

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP)344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。

关键词：上覆板块沉积物地球化学俯冲带岩浆作用俯冲剥蚀机制汇聚型板块边缘

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中印度洋盆岩心沉积物中稀土元素赋存特征

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中国稀土学报 2023年第5期41卷 1006-1021,I0005页

作者：卢艳芳张霄宇朱孔阳王静雅于淼黄牧石学法浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 浙江大学海南研究院海南三亚572000 浙江大学海洋研究院浙江舟山316000 自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061

为了定量查明中印度洋洋盆富稀土沉积物中稀土元素和钇(REY)的赋存特征,对采集自中印度洋洋盆的GC04, GC11以及90°海岭东侧的GC03等三根重力柱沉积物分别进行了矿物分析、元素检测,并对沉积物中的单矿物进行了元素的微区原位检测... 详细信息

为了定量查明中印度洋洋盆富稀土沉积物中稀土元素和钇(REY)的赋存特征,对采集自中印度洋洋盆的GC04, GC11以及90°海岭东侧的GC03等三根重力柱沉积物分别进行了矿物分析、元素检测,并对沉积物中的单矿物进行了元素的微区原位检测。结果表明,相比较GC03岩心,GC04和GC11岩心沉积物稀土元素富集,稀土元素分配模式和岩心上层矿物组成都表现为典型富稀土深海沉积物。定量计算表明稀土元素主要分配在磷灰石、斜发沸石和大隅石集合体中。研究认为,中印度洋洋盆沉积物中稀土元素富集主要和生物磷灰石密切相关,同时明显受到了来自陆源的火山物质的显著影响。而位于90°海岭东侧的GC03更多受到陆源物质的影响,稀释了沉积物中稀土元素的含量。

关键词：稀土元素地球化学特征深海沉积物赋存矿物中印度洋洋盆

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九州-帕劳脊南段基底玄武岩的单斜辉石矿物化学及成因意义

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海洋学报 2023年第6期45卷 75-92页

作者：刘振轩鄢全树刘焱光杨刚石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质与环境功能实验室山东青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学... 详细信息

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析,结果表明,单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分,为普通辉石及透辉石等种属,且亏损轻稀土元素,Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构,可划分为简单环带及韵律性环带两类;从辉石核部到边部,MgO、FeO、Al_(2)O_(3)、TiO_(2)含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化,指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1151~1210℃和1.3×10^(8)~4.2×10^(8)Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%~2.3%(以湿质量计)。最后,我们提出,形成于典型的洋内岛弧背景下的九州-帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体,具有高温、中压、高氧逸度的特征,岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的补给和混合。

关键词：单斜辉石矿物化学环带结构岩浆过程岛弧玄武岩九州-帕劳脊

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西菲律宾海盆DSDP-292站位熔岩的岩浆过程研究

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矿物岩石地球化学通报 2023年第4期42卷 769-785页

作者：袁龙鄢全树石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

自新生代早期以来,菲律宾海板块发生了一系列的板内岩浆活动,形成了大量的海底高原(本哈姆高原和乌尔达内塔高原等)和小海山。关于这些海底高原和小海山的成因,目前仍存在争议,尤其是其深部动力学背景和精细的岩浆过程需要进一步制约。... 详细信息

自新生代早期以来,菲律宾海板块发生了一系列的板内岩浆活动,形成了大量的海底高原(本哈姆高原和乌尔达内塔高原等)和小海山。关于这些海底高原和小海山的成因,目前仍存在争议,尤其是其深部动力学背景和精细的岩浆过程需要进一步制约。本文对深海钻探计划(DSDP)31航次(292站位)期间在本哈姆隆起获取的玄武岩中的斜长石和单斜辉石开展了详细的岩相学和原位主、微量元素地球化学分析。结果表明,斜长石具有多种不平衡特征,其核-边结构主要受到多期次岩浆补给影响。292站位熔岩的研究表明,本哈姆隆起熔岩至少经历了两期岩浆活动。温压计算结果表明,斜长石和单斜辉石斑晶的核部和边部分别形成于地壳深部和浅部岩浆房。结合本哈姆隆起其他位置样品的历史研究成果,本文认为本哈姆隆起具有板内的构造背景,可能与地幔柱有关。

关键词：本哈姆隆起岩浆活动环带结构岩浆混合

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麦哲伦海山群富钴结壳元素地球化学特征及赋存状态

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海洋与湖沼 2023年第2期54卷 424-435页

作者：高晶晶刘季花张辉闫仕娟汪虹敏自然资源部第一海洋研究所、自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室(筹) 山东青岛266061

为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表... 详细信息

为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石和钾长石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳样品中Mn和Fe含量最高,Mn为16.87%~26.55%,Fe为14.34%~18.08%。富钴结壳明显富集稀土元素,其稀土总量为1287~2000μg/g,Ce含量为632~946μg/g,约占稀土总量的50%;轻稀土含量为1037~1604μg/g,重稀土含量为249~395μg/g,轻稀土元素明显高于重稀土元素。稀土元素配分模式呈现Ce正异常而Eu无异常,具有Ce富集特征。麦哲伦海山群富钴结壳是水成沉积成因,基本没有受到海底热液活动和成岩作用的影响。元素赋存状态与其矿物相密切相关,Na、K、Ca、Mg和Sr主要赋存于碳酸盐相,Mn、Ba、Co和Ni主要赋存于锰氧化物相,Fe、Al、P、Ti、Cu、Pb、V、Zn、Zr和REE主要赋存于铁氧化物相,部分Al和K赋存于残渣态。该研究对于西太平洋麦哲伦海山群富钴结壳的成矿理论研究提供了科学依据。

关键词：麦哲伦海山群富钴结壳地球化学赋存状态

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南大西洋慢速洋中脊与地幔柱相互作用研究进展与展望

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地质学报 2022年第12期96卷 4167-4183页

作者：张海桃鄢全树李传顺关义立石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同... 详细信息

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同程度的影响。研究显示,大西洋的形成演化与地幔柱作用之间具有密切联系,尤其在南大西洋的裂解、打开演化过程中,南大西洋中脊系统始终与其周围地幔柱(如圣赫勒拿、阿森松、特里斯坦、高夫、发现等地幔柱)之间具有不同程度的相互作用关系,导致沿脊出露玄武岩在地球化学组成上呈现出明显的不均一性特征。本文在系统性总结脊-柱相互作用研究现状与南大西洋地区地质构造演化特征的基础上,详细阐述了南大西洋中脊13.2°S~24.2°S地区玄武岩的岩石地球化学特征;揭示了南大西洋中脊研究区的岩浆演化、地幔源区性质;指示出圣赫勒拿地幔柱物质向南大西洋中脊系统传播的主要方向;圈定了圣赫勒拿地幔柱对南大西洋中脊系统地幔源区性质在沿脊方向的影响范围(14.2°S~20.4°S);同时推测了南大西洋中脊系统与圣赫勒拿地幔柱之间受地幔柱影响的软流圈地幔物质在大洋岩石圈底部的空间展布。最后本文提出了关于南大西洋地区脊-柱相互作用领域现存的科学问题与未来的研究方向。

关键词：脊-柱相互作用南大西洋中脊洋中脊玄武岩地幔柱地幔动力学

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北极东西伯利亚陆架沉积物物源:来自黏土矿物和化学元素的证据

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海洋学报 2021年第3期43卷 76-89页

作者：李秋玲乔淑卿石学法胡利民陈禹飞白亚之朱爱美崔菁菁自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室江苏南京210023

本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定,阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征。利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区,并探讨了各区沉积物的主要来源。结果表明,研究区可以划分为4个... 详细信息

本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定,阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征。利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区,并探讨了各区沉积物的主要来源。结果表明,研究区可以划分为4个沉积区:(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区),沉积物以粉砂和砂质粉砂为主,TiO_(2)、Zr、SiO_(2)含量较高,其他元素在该区都处于低值,La/Th与Zr/Hf比值在4个沉积区中为最大值,黏土矿物中伊利石含量占绝对优势,约为70%,该区受到河流与海岸侵蚀物质输入的强烈影响;(2)东西伯利亚海中部(Ⅱ区),沉积物以粉砂和泥为主,MnO、Ba与Ni等元素在该区含量较高,黏土矿物组合与Ⅰ区类似,La/Th和Zr/Hf比值比Ⅰ区略低,该区沉积物以河流输入的细粒沉积物为主,受海冰等过程的影响发生了混合,随着离岸距离的增加,海洋自生组分开始增多;(3)东西伯利亚海北部深水区(Ⅲ区),沉积物以泥为主,Al_(2)O_(3)、K_(2)O、V、Li等在该区达到最大值,La/Th和Rb/Th比值与Ⅱ区极其类似,伊利石含量在该区为最低值,蒙皂石与高岭石含量在该区达到最大值(>10%),该区细粒沉积物很可能受大西洋水体以及波弗特环流的影响;(4)楚科奇海(Ⅳ区),该区沉积物主要由粉砂和砂质粉砂组成,CaO、P2O_(5)等在该区含量较高,Rb/Th、La/Th与Zr/Hf均为4个沉积区的最小值,绿泥石在该区最为富集,该区沉积物受太平洋入流水的影响强烈。

关键词：沉积物物源黏土矿物常微量元素东西伯利亚海楚科奇海

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东南太平洋富稀土沉积早期成岩过程研究及其指示意义

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海洋学报 2024年第2期46卷 40-51页

作者：李杰军刘洪娜王小静李力石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位... 详细信息

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位的沉积物短柱,解析了REY在SWI的早期成岩过程及其对REY在沉积物中富集机制的影响。孔隙水中较低的Fe、Mn和较高的Mo、U、V浓度表明研究区沉积物处于氧化环境。对比底层海水中REY,孔隙水中的REY呈中稀土(MREE)富集特征。沉积物中REY的主要富集相态为磷酸盐相,而孔隙水中REY及其配分模式可能受控于沉积物中磷酸盐的含量。本研究表明,在稀土元素早期成岩过程中,原本与铁锰相等其他相态结合的REY重新进入到孔隙水中,最终被磷酸盐相吸附和埋藏,早期成岩过程是深海沉积物中REY富集的重要机制。

关键词：早期成岩孔隙水稀土元素沉积物东南太平洋

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中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

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海洋学报 2022年第11期44卷 42-62页

作者：孙懿石学法鄢全树刘希军于淼黄牧毕东杰李佳朱爱美高晶晶汪虹敏张兆祺自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 桂林理工大学广西隐伏金矿产勘查重点实验室广西桂林541004

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02... 详细信息

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P_(2)O_(5)比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。

关键词：中印度洋海盆富稀土深海沉积物地球化学稀土来源赋存矿物富集机制

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楚科奇海中全新世以来的硅藻记录及古环境意义

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微体古生物学报 2022年第4期39卷 328-338页

作者：邱悦黄元辉汪卫国李彤李冬玲宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 海洋地质与成矿作用自然资源重点实验室自然资源部第一海洋研究所青岛266061 自然资源部第三海洋研究所厦门361005

对楚科奇海中部沉积物岩芯中的硅藻进行鉴定,共发现52属97种。运用聚类分析方法可将该岩芯分为3个硅藻带。5-3.5 cal ka BP期间海冰硅藻含量较高但有明显的下降趋势,硅藻丰度不断上升并达到峰值,表明此期间太平洋暖水流入楚科奇海加速... 详细信息

对楚科奇海中部沉积物岩芯中的硅藻进行鉴定,共发现52属97种。运用聚类分析方法可将该岩芯分为3个硅藻带。5-3.5 cal ka BP期间海冰硅藻含量较高但有明显的下降趋势,硅藻丰度不断上升并达到峰值,表明此期间太平洋暖水流入楚科奇海加速了海冰退缩,促进了楚科奇海中部海域海洋生产力的发展。淡水种含量在此阶段有所增加,表明阿拉斯加沿岸流对楚科奇海中部海域海洋环境的影响增强。3.5-1.3 cal ka BP时期硅藻丰度持续降低表明楚科奇海浮游生物生产力减弱,这与太平洋水流入减少、海冰覆盖增加有一定的关联。而来自于阿拉斯加沿岸流携带的淡水硅藻含量较低,表明此时阿拉斯加沿岸流势力减弱。1.3-0 cal ka BP期间,海冰硅藻含量波动上升,硅藻丰度处于较低水平,表明全新世晚期白令海入流减弱,海冰覆盖范围有所扩大。楚科奇海中部中全新世以来的沉积硅藻记录表明,太平洋暖水流入的强弱变化与研究区的海冰覆盖情况,共同控制着研究区的海洋生产力变化。

关键词：硅藻组合生产力海冰白令海水楚科奇海

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