科研进展

南海陆缘同裂陷期的岩浆作用研究取得新突破

  

  近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)构造演化与模拟研究团队张翠梅副研究员、孙珍研究员,联合法国斯特拉斯堡大学的Gianreto Manatschal教授和中海石油有限公司庞雄地质总师等,在南海北部陆缘同裂陷期岩浆作用方面取得新进展,研究成果发表在《Gondwana Research》上。 

  被动陆缘依据岩浆活动的表征划分为贫岩浆型和富岩浆型两种类型。但这种端元划分模式对于理解陆缘形成演化过程中复杂的岩浆作用非常有限,不能说明岩浆作用形式以及岩浆量在时空上的演化规律。 

  研究人员利用国际大洋钻探IODP钻井资料,结合深反射和折射地震资料,以及重力反演等综合解析,发现南海在打开之前(同裂陷期),其北部陆缘存在大量的岩浆活动,主要体现为多个大型岩盖侵入体(图1),局部出现岩席和火山锥;这些分布在强烈伸展减薄基底中的岩盖,不仅造成基底加厚,也使得同裂陷期沉积层序发生显著抬升。研究团队发现,岩浆活动开始于裂陷早期,一直持续到海底扩张之后(约23.8Ma)。通过估算岩盖的体积,揭示了岩浆量随陆缘伸展过程的变化,结果表明岩浆量在裂陷早期较少,在3823.8Ma显著增多,甚至比很多富岩浆型陆缘的岩浆量还要多(图2)。推测同裂陷的这一岩浆活动规律与中生代古太平洋板块俯冲携带大量水分俯冲到南海北部陆缘之下有关,导致了地幔物质极易发生解压熔融。 

  岩浆是被动大陆边缘陆洋转换的决定性因素,准确的评估岩浆的量、岩浆活动的时间、以及岩浆体的分布对理解大陆破坏和洋盆诞生具有重要意义。南海深钻IODP航次首席科学家孙珍研究员如是说。 

  国际著名地球物理学家、南海深钻重要建议人林间特聘研究员在评论中认为,南海陆缘同裂陷期岩浆体系的揭示,对认识南海超伸展减薄、陆缘结构、热演化史和油气富集规律具有重要意义,该工作为揭示南海陆缘的张裂-破裂过程提供了重要依据。 

  本项研究得到中科院卢嘉锡国际团队项目、国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)等项目的资助,以及IODP的支持。 

  相关论文信息: 

  https://doi.org/10.1016/j.gr.2020.11.012 

  https://doi.org/10.1029/2020GC009023   

1 反射地震资料中解释的岩浆分布 

(图示灰色区域为推断的岩浆体,岩盖广泛分布在区带1的基底中;破裂最晚期形成的火山锥分布于区带2的洋陆过渡带;区带3为洋壳)

 

2 岩浆量随陆缘同裂陷期和裂后期的演化(a)以及南海的岩浆量与具有SDR的富岩浆陆缘的对比(b 

(黄色星号为估算的南海的岩浆量)