冲绳海槽中段沉积物物源识别及其热液活动指示

冲绳海槽中段热液活动区表层沉积物的主、微量和稀土元素分析结果表明:区内沉积物主要由陆源物质与热液源物质组分组成,Hg、Au、Sb、Cu、Pb、Zn、Ba、As、Fe和Co等微量元素富集;沉积物的化学风化程度中等,A-CN-K图解表明其暂未受到钾交代影响,且其母岩成分接近花岗闪长岩;北美页岩标准化稀土配分模式曲线整体较为...     

冲绳海槽中部火山事件的环境磁学记录

对冲绳海槽中部DH180岩心沉积物进行了AMS14C测年、磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度等试验,在含火山物质高的两段层位各磁学参数发生了异常变化。在57.5~82.5和212.5~252.5 cm深度处磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度表现出增大的变化趋势,饱和度则出现相对减小的变化趋势。根据磁学参数异常变化的位置和测年数据,对所记录的两次火山事件发生年代进行了计算,它们分别为距今约12.6和6.2 ka,最近一次火山喷发的年代与K-Ah火山喷发的年代基本一致。     

冲绳海槽中部热液活动区岩芯沉积物稀土元素地球化学特征

针对冲绳海槽中部热液活动区附近的沉积物岩芯(H9),利用碱熔法和等离子体发射光谱法对其稀土元素组成进行了分析。结果表明,在岩芯中稀土元素含量在75—80cm段发生转折,75cm以上岩芯段沉积物中稀土元素总量相对较高,而且稀土元素总量,尤其是轻稀土元素总量,与(Fe+Mn)/Al相关性较好。该段沉积物中稀土元素页岩标准化配分模式呈右倾或近似水平,突出特征表现为轻稀土间的明显分异和Eu的相对富集,与热液源稀土元素组成极为相似。与热液流体和热液硫化物相比,分异程度和Eu正异常程度都较低,同时,具有明显的负Ce异常,与海水的稀土配分模式相类似。由此可见,热液活动对该岩芯上段沉积物中稀土元素组成具有重要影响,一方面表现为热液源物质的直接输入,另一方面表现为热液颗粒物质沉积过程中对海水中稀土元素的清扫。     

冲绳海槽地热研究中若干问题的探讨

根据冲绳海槽地区实测海底热流资料,结合该地区最新的地质地球物理调查研究成果,分析了冲绳海槽地热研究中的几个问题,认为(1)相对于其它边缘海盆地,冲绳海槽是一个高热流异常区,同时具有热流值极不均匀的特点;(2)冲绳海槽的壳幔热流比值介于大陆地壳与大洋地壳之间,具有过渡性地壳的性质;(3)冲绳海槽强烈的岩浆作用是造成局部高热流的重要原因;(4)广泛分布的海底热液活动造成了局部热流值强烈的高低变化。     

冲绳海槽北部CSH1岩芯地层与碳酸盐沉积特征

对冲绳海槽北部CSH1岩芯地层及岩芯碳酸盐含量的分析表明,该岩芯记录了氧同位素3期以来的碳酸盐沉积特征,其碳酸盐沉积类型属于“大西洋型”。进一步研究表明,溶解作用对该区域碳酸盐沉积变化的影响作用不大;引起本区域碳酸盐变化的主要因素为非钙质物质的稀释作用,其中陆源物质的稀释作用可能控制了碳酸盐沉积的整体特征,而火山物质则对局部层位的沉积起到了显著作用;钙质生物生产力的变化对碳酸盐沉积的整体变化有一定的影响。     

冲绳海槽南部两万年来碳酸盐溶跃面的变迁

对冲绳海槽南部表层沉积和晚第四纪沉积柱状样中百余个样品进行了浮游及底栖有孔虫、翼足类等微体化石定量分析。通过表层沉积样品中底栖有孔虫占有孔虫全群比例、底栖有孔虫群中胶结质壳比例、浮游有孔虫碎壳率和浮游及底栖有孔虫丰度等多种标志的水深变化,确定冲绳海槽现代的碳酸盐溶跃面位于水深１５００～１６００ｍ处。进而,在高分辨率地层学基础上,检验这些指示溶解作用的标志和翼足类丰度等在柱状样中的变化,结果发现末次冰期冲绳海槽碳酸盐溶解作用显著减弱,碳酸盐溶跃面和文石补偿深度急剧变深;至冰后期碳酸盐溶解作用又急剧增强,溶跃面和文石补偿深度又变浅至与现代相当的位置。这些变化与南海等西太平洋其他海区的特征相一致。     

Back-arc rifting in the Okinawa Trough

Geological and geophysical data reveal that the Okinawa Trough shows incipient continental rifting, and crustal separation started from about 2 Ma. The early extensional movements in the trough are probably of Miocene age. In addition to the Miocene phase, two main periods of extension are recognized: a Pleistocene phase between 1.9 and 0.5 Ma and the present day phase. During the stage short central rifts (Central Grabens) were formed. The opening however, may have occurred only in the southern part of the trough basin having an average half spreading rate of 2 cm yr^?1 since Early Pleistocene time, producing its present width of several tens of kilometres. These activities were well represented by igneous intrusions, sedimentary facies and sedimentary structures in and around the Okinawa Trough. The width of the zone affected by back-arc extension (defined as Greater Okinawa Trough) is larger than the present Okinawa Trough, whose width is 200–250 km. The present form of the Greater Okinawa Trough started to form at the same time as that of the Okinawa Trough.     

Surficial Sedimentary Diatoms in Okinawa Trough and Its Response to Kuroshio Current

This paper describes the relative contents of dominant diatom species and the distributive characteristics of tropical pelagic species and diatom assemblages, and also discusses the relations between the relative content of tropical pelagic species and Kuroshio Current and between the distribution of diatom assemblages and material sources. The results show that the limit of＞20% relative content of tropical pelagic species is basically consistent with the demarcation of Kuroshio Current, and that the distributions of dominant diatom species and diatom assemblages reserve the records of their closer relations to material sources.     

Elemental geochemical records of seafloor hydrothermal activities in the sediments from the Okinawa Trough

The major and minor element contents in the sediment core H9 from the hydrothermal fields of the Okinawa Trough show a sharp change at the depth of 80 cm. The elements enriched in the upper 80 cm core are those enriched in the hydrothermal deposits and in the surface sediments recovered from the hydrothermal fields in the trough, which indicates the input of hydrothermal materials. Comparing with other hydrothermal sediments from Mid-ocean Ridges or the Lau Basin, the degree of the enrichment of elements iron, copper,cobalt, and nickel is relatively low. However, the enrichment of elements manganese, lead, arsenic, antimony and mercury is remarkable. The average contents of these elements in the upper 80 cm core sediments are three to six times those in the lower section, and 3~12 times those in the surface sediments which are not influenced by hydrothermal activities. Hydrothermal activities have contributed significant manganese, lead, arsenic, antimony and mercury to the sediments, and these elements are distinct indicators for the hydrothermal activity in the Okinawa Trough. The significant enrichment of these elements in Core H9 upward from the depth 80 cm indicates the start or the significant enhancing of the hydrothermal activity in this area at about 5 740 aB.P. The average accumulation rate of manganese during this period is about 40 461 μg/(cm2·ka), which is similar to the hydrothermal sediments in the Lau Basin or the East Pacific Rise.     

冲绳海槽中、南部热液活动区金属硫化物的地球化学特征

对新近(2014年)采自冲绳海槽南部Yonaguni Knoll IV热液活动区和中部伊平屋热液活动区的金属硫化物样品分别进行了X射线荧光光谱(XRF)和等离子体质谱(ICP-MS)分析,旨在通过对比分析两个热液活动区金属硫化物的元素地球化学特征,探讨两个不同热液活动区成矿元素的富集规律、热液成矿的作用过程及其区域差异。研究结果表明:在冲绳海槽中部和南部热液区分布有两种金属硫化物,分别为富Fe-Zn型硫化物和Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐);相较于大洋中脊和其它弧后盆地的热液硫化物,研究区硫化物中Pb的含量明显较高,而Cu和Fe的含量相对较低,这与冲绳海槽存在较厚的沉积盖层有关;无论是常量元素、微量元素、还是稀土元素(REE),其含量和相关的特征值都变化较大,表明研究区热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;富Fe-Zn型硫化物是在高温热液活动阶段形成的,而Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐)则形成于热液喷出海底与海水混合的过程中,成矿温度较低;即使在同一热液活动区,成矿环境也有较大变化,主要表现在成矿温度的波动上;研究区热液硫化物中REE的配分模式特征表明硫化物中REE的物源相同,但经历的过程(REE的迁移和富集)有所不同,反映了热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;热液成矿作用存在区域性差异,海槽南部的成矿温度较中部低,成矿物质来源方面,南部热液区硫化物的Pb含量较中部高,表明其成矿物质可能部分来源于沉积物。     

冲绳海槽及邻区火山作用与形成演化

冲绳海槽是新月形的弧后扩张盆地，强烈的构造活动和广泛的火山作用是海槽重要的特征。本文作者主要借助对海槽火山岩的常量元素、微量元素、Sr-Nd 同位素和年龄数据分析，结合火山的时空分布及相关构造地质条件，揭示了海槽火山作用的演化过程及其与本地区构造活动的关系，以便更好地了解海槽和沟-弧-盆体系的形成演化历史。作者通过研究得出:①海槽的火山岩石地球化学特征表明岩石属钙碱性系列，主要包括玄武岩、玄武质安山岩和流纹岩，岩石组成具双峰结构。②在海槽的不同区段内，火山作用具有一定的差异。海槽不同区段内火山带岩浆源区深度的差异，是造成海槽不同区段火山活动性质变化的原因，而岩浆源深度受俯冲带形态和地壳厚度控制。海槽北、中段火山岩以流纹岩和安山岩为主，流纹岩分布在海槽盆地内，形成时代较新( <1Ma)，安山岩大部分分布在岛弧火山带中，形成时代是中、晚中新世。海槽南段火山岩由玄武岩和玄武质安山岩组成，从老到新分布在琉球火山弧(大约13Ma)、台北火山带(3Ma～现代)和南段中央凹陷(晚第四纪)中。③琉球火山弧形成于中、晚中新世(17～6Ma)。但大约12Ma发生的吕宋弧与欧亚板块的碰撞作用改变了本地区的动力条件，而宫古断裂对此次改变起了阻断作用，使海槽南段的张裂要晚于北、中段。另外，中新世琉球岛弧南段的形成确定了海槽南段的弧后盆地性质。 冲绳海槽是年轻的弧后盆地，其岩浆、构造活动发育。对海槽岩浆作用的研究可上溯至20世纪50年代，但由于海水及恶劣气候等条件的制约，几十年来对海槽研究程度仍很有限，且在不同区段有很大差异。特别是对区内岩浆作用的研究，极大地受到样品采集偶然性的限制。作者收集前人资料综合对比海槽不同区段内火山活动的异同，了解海槽火山活动研究中的成就与问题， 为进一步开展此项研究打下基础。     

冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录

对采自冲绳海槽中部现代海底热液活动区的H9岩心沉积物进行了常量、微量元素分析,结果表明大部分元素含量在岩心75~80 cm处有一个明显的突变,上段中明显富集多种微量元素,这些元素正好对应于海槽中非热液活动区沉积物中相对亏损的元素,是热液活动区沉积物中的富集特征元素.75~80 cm处岩心沉积物中元素含量突变标志着冲绳海槽中部现代海底热液活动的开始或显著加强.除锰外,在其他热液活动区(如洋中脊等)显著富集的铁、铜、钴、镍在该区富集程度不高,但铅、鉮、锑、汞在上段岩心沉积物中的平均含量较下段高3~6倍,较非热液活动区沉积物中含量高3~12倍.这些富集元素与冲绳海槽热液活动成因硫化物中富集元素非常一致,表明该区热液活动对沉积物中锰、铅、鉮、锑、汞具有重要贡献,锰、铅、鉮、锑、汞是海槽中部现代海底热液活动的特征性示踪元素组合.岩心沉积物中很好地记录了热液活动的发展演化,该区海底热液活动从距今5740a开始发生或显著增强,并且一直持续到现在,只是其间活动程度经历了强弱变化,岩心上段锰的平均堆积速率约为40.461μg/(cm2·ka),与其他热液活动区的相当.     

冲绳海槽末次冰期以来千年尺度古海洋演化的沉积记录

格陵兰冰芯的δ18O记录表明，末次冰期的气候发生了一系列快速的冷暖交替过程，即所谓的Dansgaard-Oeschgerk旋回(Dansgaard et al.,1995；Stuiver et al.,1995；Grootes et al.,1997)。在北大西洋区域，海洋的沉积记录也清楚地再现了在总的冰期背景下代表强烈冰川漂移事件的6次变冷事件,即所谓的Heinrich事件(Bond et al.,1992，1993；Rasmussen et al.,1997；Andrews,1998)。通过对比发现Dansgaand-Oeschger旋回和Heinrich事件并非两个孤立的气候演变过程,Heinrich事件(H)发生在Dansgaard Oeshger旋回的最冷期，几次大的Heinrich事件使格陵兰的大气温度在冰期的气候条件下又降低3-6℃(Mayewski et al.，1997)。随后，越来越多的研究成果表明，这些气候事件的发生，尤其冷事件并不仅限于格陵兰和北大西洋等北半球的高纬度地区，几乎在全球各大区域均找到了它们的印记。 冲绳海槽作为西太平洋的一个弧后盆地，其较高的沉积速率和对全球气候变化的“放大效应”，为我们识别过去地质历史时期气候演化事件并进行全球对比提供了可靠的保证。本文作者对取自冲绳海槽北部的CSH1孔的孢粉组合和中部DGKS9603孔的浮游有孔虫动物群进行了分析，以期获得有关北半球高纬度地区记录的末次冰期气候突变事件具有全球意义的新证据。     

Holocene tephra deposits in the northern Okinawa Trough

1 Introduction Volcanic activities have played an important role in the process of global climatic changes. Being good stratigraphic markers, widespread tephra layers in ma- rine sediments can provide reliable evidences for the regional paleoceanographic …     

冲绳海槽北部的全新世火山碎屑沉积

分析了冲绳海槽北部的CSH1岩芯沉积物中矿物组成、化学元素质量分数和粒度的变化规律,研究结果表明,在全新世期间,日本九州岛发生了2次大规模火山喷发活动,造成大量的火山物质沉积在冲绳海槽北部。从岩芯最上部的沉积物中可识别出2层火山碎屑沉积,它们都具有沉积物粒径突然变粗、SiO2和Na2O等化合物的质量分数突然增加以及粘土矿物、挥发份、Fe2O3、MgO、CaO和Sr的质量分数迅速下降等特征。沉积物粒度数据的端员分析结果表明,冲绳海槽北部全新世沉积物中的硅酸盐碎屑是由陆源碎屑物质和火山灰按不同的比例混合而成的。有火山物质混入的沉积物的粒度分布多呈现双峰模式,粒度众数值分别为74.3和7.81μm。浮游有孔虫壳体的AMS14C测年结果表明,2层火山碎屑所对应的火山喷发年代分别为7 210和10 870 cal.aBP。其中前者与K-Ah火山的喷发时间一致,后者可能与Kuju火山在12~10 cal.kaBP期间的喷发有关。