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浙江大学海洋学院张朝晖教授研究成果在《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》发表,报道Amami-Sankaku盆地沉积物孔隙水化学和同位素组成的快速变化反映了渐新世中期开始的弧裂作用

 

 

       2020年2月20日国际知名地学杂志《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》以Rapid Shifts in Chemical and Isotopic Compositions of Sediment Pore Waters in the Amami Sankaku Basin in Response to Initial Arc Rifting in the Mid-Oligocene为题在线发表了浙江大学海洋学院张朝晖教授参加IODP 351航次的研究成果。

       IODP 351航次从弧后Amami-Sankaku盆地(ASB)获取了1600米的沉积物。孔隙水化学和同位素组成的演化反映了两个不同的沉积阶段,即新近缓慢堆积163m厚的软泥,形成于从晚渐新世/早中新世末开始的23Ma(7 m/Ma),和底部以50 m/Ma的速率快速沉积的1.3 km厚的火山碎屑沉积物。

 

Figure 2. Downcore variations of chemical and isotopic components in pore water of sediment sequence at Site U1438

 

       过去的23Ma中孔隙水中的Cl和Ca浓度几乎保持不变,但随着深度而增加,在深部显著富集。Mg浓度在~29.5 Ma之前几乎耗尽,这与当时ASB地处九州-帕劳海岭(KPR)的火山喷发前沿所带来的火山碎屑重力流沉积速率极高的时期一致。强烈蚀变作用使孔隙水中的镁和硅转化为沸石和粘土矿物。Mg浓度突然增加的突变点可以代表初始弧裂作用的时间,要早于岩性Unit III和Unit II的地层界线。然后镁浓度持续增加,表明活动火山轴继续从ASB往东迁移,输入ASB的火山碎屑沉积减少,海水的影响增加。孔隙水的d18O和dD值也从较轻和较宽的范围演变为较重和较窄的范围。在~29.5ma之前,孔隙水中的Mn和Si浓度也几乎耗尽,然后随同Mg一起迅速增加,但是在~17.5 Ma时突然下降,这可能是由于火山碎屑物质停止输入所致。

 

Figure 3. Evolution of chemical and isotopic compositions of pore waters at Site U1438

 

       ASB盆地 U1438站位孔与弧后西菲律宾海盆地(WPB) 1201站位都位于KPR的正西方,基底年龄50 Ma。两者的隙水中Ca和Mg的变化变化非常相似,d18O变化范围都达到了4.7‰。但Izu Bonin弧前盆地793站位的孔隙水的化学组成变化显著不同,那是因为弧前盆地从火山玻璃的早期粘土蚀变,到后期粘土胶结,然后是沸石胶结,最后是碳酸盐胶结的转变更为明显,形成的物理隔离有效地阻止了化学组成的扩散。KPR的东边是南部的Parece Vela盆地和北边的Shikoku盆地,它们的特点都是基底年龄不到20 Ma。Parece Vela盆地的450号和53号钻孔的沉积物孔隙水化学组成变化很小,d18O变化范围只有1‰。而Daito盆地的446钻孔的孔隙水演化中,体现出基底玄武岩是是钙的来源和镁的汇。孔隙水化学和同位素组成的变化不仅反映了沉积和蚀变的历史,而且有助于构造活动的重建。

  

       全文链接:http://doi.org/10.1029/2019GC008845

 

 

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