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南海大洋钻探系列报道之十三:触摸南海深部的大洋玄武岩(二)

时间:2014-03-21浏览:22

“南海大洋钻探”专栏
[编者按] 小年夜从香港出发的大洋钻探船,载着同济的七位教授,正在南海四千米的深海底探索奥秘。听吧,这就是他们从船上发来的信息。让我们和深海战士们在一起,为航次的成功祝福,为同济人的深海贡献而自豪!

触摸南海深部的大洋玄武岩(二)

        根据汪品先院士主持的南海第一次大洋钻探(ODP 184航次,1999年)的站位测井信息,我估计349航次的第一个站位的沉积物厚度在960米左右。果然,在钻探至近900米时,突然发现褐黄色泥岩,与上部的沉积岩颜色迥异,船上科学家们推测可能是快到基底的大洋玄武岩了,因为在玄武岩与沉积岩界面可能存在很强的流体活动,也可能因为玄武岩对沉积物的烘烤与物质交换,或者因为早期深海软泥沉积异常。总之,如此大的变化预示着大洋玄武岩的到来。

        很快发现钻探速度明显减慢,在经过漫长的等待之后,终于获得了南海第一个玄武岩岩芯,与上部沉积岩在颜色和密度等方面差异巨大,因为玄武岩来自深部岩浆的冷却,含有很多的铁镁质的矿物,密度如此之高,所以会使得钻探速度非常缓慢,一个小时只能钻探几米。看到这些岩芯后,大家都异常兴奋,因为获得南海大洋玄武岩是这个航次的首要目标之一,现在看来就要成功了。而且玄武岩出现的比预测的还稍微早了点,因为钻探中发现依据ODP 184航次获得的测井资料建立的时间—深度关系给出的海盆沉积物深度估计稍微偏大一点,但是相差几十米而已,这样钻探前所担心的深度估计误差也就消除了。

        可是继续钻探70米之后,突然又发现近10米厚的褐黄色泥岩,里面含有火山碎屑,这让很多人都感到意外,也很担心,因为如果下面泥岩厚度巨大,上面70米的玄武岩就不一定是在洋中脊形成大洋玄武岩,而可能是附近海山喷溢出的海山玄武岩,也有可能是沉积岩之间的岩脉,真正的大洋玄武岩可能还在更深部?大海和岩石似乎在与我们捉迷藏。

        幸好,船上的岩石学家根据岩芯的特征,发现熔岩流动和冷却特征,比较倾向认为是大洋玄武岩。更深处进一步钻探获得的岩芯又是回到玄武岩,所以这个泥岩夹层并不是特别厚,很可能是在洋中脊附近的沉积物,沉积之后又被晚期的洋中脊岩浆流覆盖。这种现象在世界其它洋中脊上也存在,显示了洋中脊岩浆活动的多阶段性。而且很幸运的是,这套夹在玄武岩中的泥岩还含有保存较好的硅质化石,能够告诉我们明确的地质时代,所以获得泥岩夹层并不是坏事,反而是非常理想的结果。

图片说明:作者与南海大洋玄武岩岩芯。自左至右:Anne Briais,李春峰,张国良,苏新
(图片说明:作者与南海大洋玄武岩岩芯。自左至右:Anne Briais,李春峰,张国良,苏新。Peter Clift拍摄)

        虽然都是深部岩浆喷溢冷却的结果,地球化学研究表明,大洋玄武岩可能来自比较原始和亏损的深部地幔岩浆,而海山玄武岩的岩浆源可能经过比较多的岩浆分异作用和物质再循环,所以他们两者在地球化学成分上有较大的区别,大洋玄武岩可以带给我们更多的地球深部地幔的信息。现在仍然需要进一步分析这些岩芯是大洋玄武岩还是海山玄武岩。

        船上的岩石学家和地球化学家及时在显微镜下分析了玄武岩的矿物特征,同时分析了其化学成分,发现其中钾元素的含量极低,与典型洋中脊玄武岩的特征类似。至此,大家心里的疑问终于消除了,手里拿着这些沉甸甸的石头,心里踏实了很多。获得玄武岩还只是成功的第一步,更大的研究挑战还在后面呢。

(文:李春峰,同济大学海洋与地球科学学院,南海IODP 349航次共同首席科学家;2014年3月17日)

最后更新 (2014-06-02 14:08)

 
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