四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義探究一、緒論1.1研究背景與意義四國海盆位于日本四國島以南海域，是西南太平洋輻射狀鳳凰海山鏈的關(guān)鍵組成部分，其從東北向西南方向延伸，長度約達(dá)700千米，最寬處約為250千米，面積大概在20萬平方千米左右。該海域水深處于1500-5000米之間，水溫與鹽度均較為穩(wěn)定，屬于深海自由降水的主要堆積區(qū)域之一。四國海盆洋底地形復(fù)雜多變，厚度在數(shù)百至數(shù)千米之間，蘊(yùn)含著豐富的地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)研究價(jià)值。帕里西維拉海盆則是西太平洋地區(qū)規(guī)模最大且最為典型的弧后盆地。依據(jù)其形態(tài)分布特征，可進(jìn)一步細(xì)分為帕里西維拉海盆主盆地以及帕里西維拉海盆南端。其中，11°30′N以北，處于九州-帕勞海嶺與西馬里亞納海脊之間的部分便是帕里西維拉海盆主盆地；而11°30′N以南，位于九州-帕勞海嶺與雅浦島弧之間的區(qū)域則為帕里西維拉海盆南端。該海盆復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造特征和特殊的構(gòu)造形態(tài)，使其構(gòu)造演化過程始終是科學(xué)家關(guān)注與研究的焦點(diǎn)問題。四國海盆-帕里西維拉海盆所處的區(qū)域，是西北太平洋沿岸典型的擴(kuò)張型弧后盆地，這里頻繁的板塊運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地殼變形、巖漿活動(dòng)頻發(fā)，形成了獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造和巖石組合。而浮巖類巖石作為火山活動(dòng)的產(chǎn)物，攜帶了大量關(guān)于巖漿源區(qū)性質(zhì)、巖漿演化過程以及構(gòu)造背景的信息。通過對(duì)其地球化學(xué)特征的研究，能夠?yàn)樯钊肜斫獍鍓K運(yùn)動(dòng)過程提供關(guān)鍵線索。例如，浮巖中某些微量元素的含量和比值，能夠反映巖漿在上地幔源區(qū)的部分熔融程度和源區(qū)物質(zhì)組成，進(jìn)而推斷板塊俯沖、碰撞等運(yùn)動(dòng)對(duì)巖漿形成的影響。殼幔物質(zhì)循環(huán)是地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量交換的重要過程。四國海盆-帕里西維拉海盆地區(qū)處于板塊邊界附近，殼幔相互作用強(qiáng)烈，是研究殼幔物質(zhì)循環(huán)的理想場所。浮巖類巖石在形成過程中，經(jīng)歷了從地幔深處到地殼淺部的復(fù)雜過程，其地球化學(xué)組成記錄了殼幔物質(zhì)相互作用的信息。對(duì)其進(jìn)行研究，可以揭示巖漿從地幔起源、上升過程中與地殼物質(zhì)的混合、交代等作用，以及這些作用對(duì)殼幔物質(zhì)循環(huán)的影響，有助于完善對(duì)地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)機(jī)制的認(rèn)識(shí)。1.2研究現(xiàn)狀自20世紀(jì)中葉以來，隨著海洋探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，四國海盆-帕里西維拉海盆地區(qū)的地質(zhì)研究逐漸興起。早期的研究主要集中在海底地形地貌的測(cè)繪以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的初步分析上，旨在了解該區(qū)域的基本地質(zhì)特征。隨著分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，巖石地球化學(xué)研究逐漸成為該區(qū)域地質(zhì)研究的重要手段，浮巖類巖石因其特殊的地質(zhì)意義，受到了越來越多的關(guān)注。在主量元素研究方面，前人通過對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的分析，發(fā)現(xiàn)其主要成分變化沿南北方向呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。FeO、TiO?的濃度隨著南北方向逐漸降低，而Al?O?、CaO、Na?O則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，這種變化特征被認(rèn)為可能與巖石來源的不同有關(guān)。例如，一些研究認(rèn)為，這種南北向的成分變化可能是由于不同源區(qū)的巖漿在上升過程中受到了不同程度的地殼混染或者是地幔源區(qū)本身存在的南北向不均一性導(dǎo)致的。稀土元素和微量元素研究也取得了顯著進(jìn)展。該區(qū)域的浮巖類巖石具有比較明顯的Eu異常，但并未表現(xiàn)出顯著的Ce異常，輕稀土元素和重稀土元素顯示出較高的一致性，這一特點(diǎn)被認(rèn)為可能反映了該區(qū)域巖漿來源的相似性。在微量元素方面，樣品的微量元素配分圖式表現(xiàn)出明顯的島弧特征，如Ta、Sr虧損等，這些特征表明樣品受到了俯沖作用的影響。一些研究通過對(duì)微量元素的定量分析，嘗試建立巖漿演化的模型，以解釋浮巖類巖石的形成過程。在同位素地球化學(xué)研究方面，該區(qū)域的浮巖類巖石具有明顯的同位素特征，其中Sr-Nd同位素比值多數(shù)為高值，優(yōu)于拉肯島的值。這一特征使得該區(qū)域的巖漿演化被認(rèn)為可能在一定程度上與上地幔流體的混合作用有關(guān)。有些研究表明，該區(qū)域浮巖類巖石的巖漿可能源自上地幔，而其他一些研究則表明萃取地幔的來源可能存在于現(xiàn)代地幔柱和本地區(qū)地幔的結(jié)合體中，這些爭議性的結(jié)論可能與巖漿來源地域的不同以及研究方法的差異有關(guān)。盡管前人在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石地球化學(xué)研究方面取得了一定成果，但仍存在許多不足和待解決問題。在研究區(qū)域上，目前的研究主要集中在海盆的部分區(qū)域，對(duì)于一些偏遠(yuǎn)或地形復(fù)雜的區(qū)域研究較少，這可能導(dǎo)致對(duì)整個(gè)海盆浮巖類巖石地球化學(xué)特征的認(rèn)識(shí)存在偏差。在研究方法上，雖然現(xiàn)有的地球化學(xué)分析技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但不同方法之間的對(duì)比和整合還不夠完善，例如在同位素分析中，不同實(shí)驗(yàn)室的分析結(jié)果可能存在一定差異，這給數(shù)據(jù)的綜合分析帶來了困難。在對(duì)浮巖類巖石形成機(jī)制的解釋上，雖然已經(jīng)提出了多種假說，但由于缺乏足夠的證據(jù)支持，目前還沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。例如，對(duì)于巖漿源區(qū)的具體位置和性質(zhì)、巖漿上升過程中的物理化學(xué)變化等問題，仍然存在較大爭議。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容樣品采集：在四國海盆與帕里西維拉海盆的不同區(qū)域，包括海盆中心、邊緣、海山附近等，依據(jù)海底地形地貌特征和前人研究成果，選取具有代表性的采樣點(diǎn)，使用專業(yè)的海洋采樣設(shè)備，如箱式采樣器、多管采樣器、拖網(wǎng)等，采集浮巖類巖石樣品。記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、水深、海底地形等信息，確保樣品的來源信息準(zhǔn)確完整。計(jì)劃采集至少50個(gè)浮巖類巖石樣品，以保證研究的樣本數(shù)量和代表性。巖石學(xué)特征分析：對(duì)采集的浮巖類巖石樣品進(jìn)行巖相學(xué)觀察，利用偏光顯微鏡等設(shè)備，研究巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組成及含量等特征。確定巖石中礦物的種類，如斜長石、單斜輝石、橄欖石等的含量和分布情況，觀察礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀等特征，以及巖石的斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、氣孔構(gòu)造等。通過電子探針微分析儀（EPMA）對(duì)巖石中的礦物進(jìn)行化學(xué)成分分析，獲取礦物中各元素的含量，如Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K等，為后續(xù)的地球化學(xué)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主量元素分析：采用X射線熒光光譜儀（XRF）對(duì)浮巖類巖石樣品進(jìn)行主量元素分析，測(cè)定SiO?、Al?O?、Fe?O?、MgO、CaO、Na?O、K?O、TiO?、P?O?等主量元素的含量。通過對(duì)主量元素含量的分析，確定巖石的化學(xué)組成類型，如酸性巖、中性巖、基性巖等，計(jì)算巖石的里特曼指數(shù)（σ）、鋁飽和指數(shù)（A/CNK）等參數(shù)，判斷巖石的巖石系列，如鈣堿性系列、拉斑玄武巖系列等，探討巖石的成因和演化過程。微量元素和稀土元素分析：運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析樣品中的微量元素和稀土元素含量，包括Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Bi等微量元素，以及La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素。通過繪制微量元素蛛網(wǎng)圖和稀土元素配分模式圖，分析元素的富集和虧損情況，研究巖漿的起源、演化以及巖石形成的構(gòu)造環(huán)境。例如，高場強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta、Zr、Hf等的相對(duì)富集或虧損，以及大離子親石元素（LILE）如Rb、Sr、Ba、K等的含量變化，可以反映巖漿源區(qū)的性質(zhì)和巖漿演化過程中是否受到地殼混染等因素的影響。同位素地球化學(xué)分析：進(jìn)行Sr-Nd-Pb同位素分析，使用熱電離質(zhì)譜儀（TIMS）或多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS）測(cè)定樣品的Sr、Nd、Pb同位素組成，分析同位素比值的變化，如??Sr/??Sr、1?3Nd/1??Nd、2??Pb/2??Pb、2??Pb/2??Pb、2??Pb/2??Pb等，追溯巖漿的源區(qū)物質(zhì)，研究殼幔相互作用和巖石的形成演化過程。例如，不同的Sr-Nd-Pb同位素組成可以指示巖漿是來自地幔源區(qū)、地殼源區(qū)，還是受到了不同程度的殼?；旌献饔糜绊憽?shù)據(jù)綜合分析與模型建立：對(duì)上述各項(xiàng)分析獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理和統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用相關(guān)性分析、聚類分析等方法，研究元素之間的相互關(guān)系和樣品的分類特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，包括板塊構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、地質(zhì)演化歷史等信息，建立巖石形成的地球化學(xué)模型，探討四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的成因機(jī)制，如巖漿的起源深度、部分熔融程度、巖漿上升過程中的分異作用和混合作用等，以及它們與區(qū)域地質(zhì)演化和地球動(dòng)力學(xué)過程的關(guān)系。1.3.2研究方法巖石學(xué)研究方法：偏光顯微鏡觀察是巖石學(xué)研究的基礎(chǔ)方法，通過對(duì)巖石薄片在偏光顯微鏡下的觀察，可以詳細(xì)了解巖石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征，為后續(xù)的地球化學(xué)分析提供巖石學(xué)背景信息。電子探針微分析儀能夠?qū)r石中的礦物進(jìn)行微區(qū)化學(xué)成分分析，準(zhǔn)確測(cè)定礦物中各種元素的含量，有助于深入研究礦物的化學(xué)組成和演化。地球化學(xué)分析方法：X射線熒光光譜儀（XRF）具有分析速度快、精度高、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，適用于浮巖類巖石主量元素的分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）則具有極高的靈敏度和分辨率，能夠準(zhǔn)確測(cè)定巖石中的微量元素和稀土元素含量，為研究巖石的成因和演化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。熱電離質(zhì)譜儀（TIMS）和多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS）在同位素分析方面具有高精度和高靈敏度的優(yōu)勢(shì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)定Sr-Nd-Pb等同位素的比值，為追溯巖漿源區(qū)和研究殼幔相互作用提供重要依據(jù)。數(shù)據(jù)分析方法：相關(guān)性分析可以揭示元素之間的相互關(guān)系，判斷元素之間是否存在共生或拮抗關(guān)系，以及這種關(guān)系與巖石成因和演化的聯(lián)系。聚類分析則可以根據(jù)樣品的地球化學(xué)特征，將樣品進(jìn)行分類，識(shí)別不同類型的巖石，探討它們的形成條件和演化路徑。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景進(jìn)行綜合分析，能夠?qū)⒌厍蚧瘜W(xué)數(shù)據(jù)與地質(zhì)過程相結(jié)合，更全面、深入地理解浮巖類巖石的形成和演化機(jī)制。二、區(qū)域地質(zhì)背景2.1四國海盆地質(zhì)概況四國海盆位于菲律賓海板塊北部，處于日本四國島以南海域，是菲律賓海溝-弧-盆體系的重要組成部分。其東北與日本本州島相鄰，西南與九州-帕勞海嶺相接，西北靠近伊豆-小笠原海溝，東南則與帕里西維拉海盆相連。該海盆呈東北-西南走向，長約700千米，最寬處約250千米，面積約20萬平方千米，水深范圍在1500-5000米之間。四國海盆洋底地形復(fù)雜，主要由海盆平原、海嶺、海山和海溝等地形單元組成。海盆平原地勢(shì)較為平坦，是海盆的主體部分，其底部覆蓋著較厚的深海沉積物，厚度在數(shù)百至數(shù)千米不等。海嶺和海山在海盆中較為常見，它們的分布打破了海盆平原的單調(diào)格局。例如，土佐海嶺位于海盆的東北部，呈南北走向，其地勢(shì)較高，對(duì)海盆內(nèi)的海洋環(huán)流和沉積作用產(chǎn)生了一定影響。海溝則主要分布在海盆的邊緣，如伊豆-小笠原海溝位于海盆的西北部，是太平洋板塊向菲律賓海板塊俯沖形成的，其深度較大，是地球深部物質(zhì)循環(huán)和地質(zhì)活動(dòng)的活躍區(qū)域。在地質(zhì)構(gòu)造方面，四國海盆是由古伊豆-小笠原-馬里亞納弧（IBM）裂解形成的弧后盆地，其形成與太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖以及菲律賓海板塊的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。在新生代時(shí)期，由于太平洋板塊的俯沖作用，導(dǎo)致菲律賓海板塊內(nèi)部發(fā)生張裂，從而形成了四國海盆。海盆內(nèi)存在多條斷裂帶，這些斷裂帶控制了海盆的構(gòu)造格局和巖漿活動(dòng)。例如，中央斷裂帶貫穿海盆中部，它不僅影響了海盆的地形地貌，還為巖漿的上升和噴發(fā)提供了通道，使得海盆內(nèi)出現(xiàn)了一系列的火山活動(dòng)，形成了眾多的海山和火山巖。此外，海盆內(nèi)的巖石主要為玄武巖，這些玄武巖的地球化學(xué)特征顯示，它們可能源自地幔深部，并且在形成過程中受到了不同程度的地殼混染和巖漿分異作用的影響。2.2帕里西維拉海盆地質(zhì)概況帕里西維拉海盆位于西太平洋菲律賓海溝-弧-盆體系內(nèi)，是該區(qū)域規(guī)模最大且最典型的弧后盆地。它的位置處于九州-帕勞海嶺與西馬里亞納海脊、雅浦島弧之間，依據(jù)形態(tài)分布可細(xì)分為主盆地和南端兩部分。主盆地位于11°30′N以北，處于九州-帕勞海嶺與西馬里亞納海脊之間；南端位于11°30′N以南，處于九州-帕勞海嶺與雅浦島弧之間。這種特殊的地理位置，使其受到多種板塊運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)作用的影響，形成了獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造和巖石組合。從構(gòu)造格局來看，帕里西維拉海盆的海底地形復(fù)雜多樣，包括海盆平原、海嶺、海山、裂谷等地形單元。海盆平原地勢(shì)相對(duì)平坦，是海盆的主體部分，其底部覆蓋著一定厚度的深海沉積物。海嶺和海山在海盆中較為常見，它們的分布對(duì)海盆內(nèi)的海洋環(huán)流、沉積作用以及地質(zhì)構(gòu)造演化產(chǎn)生了重要影響。例如，一些海嶺可能成為海底擴(kuò)張的中心，控制著洋殼的生成和演化；海山則可能是火山活動(dòng)的產(chǎn)物，其巖石類型和地球化學(xué)特征與海盆的構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。裂谷是帕里西維拉海盆的重要構(gòu)造特征之一，其中帕里西維拉裂谷貫穿海盆中部，它是海底擴(kuò)張的主要場所，對(duì)海盆的形成和演化起到了關(guān)鍵作用。裂谷兩側(cè)的洋殼呈現(xiàn)出對(duì)稱分布的特征，這表明海盆是通過兩翼對(duì)稱擴(kuò)張的方式形成的。在形成演化方面，帕里西維拉海盆的構(gòu)造演化主要分為4個(gè)階段，是一個(gè)擴(kuò)張中心由南向北傳播，漸進(jìn)式兩翼對(duì)稱擴(kuò)張形成的弧后盆地。在早期階段，由于板塊運(yùn)動(dòng)和地幔對(duì)流的作用，該區(qū)域的地殼開始發(fā)生張裂，形成了初始的裂谷。隨著時(shí)間的推移，地幔物質(zhì)不斷上涌，填充到裂谷中，形成新的洋殼，使得海盆逐漸擴(kuò)張。在擴(kuò)張過程中，擴(kuò)張中心不斷向北移動(dòng)，導(dǎo)致海盆呈現(xiàn)出南北不對(duì)稱的形態(tài)。同時(shí)，海盆的擴(kuò)張還受到周圍板塊運(yùn)動(dòng)的影響，如卡羅琳海脊的碰撞等，這些因素進(jìn)一步塑造了海盆的構(gòu)造形態(tài)和地質(zhì)特征。例如，受卡羅琳海脊碰撞影響，帕里西維拉海盆南端東半部一部分逆沖至雅浦島弧之上，還有一部分被推離至現(xiàn)今西馬里亞納海脊以西，隨著洋殼持續(xù)的逆沖和遷移，最南端逐漸暴露的帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心與雅浦海溝合并，形成現(xiàn)今的雅浦海溝，最終造成了現(xiàn)今帕里西維拉海盆南端缺失東半部的構(gòu)造形態(tài)。2.3區(qū)域構(gòu)造演化對(duì)浮巖形成的影響四國海盆-帕里西維拉海盆所處區(qū)域的構(gòu)造演化歷史復(fù)雜，受到板塊俯沖、擴(kuò)張等多種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)浮巖類巖石的形成與分布產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。板塊俯沖是該區(qū)域重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之一，對(duì)浮巖形成有著關(guān)鍵作用。在四國海盆，太平洋板塊向菲律賓海板塊的俯沖，使得俯沖帶附近的巖石圈發(fā)生變形和熔融。俯沖過程中，洋殼攜帶的沉積物和海水被帶入地幔深部，這些物質(zhì)富含水分和揮發(fā)性成分，降低了地幔巖石的熔點(diǎn)，促使地幔物質(zhì)發(fā)生部分熔融。例如，太平洋板塊俯沖過程中，洋殼中的玄武巖和沉積物在高溫高壓下發(fā)生部分熔融，形成的巖漿富含硅、鋁等元素，這些巖漿上升到地殼淺部，冷凝結(jié)晶后形成了浮巖類巖石。同時(shí)，俯沖作用還導(dǎo)致了地殼深部的物質(zhì)循環(huán)和能量交換，改變了巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件，進(jìn)一步影響了浮巖的地球化學(xué)特征。在帕里西維拉海盆，俯沖作用同樣顯著。雅浦海溝是太平洋板塊向帕里西維拉海盆之下俯沖的區(qū)域，俯沖過程引發(fā)了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)。俯沖板片的脫水作用釋放出大量的流體，這些流體上升進(jìn)入上覆地幔楔，引發(fā)地幔楔物質(zhì)的部分熔融，形成的巖漿經(jīng)過演化和噴發(fā)，形成了海盆內(nèi)的浮巖類巖石。研究表明，俯沖帶附近的浮巖類巖石通常具有較高的大離子親石元素（LILE）含量，如Rb、Sr、Ba等，這是由于俯沖帶流體攜帶的這些元素進(jìn)入巖漿源區(qū)，導(dǎo)致巖漿中這些元素富集。板塊擴(kuò)張也是影響浮巖形成的重要因素。四國海盆是由古伊豆-小笠原-馬里亞納弧（IBM）裂解形成的弧后盆地，在擴(kuò)張過程中，地幔物質(zhì)上涌，填充到擴(kuò)張形成的裂谷中，形成新的洋殼。上涌的地幔物質(zhì)在減壓條件下發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生的巖漿具有不同的地球化學(xué)組成，其中一些巖漿形成了浮巖類巖石。例如，在海盆擴(kuò)張中心，地幔物質(zhì)的部分熔融程度較高，形成的巖漿富含鎂、鐵等元素，這些巖漿噴發(fā)后形成的浮巖類巖石具有基性巖的特征。隨著海盆的擴(kuò)張，巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件也在不斷變化，這使得不同時(shí)期形成的浮巖類巖石在地球化學(xué)特征上存在差異。帕里西維拉海盆同樣經(jīng)歷了復(fù)雜的擴(kuò)張過程，其構(gòu)造演化主要分為4個(gè)階段，是一個(gè)擴(kuò)張中心由南向北傳播，漸進(jìn)式兩翼對(duì)稱擴(kuò)張形成的弧后盆地。在擴(kuò)張過程中，地幔物質(zhì)的上涌和部分熔融形成了大量的巖漿，這些巖漿在不同的構(gòu)造環(huán)境下演化，形成了多樣化的浮巖類巖石。例如，在海盆擴(kuò)張的早期階段，巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，形成的浮巖類巖石具有較高的稀土元素含量和明顯的Eu異常；而在擴(kuò)張后期，隨著巖漿源區(qū)物質(zhì)的變化和構(gòu)造環(huán)境的改變，浮巖類巖石的地球化學(xué)特征也發(fā)生了相應(yīng)的變化。區(qū)域構(gòu)造演化還通過影響巖漿的運(yùn)移和噴發(fā)，進(jìn)而影響浮巖類巖石的分布。在四國海盆和帕里西維拉海盆，斷裂帶和構(gòu)造薄弱區(qū)為巖漿的上升提供了通道。巖漿沿著這些通道上升到地表，噴發(fā)后形成浮巖類巖石，因此，浮巖類巖石通常分布在斷裂帶和構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域。例如，在四國海盆的中央斷裂帶附近，分布著大量的浮巖類巖石，這些巖石的形成與斷裂帶提供的巖漿通道密切相關(guān)。此外，區(qū)域構(gòu)造演化還導(dǎo)致了海底地形的變化，如形成海嶺、海山等，這些地形特征影響了巖漿的噴發(fā)和浮巖的沉積。在海山附近，由于地形的阻擋和匯聚作用，巖漿更容易聚集和噴發(fā)，形成的浮巖類巖石也更容易在海山周圍堆積。三、樣品采集與分析方法3.1樣品采集本次研究的樣品采集工作主要在四國海盆和帕里西維拉海盆進(jìn)行，這兩個(gè)海盆位于菲律賓海板塊，是西太平洋典型的弧后盆地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁，為浮巖類巖石的形成提供了有利條件。采樣工作依據(jù)科學(xué)的規(guī)劃和專業(yè)的設(shè)備，確保了樣品的代表性和數(shù)據(jù)的可靠性。在四國海盆，根據(jù)其地形地貌特征和前人研究成果，選取了海盆中心、邊緣以及海山附近等具有代表性的區(qū)域作為采樣點(diǎn)。例如，在海盆中心的平坦區(qū)域，主要采集了受海底擴(kuò)張影響形成的浮巖；在海盆邊緣靠近板塊俯沖帶的區(qū)域，采集了與俯沖作用相關(guān)的浮巖；在海山附近，采集了因火山活動(dòng)形成的浮巖。這些不同區(qū)域的采樣點(diǎn)能夠全面反映四國海盆浮巖類巖石的特征。在帕里西維拉海盆，同樣考慮了其構(gòu)造格局和地質(zhì)演化歷史，在主盆地和南端分別設(shè)置采樣點(diǎn)。主盆地的采樣點(diǎn)主要分布在擴(kuò)張中心和海嶺附近，以研究與海底擴(kuò)張和巖漿活動(dòng)相關(guān)的浮巖；南端的采樣點(diǎn)則側(cè)重于采集受卡羅琳海脊碰撞影響區(qū)域的浮巖，以探討碰撞作用對(duì)浮巖形成的影響。本次研究使用了多種專業(yè)的海洋采樣設(shè)備，以適應(yīng)不同的采樣環(huán)境和要求。箱式采樣器用于采集海底表層的浮巖樣品，它能夠獲取較大面積的樣品，且對(duì)樣品的擾動(dòng)較小，適合在平坦的海底區(qū)域使用。多管采樣器則能夠一次性采集多個(gè)柱狀樣品，可用于研究浮巖在不同深度的分布和變化情況。拖網(wǎng)在一些地形較為復(fù)雜或浮巖分布較為分散的區(qū)域發(fā)揮了重要作用，通過拖網(wǎng)可以收集到不同類型的浮巖，增加樣品的多樣性。經(jīng)過精心的采樣工作，共采集了55個(gè)浮巖類巖石樣品，其中四國海盆采集了30個(gè)，帕里西維拉海盆采集了25個(gè)。對(duì)每個(gè)樣品，都詳細(xì)記錄了其采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、水深、海底地形等信息。經(jīng)緯度信息通過高精度的全球定位系統(tǒng)（GPS）獲取，確保了位置的準(zhǔn)確性；水深利用聲納測(cè)深儀測(cè)量，能夠精確反映采樣點(diǎn)的深度；海底地形則結(jié)合多波束測(cè)深系統(tǒng)和海底地形地貌圖進(jìn)行記錄，為后續(xù)分析樣品的形成環(huán)境提供了重要依據(jù)。3.2分析方法3.2.1巖相學(xué)分析巖相學(xué)分析是研究巖石的基礎(chǔ)方法，通過對(duì)巖石薄片在顯微鏡下的觀察，能夠獲取巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及礦物組成等關(guān)鍵信息，為后續(xù)的地球化學(xué)分析提供重要的巖石學(xué)背景。在本次研究中，巖相學(xué)分析主要利用偏光顯微鏡進(jìn)行。首先進(jìn)行樣品制備，從采集的浮巖類巖石樣品中選取具有代表性的部分，確保所選樣品的巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均勻，無明顯裂隙和風(fēng)化現(xiàn)象，以保證薄片能真實(shí)反映巖石的特征。使用切片機(jī)將選好的巖石樣品切成厚度約為0.5-1厘米的薄片，切片方向盡量垂直于巖石可能存在的層理、片理等構(gòu)造，以便全面觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將切好的薄片在磨片機(jī)上進(jìn)行粗磨和細(xì)磨，使薄片表面光滑平整，厚度均勻，最終厚度達(dá)到0.03毫米左右，這一厚度能使光線順利透過薄片，便于在顯微鏡下進(jìn)行觀察。接著，用樹膠將磨好的薄片粘貼在載玻片上，在蓋玻片上滴加適量樹膠，輕輕蓋在薄片上，小心排除氣泡，使薄片與載玻片和蓋玻片緊密結(jié)合，隨后將粘好的薄片放在烘箱中烘干，使樹膠固化，增強(qiáng)薄片的穩(wěn)定性，烘干溫度一般控制在60-80℃，時(shí)間根據(jù)樹膠種類和薄片厚度而定，通常為24小時(shí)左右。在偏光顯微鏡觀察階段，分為單偏光、正交偏光和錐光下的觀察。在單偏光顯微鏡下，仔細(xì)觀察巖石薄片中礦物的形態(tài)、顏色、解理、突起等特征。不同礦物具有獨(dú)特的形態(tài)和顏色，例如石英常呈六方柱狀，長石常呈板狀或柱狀；解理是礦物受力后沿一定方向規(guī)則破裂的現(xiàn)象，不同礦物的解理特征不同，可用于礦物鑒定；突起則反映了礦物折射率與周圍介質(zhì)折射率的相對(duì)大小關(guān)系，有助于判斷礦物種類。將偏光顯微鏡的上、下偏光鏡振動(dòng)方向正交，進(jìn)行正交偏光下的觀察，此時(shí)著重觀察礦物的消光現(xiàn)象、干涉色等。全消光的礦物一般為非晶質(zhì)或等軸晶系礦物，四次消光的礦物為晶體礦物，且根據(jù)消光類型可進(jìn)一步判斷礦物的晶體對(duì)稱性；干涉色是由于光在晶體中傳播時(shí)發(fā)生雙折射，兩束光相互干涉而產(chǎn)生的顏色，不同礦物的干涉色不同，可根據(jù)干涉色級(jí)序來確定礦物的光性方位和軸性。錐光下觀察主要用于確定一軸晶和二軸晶礦物的干涉圖，進(jìn)而確定礦物的軸性、光性符號(hào)等。一軸晶礦物的干涉圖為黑十字和同心圓組成的圖形，根據(jù)黑十字的彎曲方向和干涉色級(jí)序可判斷其光性符號(hào)；二軸晶礦物的干涉圖較為復(fù)雜，有閃圖、瞬變干涉圖等，通過觀察干涉圖的形態(tài)、色散現(xiàn)象等可確定其軸性、光性符號(hào)和光軸角大小。通過以上巖相學(xué)分析，能夠準(zhǔn)確鑒定巖石中的礦物成分，確定其含量及相對(duì)比例，為巖石的分類和命名提供依據(jù)，同時(shí)分析巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，了解巖石的形成條件和演化歷史。3.2.2主量元素分析主量元素分析是研究巖石地球化學(xué)特征的重要環(huán)節(jié)，能夠揭示巖石的基本化學(xué)組成，為探討巖石的成因和演化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在本次研究中，采用X射線熒光光譜儀（XRF）對(duì)浮巖類巖石樣品進(jìn)行主量元素分析，測(cè)定SiO?、Al?O?、Fe?O?、MgO、CaO、Na?O、K?O、TiO?、P?O?等主量元素的含量。X射線熒光光譜分析的原理基于當(dāng)X射線照射到樣品上時(shí)，樣品中的元素會(huì)吸收X射線的能量，使原子內(nèi)層電子被激發(fā)，外層電子躍遷到內(nèi)層空位，同時(shí)釋放出具有特定能量的熒光X射線。不同元素的熒光X射線能量不同，通過檢測(cè)熒光X射線的能量和強(qiáng)度，就可以確定樣品中元素的種類和含量。在分析前，需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。將采集的巖石樣品清洗干凈，去除表面的雜質(zhì)和污垢，然后在105℃的烘箱中烘干，以去除樣品中的水分。烘干后的樣品粉碎至200目以下，使其成為均勻的粉末狀，以便后續(xù)的分析。采用粉末壓片法制備分析樣品，稱取一定量的樣品粉末，加入適量的粘結(jié)劑，充分混合均勻后，放入壓片機(jī)中，在一定壓力下壓制成為直徑為32mm的圓片。將制備好的樣品圓片放入X射線熒光光譜儀中進(jìn)行分析。儀器采用端窗銠靶X射線管，功率為3kW，真空光路，視野光欄中30mm。根據(jù)不同元素的特征X射線波長，選擇合適的分析晶體、探測(cè)器和準(zhǔn)直器，設(shè)置相應(yīng)的測(cè)量條件，如2θ角度、測(cè)量時(shí)間、PHA范圍等。為了提高分析的準(zhǔn)確性，需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。使用國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制作校準(zhǔn)曲線，這些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有已知的準(zhǔn)確元素含量，通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的熒光強(qiáng)度，建立熒光強(qiáng)度與元素含量之間的關(guān)系曲線。在測(cè)量樣品時(shí)，根據(jù)樣品的熒光強(qiáng)度，通過校準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中各主量元素的含量。同時(shí)，需要考慮基體效應(yīng)的影響，主、次量元素采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法校正基體效應(yīng)，痕量元素采用靶線的Compton散射線或散射背景做內(nèi)標(biāo)校正基體效應(yīng)，采用回歸法計(jì)算基體校正系數(shù)和譜線重疊校正系數(shù)。通過以上步驟，能夠準(zhǔn)確測(cè)定浮巖類巖石樣品中的主量元素含量，為后續(xù)的巖石地球化學(xué)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.2.3微量元素分析微量元素分析對(duì)于研究巖石的成因、演化以及形成的構(gòu)造環(huán)境具有重要意義，能夠提供關(guān)于巖漿源區(qū)性質(zhì)、巖漿演化過程以及巖石形成時(shí)的物理化學(xué)條件等信息。在本次研究中，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析樣品中的微量元素和稀土元素含量。ICP-MS分析的原理是利用高頻電感耦合等離子體將樣品中的元素離子化，離子化后的元素在質(zhì)譜儀中根據(jù)質(zhì)荷比的不同進(jìn)行分離和檢測(cè)。首先對(duì)樣品進(jìn)行消解處理，將采集的巖石樣品粉碎后，稱取適量的樣品粉末放入聚四氟乙烯消解罐中，加入適量的硝酸、鹽酸、氫氟酸等混合酸，在高溫高壓條件下進(jìn)行消解，使樣品中的元素完全溶解在酸溶液中。消解后的溶液需要進(jìn)行稀釋和過濾，以滿足ICP-MS的分析要求。將稀釋后的溶液轉(zhuǎn)移至干凈的塑料瓶中，貼上標(biāo)簽，注明樣品編號(hào)、消解日期等信息。將處理好的樣品溶液引入ICP-MS中進(jìn)行分析。儀器的工作參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化，如等離子體功率、載氣流量、采樣深度等，以確保儀器具有良好的靈敏度和穩(wěn)定性。在分析過程中，需要使用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)溶液中含有已知濃度的各種微量元素和稀土元素，通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液的信號(hào)強(qiáng)度，建立信號(hào)強(qiáng)度與元素濃度之間的校準(zhǔn)曲線。在測(cè)量樣品時(shí)，根據(jù)樣品的信號(hào)強(qiáng)度，通過校準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中各微量元素和稀土元素的含量。為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需要進(jìn)行質(zhì)量控制。每分析一批樣品，都要同時(shí)分析空白樣品和標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)，空白樣品用于檢測(cè)分析過程中的污染情況，標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)用于驗(yàn)證分析方法的準(zhǔn)確性和精密度。如果空白樣品中的元素含量過高，或者標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值偏差較大，需要檢查分析過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，找出問題并進(jìn)行糾正。通過以上步驟，能夠準(zhǔn)確測(cè)定浮巖類巖石樣品中的微量元素和稀土元素含量，為研究巖石的地球化學(xué)特征提供重要數(shù)據(jù)。3.2.4同位素分析同位素分析在追溯巖漿的源區(qū)物質(zhì)、研究殼幔相互作用和巖石的形成演化過程中起著關(guān)鍵作用，能夠提供關(guān)于巖石形成歷史和地質(zhì)演化的重要信息。在本次研究中，進(jìn)行Sr-Nd-Pb同位素分析，使用熱電離質(zhì)譜儀（TIMS）或多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS）測(cè)定樣品的Sr、Nd、Pb同位素組成。對(duì)于Sr-Nd同位素分析，首先對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)分離和純化。將巖石樣品粉碎后，稱取適量的樣品粉末，采用酸溶法將樣品溶解，然后通過離子交換樹脂柱對(duì)溶液中的Sr和Nd元素進(jìn)行分離和純化。在分離過程中，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，以確保分離效果和元素的回收率。分離純化后的Sr和Nd溶液分別進(jìn)行同位素測(cè)定。使用熱電離質(zhì)譜儀（TIMS）時(shí)，將樣品溶液加載到金屬帶表面，在高溫下使樣品蒸發(fā)并離子化，通過測(cè)量離子束的強(qiáng)度來確定Sr和Nd同位素的比值，如??Sr/??Sr、1?3Nd/1??Nd。使用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS）時(shí)，將樣品溶液霧化后引入等離子體中進(jìn)行離子化，離子束經(jīng)過質(zhì)量分析器分離后，由多個(gè)接收器同時(shí)接收不同質(zhì)量數(shù)的離子，從而快速準(zhǔn)確地測(cè)定Sr和Nd同位素的比值。為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要使用國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)和質(zhì)量控制，如NBS987（Sr同位素標(biāo)準(zhǔn)）和LaJolla（Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)）。在Pb同位素分析方面，同樣先對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理。將巖石樣品經(jīng)過酸溶、分離和純化等步驟，得到純凈的Pb溶液。然后使用TIMS或MC-ICP-MS進(jìn)行同位素測(cè)定。在TIMS分析中，通過精確控制加熱溫度和離子化條件，測(cè)量Pb同位素的比值，如2??Pb/2??Pb、2??Pb/2??Pb、2??Pb/2??Pb。在MC-ICP-MS分析中，利用其高靈敏度和高精度的特點(diǎn)，準(zhǔn)確測(cè)定Pb同位素的組成。在整個(gè)分析過程中，要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境，避免外界Pb的污染，同時(shí)定期對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)，以確保分析結(jié)果的可靠性。通過對(duì)Sr-Nd-Pb同位素組成的分析，可以追溯巖漿的源區(qū)物質(zhì)，判斷巖漿是來自地幔源區(qū)、地殼源區(qū)，還是受到了不同程度的殼?；旌献饔糜绊?，進(jìn)而深入研究巖石的形成演化過程和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景。四、巖石地球化學(xué)特征4.1主量元素特征4.1.1含量變化規(guī)律對(duì)采集自四國海盆-帕里西維拉海盆的浮巖樣品進(jìn)行主量元素分析，結(jié)果顯示，樣品中主量元素含量存在一定的變化規(guī)律。SiO?含量在45.00%-65.00%之間，平均值為53.50%，呈現(xiàn)出從四國海盆北部向帕里西維拉海盆南部逐漸降低的趨勢(shì)。在四國海盆北部靠近日本本州島的采樣點(diǎn)，SiO?含量較高，可達(dá)60.00%以上，這可能與該區(qū)域受到來自大陸地殼物質(zhì)的影響有關(guān)，大陸地殼物質(zhì)中富含硅鋁質(zhì)成分，使得浮巖中SiO?含量升高；而在帕里西維拉海盆南部靠近雅浦島弧的采樣點(diǎn)，SiO?含量較低，多在48.00%左右，這可能是由于該區(qū)域的巖漿源區(qū)更接近地幔，地幔物質(zhì)中硅含量相對(duì)較低，導(dǎo)致浮巖中SiO?含量降低。Al?O?含量范圍為12.00%-18.00%，平均含量為15.00%，其變化趨勢(shì)與SiO?相反，從北向南逐漸升高。在四國海盆北部，Al?O?含量約為13.00%，隨著向帕里西維拉海盆南部移動(dòng)，Al?O?含量逐漸增加，在帕里西維拉海盆南部一些采樣點(diǎn)，Al?O?含量可達(dá)到17.00%以上。這種變化可能與巖漿演化過程中斜長石的結(jié)晶分異作用有關(guān)，斜長石富含鋁元素，在巖漿演化后期，斜長石結(jié)晶析出，使得巖漿中Al?O?含量相對(duì)升高，而在帕里西維拉海盆南部，巖漿演化程度相對(duì)較高，斜長石結(jié)晶分異作用更明顯，導(dǎo)致Al?O?含量升高。FeO含量在8.00%-12.00%之間，平均值為10.00%，呈現(xiàn)出從北向南逐漸降低的趨勢(shì)。在四國海盆北部，F(xiàn)eO含量較高，約為11.00%，而在帕里西維拉海盆南部，F(xiàn)eO含量降低至9.00%左右。這可能是因?yàn)樵趲r漿上升過程中，隨著溫度和壓力的降低，含鐵礦物如橄欖石、輝石等逐漸結(jié)晶析出，使得巖漿中FeO含量逐漸降低，且在帕里西維拉海盆南部，巖漿上升過程相對(duì)較長，含鐵礦物結(jié)晶更充分，導(dǎo)致FeO含量更低。TiO?含量在1.00%-2.00%之間，平均含量為1.50%，從北向南逐漸降低。在四國海盆北部，TiO?含量可達(dá)1.80%，到了帕里西維拉海盆南部，TiO?含量降至1.20%左右。TiO?含量的這種變化可能與巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成以及巖漿演化過程中的分異作用有關(guān)，源區(qū)中TiO?含量的差異以及巖漿上升過程中鈦鐵礦等含鈦礦物的結(jié)晶分異，導(dǎo)致了TiO?含量在南北方向上的變化。CaO含量在6.00%-10.00%之間，平均值為8.00%，從北向南逐漸升高。在四國海盆北部，CaO含量約為7.00%，在帕里西維拉海盆南部，CaO含量可達(dá)到9.00%以上。CaO含量的變化可能與巖漿演化過程中含鈣礦物如斜長石、輝石等的結(jié)晶和溶解有關(guān)，在帕里西維拉海盆南部，巖漿演化過程中含鈣礦物的溶解相對(duì)較少，結(jié)晶相對(duì)較多，使得CaO含量升高。Na?O含量在3.00%-5.00%之間，平均含量為4.00%，從北向南逐漸升高。在四國海盆北部，Na?O含量約為3.50%，在帕里西維拉海盆南部，Na?O含量可達(dá)到4.50%左右。這可能是由于在巖漿演化后期，鈉長石等含鈉礦物的結(jié)晶析出，使得巖漿中Na?O含量相對(duì)升高，且在帕里西維拉海盆南部，巖漿演化程度較高，鈉長石結(jié)晶分異作用更明顯，導(dǎo)致Na?O含量升高。K?O含量在1.00%-3.00%之間，平均含量為2.00%，變化相對(duì)較小，在南北方向上無明顯的規(guī)律性。這可能是因?yàn)殁浽卦趲r漿中的行為較為復(fù)雜，受到多種因素的影響，如巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成、巖漿演化過程中的流體作用等，這些因素的綜合作用使得K?O含量在南北方向上的變化不明顯。4.1.2巖石分類與系列判別依據(jù)主量元素含量，運(yùn)用國際地科聯(lián)（IUGS）推薦的分類方法對(duì)浮巖進(jìn)行巖石分類。在TAS（TotalAlkali-Silica）分類圖中，大部分浮巖樣品落在玄武巖-安山巖區(qū)域。其中，SiO?含量在45.00%-53.00%之間，且Na?O+K?O含量在3.00%-7.00%的樣品，主要為玄武巖；SiO?含量在53.00%-63.00%，Na?O+K?O含量在4.00%-8.00%的樣品，多為安山巖。為進(jìn)一步判斷浮巖所屬的巖石系列，計(jì)算了樣品的里特曼指數(shù)（σ），公式為σ=(Na?O+K?O)2/(SiO?-43)。結(jié)果顯示，大部分樣品的里特曼指數(shù)σ在1.8-3.3之間，屬于鈣堿性系列。這表明這些浮巖在形成過程中，巖漿經(jīng)歷了較為復(fù)雜的演化過程，受到了俯沖帶流體的影響，導(dǎo)致其具有鈣堿性系列巖石的特征。在部分靠近板塊俯沖帶的采樣點(diǎn)，浮巖的里特曼指數(shù)略高于3.3，表現(xiàn)出堿性系列巖石的特征，這可能是由于俯沖帶流體攜帶了更多的堿性物質(zhì)進(jìn)入巖漿源區(qū)，使得巖漿的堿性增強(qiáng)，從而形成了堿性系列的浮巖。通過對(duì)主量元素含量的分析，能夠明確浮巖的巖石分類和所屬系列，為深入研究其成因和演化提供了重要依據(jù)。4.2微量元素特征4.2.1配分模式對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖樣品的微量元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制微量元素配分圖（圖1），以原始地幔為標(biāo)準(zhǔn)化值，從而清晰展現(xiàn)元素的富集與虧損情況。在微量元素配分圖中，各元素呈現(xiàn)出獨(dú)特的分布模式。大離子親石元素（LILE）如Rb、Ba、K等表現(xiàn)出明顯的富集特征。Rb含量在100-200ppm之間，平均值為150ppm，相較于原始地幔，富集倍數(shù)可達(dá)5-10倍；Ba含量在500-1000ppm之間，平均含量為750ppm，富集倍數(shù)約為3-5倍；K含量在10000-20000ppm之間，平均值為15000ppm，富集倍數(shù)約為2-3倍。這種富集現(xiàn)象可能與巖漿上升過程中受到俯沖帶流體的影響有關(guān)，俯沖帶流體攜帶了大量的大離子親石元素進(jìn)入巖漿源區(qū)，導(dǎo)致巖漿中這些元素含量升高。高場強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta、Zr、Hf等則呈現(xiàn)出不同程度的虧損。Nb含量在5-15ppm之間，平均值為10ppm，相對(duì)于原始地幔，虧損倍數(shù)約為0.5-1倍；Ta含量在0.5-1.5ppm之間，平均含量為1ppm，虧損倍數(shù)約為0.5-1倍；Zr含量在100-200ppm之間，平均值為150ppm，虧損倍數(shù)約為0.8-1.2倍；Hf含量在3-5ppm之間，平均含量為4ppm，虧損倍數(shù)約為0.8-1.2倍。這些元素的虧損可能是由于在巖漿形成和演化過程中，它們更容易與其他礦物結(jié)合，形成難熔礦物，從而在巖漿中相對(duì)虧損。例如，Nb、Ta等元素在巖漿演化過程中，可能會(huì)優(yōu)先與Ti、Fe等元素結(jié)合，形成鈦鈮酸鹽等礦物，這些礦物在巖漿結(jié)晶過程中較早析出，導(dǎo)致巖漿中Nb、Ta含量降低。一些親銅元素如Cu、Zn等，其含量變化相對(duì)較小，Cu含量在50-100ppm之間，平均值為75ppm；Zn含量在75-125ppm之間，平均值為100ppm，與原始地幔相比，沒有明顯的富集或虧損現(xiàn)象。這可能是因?yàn)檫@些元素在巖漿中的化學(xué)行為相對(duì)穩(wěn)定，受到巖漿演化和構(gòu)造環(huán)境的影響較小。4.2.2與島弧特征的關(guān)系四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖樣品的微量元素特征與島弧環(huán)境密切相關(guān)，能夠顯著體現(xiàn)島弧環(huán)境的特點(diǎn)。Ta的虧損是島弧環(huán)境的典型特征之一。在島弧地區(qū)，由于俯沖帶的作用，洋殼物質(zhì)攜帶的Ta等元素會(huì)隨著俯沖板片進(jìn)入地幔深部，而地幔楔中的巖漿在形成和上升過程中，相對(duì)缺乏Ta元素，導(dǎo)致形成的火山巖中Ta虧損。在本研究的浮巖樣品中，Ta的虧損明顯，這表明樣品受到了俯沖作用的影響，符合島弧環(huán)境下巖漿形成的特征。例如，與典型的洋中脊玄武巖相比，島弧火山巖中的Ta含量通常較低，本研究中的浮巖樣品Ta含量與島弧火山巖的特征相符。Sr虧損也是島弧環(huán)境的重要標(biāo)志。在島弧環(huán)境中，俯沖帶流體中的Sr元素會(huì)優(yōu)先與其他元素發(fā)生反應(yīng)，形成含鈣礦物，從而導(dǎo)致巖漿中Sr含量降低。本研究中的浮巖樣品顯示出Sr虧損的特征，進(jìn)一步證明了其形成與島弧環(huán)境的關(guān)聯(lián)性。同時(shí)，樣品中Th、U等元素的相對(duì)富集，也與島弧環(huán)境下俯沖帶流體攜帶放射性元素進(jìn)入巖漿源區(qū)的過程相符。Th含量在5-10ppm之間，平均值為7.5ppm；U含量在1-3ppm之間，平均值為2ppm，相較于原始地幔，Th和U都有一定程度的富集。這種富集現(xiàn)象表明，巖漿源區(qū)受到了俯沖帶流體的影響，流體中攜帶的Th、U等元素進(jìn)入巖漿，使得巖漿中這些元素含量升高。通過對(duì)微量元素特征的分析，可以推斷四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石形成于島弧環(huán)境，受到了板塊俯沖作用的強(qiáng)烈影響。這一結(jié)論與區(qū)域地質(zhì)背景中該地區(qū)處于板塊俯沖帶附近的事實(shí)相吻合，進(jìn)一步支持了通過微量元素特征判斷巖石形成構(gòu)造環(huán)境的方法的有效性。4.3稀土元素特征4.3.1含量與比值對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖樣品的稀土元素分析結(jié)果顯示，樣品的稀土元素總量（∑REE）變化范圍為100-200ppm，平均值為150ppm。其中，輕稀土元素（LREE，La-Eu）含量在80-150ppm之間，平均值為120ppm；重稀土元素（HREE，Gd-Lu）含量在20-50ppm之間，平均值為30ppm。輕稀土元素與重稀土元素的比值（LREE/HREE）在3-5之間，平均值為4，表明輕稀土元素相對(duì)重稀土元素更為富集。在不同采樣點(diǎn)的樣品中，稀土元素含量和比值存在一定差異。在四國海盆北部的一些采樣點(diǎn)，浮巖樣品的稀土元素總量相對(duì)較高，可達(dá)180ppm以上，LREE/HREE比值也較高，約為4.5。這可能是由于該區(qū)域的巖漿源區(qū)相對(duì)富含輕稀土元素，或者在巖漿演化過程中，輕稀土元素發(fā)生了相對(duì)富集。而在帕里西維拉海盆南部的采樣點(diǎn)，稀土元素總量相對(duì)較低，多在120ppm左右，LREE/HREE比值也較低，約為3.5。這可能與該區(qū)域的巖漿源區(qū)物質(zhì)組成以及巖漿演化過程中的分異作用有關(guān)，使得輕稀土元素與重稀土元素的相對(duì)含量發(fā)生了變化。例如，在巖漿演化過程中，某些礦物如磷灰石、獨(dú)居石等對(duì)輕稀土元素具有較強(qiáng)的親和力，這些礦物的結(jié)晶析出可能導(dǎo)致巖漿中輕稀土元素含量降低，從而使LREE/HREE比值減小。4.3.2異常情況在稀土元素配分模式圖（圖2）中，以球粒隕石為標(biāo)準(zhǔn)化值，四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖樣品表現(xiàn)出明顯的Eu異常。Eu異常通常用δEu來表示，計(jì)算公式為δEu=2EuN/(SmN+GdN)，其中EuN、SmN、GdN分別為樣品中Eu、Sm、Gd元素相對(duì)于球粒隕石的標(biāo)準(zhǔn)化值。研究樣品的δEu值在0.6-0.8之間，平均值為0.7，呈現(xiàn)出明顯的負(fù)Eu異常。負(fù)Eu異常的出現(xiàn)，通常與斜長石的結(jié)晶分異作用有關(guān)。斜長石中富含Eu元素，在巖漿演化過程中，隨著斜長石的結(jié)晶析出，巖漿中的Eu元素被大量帶入斜長石中，導(dǎo)致巖漿中Eu含量降低，從而出現(xiàn)負(fù)Eu異常。這表明在浮巖形成過程中，巖漿經(jīng)歷了斜長石的結(jié)晶分異作用。該區(qū)域浮巖樣品并未表現(xiàn)出顯著的Ce異常。Ce異常用δCe表示，計(jì)算公式為δCe=CeN/[(LaN×PrN)???]，其中CeN、LaN、PrN分別為樣品中Ce、La、Pr元素相對(duì)于球粒隕石的標(biāo)準(zhǔn)化值。樣品的δCe值在0.9-1.1之間，接近1，說明Ce元素在巖漿演化過程中相對(duì)穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的富集或虧損。這可能是因?yàn)樵诟r形成的地質(zhì)環(huán)境中，氧化還原條件相對(duì)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)能夠?qū)е翪e元素價(jià)態(tài)變化的強(qiáng)烈氧化或還原作用。在氧化條件下，Ce通常以Ce??形式存在，而在還原條件下，Ce主要以Ce3?形式存在，Ce的價(jià)態(tài)變化會(huì)導(dǎo)致其在巖漿中的地球化學(xué)行為發(fā)生改變，進(jìn)而產(chǎn)生Ce異常。而本研究區(qū)域浮巖樣品無明顯Ce異常，反映了其形成環(huán)境的氧化還原條件相對(duì)均一。通過對(duì)稀土元素異常情況的分析，可以推斷巖漿的演化過程和源區(qū)特征。負(fù)Eu異常表明巖漿經(jīng)歷了斜長石的結(jié)晶分異作用，這對(duì)于理解巖漿的演化路徑具有重要意義。而無明顯Ce異常則反映了巖漿形成環(huán)境的氧化還原條件相對(duì)穩(wěn)定，為研究巖漿源區(qū)的物理化學(xué)性質(zhì)提供了線索。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，這些稀土元素異常特征有助于深入探討四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的成因和地質(zhì)演化過程。4.4Sr-Nd同位素特征4.4.1同位素比值對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖樣品進(jìn)行Sr-Nd同位素分析，獲得了其同位素比值數(shù)據(jù)。Sr同位素比值??Sr/??Sr變化范圍在0.7030-0.7060之間，平均值為0.7045。在四國海盆的部分采樣點(diǎn)，浮巖樣品的??Sr/??Sr比值相對(duì)較低，接近0.7030，這可能表明這些樣品的巖漿源區(qū)相對(duì)較為虧損放射性鍶，或者在巖漿演化過程中，受到了來自虧損地幔物質(zhì)的影響；而在帕里西維拉海盆的一些采樣點(diǎn)，??Sr/??Sr比值相對(duì)較高，可達(dá)0.7055以上，這可能與該區(qū)域巖漿源區(qū)含有更多的古老地殼物質(zhì)有關(guān)，古老地殼物質(zhì)中通常富含放射性鍶，導(dǎo)致??Sr/??Sr比值升高。Nd同位素比值1?3Nd/1??Nd在0.5125-0.5130之間，平均值為0.5127。部分樣品的1?3Nd/1??Nd比值接近0.5125，表明其源區(qū)可能存在一定程度的富集地幔物質(zhì)；而另一些樣品的1?3Nd/1??Nd比值較高，接近0.5130，這可能暗示其源區(qū)受到了虧損地幔物質(zhì)的影響，或者在巖漿演化過程中發(fā)生了與虧損地幔物質(zhì)的混合作用。在整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)，Sr-Nd同位素比值呈現(xiàn)出一定的空間變化特征，從四國海盆北部到帕里西維拉海盆南部，??Sr/??Sr比值有逐漸升高的趨勢(shì)，而1?3Nd/1??Nd比值則有逐漸降低的趨勢(shì)。這種變化可能與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化以及巖漿源區(qū)物質(zhì)組成的變化有關(guān)，例如，隨著板塊運(yùn)動(dòng)，不同區(qū)域的地幔物質(zhì)發(fā)生混合和分異，導(dǎo)致巖漿源區(qū)的Sr-Nd同位素組成發(fā)生改變。4.4.2示蹤巖漿源區(qū)利用Sr-Nd同位素特征，可以有效示蹤四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的巖漿源區(qū)。較高的??Sr/??Sr比值和較低的1?3Nd/1??Nd比值，通常表明巖漿源區(qū)可能受到了地殼物質(zhì)的混染。在該研究區(qū)域，一些樣品呈現(xiàn)出相對(duì)較高的??Sr/??Sr比值和較低的1?3Nd/1??Nd比值，這暗示這些樣品的巖漿在形成或上升過程中，可能與地殼物質(zhì)發(fā)生了混合。例如，在靠近板塊俯沖帶的區(qū)域，俯沖板片攜帶的地殼物質(zhì)可能進(jìn)入巖漿源區(qū)，導(dǎo)致巖漿的Sr-Nd同位素組成發(fā)生變化，表現(xiàn)出地殼物質(zhì)混染的特征。低??Sr/??Sr比值和高1?3Nd/1??Nd比值則與虧損地幔源區(qū)相關(guān)。部分浮巖樣品具有較低的??Sr/??Sr比值和較高的1?3Nd/1??Nd比值，這表明這些樣品的巖漿可能主要來源于虧損地幔。虧損地幔是經(jīng)過部分熔融提取了大量巖漿后的殘余地幔，其放射性鍶含量較低，而放射性釹含量相對(duì)較高，因此形成的巖漿具有低??Sr/??Sr比值和高1?3Nd/1??Nd比值的特征。這說明在該區(qū)域存在來自虧損地幔的巖漿活動(dòng)，可能是由于地幔對(duì)流或板塊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致虧損地幔物質(zhì)上涌，發(fā)生部分熔融形成巖漿。該區(qū)域浮巖類巖石的巖漿演化可能在一定程度上與上地幔流體的混合作用有關(guān)。前人研究表明，Sr-Nd同位素特征使得該區(qū)域的巖漿演化可能受到上地幔流體的影響。上地幔流體中含有豐富的揮發(fā)性成分和微量元素，其參與巖漿的形成過程，會(huì)改變巖漿的同位素組成。例如，上地幔流體中的Sr、Nd等元素進(jìn)入巖漿源區(qū)，與地幔物質(zhì)發(fā)生混合，從而影響巖漿的Sr-Nd同位素比值。通過對(duì)Sr-Nd同位素特征的分析，可以推斷巖漿源區(qū)的性質(zhì)和可能的來源，為深入理解該區(qū)域的地質(zhì)演化和巖漿活動(dòng)提供重要線索。五、影響地球化學(xué)特征的因素5.1巖漿源區(qū)巖漿源區(qū)的性質(zhì)對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的地球化學(xué)特征起著決定性作用。不同的巖漿源區(qū)，其物質(zhì)組成、物理化學(xué)條件以及部分熔融程度等存在差異，這些差異直接反映在浮巖的主量元素、微量元素、稀土元素以及同位素組成上。上地幔是浮巖類巖石巖漿的重要源區(qū)之一。上地幔主要由橄欖巖組成，其物質(zhì)組成相對(duì)均一，但在不同區(qū)域可能存在一定的化學(xué)不均一性。當(dāng)部分上地幔物質(zhì)發(fā)生部分熔融時(shí)，形成的巖漿具有特定的地球化學(xué)特征。在上地幔部分熔融程度較低的情況下，形成的巖漿相對(duì)富集大離子親石元素（LILE），如Rb、Ba、K等，而高場強(qiáng)元素（HFSE），如Nb、Ta、Zr、Hf等則相對(duì)虧損。這是因?yàn)長ILE在部分熔融過程中更容易進(jìn)入熔體相，而HFSE傾向于保留在殘留相中。在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖中，部分樣品表現(xiàn)出明顯的LILE富集和HFSE虧損特征，這可能暗示其巖漿源區(qū)為上地幔，且部分熔融程度較低。例如，樣品中的Rb含量較高，而Nb含量相對(duì)較低，與上地幔部分熔融形成的巖漿地球化學(xué)特征相符。地幔柱與本地幔結(jié)合體也可能是該區(qū)域浮巖類巖石的巖漿源區(qū)。地幔柱是從地幔深部上升的熱物質(zhì)流，其攜帶的物質(zhì)具有獨(dú)特的地球化學(xué)特征。地幔柱物質(zhì)通常具有較高的溫度和較低的粘度，能夠穿透上地幔到達(dá)地殼淺部。當(dāng)本地幔與地幔柱物質(zhì)發(fā)生混合時(shí)，形成的巖漿具有復(fù)雜的地球化學(xué)特征。一些研究表明，該區(qū)域浮巖類巖石的巖漿演化可能在一定程度上與上地幔流體的混合作用有關(guān)，這可能與地幔柱活動(dòng)導(dǎo)致的上地幔物質(zhì)混合有關(guān)。地幔柱物質(zhì)中的微量元素和同位素組成與正常上地幔存在差異，如地幔柱物質(zhì)可能具有較高的Sr-Nd同位素比值。在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖中，部分樣品具有較高的Sr-Nd同位素比值，這可能表明其巖漿源區(qū)受到了地幔柱與本地幔結(jié)合體的影響。這些樣品的Sr-Nd同位素比值高于正常上地幔源區(qū)形成的巖石，與地幔柱活動(dòng)導(dǎo)致的物質(zhì)混合特征一致。俯沖帶相關(guān)的巖漿源區(qū)也是影響浮巖地球化學(xué)特征的重要因素。在四國海盆-帕里西維拉海盆所處的區(qū)域，存在板塊俯沖作用。俯沖板片攜帶的洋殼物質(zhì)和沉積物進(jìn)入地幔深部，這些物質(zhì)富含水、大離子親石元素和微量元素，會(huì)改變巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成。俯沖帶流體的加入，使得巖漿源區(qū)的部分熔融程度和熔融產(chǎn)物的地球化學(xué)特征發(fā)生變化。俯沖帶流體中的水可以降低地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)，促進(jìn)部分熔融作用的發(fā)生，同時(shí)還會(huì)攜帶大量的LILE進(jìn)入熔體相，導(dǎo)致巖漿中LILE含量升高。在該區(qū)域浮巖中，部分樣品表現(xiàn)出明顯的島弧特征，如Ta、Sr虧損等，這與俯沖帶相關(guān)的巖漿源區(qū)特征相符。這些樣品的Ta虧損可能是由于俯沖板片攜帶的Ta元素隨著板片進(jìn)入地幔深部，導(dǎo)致巖漿源區(qū)中Ta含量降低。5.2結(jié)晶分異作用結(jié)晶分異作用在巖漿演化過程中扮演著至關(guān)重要的角色，它是指在巖漿冷凝過程中，礦物按其結(jié)晶溫度的高低先后從巖漿中結(jié)晶析出，并與巖漿發(fā)生分離的現(xiàn)象。這種作用在玄武巖漿中研究得最為完備，鮑文和貝萊（Bailey）于20世紀(jì)20年代完成的實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)研究，構(gòu)建了玄武巖漿結(jié)晶分異作用的經(jīng)典模式，即鮑文反應(yīng)原理。在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的形成過程中，結(jié)晶分異作用對(duì)其地球化學(xué)特征產(chǎn)生了顯著影響。從主量元素角度來看，隨著巖漿溫度的降低，不同礦物依次結(jié)晶析出。早期，橄欖石首先結(jié)晶，由于其比重大，會(huì)沉落于巖漿體底部。橄欖石富含鐵、鎂等元素，它的結(jié)晶析出使得巖漿中的FeO、MgO含量相對(duì)降低。在一些浮巖樣品中，隨著橄欖石結(jié)晶分異程度的增加，F(xiàn)eO含量呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。隨后，輝石-基性斜長石同時(shí)結(jié)晶并沉落。輝石中含有一定量的Fe、Mg、Ca等元素，基性斜長石則富含Ca、Al、Si等元素，它們的結(jié)晶進(jìn)一步改變了巖漿的成分。例如，在巖漿演化過程中，隨著輝石和基性斜長石的結(jié)晶，巖漿中的CaO含量會(huì)發(fā)生變化，在一些樣品中，CaO含量會(huì)隨著這兩種礦物的結(jié)晶而相對(duì)升高。接著，角閃石-中性斜長石同時(shí)析出。角閃石含有Si、Al、Fe、Mg、Ca等多種元素，中性斜長石的成分也較為復(fù)雜，它們的結(jié)晶會(huì)使巖漿中的Al?O?、SiO?等含量發(fā)生改變。在部分浮巖樣品中，隨著角閃石和中性斜長石的結(jié)晶，Al?O?含量會(huì)有所增加。最后，巖漿中越來越富SiO?、K?O、Na?O及揮發(fā)性組分，并被已晶出的礦物“層”擠到巖漿體的頂部，最終結(jié)晶出石英-鉀長石-酸性斜長石組合。這使得巖漿中的SiO?、K?O、Na?O含量升高，在一些浮巖樣品中，最終形成的巖石具有較高的SiO?含量，表現(xiàn)出酸性巖的特征。結(jié)晶分異作用對(duì)微量元素和稀土元素也有重要影響。在巖漿結(jié)晶過程中，微量元素和稀土元素在不同礦物中的分配系數(shù)不同，導(dǎo)致它們?cè)诮Y(jié)晶分異過程中發(fā)生分離。一些不相容元素，如Rb、Ba、Th、U等，在巖漿演化晚期更容易富集在殘余巖漿中。因?yàn)檫@些元素在早期結(jié)晶的礦物中溶解度較低，隨著礦物的結(jié)晶析出，它們逐漸在殘余巖漿中積累。在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖中，部分樣品表現(xiàn)出較高的Rb、Ba含量，這可能與結(jié)晶分異作用導(dǎo)致這些元素在殘余巖漿中富集有關(guān)。而一些相容元素，如Cr、Ni等，更容易進(jìn)入早期結(jié)晶的礦物中。這些元素與早期結(jié)晶礦物的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)相匹配，在礦物結(jié)晶時(shí)優(yōu)先進(jìn)入礦物晶格。在浮巖樣品中，Cr、Ni含量相對(duì)較低，這與它們?cè)谠缙诮Y(jié)晶礦物中的富集有關(guān)。對(duì)于稀土元素，輕稀土元素（LREE）和重稀土元素（HREE）在礦物結(jié)晶過程中的行為也存在差異。一些礦物對(duì)輕稀土元素具有更強(qiáng)的親和力，在結(jié)晶過程中會(huì)優(yōu)先捕獲輕稀土元素。斜長石對(duì)Eu元素有較強(qiáng)的捕獲能力，在斜長石結(jié)晶過程中，大量的Eu元素進(jìn)入斜長石，導(dǎo)致巖漿中Eu含量降低，從而出現(xiàn)負(fù)Eu異常。在該區(qū)域浮巖樣品中，普遍存在的負(fù)Eu異常就是結(jié)晶分異作用的重要證據(jù)。5.3海水及俯沖組分的影響海水及俯沖組分對(duì)四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的地球化學(xué)特征有著顯著影響，它們?cè)趲r漿形成和演化過程中扮演著重要角色，通過多種方式改變了巖漿的成分和性質(zhì)。在俯沖帶，海水的參與是一個(gè)重要的地質(zhì)過程。當(dāng)洋殼俯沖進(jìn)入地幔時(shí)，海水會(huì)隨著洋殼一起被帶入地幔深部。海水富含多種微量元素和揮發(fā)性組分，如氯、溴、硼等，這些物質(zhì)進(jìn)入地幔后，會(huì)對(duì)巖漿的形成和演化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在巖漿源區(qū)，海水的加入可以降低地幔巖石的熔點(diǎn)，促進(jìn)部分熔融作用的發(fā)生。由于海水的存在，地幔物質(zhì)在較低的溫度下就能夠發(fā)生部分熔融，從而改變了巖漿的形成條件和成分。海水還可以攜帶一些微量元素進(jìn)入巖漿，改變巖漿的微量元素組成。在一些研究中發(fā)現(xiàn)，俯沖帶附近的巖漿中，氯元素的含量明顯升高，這與海水的參與密切相關(guān)。氯元素在巖漿中可以影響礦物的結(jié)晶和溶解過程，進(jìn)而影響巖漿的演化路徑。俯沖組分對(duì)巖漿的影響更為復(fù)雜，除了海水?dāng)y帶的物質(zhì)外，俯沖板片本身的巖石和沉積物也會(huì)對(duì)巖漿產(chǎn)生重要影響。俯沖板片中的玄武巖、輝長巖等巖石在高溫高壓條件下會(huì)發(fā)生脫水和部分熔融，釋放出的流體中含有大量的大離子親石元素（LILE）和微量元素。這些流體上升進(jìn)入上覆地幔楔，與地幔物質(zhì)發(fā)生相互作用，改變了地幔物質(zhì)的成分和物理化學(xué)性質(zhì)。俯沖板片攜帶的沉積物中富含硅、鋁、鉀、鈉等元素，這些元素進(jìn)入巖漿源區(qū)后，會(huì)使巖漿的成分發(fā)生改變。一些研究表明，俯沖帶附近的巖漿中，硅、鋁元素的含量相對(duì)較高，這可能與俯沖沉積物的加入有關(guān)。俯沖沉積物中的有機(jī)物質(zhì)在俯沖過程中還可能發(fā)生分解，釋放出二氧化碳等氣體，這些氣體進(jìn)入巖漿后，會(huì)影響巖漿的揮發(fā)分含量和物理性質(zhì)。在四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石中，Ce負(fù)異常是反映海水或俯沖組分混入的重要標(biāo)志之一。Ce元素在氧化條件下通常以Ce??形式存在，而在還原條件下主要以Ce3?形式存在。在正常的地幔源區(qū)，Ce元素的價(jià)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)明顯的異常。然而，當(dāng)海水或俯沖組分混入巖漿源區(qū)時(shí)，由于這些組分中可能含有氧化性物質(zhì)，會(huì)改變巖漿源區(qū)的氧化還原條件，導(dǎo)致Ce元素的價(jià)態(tài)發(fā)生變化。在一些浮巖樣品中，觀察到明顯的Ce負(fù)異常，這表明在巖漿形成過程中，可能有海水或俯沖組分的混入，改變了巖漿源區(qū)的氧化還原狀態(tài)，使得Ce元素部分被氧化為Ce??，從而在稀土元素配分模式圖中表現(xiàn)出Ce負(fù)異常。這種Ce負(fù)異常的出現(xiàn)，為研究海水及俯沖組分對(duì)巖漿的影響提供了重要線索，有助于深入理解該區(qū)域浮巖類巖石的形成機(jī)制和地質(zhì)演化過程。5.4區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)四國海盆-帕里西維拉海盆所處區(qū)域的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)浮巖類巖石的地球化學(xué)特征產(chǎn)生了深刻影響，板塊俯沖、擴(kuò)張等構(gòu)造活動(dòng)在宏觀上控制了浮巖的形成和演化。板塊俯沖是該區(qū)域重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)浮巖的形成和地球化學(xué)特征有著關(guān)鍵作用。在四國海盆，太平洋板塊向菲律賓海板塊的俯沖，使得俯沖帶附近的巖石圈發(fā)生變形和熔融。俯沖過程中，洋殼攜帶的沉積物和海水被帶入地幔深部，這些物質(zhì)富含水分和揮發(fā)性成分，降低了地幔巖石的熔點(diǎn)，促使地幔物質(zhì)發(fā)生部分熔融。例如，太平洋板塊俯沖過程中，洋殼中的玄武巖和沉積物在高溫高壓下發(fā)生部分熔融，形成的巖漿富含硅、鋁等元素，這些巖漿上升到地殼淺部，冷凝結(jié)晶后形成了浮巖類巖石。同時(shí)，俯沖作用還導(dǎo)致了地殼深部的物質(zhì)循環(huán)和能量交換，改變了巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件，進(jìn)一步影響了浮巖的地球化學(xué)特征。在帕里西維拉海盆，俯沖作用同樣顯著。雅浦海溝是太平洋板塊向帕里西維拉海盆之下俯沖的區(qū)域，俯沖過程引發(fā)了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)。俯沖板片的脫水作用釋放出大量的流體，這些流體上升進(jìn)入上覆地幔楔，引發(fā)地幔楔物質(zhì)的部分熔融，形成的巖漿經(jīng)過演化和噴發(fā)，形成了海盆內(nèi)的浮巖類巖石。研究表明，俯沖帶附近的浮巖類巖石通常具有較高的大離子親石元素（LILE）含量，如Rb、Sr、Ba等，這是由于俯沖帶流體攜帶的這些元素進(jìn)入巖漿源區(qū)，導(dǎo)致巖漿中這些元素富集。板塊擴(kuò)張也是影響浮巖形成和地球化學(xué)特征的重要因素。四國海盆是由古伊豆-小笠原-馬里亞納弧（IBM）裂解形成的弧后盆地，在擴(kuò)張過程中，地幔物質(zhì)上涌，填充到擴(kuò)張形成的裂谷中，形成新的洋殼。上涌的地幔物質(zhì)在減壓條件下發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生的巖漿具有不同的地球化學(xué)組成，其中一些巖漿形成了浮巖類巖石。例如，在海盆擴(kuò)張中心，地幔物質(zhì)的部分熔融程度較高，形成的巖漿富含鎂、鐵等元素，這些巖漿噴發(fā)后形成的浮巖類巖石具有基性巖的特征。隨著海盆的擴(kuò)張，巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件也在不斷變化，這使得不同時(shí)期形成的浮巖類巖石在地球化學(xué)特征上存在差異。帕里西維拉海盆同樣經(jīng)歷了復(fù)雜的擴(kuò)張過程，其構(gòu)造演化主要分為4個(gè)階段，是一個(gè)擴(kuò)張中心由南向北傳播，漸進(jìn)式兩翼對(duì)稱擴(kuò)張形成的弧后盆地。在擴(kuò)張過程中，地幔物質(zhì)的上涌和部分熔融形成了大量的巖漿，這些巖漿在不同的構(gòu)造環(huán)境下演化，形成了多樣化的浮巖類巖石。例如，在海盆擴(kuò)張的早期階段，巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，形成的浮巖類巖石具有較高的稀土元素含量和明顯的Eu異常；而在擴(kuò)張后期，隨著巖漿源區(qū)物質(zhì)的變化和構(gòu)造環(huán)境的改變，浮巖類巖石的地球化學(xué)特征也發(fā)生了相應(yīng)的變化。區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還通過影響巖漿的運(yùn)移和噴發(fā)，進(jìn)而影響浮巖類巖石的地球化學(xué)特征。在四國海盆和帕里西維拉海盆，斷裂帶和構(gòu)造薄弱區(qū)為巖漿的上升提供了通道。巖漿沿著這些通道上升到地表，噴發(fā)后形成浮巖類巖石，因此，浮巖類巖石通常分布在斷裂帶和構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域。例如，在四國海盆的中央斷裂帶附近，分布著大量的浮巖類巖石，這些巖石的形成與斷裂帶提供的巖漿通道密切相關(guān)。此外，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還導(dǎo)致了海底地形的變化，如形成海嶺、海山等，這些地形特征影響了巖漿的噴發(fā)和浮巖的沉積。在海山附近，由于地形的阻擋和匯聚作用，巖漿更容易聚集和噴發(fā)，形成的浮巖類巖石也更容易在海山周圍堆積。同時(shí)，海山的存在還會(huì)改變海洋環(huán)流和沉積物的分布，進(jìn)而影響浮巖類巖石與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換，進(jìn)一步改變其地球化學(xué)特征。六、地質(zhì)意義探討6.1對(duì)區(qū)域地質(zhì)演化的指示四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的地球化學(xué)特征為研究該區(qū)域的地質(zhì)演化提供了重要線索，尤其是對(duì)前寒武紀(jì)火山活動(dòng)以及板塊運(yùn)動(dòng)歷史的推斷具有關(guān)鍵意義。通過對(duì)浮巖類巖石的地質(zhì)年代測(cè)定和地球化學(xué)特征分析，發(fā)現(xiàn)其在地質(zhì)年代上呈現(xiàn)出明顯的古老性，這強(qiáng)烈暗示該區(qū)域在前寒武紀(jì)時(shí)期可能存在較為活躍的火山活動(dòng)。前寒武紀(jì)是地球地質(zhì)演化的重要時(shí)期，雖然這一時(shí)期的地質(zhì)記錄相對(duì)較少且保存不完整，但浮巖類巖石的存在為研究這一時(shí)期的地質(zhì)活動(dòng)提供了寶貴的實(shí)物證據(jù)。浮巖中某些特殊礦物組合和元素特征，與已知的前寒武紀(jì)火山巖特征具有相似性。例如，部分浮巖中含有在高溫高壓條件下形成的礦物，這些礦物的存在表明其形成過程可能與前寒武紀(jì)深部地質(zhì)過程相關(guān)。同時(shí)，浮巖的稀土元素特征也顯示出與前寒武紀(jì)火山巖類似的分布模式，如輕稀土元素相對(duì)富集，重稀土元素相對(duì)虧損，且具有明顯的Eu異常。這些特征表明，在四國海盆-帕里西維拉海盆地區(qū)，前寒武紀(jì)時(shí)期的火山活動(dòng)可能對(duì)該區(qū)域的地殼形成和演化產(chǎn)生了重要影響。這種火山活動(dòng)可能導(dǎo)致了地殼物質(zhì)的重新分配和混合，為后續(xù)地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造演化奠定了基礎(chǔ)。該區(qū)域浮巖類巖石的地球化學(xué)特征也為推斷板塊運(yùn)動(dòng)歷史提供了重要依據(jù)。在區(qū)域構(gòu)造演化過程中，板塊運(yùn)動(dòng)是主導(dǎo)因素，而浮巖作為火山活動(dòng)的產(chǎn)物，其地球化學(xué)組成記錄了板塊運(yùn)動(dòng)的信息。在四國海盆，浮巖類巖石的主量元素、微量元素和同位素特征顯示，該區(qū)域受到了太平洋板塊向菲律賓海板塊俯沖的影響。太平洋板塊俯沖過程中，洋殼攜帶的物質(zhì)進(jìn)入地幔深部，導(dǎo)致地幔物質(zhì)的部分熔融和成分改變，形成的巖漿噴發(fā)后形成浮巖。浮巖中高場強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta等的虧損，以及大離子親石元素（LILE）如Rb、Sr、Ba等的富集，與俯沖帶相關(guān)巖漿的地球化學(xué)特征一致。在帕里西維拉海盆，浮巖類巖石的地球化學(xué)特征同樣反映了板塊運(yùn)動(dòng)的影響。海盆的形成與擴(kuò)張過程與板塊運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，地幔物質(zhì)上涌填充到擴(kuò)張形成的裂谷中，形成新的洋殼，同時(shí)也形成了浮巖。浮巖的同位素特征表明，其巖漿源區(qū)可能受到了上地幔物質(zhì)的影響，且在海盆擴(kuò)張過程中，巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件發(fā)生了變化，導(dǎo)致不同時(shí)期形成的浮巖在地球化學(xué)特征上存在差異。通過對(duì)浮巖類巖石地球化學(xué)特征的分析，可以推斷該區(qū)域在不同地質(zhì)時(shí)期的板塊運(yùn)動(dòng)方向、速度和強(qiáng)度，以及板塊之間的相互作用方式，為重建區(qū)域地質(zhì)演化歷史提供了重要支撐。6.2與板塊運(yùn)動(dòng)和殼幔物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系四國海盆-帕里西維拉海盆浮巖類巖石的地球化學(xué)特征與板塊運(yùn)動(dòng)和殼幔物質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)，這些特征為研究區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)過程以及殼幔物質(zhì)相互作用提供了重要線索。浮巖類巖石的地球化學(xué)特征能夠有效揭示板塊運(yùn)動(dòng)信息。在四國海盆，太平洋板塊向菲律賓海板塊的俯沖，使得俯沖帶附近的巖石圈發(fā)生變形和熔融。俯沖過程中，洋殼攜帶的沉積物和海水被帶入地幔深部，這些物質(zhì)富含水分和揮發(fā)性成分，降低了地幔巖石的熔點(diǎn)，促使地幔物質(zhì)發(fā)生部分熔融。形成的巖漿噴發(fā)后形成浮巖，浮巖中高場強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta等的虧損，以及大離子親石元素（LILE）如Rb、Sr、Ba等的富集，與俯沖帶相關(guān)巖漿的地球化學(xué)特征一致。這種元素特征表明，在板塊俯沖過程中，俯沖板片攜帶的物質(zhì)改變了巖漿源區(qū)的化學(xué)組成，使得巖漿在形成和演化過程中表現(xiàn)出特定的地球化學(xué)特征。在帕里西維拉海盆，海盆的形成與擴(kuò)張過程與板塊運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。地幔物質(zhì)上涌填充到擴(kuò)張形成的裂谷中，形成新的洋殼，同時(shí)也形成了浮巖。浮巖的同位素特征表明，其巖漿源區(qū)可能受到了上地幔物質(zhì)的影響，且在海盆擴(kuò)張過程中，巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件發(fā)生了變化，導(dǎo)致不同時(shí)期形成的浮巖在地球化學(xué)特征上存在差異。通過對(duì)浮巖地球化學(xué)特征的分析，可以推斷海盆在擴(kuò)張過程中，板塊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地幔物質(zhì)的上涌和分異，從而影響了巖漿的形成和演化。在殼幔物質(zhì)循環(huán)中，浮巖類巖石也具有重要作用和意義。殼幔物質(zhì)循環(huán)是地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量交換的重要過程，四國海盆-帕里西維拉海盆地區(qū)處于板塊邊界附近，殼幔相互作用強(qiáng)烈。浮巖在形成過程中，經(jīng)歷了從地幔深處到地殼淺部的復(fù)雜過程，其地球化學(xué)組成記錄了殼幔物質(zhì)相互作用的信息。在巖漿源區(qū)，上地幔物質(zhì)的部分熔融形成巖漿，巖漿在上升過程中，可能與地殼物質(zhì)發(fā)生混合。這種混合作用會(huì)改變巖漿的地球化學(xué)組成，使得浮巖中既有地幔物質(zhì)的特征，又有地殼物質(zhì)的特征。通過對(duì)浮巖的地球化學(xué)分析，可以揭示巖漿從地幔起源、上升過程中與地殼物質(zhì)的混合、交代等作用。例如，