中太平洋CA海山玄武巖中斜長(zhǎng)石化學(xué)成分特征及地質(zhì)意義

何 欣，孫國(guó)勝，初鳳友，王春光，晉瑞香，李 洋，戰(zhàn)乃臣，劉世偉，孫九達(dá)

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061；2.國(guó)家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012；3.吉林省地質(zhì)勘查基金管理中心，吉林 長(zhǎng)春130061)

中太平洋CA海山玄武巖中斜長(zhǎng)石化學(xué)成分特征及地質(zhì)意義

何 欣1，孫國(guó)勝1，初鳳友2，王春光3，晉瑞香1，李 洋1，戰(zhàn)乃臣1，劉世偉1，孫九達(dá)1

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061；2.國(guó)家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012；3.吉林省地質(zhì)勘查基金管理中心，吉林 長(zhǎng)春130061)

在對(duì)CA海山玄武巖CAD21樣品巖相學(xué)研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用電子探針和X-熒光光譜法(XRF)對(duì)中太平洋CA海山斜長(zhǎng)石斑晶中的環(huán)帶、斜長(zhǎng)石微晶和玄武巖中的硅酸鹽進(jìn)行了化學(xué)成分研究。CA海山玄武巖為地幔柱成因的板內(nèi)玄武巖；斜長(zhǎng)石斑晶具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，環(huán)帶核部與邊部為不連續(xù)消光，是不連續(xù)環(huán)帶；環(huán)帶核部為培長(zhǎng)石，邊部為拉長(zhǎng)石，是巖漿演化過程中形成的正環(huán)帶，其成因受巖漿演化過程中熔體組分及溫、壓條件的共同制約。斜長(zhǎng)石斑晶核部、邊部及斜長(zhǎng)石微晶估算溫度平均值分別為1 281，1 198和1 071 ℃，分別代表了巖漿源區(qū)、巖漿房及巖漿噴發(fā)溫度，三者溫度差值較小，這和洋島玄武質(zhì)巖漿的形成及噴發(fā)特點(diǎn)相吻合。

CA海山；玄武巖；斜長(zhǎng)石；環(huán)帶；結(jié)晶溫度

0 引言

玄武巖的礦物學(xué)和巖石地球化學(xué)特征是巖漿形成、演化及其溫度、壓力、組分等物理化學(xué)條件的反映。其中斜長(zhǎng)石是玄武巖中最重要的礦物之一，呈斑晶或在基質(zhì)中呈微晶大量分布。斜長(zhǎng)石斑晶通常呈環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育，斜長(zhǎng)石環(huán)帶從核部到邊部的礦物成分變化完整地記錄了巖漿組分及溫、壓條件的變化[1]；而且由于形成環(huán)帶的主要成分 Na(Si)-Ca(Al)之間的相互擴(kuò)散速率很低，環(huán)帶結(jié)構(gòu)形成后擴(kuò)散作用影響很小，因此斜長(zhǎng)石中的環(huán)帶可以準(zhǔn)確地反映巖漿溫度、壓力和組分的變化[2-8]。通過對(duì)不同世代的斜長(zhǎng)石及斜長(zhǎng)石環(huán)帶研究，可以為探討巖漿源區(qū)性質(zhì)、巖漿演化及物理化學(xué)條件提供依據(jù)。前人通過對(duì)沖繩海槽、東海陸架及南海等海區(qū)玄武巖中斜長(zhǎng)石環(huán)帶系統(tǒng)研究，為探討其玄武巖形成演化及特征提供了重要信息[9-11]。

CA海山等中太平洋海山玄武巖為洋島玄武巖[12]，經(jīng)過我國(guó)及DSDP和ODP多個(gè)航次的地質(zhì)和地球物理調(diào)查，前人對(duì)中太平洋海山的形態(tài)、巖石學(xué)特征及成因等進(jìn)行了較為深入的研究[13]，為開展進(jìn)一步研究工作提供了基礎(chǔ)。本文利用我國(guó)“大洋一號(hào)”調(diào)查船2001年的DY105-11航次在CA海山拖網(wǎng)采集的CAD21號(hào)樣品，在巖相學(xué)及巖石化學(xué)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上,利用電子探針對(duì)斜長(zhǎng)石斑晶中的環(huán)帶及斜長(zhǎng)石微晶的礦物成分進(jìn)行測(cè)試，并通過熱力學(xué)計(jì)算，研究了斜長(zhǎng)石環(huán)帶及微晶形成的溫度、組分變化特征，進(jìn)一步探討了斜長(zhǎng)石環(huán)帶形成機(jī)制，對(duì)深入了解中太平洋海山洋島玄武巖巖漿的形成、演化及噴發(fā)機(jī)制等具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

中太平洋海山區(qū)(圖1)位于中太平洋海盆以北，夏威夷群島西南，成近東西向鏈狀分布，延伸長(zhǎng)度大于3 000 km，海山的基底巖石主要由中白堊世的堿性玄武巖和拉斑玄武巖[12]組成，局部海山見有新生代的堿性火山巖。經(jīng)過DSDP和ODP多個(gè)航次的地質(zhì)和地球物理調(diào)查研究[13]可知，這些海山群在120～90 Ma BP間起源于現(xiàn)今法屬玻利尼西亞群島區(qū)，后來隨著太平洋板塊的擴(kuò)張而不斷漂移至今天位置[14-17]。這些海山多呈平頂型，形成于由地幔柱引發(fā)的板內(nèi)火山活動(dòng)，是板內(nèi)火山型海底平頂山?；鹕交字系某练e層有晚白堊世的生物碎屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、泥巖，中始新世至第四紀(jì)含超微化石的砂和鈣質(zhì)軟泥，以及形成時(shí)代不清的燧石巖等。

CA海山位于中太平洋海山群中南部，火奴魯魯島西偏南約1 400 n mile，坐標(biāo)為17°51′～18°54′N, 180°00′～178°00′W。CA海山分布面積較大，是由6座平頂海山組成的海山簇。從CA海山拖網(wǎng)樣品及海底攝像觀察，基巖有玄武巖、火山角礫巖、火山凝灰?guī)r、礁灰?guī)r、碳酸鹽巖、磷塊巖、燧石巖、泥巖及有孔蟲灰?guī)r等。

圖1 CA海山地理位置示意圖Fig.1 Geographical location of CA Seamount

2 樣品來源及實(shí)驗(yàn)方法

研究樣品來自于我國(guó)“大洋一號(hào)”調(diào)查船2001年的DY105-11航次在CA海山采集的CAD21號(hào)樣品。拖網(wǎng)著底坐標(biāo)為18°17′52″N，178°58′37″W；離底坐標(biāo)為18°17′32″N，178°57′57″W；水深2 781 m。

玄武巖巖石樣品呈灰黑色，斑狀、杏仁結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，氣孔較發(fā)育(圖2)。顯微鏡下斑晶主要為斜長(zhǎng)石和少量輝石(圖3)，其中斜長(zhǎng)石斑晶為自形-半自形結(jié)構(gòu)，含量占15%～20%，粒度在5 mm×8.8 mm～0.8 mm×1.2 mm之間，干涉色多為一級(jí)灰白，正低突起，有聚片雙晶，可見溶蝕現(xiàn)象和黑色麻點(diǎn)；輝石斑晶是有一組完全解理的單斜輝石，含量約5%左右，粒徑< 1 mm,短柱狀、粒狀，干涉色高而鮮艷，正高突起，斜消光?；|(zhì)中主要為斜長(zhǎng)石微晶(圖3)，其次含有少量輝石、磁鐵礦、磷灰石和玻璃等；基質(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶粒度在0.1 mm×0.02 mm～0.05 mm×0.01 mm之間，呈間隱結(jié)構(gòu)，自形長(zhǎng)柱狀或針狀，樹枝狀、羽毛狀骸晶發(fā)育；斜長(zhǎng)石微晶間充填隱晶質(zhì)，雜亂排列，無定向。

圖2 CA海山玄武巖Fig.2 CA Seamount basalt

圖3 CA海山玄武巖光學(xué)顯微鏡照片F(xiàn)ig.3 Optical microphotograph of CA Seamount basaltpl:斜長(zhǎng)石；px:輝石pl: plagioclase；px: pyroxene

玄武巖硅酸鹽成分測(cè)試在吉林大學(xué)測(cè)試科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心完成(表1)，采用的儀器是日本生產(chǎn)的ZSX PrimusⅡ，實(shí)驗(yàn)首先選取新鮮、斑晶較少的樣品，粉碎至200目，采用高溫熔融玻璃片法，將樣品熔解制成玻璃體圓片。測(cè)試條件：最大功率4 kW，最高工作電壓60 kV，最大工作電流150 mA，元素含量檢測(cè)范圍10-2～10-6，最大掃描速度240 °/min，最大轉(zhuǎn)角速度1 400 °/min 。

CA海山斜長(zhǎng)石環(huán)帶及斜長(zhǎng)石微晶電子探針成分測(cè)試數(shù)據(jù)見表2和表3。電子探針成分測(cè)試過程中，首先將玄武巖巖石樣品制成電子探針薄片，通過顯微鏡觀察，在薄片中選取具有代表性環(huán)帶結(jié)構(gòu)的斜長(zhǎng)石晶體及基質(zhì)中的微晶進(jìn)行電子探針測(cè)試。電子探針測(cè)試在國(guó)家海洋局第二海洋研究所海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用的儀器是日本生產(chǎn)的JXA-8100型電子探針。工作環(huán)境為:加速電壓為15 kV，探針電流為2.005E×10-8A，電子束直徑為5 μm，定量結(jié)果精度可以達(dá)到0.1%以上。測(cè)試中Si和Na用硬玉標(biāo)樣，Mg用橄欖石標(biāo)樣，Ti用金紅石標(biāo)樣，F(xiàn)e和Al使用石榴石標(biāo)樣，Ca用透輝石標(biāo)樣，K使用砂質(zhì)標(biāo)樣，Cr使用氧化鉻標(biāo)樣，Mn用硅化鎳標(biāo)樣標(biāo)定。修正方法為ZAF。

表1 玄武巖硅酸鹽成分測(cè)試數(shù)據(jù)

注：Mg#=Mg/(Mg+FeT)，空白表示無數(shù)據(jù)

表2 斜長(zhǎng)石斑晶電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)

Tab.2 EPMA data of plagioclase phenocryst %

項(xiàng)目樣品測(cè)試點(diǎn)號(hào)核部12345678910均值邊部111213141516均值SiO245.7146.0145.2546.0146.0445.8945.7946.3746.2045.9145.9252.2152.1451.7951.9651.8551.5451.92Al2O331.6331.4331.2231.5831.6031.6031.5031.6131.7031.4431.5327.0227.4727.7127.3027.1327.7427.40FeO0.650.430.610.520.580.600.510.470.580.480.540.841.031.131.091.151.251.08CaO17.4317.4217.1617.4317.5017.3417.5217.4617.5617.4217.4212.4812.8813.1112.6212.5713.0012.78MgO0.190.180.200.190.170.240.180.180.180.170.190.180.160.110.160.180.140.16Na2O1.411.471.521.491.421.571.411.391.421.651.484.144.034.124.133.923.974.05K2O0.060.060.170.050.070.080.070.060.040.070.070.170.200.120.170.190.260.19TiO2-0.060.09-0.070.030.040.050.030.070.040.170.200.120.170.190.260.19MnO-0.050.01-0.05--0.000.04-0.020.03-0.020.04--0.02P2O50.010.030.04-0.010.010.010.02-0.010.010.010.020.01-0.020.020.01Cr2O30.010.040.010.04-0.010.03-0.020.050.020.050.06--0.010.050.03BaO--0.010.04---0.030.010.020.010.010.040.01--0.020.01An86.8786.4385.3486.3686.8785.5386.9187.0987.0285.0286.3461.8863.3063.2362.2461.9963.8262.74

注：“-”表示未檢出

表3 斜長(zhǎng)石微晶電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)

注：“-”表示未檢出

3 巖石地球化學(xué)特征及成因

CA海山玄武巖SiO2含量在48.16%～49.40%之間,平均為48.82%；Al2O3的含量變化范圍為15.94%～16.83%，平均為16.37%；TiO2的含量為3.14%～3.29%,平均為3.25%；TFeO的含量為11.68%～13.32%,平均為12.10%；CaO的含量為5.54%～7.22%,平均為6.72%； MgO的含量為2.60%～3.04%，平均為2.75%；Na2O+K2O含量為4.65%～5.18%,平均為5.02%。與洋島玄武巖[18]平均含量相比(表1)，CA海山玄武巖具有Al,K和Ti高，Mg和NaO/K2O比值低的特征；與鄰區(qū)CM海山玄武巖[19]相比，具有Si，Al，K，Na和Ti高，Ca和Mg低的特征。

玄武巖成分在TAS圖解上的投點(diǎn)可以看出(圖4),樣品投點(diǎn)落入玄武巖-粗面玄武巖范圍內(nèi)，且平均分布于堿性-亞堿性分界線上方，屬堿性系列，與鄰區(qū)CM和CH海山[19-20]相比略偏酸性。在判別巖石成因的TiO2-MnO-P2O5圖解中(圖5)，樣品數(shù)據(jù)全部落在洋島堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)。在玄武巖TiO2-Zr判別圖解中(圖6)，樣品點(diǎn)位于板內(nèi)玄武巖區(qū)，佐證了CA海山玄武巖屬地幔柱成因[21-23]的板內(nèi)洋島玄武巖。

圖4 CA海山玄武巖 TAS 分類圖[24]Fig.4 TAS classification diagram of CA Seamount basalt[24]F：副長(zhǎng)石巖；Pc：苦橄玄武巖；B：玄武巖；O1：玄武安山巖；O2：安山巖；O3：英安巖；Ir：流紋巖；U1：堿玄巖-碧玄巖；U2：響巖質(zhì)堿玄巖；U3：堿玄質(zhì)響巖；S1：粗面玄武巖；S2：玄武質(zhì)粗面安山巖；S3：粗面安山巖；T：粗面巖-粗面英安巖；Ph:響巖F: foidite; Pc: picrobasalt; B: basalt; O1: basaltic andesite;O2: andesite; O3: dacite; Ir: rhyoite; U1: tephrite/basanite;U2: phonotephrite; U3: tephriphonolite; S1: trachy basalt;S2: basaltic trachy andesite; S3: trachy andesite;T: trachyte trachydacite; Ph: phonolite

圖5 CA海山玄武巖的TiO2-MnO-P2O5判別圖解[25]Fig.5 TiO2-MnO-P2O5 discrimination diagram of CA Seamount basalt[25]

圖6 CA海山玄武巖的TiO2-Zr判別圖解[26]Fig.6 TiO2-Zr discrimination diagram of CA Seamount basalt[26]MORB: 洋中脊玄武巖; WPB: 板內(nèi)玄武巖;VAB: 火山弧玄武巖MORB: mid-ocean ridge basalt; WPB: within-plate basalt;VAB: Volcanic arc basalt

4 斜長(zhǎng)石斑晶環(huán)帶特征

CAD21樣品中的斜長(zhǎng)石具有兩種不同的世代：斑晶和基質(zhì)中的微晶，斑晶多為自形晶，呈自形板條狀，粒度在5 mm×8.8 mm～0.8 mm×1.2 mm之間，大多發(fā)育環(huán)帶(圖7)。核部和邊部有明確劃分，核部形態(tài)較為規(guī)則，斑晶核部的大小為1.3 mm×1.0 mm，邊部環(huán)帶寬約1.0 mm。斑晶核部與邊部消光特點(diǎn)具有不連續(xù)性，為不連續(xù)環(huán)帶[27]。斜長(zhǎng)石微晶呈細(xì)小的長(zhǎng)柱狀或針狀，無環(huán)帶構(gòu)造，是由于巖漿溫度的迅速下降，斜長(zhǎng)石大量成核并快速結(jié)晶成巖所造成的。

本文對(duì)斜長(zhǎng)石的核部和邊部進(jìn)行了電子探針成分測(cè)試及相關(guān)計(jì)算(表2)，斜長(zhǎng)石An值核部為85.34～87.09,均值為86.34(n=10)；邊部為61.88～63.82，均值為62.74(n=6)。在斜長(zhǎng)石的Or-Ab-An成分圖解中(圖8)，環(huán)帶核部樣品點(diǎn)位于培長(zhǎng)石區(qū)，邊部樣品點(diǎn)位于拉長(zhǎng)石區(qū)；總體上從核部至邊部逐漸向富鈉質(zhì)方向演化，即由基性斜長(zhǎng)石向酸性斜長(zhǎng)石變化。在斜長(zhǎng)石的主要成分中(圖9)，從斜長(zhǎng)石斑晶的核部到邊部：(1)SiO2和Na2O平均含量分別由45.92%和1.48%，增加到51.92%和4.05%，而且核部和邊部各自成分較穩(wěn)定，波動(dòng)不大；(2)FeO和K2O平均含量分別由0.54%和0.07%，增加到1.08%和0.22%，總體上呈震蕩升高趨勢(shì)；(3)Al2O3和CaO含量則明顯降低，其平均含量分別由31.53%和17.42%，降至27.40%和12.78%；(4)MgO含量從0.19%減少為0.16%，整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但變化幅度較小。

圖7 斜長(zhǎng)石環(huán)帶顯微照片F(xiàn)ig.7 Plagioclase zoning micrograph

圖8 斜長(zhǎng)石的Or-Ab-An成分圖[28]Fig.8 Or-Ab-An composition diagram of plagioclases[28]

上述研究表明，CA海山斜長(zhǎng)石具有正環(huán)帶，這種環(huán)帶是玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶過程中，由于溫、壓的下降及巖漿組分變化形成的，而不是不同巖漿的混合或同化混染圍巖等原因形成的。在巖漿溫度、壓力下降過程中，隨著低Si礦物橄欖石、輝石和富Ca斜長(zhǎng)石的結(jié)晶析出，熔體組分向富Si，Na和K，貧Mg和Ca的方向演化。早期晶出的斜長(zhǎng)石晶體來不及與巖漿充分反應(yīng),就被后來晶出的斜長(zhǎng)石所包裹，導(dǎo)致斜長(zhǎng)石環(huán)帶從核部到邊部Si，Na和K升高，Ca和Mg含量降低。Al含量從環(huán)帶核部到邊部降低，一方面受熔體組分中Si含量增高的制約，另一方面由于溫度的降低，Al替代Si進(jìn)入斜長(zhǎng)石Si-O四面體晶格中的能力下降所致。

圖9 斜長(zhǎng)石斑晶主要元素系統(tǒng)剖面成分測(cè)試曲線Fig.9 Measured curve of the major element of plagioclase phenocryst

斜長(zhǎng)石環(huán)帶核部與邊部為不連續(xù)消光，是不連續(xù)環(huán)帶，同時(shí)核部和邊部成分差別明顯，存在截然不同的變化，表明斜長(zhǎng)石晶體的核部和邊部是在兩種不同的環(huán)境中形成的，可能分別代表了巖漿源區(qū)和洋殼中的巖漿房環(huán)境[9]。

5 斜長(zhǎng)石微晶成分特征

斜長(zhǎng)石微晶電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)見表3。與斜長(zhǎng)石斑晶成分相比，斜長(zhǎng)石微晶中SiO2含量(53.50%)高于斜長(zhǎng)石斑晶核部(45.92%)和邊部(51.92%)；Al2O3的含量(28.87%)低于斑晶核部(31.53%)略高于邊部(27.40%)；TiO2含量(0.15%)高于斑晶核部(0.04%)，略低于邊部(0.19%)； FeO含量(0.77%)高于斑晶核部(0.54%)，低于邊部(1.08%)；CaO含量(11.94%)低于斑晶核部(17.42%)和邊部(12.78%)；MgO含量(0.10%)低于斑晶核部(0.19%)和邊部(0.16%)；Na2O含量(4.78%)高于斑晶核部(1.48%)和邊部(4.05%)；K2O含量(0.23%)高于斑晶核部(0.07%)和邊部(0.22%)。

6 玄武巖及斜長(zhǎng)石結(jié)晶溫度估算

6.1 玄武巖結(jié)晶溫度估算

前人的相關(guān)研究表明[29-35]，玄武質(zhì)巖漿的液相線溫度和其MgO的含量呈正比，因此玄武質(zhì)巖漿中的MgO常被用作液相線或噴發(fā)溫度的代表。據(jù)NIU et al[30]計(jì)算玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度公式Tliquides(℃)=1 026e[0.018 94MgO(wt%)]計(jì)算及由圖解(圖10)估算，CA海山玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度為1 081 ℃。

圖10 玄武質(zhì)巖漿液相線溫度和MgO含量關(guān)系圖[30]Fig.10 Diagram of basaltic magma liquidus temperature and MgO content[30]

6.2 斜長(zhǎng)石結(jié)晶溫度估算

斜長(zhǎng)石環(huán)帶的成分變化主要受其形成時(shí)溫度、壓力的制約，利用馬西茲對(duì)久藤-威爾斜長(zhǎng)石溫度計(jì)修正后的公式[36]來估算斜長(zhǎng)石斑晶中環(huán)帶及基質(zhì)形成時(shí)的溫度。根據(jù)斜長(zhǎng)石斑晶及基質(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶形成深度及馬西茲對(duì)久藤-威爾斜長(zhǎng)石溫度計(jì)修正后的公式適用條件[36]，斜長(zhǎng)石斑晶溫度估算中采用PH2O為1 kb的公式，基質(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶選用PH2O為0.5 kb的公式：

lnλ/σ+ 1.29× 104φ/T= 9.87× 10-3T-15.21 (PH2O= 0. 5 kb)

(1)

lnλ/σ+ 1.29× 104φ/T= 9.60× 10-3T-15.76 (PH2O= 1 kb)

(2)

式中：T為熱力學(xué)溫度，單位為K；λ=(XNaXSi/XCaXAl)基質(zhì)；σ =(XAbγAb/XAnγAn)；φ=(XCa+XAl-XSi-XNa)基質(zhì)。

根據(jù)上述公式，本文利用電子探針分析數(shù)據(jù)對(duì)斜長(zhǎng)石斑晶核部、邊部及基質(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶分別進(jìn)行了溫度估算，通過計(jì)算結(jié)果如下：斜長(zhǎng)石斑晶核部溫度范圍為1 266～1 288 ℃，平均為1 281 ℃；斜長(zhǎng)石斑晶邊部溫度范圍為1 194～1 203 ℃，平均為1 198 ℃；基質(zhì)斜長(zhǎng)石微晶溫度范圍為1 055～1 082 ℃，平均為1 071 ℃。

與鄰區(qū)沖繩海槽島弧玄武巖、東海陸架玄武巖中斜長(zhǎng)石特征相比[9-11]，CA海山玄武巖斜長(zhǎng)石斑晶粒徑大，環(huán)帶發(fā)育，核部、邊部成分存在截然的差異，應(yīng)是在兩種不同的構(gòu)造環(huán)境中結(jié)晶形成的。其中環(huán)帶核部溫度為1 281 ℃，代表了巖漿源區(qū)巖漿的溫度；環(huán)帶邊部溫度為1 198 ℃，代表了巖漿在洋殼巖漿房中的溫度。斜長(zhǎng)石微晶骸晶結(jié)構(gòu)發(fā)育，應(yīng)是在玄武質(zhì)巖漿噴出，海底淬冷條件下快速結(jié)晶形成的，斜長(zhǎng)石微晶的結(jié)晶溫度(1 071 ℃)代表了玄武質(zhì)巖漿的噴發(fā)溫度，而且與利用玄武巖中MgO含量估算的玄武質(zhì)巖漿噴出溫度(1 081 ℃)基本吻合。

與前人估算的鄰區(qū)沖繩海槽島弧玄武巖、東海陸架玄武巖中斜長(zhǎng)石環(huán)帶結(jié)晶溫度及玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度(表4)相比，CA海山玄武巖斜長(zhǎng)石環(huán)帶核部、邊部及玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度高，溫差相對(duì)較小，這可能代表了洋島玄武質(zhì)巖漿形成及噴發(fā)特點(diǎn)。CA海山玄武巖巖石成因研究表明，該玄武巖為板內(nèi)洋島玄武巖，屬地幔柱成因；已有的研究表明地慢柱一旦啟動(dòng)，它將快速穿過整個(gè)地幔和地殼上升至地表，并在較短的時(shí)間內(nèi)噴發(fā)形成大規(guī)模玄武巖[37-38]。YUEN et al[39]研究認(rèn)為，地慢柱只有快速上升才能滿足其在較短的時(shí)間內(nèi)噴發(fā)形成大規(guī)模大陸溢流玄武巖和洋底高原玄武巖；并提出地幔柱巖漿是在巨大的浮力過剩和粘度虧損條件下絕熱上升到地表的。CA海山玄武巖中斜長(zhǎng)石核部、邊部及斜長(zhǎng)石微晶結(jié)晶溫度高，溫度相差較小，可能正是印證了上述地幔柱巖漿的形成和噴發(fā)過程。

表4 CA海山、沖繩海槽、東海陸架及南海的玄武巖中的斜長(zhǎng)石形成溫度、An值對(duì)比

注：括號(hào)中的溫度為平均溫度

7 結(jié)論

(1)CA海山玄武巖化學(xué)成分具有Al2O3，K2O和TiO2高，MgO和NaO/K2O比值低的特征，為堿性系列粗面玄武巖，其成因?qū)俚蒯Ｖ梢虻陌鍍?nèi)洋島玄武巖。

(2)斜長(zhǎng)石斑晶具有正環(huán)帶結(jié)構(gòu)，從核部至邊部化學(xué)成分向富鈉質(zhì)方向變化，即由基性斜長(zhǎng)石向酸性斜長(zhǎng)石變化；環(huán)帶核部為培長(zhǎng)石，邊部為拉長(zhǎng)石。在斜長(zhǎng)石的主要成分中，從斜長(zhǎng)石斑晶的核部到邊部，SiO2，Na2O，F(xiàn)eO和K2O含量增高，Al2O3和CaO含量則明顯降低，MgO含量整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但變化幅度較小。

(3)斜長(zhǎng)石環(huán)帶核部、邊部及斜長(zhǎng)石微晶是巖漿演化不同階段形成的。斜長(zhǎng)石斑晶核部溫度范圍為1 266～1 288 ℃，平均為1 281 ℃，代表了寄主巖漿源區(qū)的溫度；邊部溫度范圍為1 194～1 203 ℃，平均為1 198 ℃，代表了寄主巖漿在洋殼中巖漿房的溫度；斜長(zhǎng)石微晶結(jié)晶溫度(1 071 ℃)，代表了玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度，與利用玄武巖MgO含量估算的玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)溫度(1 081 ℃)吻合。

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Chemical characteristics and geological implication of plagioclase in CA Seamount basalts from the Middle Pacific

HE Xin1, SUN Guo-sheng1, CHU Feng-you2, WANG Chun-guang3, JIN Rui-xiang1, LI Yang1,ZHAN Nai-chen1, LIU Shi-wei1, SUN Jiu-da1

(1.CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China; 2.SecondInstituteofOceanography,SOA,Hangzhou310012,China; 3.GeologicalExplorationFundManagementCenterofJilinProvince,Changchun130061,China)

Chemical composition of plagioclase phenocryst zone, plagioclase crystallite and silicate of basalts in CA Seamount (sample CAD21), was examined using EPMA method and X-Ray fluorescence spectrometry (XRF) on basis of petrography. The basalts of CA Seamount are intraplate basalts formed by the activity of mantle plume. The core and the edge of zones of plagioclase phenocrysts show nonsequence optical extinction phenomenon, indicating a discontinuous zoning structure. The sequence of zones is labradorite to bytownite from edge to core, showing a normal zoning in the process of magmatic evolution. Such a phenomenon is constrained by melt composition and temperature-pressure condition. Average temperatures of plagioclase phenocrysts are 1 281 ℃(temperature of magmatic source)，1 198℃(temperature of magmatic chamber) and 1 071 ℃(temperature of magmatic exhalation) respectively. The small temperature difference indicates a rapidly eruption process, in accord with the formation and eruption characteristics of oceanic island basalt magma.

CA Seamount; basalt; plagioclase; zoning; crystallization temperature

10.3969/j.issn.1001-909X.2017.02.003.

2017-01-20

2017-04-24

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助(41176045)

何欣(1992-)，女，吉林雙遼市人，主要從事地球化學(xué)方面的研究。E-mail：1054610130@qq.com

P588.14+5

A

1001-909X(2017)02-0023-10

10.3969/j.issn.1001-909X.2017.02.003

何欣，孫國(guó)勝，初鳳友，等.中太平洋CA海山玄武巖中斜長(zhǎng)石化學(xué)成分特征及地質(zhì)意義[J].海洋學(xué)研究,2017,35(2):23-32,

HE Xin, SUN Guo-sheng, CHU Feng-you, et al. Chemical characteristics and geological implication of plagioclase in CA Seamount basalts from the Middle Pacific[J].Journal of Marine Sciences,2017,35(2):23-32, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2017.02.003.