沖繩海槽西南部火山巖熔體包裹體的均一溫度及對(duì)巖漿混合的指示意義

李雪麗, 曾志剛, 李曉輝, 陳祖興, 張玉祥, 齊海燕

沖繩海槽西南部火山巖熔體包裹體的均一溫度及對(duì)巖漿混合的指示意義

李雪麗1, 2, 3, 曾志剛1, 2, 3, 李曉輝1, 3, 4, 陳祖興1, 3, 4, 張玉祥1, 3, 4, 齊海燕1, 2, 4

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 4. 中國(guó)科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心, 山東 青島 266071)

沖繩海槽西南部流紋巖(R10-H3)和安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石發(fā)育大量玻璃質(zhì)熔體包裹體, 安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度較高(1 050～1 200 ℃), 而流紋巖(R10-H3)斜長(zhǎng)石中熔體包裹體存在兩個(gè)明顯不同的均一溫度峰值段(900～1 000 ℃, 1 150～1 200 ℃), 呈“雙峰”式均一溫度特征。流紋巖(R10-H3)和安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石熔體包裹體呈現(xiàn)的均一溫度特征與該斜長(zhǎng)石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)及An值變化特征一致, 表明安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石主要在高溫階段結(jié)晶, 而流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石經(jīng)歷了兩個(gè)不同的結(jié)晶階段。結(jié)合流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石存在明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)及兩種差異較大的An值特征, 作者認(rèn)為熔體包裹體的“雙峰”式均一溫度特征指示該地區(qū)發(fā)生了不同期次巖漿的混合作用。巖漿攜帶早期高溫階段結(jié)晶(1 150～1 200 ℃)的高An值偏基性斜長(zhǎng)石向上運(yùn)移, 注入淺部較低溫巖漿中(900～1 000 ℃), 發(fā)生巖漿混合作用, 偏基性的斜長(zhǎng)石在進(jìn)入淺部巖漿房后被重新吸收, 形成具有較高均一溫度熔體包裹體的核部(高An值), 然后繼續(xù)結(jié)晶出具有較低均一溫度熔體包裹體的邊部(低An值), 進(jìn)一步證實(shí)沖繩海槽西南部淺部巖漿房?jī)?nèi)存在著復(fù)雜的巖漿混合作用。

斜長(zhǎng)石; 熔體包裹體; 均一溫度; 巖漿混合

近年來(lái), 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)沖繩海槽火山巖的地球化學(xué)性質(zhì)、巖漿演化過(guò)程以及巖石成因等內(nèi)容開(kāi)展了大量研究工作, 也取得了很多顯著的成果[1-31]。例如, 一方面通過(guò)研究沖繩海槽基性-中性-酸性火山巖全巖及礦物的地球化學(xué)特征, 深入探究了該地區(qū)巖漿的性質(zhì)及演化過(guò)程, 其中包括分析酸性巖中斜長(zhǎng)石的復(fù)雜晶體的化學(xué)成分, 發(fā)現(xiàn)其An值、微量元素含量以及Sr同位素組成變化范圍較大, 進(jìn)而提出了多層巖漿房系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)[3, 7, 32]; 另一方面, 通過(guò)研究沖繩海槽中部和南部火山巖全巖與橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石等礦物及其熔體包裹體的常微量元素和同位素組成特征, 闡述了沖繩海槽下部巖漿房中可能普遍存在巖漿混合現(xiàn)象[1-3, 13, 15-16]。前人的研究多以全巖及礦物為研究對(duì)象來(lái)探究沖繩海槽的巖漿演化過(guò)程, 然而全巖及礦物經(jīng)歷了復(fù)雜的分離結(jié)晶、同化混染等后期巖漿作用, 致使其地球化學(xué)組成在反映原始巖漿的性質(zhì)及演化過(guò)程中存在局限[33-36]。為此, 本文利用火山巖斜長(zhǎng)石斑晶中的熔體包裹體作為研究對(duì)象, 基于熔體包裹體均一溫度探討沖繩海槽的巖漿演化過(guò)程。

熔體包裹體(又稱(chēng)巖漿包裹體)是指在巖漿演化過(guò)程中, 各種礦物在其結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)所捕獲的微量天然巖漿珠滴, 隨著寄主礦物冷卻, 它們或淬火凝結(jié)成玻璃, 或進(jìn)一步結(jié)晶析出硅酸鹽子礦物、金屬相和流體相[37-40]。由于熔體包裹體在被捕獲之后保持相對(duì)獨(dú)立的演化過(guò)程, 不受巖漿混合、結(jié)晶分異和同化混染等巖漿后期演化過(guò)程的影響, 所以熔體包裹體中保留相對(duì)完整的原始巖漿的信息, 為探討巖漿的性質(zhì)和演化過(guò)程提供了更為可靠的研究對(duì)象[33-34, 36, 41-42]。包裹體測(cè)溫是目前包裹體研究的一個(gè)主要內(nèi)容, 而均一法測(cè)溫是較為直觀可信的方法之一[43]。包裹體的均一溫度是在假設(shè)包裹體被捕獲之后處于封閉體系的前提下, 達(dá)到完全均一化狀態(tài)時(shí)的溫度, 此溫度為其捕獲時(shí)的最低溫度, 也代表寄主礦物的最低結(jié)晶溫度[43-45]。因此, 研究熔體包裹體的均一溫度, 有助于更好的了解包裹體的形成條件, 以及巖漿階段礦物的結(jié)晶溫度, 可用于指示礦物的結(jié)晶生長(zhǎng)條件及巖漿的演化過(guò)程[36, 40, 46-47]。

沖繩海槽西南部目前正處于早期擴(kuò)張階段[48], 發(fā)育的火山巖以英安巖和流紋巖為主, 且斜長(zhǎng)石為該類(lèi)火山巖的主要斑晶礦物[1, 4, 48-49]。前人通過(guò)研究該區(qū)酸性火山巖中斜長(zhǎng)石的化學(xué)成分, 認(rèn)為該區(qū)的酸性巖漿房?jī)?nèi)存在著復(fù)雜的巖漿混合過(guò)程[1-3, 7]。此前大多研究是從礦物地球化學(xué)特征的角度來(lái)研究沖繩海槽巖漿的性質(zhì)及演化過(guò)程, 而通過(guò)研究礦物中熔體包裹體形成時(shí)的溫度, 進(jìn)而探究巖漿的演化過(guò)程[30, 43-44]的工作目前在沖繩海槽依然較少。本文擬通過(guò)研究沖繩海槽西南部安山巖和流紋巖中斜長(zhǎng)石熔體包裹體的均一溫度, 結(jié)合斜長(zhǎng)石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分特征, 以期進(jìn)一步探討該區(qū)淺部巖漿房?jī)?nèi)的巖漿演化過(guò)程。

1 地質(zhì)背景

沖繩海槽位于西太平洋大陸邊緣, 是由菲律賓海板塊俯沖到歐亞板塊之下形成的一個(gè)尚處于弧后擴(kuò)張?jiān)缙诘哪贻p弧后盆地[17, 26, 28, 50-51]。作為一個(gè)典型的弧后盆地, 沖繩海槽和琉球島弧以及琉球海溝共同構(gòu)成了一個(gè)完整的溝-弧-盆體系[28], 并且發(fā)育大量的海底火山活動(dòng)與熱液活動(dòng), 有很高的熱流值[31, 51]。沖繩海槽以吐喀喇?dāng)嗔?130°E)和宮古斷裂(127°E)為界分割成北、中、南三段[18, 51], 這三段的構(gòu)造活動(dòng)階段以及火山巖類(lèi)型有很大差異, 北部目前正在經(jīng)歷地殼的擴(kuò)張, 主要分布流紋巖、英安巖等酸性火山巖[20]; 中部正在經(jīng)歷擴(kuò)張裂谷階段, 火山活動(dòng)較發(fā)育, 主要分布流紋巖、英安巖、安山巖及玄武巖[19, 20, 26], 此外, 中部的巖漿活動(dòng)還表現(xiàn)出隨時(shí)間從酸性向基性演化的趨勢(shì)[29]; 南部處于初步擴(kuò)張的階段, 火山巖主要以偏基性的巖石為主, 分布玄武巖和玄武質(zhì)安山巖[20, 26], 最南端主要分布英安巖和流紋巖[49, 52-53]。沖繩海槽地殼厚度從北部(30 km)向南部(約10 km)遞減[1, 48, 54]。然而沖繩海槽西南端為第四紀(jì)形成的胚胎裂谷帶, 其陸殼厚度(25～30 km)沒(méi)有明顯減薄, 并且該地區(qū)的酸性巖漿通常被認(rèn)為具有顯著的地殼混染特征[1, 4, 7, 16, 48-49]。

2 樣品及其巖相學(xué)特征

研究樣品是“科學(xué)”號(hào)于2016年執(zhí)行HOBAB4航次, 在沖繩海槽西南部通過(guò)電視抓斗獲得的兩塊位置相近的火山巖, 樣品棱角分明, 磨圓度較低(圖1a、c), 因此判斷兩塊火山巖樣品均為原位基巖, 站位信息見(jiàn)表1。其中, R10-H3為灰白色流紋質(zhì)浮巖, 富斑晶礦物, 斑晶礦物主要為斜長(zhǎng)石(20%)、輝石(15%)和角閃石(5%)(圖1a、圖1b); R11-H1為灰黑色安山巖, 富斑晶礦物, 斑晶礦物包括斜長(zhǎng)石(25%)、輝石(10%)和Fe-Ti氧化物(<1%)(圖1c、圖1d)。流紋巖(R10-H3)、安山巖(R11-H1)中的主要礦物均為自形?半自形的斜長(zhǎng)石, 大小為80～1 000 μm。

流紋巖(R10-H3)、安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石礦物中存在大量熔體包裹體(圖2), 主要為玻璃質(zhì)熔體包裹體(圖2a), 大小為2～70 μm不等。此外, 還含有少量含子晶玻璃質(zhì)熔體包裹體(圖2b)以及少量流體?熔體包裹體(圖2c), 流體相的存在說(shuō)明巖漿熔體比較富集揮發(fā)分[43, 55-57], 流體相部分的大小為3～10 μm。

3 分析方法

3.1 全巖主量元素分析

全巖(R10-H3、R11-H1)主量元素的分析測(cè)試是在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所使用順序式X射線(xiàn)熒光光譜儀(XRF-1500)完成。首先, 將樣品和助熔劑(Li2B4O7-LiNO3)于105 ℃烘箱烘干2 h, 冷卻至室溫后稱(chēng)取0.6 g粉末樣品置于已恒重的小瓷坩堝并放入馬弗爐內(nèi)1 000 ℃下灼燒1 h, 然后冷卻30 min稱(chēng)重并計(jì)算燒失量(LOI), 隨后用瑪瑙研缽將樣品研磨至200目后倒入6 g助熔劑混合均勻。將樣品全部轉(zhuǎn)移至鉑金坩堝, 加入4～5滴0.12 g/mL NH4Br, 并在通風(fēng)櫥和丙烷氣體環(huán)境下將鉑金坩堝置于熔樣機(jī)上進(jìn)行溶解制備樣品玻璃片。最后, 利用X射線(xiàn)熒光光譜儀進(jìn)行主量元素測(cè)試, 測(cè)試分析相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD%)為0.1%～1%。

圖1 沖繩海槽西南部流紋巖(a)和安山巖(c)樣品照片及主要礦物透射光顯微照片(b、d)

表1 沖繩海槽西南部火山巖樣品的取樣站位信息

3.2 均一溫度分析

首先, 在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘察技術(shù)服務(wù)有限公司將全巖(R10-H3、R11-H1)磨制成200 μm厚的兩面拋光的包裹體片。然后在偏光顯微鏡(Axio Scope.A1)下完成包裹體的巖相學(xué)觀察和拍照, 隨后挑選并標(biāo)記完整、原生且較大的包裹體, 來(lái)進(jìn)行后續(xù)均一溫度的分析測(cè)試。

包裹體的均一溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用Linkam- TS1400XY顯微冷熱臺(tái)進(jìn)行。首先, 將磨制的包裹體片浸泡在無(wú)水乙醇中24 h, 去除樹(shù)脂膠。之后, 再使用鑷子與小刀將包裹體片碎成小塊, 這個(gè)過(guò)程中要盡量注意保持礦物的完整性, 尤其是前期標(biāo)記的包裹體所在的礦物。然后, 將破碎后的礦物片放在顯微冷熱臺(tái)的藍(lán)寶石片上進(jìn)行均一溫度的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中升溫速率設(shè)置如下: 溫度小于500 ℃時(shí), 設(shè)置為30 ℃/min; 在500～800 ℃過(guò)程中, 設(shè)置為20 ℃/min; 在800～1 000 ℃過(guò)程中, 設(shè)置為10 ℃/min, 并且每升溫50 ℃, 恒溫15 min; 在1 000～1 250 ℃過(guò)程中, 設(shè)置為2～5 ℃/min, 并且每升溫50 ℃恒溫30 min。

3.3 斜長(zhǎng)石礦物組成分析

對(duì)2塊樣品(R10-H3、R11-H1)中斜長(zhǎng)石礦物的組成分析在中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用VEGA3 TESCAN掃描電鏡結(jié)合Oxford EDS牛津X射線(xiàn)能譜儀(英國(guó))上進(jìn)行。掃描電鏡儀器使用20 kV高壓, 發(fā)射電流1.4～1.9 nA, 工作距離15 mm。X射線(xiàn)能譜儀使用20 kV激發(fā)電壓, 斜長(zhǎng)石成分定量分析使用石英, 歪長(zhǎng)石和黃鐵礦作標(biāo)樣。

圖2 沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石中不同類(lèi)型熔體包裹體

4 結(jié)果

沖繩海槽西南部全巖樣品(R10-H3、R11-H1)主量元素?cái)?shù)據(jù)列于表2, 斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度測(cè)試數(shù)據(jù)列于表3, 斜長(zhǎng)石的掃描電鏡及X射線(xiàn)能譜點(diǎn)分析及線(xiàn)掃描數(shù)據(jù)列于表4。

表2 沖繩海槽西南部火山巖全巖主量元素

注：“wt. %”表示質(zhì)量百分比, 下同。

4.1 全巖地球化學(xué)特征

沖繩海槽西南部流紋巖(R10-H3)與安山巖(R11- H1)相比具有較低的CaO(2.26 wt.%)、MgO(0.4 wt.%)和TFe2O3(1.96 wt.%)含量, 較高的SiO2(72.3 wt.%)、Na2O(3.92 wt.%)和K2O(3.02 wt.%)含量。根據(jù)沖繩海槽西南部火山巖的全巖主量元素?cái)?shù)據(jù)(表1)繪制了巖石分類(lèi)圖解(圖3)。從硅堿圖(圖3a)中可以看出兩塊樣品均落在鈣堿性序列區(qū)域(SiO2: 57.86 wt.%、72.3 wt.%, Na2O+K2O: 3.83 wt.%、6.94 wt.%)。從硅鉀圖(圖3b)中可以看出兩塊樣品均落在中鉀區(qū)域(SiO2: 57.86 wt.%、72.3 wt.%, K2O: 1.24 wt.%、3.02 wt.%)。兩塊火山巖全巖地球化學(xué)特征均與沖繩海槽南部地區(qū)前人已發(fā)表的酸性與中性火山巖數(shù)據(jù)特征一致[4, 58]。

4.2 均一溫度特征

在沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石內(nèi)熔體包裹體的均一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 出現(xiàn)了以下三種情況: 第一種情況是隨著溫度的增加, 熔體包裹體中的氣泡不斷擴(kuò)大或縮小, 最終達(dá)到均一的狀態(tài)(如圖4a), 此時(shí)的溫度即均一溫度。第二種情況是隨著溫度的增加, 氣泡也在不斷擴(kuò)大或縮小, 但是在達(dá)到1 200 ℃的高溫, 并恒溫30 min后仍不能達(dá)到均一的狀態(tài)(如圖4b), 可能是因?yàn)槿垠w包裹體內(nèi)的玻璃質(zhì)熔體粘稠度較高, 致使其在恒溫時(shí)間有限的情況下不能達(dá)到完全均一的狀態(tài)。雖然推測(cè)如果加熱時(shí)間夠久, 熔體包裹體最終可以達(dá)到均一狀態(tài), 但是考慮到持續(xù)的高溫會(huì)對(duì)儀器造成損傷, 所以實(shí)際操作過(guò)程中沒(méi)有對(duì)熔體包裹體進(jìn)行持久的加溫恒溫, 這部分的熔體包裹體均一溫度計(jì)為>1 200 ℃或者>1 250 ℃。第三種情況是隨著溫度的增加, 包裹體的氣泡形態(tài)始終不發(fā)生變化(圖4c), 這種情況可能是因?yàn)槿垠w包裹體已經(jīng)被破壞, 導(dǎo)致氣泡中的成分泄露缺失, 這部分熔體包裹體沒(méi)有獲得均一溫度數(shù)據(jù)。

表3 沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度數(shù)據(jù)

表4 沖繩海槽西南部火山巖中斜長(zhǎng)石斑晶的X射線(xiàn)能譜點(diǎn)分析

注：An=摩爾Ca/(Ca+Na+K)×100

圖3 沖繩海槽西南部巖石分類(lèi)圖解

注: (a)樣品硅堿圖解[(Na2O+K2O) (wt.%) vs SiO2(wt.%)][59]。堿性與鈣堿性序列的邊界線(xiàn)數(shù)據(jù)引自Irvine和Baragar[60]。(b)樣品的硅鉀圖解[K2O (wt.%) vs SiO2(wt.%)][61]。

圖4 沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石中熔體包裹體均一過(guò)程相態(tài)變化圖

根據(jù)獲得的沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度測(cè)量數(shù)據(jù)(表3)繪制了均一溫度頻數(shù)直方圖(圖5), 從圖5中可以看出流紋巖(R10-H3)有3個(gè)較明顯的均一溫度峰值段: 500～ 600 ℃、900～1 000 ℃和1 150～1 200 ℃。結(jié)合偏光顯微鏡下對(duì)熔體包裹體的分布及形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn), 在500～600 ℃低溫段均一的熔體包裹體大多分布在礦物裂隙附近, 且形狀不規(guī)則, 所以判斷其為次生熔體包裹體[43]。因此, 流紋巖(R10-H3)斜長(zhǎng)石中原生熔體包裹體的均一溫度呈現(xiàn)“雙峰”式特征, 且相對(duì)較低的均一溫度峰值段900～1 000 ℃的平均溫度為959 ℃, 較高的均一溫度峰值段1 150～1 200 ℃的平均溫度為1 197.5 ℃。更為重要的是這種“雙峰式”均一溫度特征出現(xiàn)在流紋巖(R10-H3)中同一個(gè)斜長(zhǎng)石的熔體包裹體里, 且位于斜長(zhǎng)石核部的熔體包裹體均一溫度一般比邊部的高。安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度整體都落在大于1 050 ℃的高溫均一溫度區(qū)域(圖5), 且從1 050～1 200 ℃均有分布, 1 050～1 200 ℃均一溫度段的平均值為1 142 ℃。在900～1 000 ℃較低溫度段均一的包裹體個(gè)數(shù)較少, 僅測(cè)到3個(gè)。

圖5 沖繩海槽西南部火山巖斜長(zhǎng)石中熔體包裹體均一溫度頻數(shù)圖

注: 圖中雙峰擬合曲線(xiàn)根據(jù)R10-H3斜長(zhǎng)石熔體包裹體的兩個(gè)均一溫度峰值段的平均溫度繪制

4.3 斜長(zhǎng)石礦物組成特征

利用掃描電鏡結(jié)合X射線(xiàn)能譜儀對(duì)沖繩海槽西南部流紋巖(R10-H3)和安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石的組成特征進(jìn)行分析。從點(diǎn)分析結(jié)果(表4)和斜長(zhǎng)石的An值頻數(shù)分布圖(圖6)中可以看出流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石的成分變化非常大, An值范圍為53～86 (An=摩爾Ca/(Ca+Na+K)×100), 并且呈“雙峰”式分布; 安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石的成分變化也很大, An值范圍為53～95, 但是“雙峰”特征不明顯, 多數(shù)為高An值。從圖7a中可以看出流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石有明顯的明暗環(huán)帶結(jié)構(gòu), 且亮灰白色部分面積小于暗灰色部分面積。從相應(yīng)的元素線(xiàn)掃描結(jié)果上(圖7b)也可以看出Ca元素含量變化較大, 結(jié)合點(diǎn)分析(表4)發(fā)現(xiàn)BSE圖中斜長(zhǎng)石亮灰白色部分An高(63～86), 說(shuō)明這部分斜長(zhǎng)石偏基性, 且一般位于斜長(zhǎng)石核部; 暗灰色部分An低(53～59), 說(shuō)明這部分斜長(zhǎng)石偏酸性, 一般位于斜長(zhǎng)石邊部。安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石也有明暗環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖7c), 但是不明顯, Ca元素含量變化不大(圖7d), 只有邊部一小部分呈暗灰色(An=53～59), 其余大部分為高An(61～95)的亮灰白色。

圖6 沖繩海槽西南部火山巖中斜長(zhǎng)石An值頻數(shù)分布圖

圖7 沖繩海槽西南部火山巖中斜長(zhǎng)石斑晶的BSE(背散射)照片以及對(duì)應(yīng)的線(xiàn)掃描Ca含量計(jì)數(shù)圖

5 討論

5.1 均一溫度對(duì)斜長(zhǎng)石不同結(jié)晶階段的指示

此前, 有研究利用礦物-熔體溫度計(jì)公式[62]來(lái)計(jì)算沖繩海槽地區(qū)火山巖中斑晶礦物的結(jié)晶溫度, 從而了解巖漿演化過(guò)程中礦物結(jié)晶的溫度變化情況[1, 7, 15, 63]。通過(guò)礦物溫度計(jì)公式計(jì)算得到?jīng)_繩海槽中部流紋巖中正環(huán)帶斜長(zhǎng)石的結(jié)晶溫度為895± 2 ℃, 反環(huán)帶斜長(zhǎng)石低Ca元素含量核部的結(jié)晶溫度為876± 3 ℃; 安山巖(R11-H1)中高Ca元素含量斜長(zhǎng)石的結(jié)晶溫度為1 102±2 ℃, 低Ca元素含量斜長(zhǎng)石的結(jié)晶溫度為897±7 ℃[60]。然而礦物溫度計(jì)的不足之處在于其是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式, 并且基于礦物-熔體平衡狀態(tài)推導(dǎo)計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù), 往往誤差較大, 難以精確代表真實(shí)的礦物結(jié)晶溫度[15, 59, 64-65]。因此, 與礦物溫度計(jì)方法相比, 礦物中熔體包裹體的均一溫度測(cè)試為估計(jì)巖漿體系演化過(guò)程中不同階段礦物的結(jié)晶溫度提供了更加直觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù), 但前提是所測(cè)熔體包裹體為完整無(wú)損的原生包裹體, 并且被捕獲后的主晶成分保持不變[38, 40, 66]。因此, 我們根據(jù)測(cè)得的流紋巖(R10-H3)和安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石中原生熔體包裹體的均一溫度數(shù)據(jù)探討了中酸性火山巖中斜長(zhǎng)石的不同結(jié)晶階段。

從圖5中可以看出, 安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的均一溫度大多落在大于1 050 ℃的高溫區(qū)域, 并且呈現(xiàn)出從1 200 ℃到1 050 ℃連續(xù)降溫的趨勢(shì), 此外, 還有少量熔體包裹體在較低溫度發(fā)生均一(900～1 000 ℃), 說(shuō)明安山巖(R11-H1)中的斜長(zhǎng)石主要結(jié)晶階段為>1 050 ℃的高溫環(huán)境, 也有一小部分斜長(zhǎng)石在較低溫度(900～1 000 ℃)下發(fā)生了結(jié)晶[30, 67]。結(jié)合BSE圖像和成分分析(圖7c、圖7d, 表4)可以看出安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石幾乎全部為高An值(61～95), 只有邊部一小部分為低An值(53～59), 而且高An值部分形狀規(guī)則, 與低An值部分形狀一致, 說(shuō)明斜長(zhǎng)石并未受到溶蝕[68-70], 而是經(jīng)歷了正常的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程, 邊部的低An值部分是由于結(jié)晶后期巖漿快速冷凝而形成[71], 這表明安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石主要在大于1 050 ℃的高溫階段結(jié)晶。

流紋巖(R10-H3)斜長(zhǎng)石中的熔體包裹體呈現(xiàn)明顯的“雙峰”式均一溫度特征(圖5), 而且這種“雙峰”式均一溫度特征出現(xiàn)在同一個(gè)斜長(zhǎng)石的不同部位的熔體包裹體中, 即核部為高溫均一(1 150～1200 ℃,平均溫度1 197.5 ℃)的熔體包裹體, 邊部為較低溫度均一(900～1 000 ℃, 平均溫度959 ℃)的熔體包裹體。結(jié)合BSE圖像和成分分析(圖7a、圖7b, 表4)也可以看出斜長(zhǎng)石有明顯的明暗環(huán)帶結(jié)構(gòu), 核部為高An值(63～86), 邊部為低An值(53～59), 與熔體包裹體“雙峰”式均一溫度特征相對(duì)應(yīng), 表明流紋巖(R10-H3)中的斜長(zhǎng)石有兩個(gè)明顯不同的結(jié)晶階段, 早期高溫環(huán)境形成偏基性高An值的核部, 然后再在較低溫環(huán)境形成酸性低An值的邊部[72-73]。

5.2 “雙峰”式均一溫度對(duì)巖漿演化的指示

對(duì)于沖繩海槽西南部流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石的熔體包裹體呈現(xiàn)“雙峰”式均一溫度特征, 前人[30]通過(guò)對(duì)沖繩海槽中部浮巖中斜長(zhǎng)石的熔體包裹體進(jìn)行均一法測(cè)溫也發(fā)現(xiàn)其存在“雙峰式”均一溫度的特征, 并認(rèn)為是酸性巖漿在上升過(guò)程中攜帶了早期形成的基性斜長(zhǎng)石[30, 67], 但是這個(gè)原因無(wú)法解釋本文流紋巖樣品中有些斜長(zhǎng)石里既有高均一溫度的熔體包裹體又有較低均一溫度的熔體包裹體存在的現(xiàn)象, 并且從斜長(zhǎng)石的BSE圖以及相應(yīng)的成分分析(圖7a、圖7b, 表4)中也可以看出同一斜長(zhǎng)石中存在兩種差異較大的An值(53～59, 63～86)。因此, 我們認(rèn)為可能是不同期次的巖漿混合作用造成的流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石熔體包裹體的“雙峰”式均一溫度特征[1, 4, 15-16, 74, 76]。高An值斜長(zhǎng)石中發(fā)育較高均一溫度的熔體包裹體, 其對(duì)應(yīng)的巖漿房溫度為1 150～1 200 ℃, 低An值斜長(zhǎng)石中發(fā)育較低均一溫度的熔體包裹體, 其對(duì)應(yīng)的巖漿房溫度為 900～1 000 ℃。

由此可見(jiàn), 沖繩海槽西南部地區(qū)的巖漿后期演化過(guò)程較為復(fù)雜, 根據(jù)本文對(duì)流紋巖斜長(zhǎng)石中熔體包裹體的“雙峰”式均一溫度特征研究, 結(jié)合前人對(duì)該地區(qū)的巖石礦物地球化學(xué)特征研究結(jié)果, 認(rèn)為沖繩海槽西南地區(qū)下部巖漿房?jī)?nèi)發(fā)育復(fù)雜的巖漿混合作用?；詭r漿攜帶早期形成的高An斜長(zhǎng)石向上運(yùn)移, 注入淺部巖漿房?jī)?nèi)并與其發(fā)育的酸性巖漿發(fā)生混合[1, 4, 15-16, 74-78], 偏基性的斜長(zhǎng)石在進(jìn)入淺部巖漿房(發(fā)育酸性巖漿)后被重新吸收形成高An的核部并繼續(xù)生長(zhǎng)形成低An的邊部[1, 79-80]。

6 結(jié)論

本文通過(guò)研究沖繩海槽西南部的安山巖(R11- H1)和流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石的熔體包裹體的相態(tài)分布特征、均一溫度以及寄主礦物斜長(zhǎng)石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)和組成成分特征, 為認(rèn)識(shí)該地區(qū)的巖漿演化過(guò)程提供了新的視角, 獲得以下結(jié)論:

1) 安山巖(R11-H1)和流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石發(fā)育大量玻璃質(zhì)熔體包裹體, 安山巖(R11-H1)斜長(zhǎng)石中的熔體包裹體均一溫度主要落在高溫區(qū)域, 僅有少數(shù)熔體包裹體的均一溫度較低, 與其斜長(zhǎng)石的An值變化特征一致, 即大部分安山巖(R11-H1)中斜長(zhǎng)石的An值較高, 只有一小部分的斜長(zhǎng)石其邊部的An值較低, 說(shuō)明該安山巖(R11-H1)中的斜長(zhǎng)石主要是在高溫階段結(jié)晶。流紋巖(R10-H3)斜長(zhǎng)石中的熔體包裹體有兩個(gè)明顯不同的均一溫度峰值段, 呈“雙峰”式均一溫度特征, 且流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石的核部和邊部有差異較大的兩種An值, 說(shuō)明該流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石經(jīng)歷了兩個(gè)不同的結(jié)晶階段。

2) 流紋巖(R10-H3)中斜長(zhǎng)石的熔體包裹體呈現(xiàn)“雙峰”式均一溫度特征是由于不同期次的巖漿在噴發(fā)之前發(fā)生了混合作用。基性巖漿攜帶早期在高溫環(huán)境形成的具高An值的偏基性斜長(zhǎng)石向上運(yùn)移, 注入淺部巖漿房, 兩者發(fā)生混合作用, 偏基性的斜長(zhǎng)石在進(jìn)入淺部巖漿房后被重新吸收形成具高An值的核部, 然后繼續(xù)結(jié)晶生長(zhǎng), 在相對(duì)低溫的環(huán)境形成具低An值的邊部。由此可見(jiàn), 沖繩海槽西南部淺部巖漿房?jī)?nèi)存在復(fù)雜的巖漿混合作用。

致謝: 感謝2016年HOBAB4航次“科學(xué)”號(hào)以及采集樣品人員為本次研究提供寶貴的火山巖樣品, 感謝中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖礦制樣與分析實(shí)驗(yàn)室的張丹萍實(shí)驗(yàn)師與薛丁帥工程師協(xié)助完成XRF測(cè)試分析實(shí)驗(yàn), 感謝南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘察技術(shù)服務(wù)有限公司為我們制備本次研究樣品的薄片, 感謝中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳勇教授與馮艷偉博士為本文包裹體的相態(tài)特征鑒定及成分分析提供建議。

[1] Chen Zuxing, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. Element and Sr isotope zoning in plagioclase in the dacites from the southwestern Okinawa Trough: Insights into magma mixing processes and time scales[J]. Lithos, 2020, 376-377: 105776.

[2] Chen Zuxing, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. U-Th/He dating and chemical compositions of apatite in the dacite from the southwestern Okinawa Trough: Implications for petrogenesis[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2018, 161: 1-13.

[3] Chen Zuxing, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. Mineral chemistry indicates the petrogenesis of rhyolite from the southwestern okinawa trough[J]. Journal of Ocean University of China, 2017, 16(6): 1097-1108.

[4] Chen Zuxing, Zeng Zhigang, Yin Xuebo, et al. Pe-tro-genesis of highly fractionated rhyolites in the southwes-tern Okinawa Trough: Constraints from whole-rock geo-chemistry data and Sr-Nd-Pb-O isotopes[J]. Geological Journal, 2019, 54(1): 316-332.

[5] Guo Feng, Li Hongxia, Fan Weiming, et al. Variable sediment flux in generation of Permian subduction- related mafic intrusions from the Yanbian region, NE China[J]. Lithos, 2016, 261: 195-215.

[6] Guo Kun, Zhai Shikui, Yu Zenghui, et al. Sr-Nd-Pb isotopic geochemistry of phenocrysts in pumice from the central Okinawa Trough[J]. Geological Journal, 2016, 51: 368-375.

[7] Guo Kun, Zhai Shikui, Wang Xiaoyuan, et al. The dynamics of the southern Okinawa Trough magmatic system: New insights from the microanalysis of the An contents, trace element concentrations and Sr isotopic compositions of plagioclase hosted in basalts and silicic rocks[J]. Chemical Geology, 2018, 497: 146-161.

[8] Hoang N, Uto K. Upper mantle isotopic components beneath the Ryukyu arc system: Evidence for ‘back-arc’ entrapment of Pacific MORB mantle[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2006, 249(3-4): 229-240.

[9] Honma H, Kusakabe M, Kagami H, et al. Major and trace-element chemistry and D/H,18O/16O,87Sr/86Sr and143Nd/144Nd ratios of rocks from the spreading center of the Okinawa Trough, a marginal back-arc basin[J]. Geochemical Journal, 1991, 25(2): 121-136.

[10] Ishizuka H, Kawanobe Y, Sakai H. Petrology and geochemistry of volcanic-rocks dredged from the Okinawa Trough, an active back-arc basin[J]. Geoche-mical Journal, 1990, 24(2): 75-92.

[11] Li Xiaohui, Ren Zhongyuan, Zeng Zhigang, et al. Petrogenesis of middle Okinawa Trough volcanic rocks: Constraints from lead isotopes in olivine-hosted melt inclusions[J]. Chemical Geology, 2020, 543, 119600.

[12] Li Xiaohui, Zeng Zhigang, Chen Shuai, et al. Geoche-mical and Sr-Nd-Pb isotopic compositions of volca-nic rocks from the Iheya Ridge, the middle Okinawa Trough: implications for petrogenesis and a mantle source[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2018, 37(1): 73-88.

[13] Li Xiaohui, Zeng Zhigang, Dan Wei, et al. Source lithology and crustal assimilation recorded in low delta O-18 olivine from Okinawa Trough, back-arc basin[J]. Lithos, 2020, 360: 119600.

[14] Li Xiaohui, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. Petrogenesis of basalt from the middle Okinawa Trough: New insights from olivine-hosted melt inclusions[J]. Geological Journal, 2018, 53(6): 3129-3146.

[15] Li Xiaohui, Zeng Zhigang, Yang Huixin, et al. Integrated major and trace element study of clinopyroxene in basic, intermediate and acidic volcanic rocks from the middle Okinawa Trough: Insights into petrogenesis and the influence of subduction component[J]. Lithos, 2020, 352/353: 105320.

[16] Li Xiaohui, Zeng Zhigang, Yang Huixin, et al. Geochemistry of silicate melt inclusions in middle and southern Okinawa Trough rocks: Implications for pe-trogenesis and variable subducted sediment component injection[J]. Geological Journal, 2019, 54(3): 1160- 1189.

[17] Shinjo R. Geochemistry of high Mg andesites and the tectonic evolution of the Okinawa Trough Ryukyu arc system[J]. Chemical Geology, 1999, 157(1/2): 69-88.

[18] Shinjo R, Chung S L, Kato Y, et al. Geochemical and Sr-Nd isotopic characteristics of volcanic rocks from the Okinawa Trough and Ryukyu Arc: Implications for the evolution of a young, intracontinental back arc basin[J]. Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 1999, 104(B5): 10591-10608.

[19] Shinjo R, Kato Y. Geochemical constraints on the origin of bimodal magmatism at the Okinawa Trough, an incipient back-arc basin[J]. Lithos, 2000, 54(3/4): 117-137.

[20] Yan Quanshu, Shi Xuefa. Petrologic perspectives on tectonic evolution of a nascent basin (Okinawa Trough) behind Ryukyu Arc: A review[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2014, 33(4): 1-12.

[21] Yu Zenghui, Zhai Shikui, Guo Kun, et al. Helium isotopes in volcanic rocks from the Okinawa Trough impact of volatile recycling and crustal contamination[J]. Geological Journal, 2016, 51: 376-386.

[22] Zeng Zhigang, Yu Shaoxiong, Wang Xiaoyuan, et al. Geochemical and isotopic characteristics of volcanic rocks from the northern East China Sea shelf margin and the Okinawa Trough[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2010, 29(4): 48-61.

[23] Zhang Yuxiang, Zeng Zhigang, Chen Shuai, et al. New insights into the origin of the bimodal volcanism in the middle Okinawa Trough: not a basalt-rhyolite differentiation process[J]. Frontiers of Earth Science, 2018, 12(2): 325-338.

[24] Zhang Yuxiang, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. Factors controlling the geochemical differences between two types of rhyolites in the middle Okinawa Trough[J]. Geosciences Journal, 2020, 24(1): 35-48.

[25] Zhang Yuxiang, Zeng Zhigang, Yin Xuebo, et al. Petrology and mineralogy of pumice from the Iheya North Knoll, Okinawa Trough: Implications for the differentiation of crystal-poor and volatile-rich melts in the magma chamber[J]. Geological Journal, 2018, 53(6): 2732-2745.

[26] 黃朋, 李安春, 蔣恒毅. 沖繩海槽北、中段火山巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2006, 22(6): 1703-1712.

Huang Peng, Li Anchun, Jiang Hengyi. Geochemical features and their geological implications of volcanic rocks from the northern and middle Okinawa Trough[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(6): 1703-1712.

[27] 李巍然, 楊作升, 王永吉, 等. 沖繩海槽火山巖巖石特征及其地質(zhì)意義[J]. 巖石學(xué)報(bào), 1997, 13(4): 538-550.

Li Weiran, Yang Zuosheng, Wang Yongji, et al. The petrochemical features of the volcanic rocks in Okinawa Trough and their geological significance[J]. Acta Petrologica Sinica, 1997, 13(4): 538-550.

[28] 翟世奎, 陳麗蓉, 張海啟. 沖繩海槽的巖漿作用與海底熱液活動(dòng)[M]. 北京: 海洋出版社, 2001: 1-8.

Zhai Shikui, Chen Lirong, Zhang Haiqi. Magmatism and hydrothermal activity in the Okinawa Trou-gh[M]. Beijing: China Ocean Press, 2001: 1-8.

[29] 翟世奎, 毛雪瑛. 沖繩海槽早期擴(kuò)張作用中巖漿活動(dòng)的演化[J]. 海洋學(xué)報(bào), 1994, 16(3): 61-73.

Zhai Shikui, Mao Xueying. The evolution of magmatic activity during the early expansion of the Okinawa Trough[J]. Haiyang Xuebao, 1994, 16(3): 61-73.

[30] 翟世奎, 張杰, 張明書(shū), 等. 沖繩海槽浮巖包裹體的測(cè)溫試驗(yàn)[J]. 海洋與湖沼, 2001, 32(1): 67-73.

Zhai Shikui, Zhang Jie, Zhang Mingshu, et al. Temperature measurement test of pumice inclusions in Okinawa Trough[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2001, 32(1): 67-73.

[31] 趙廣濤, 翟世奎, 王文正, 等. 沖繩海槽火山巖—揭示弧后盆地早期擴(kuò)張動(dòng)力學(xué)過(guò)程的鑰匙[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2001, 21(3): 119-122.

Zhao Guangtao, Zhai Shikui, Wang Wenzheng, et al. Volcanic rocks in the Okinawa Trough: The key to reveal the dynamic process of early expansion of the back arc basin[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2001, 21(3): 119-122.

[32] 翟世奎, 陳麗蓉, 王鎮(zhèn), 等. 沖繩海槽浮巖巖漿活動(dòng)模式淺析[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 1997, 17(1): 59-66.

Zhai Shikui, Chen Lirong, Wang Zhen, et al. Primary analysis on pumice magmatism model of the Okinawa Trough[J]. Marine Geology and Quaternary Geology, 1997, 17(1): 59-66.

[33] Sobolev A V, Chaussidon M. H2O concentrations in primary melts from supra-subduction zones and mid-ocean ridges: Implications for H2O storage and recycling in the mantle[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1996, 137(1/4): 45-55.

[34] 丁一, 劉吉強(qiáng), 宗統(tǒng), 等. 熔體包裹體揮發(fā)分應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 巖石礦物學(xué)雜志, 2019, 38(6): 897-913.

Ding Yi, Liu Jiqiang, Zong Tong, et al. Research progress on the application of volatiles from melt inclusions[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2019, 38(6): 897-913.

[35] 任鐘元, 張樂(lè), 吳亞?wèn)|, 等. 熔體包裹體在鎂鐵質(zhì)火山巖成因研究中的應(yīng)用[J]. 礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 2018, 37(3): 395-413.

Ren Zhongyuan, Zhang Le, Wu Yadong, et al. Application of melt inclusions in the genetic research of mafic volcanic rocks[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry. 2018, 37(3): 395-413.

[36] 王蝶, 盧煥章, 單強(qiáng). 巖漿熔體包裹體研究進(jìn)展[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2017, 33(2): 653-666.

Wang Die, Lu Huanzhang, Shan Qiang. Research progress of magma melt inclusions[J]. Acta Petrologica Sinica, 2017, 33(2): 653-666.

[37] Qin Z W, Lu F Q, Anderson A T. Diffusive reequilibration of melt and fluid inclusions[J]. American Mineralogist, 1992, 77(5/6): 565-576.

[38] Roedder E. Origin and significance of magmatic inclusions[J]. Bulletin de Mineralogie, 1979, 102(5): 487-510.

[39] Sorby H C. On the microscopical, structure of crystals, indicating the origin of minerals and rocks[J]. Quarterly Journal of the Geological Society, 1858, 14(1/2): 453-500.

[40] Roedder E. The origin of inclusions[J]. Reviews in Mineralogist, 1984, 77(5/6): 565-576.

[41] Esposito R, Hunter J, Schiffbauer J D, et al. An assessment of the reliability of melt inclusions as recorders of the pre-eruptive volatile content of magmas[J]. American Mineralogist, 2014, 99(5/6): 976-998.

[42] Metrich N, Wallace P J. Volatile abundances in basaltic magmas and their degassing paths tracked by melt inclusions[J]. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 2008, 69(1): 363-402.

[43] 盧煥章. 流體包裹體[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2004: 172-195.

Lu Huanzhang. Fluid inclusions[M]. Beijing: Science Press, 2004: 172-195.

[44] 于增慧. 沖繩海槽火山巖中巖漿包裹體及氣體同位素組成研究[D]. 青島: 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 2000: 17-23.

Yu Zenghui. Study on magma inclusions and gas isoto-pic composition in volcanic rocks of Okinawa Trough[D]. Qingdao: Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 2000: 17-23.

[45] 何知禮. 包體礦物學(xué)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1982: 304.

He Zhili. Inclusion mineralogy[M]. Beijing: Geolo-gi-cal Publishing House, 1982: 304.

[46] Roedder E. Fluid inclusion evidence for immiscibility in magmatic differentiation[J]. Geochimica et Cos-mo-chi-mica Acta, 1992, 56(1): 5-20.

[47] Touret J L R, Frezzotti M L. Magmatic remnants in plutonic rocks[J]. Bulletin De La Societe Geologique De France, 1993, 164(2): 229-242.

[48] Sibuet J C, Deffontaines B, Hsu S K, et al. Okinawa trough backarc basin: Early tectonic and mag-matic evolution[J]. Journal of Geophysical Research- Solid Earth, 1998, 103(B12): 30245-30267.

[49] Chung S L, Wang S L, Shinjo R, et al. Initiation of arc magmatism in an embryonic continental rifting zone of the southernmost part of Okinawa Trough[J]. Terra Nova, 2000, 12(5): 225-230.

[50] Kimura, Masaaki. Back-arc rifting in the Okinawa Trough[J]. Marine Petroleum Geology, 1985, 2(3): 222- 240.

[51] 金翔龍, 喻普之. 沖繩海槽的構(gòu)造特征與演化[J]. 中國(guó)科學(xué): 化學(xué), 1987, 17(2): 196-203.

Jin Xianglong, Yu Puzhi. The structural features and evolution of the Okinawa Trough[J]. Scientia Sinica (Chimica), 1987, 17(2): 196-203.

[52] 陳祖興, 曾志剛, 王曉媛, 等. 沖繩海槽南部流紋巖中角閃石的化學(xué)特征及其對(duì)巖石成因的指示[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2017, 39(12): 74-89.

Chen Zuxing, Zeng Zhigang, Wang Xiaoyuan, et al. Geochemical characteristics of amphiboles in the rhyolite from the southern Okinawa Trough, and its implication for petrogenesis[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(12): 74-89.

[53] Chen C H, Typhoon L, Shieh Y, et al. Magmatism at the onset of back-arc basin spreading in the Okinawa Trough[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1995, 69(3/4): 313-322.

[54] Arai R, Kodaira S, Yuka K, et al. Crustal structure of the southern Okinawa Trough: Symmetrical rifting, submarine volcano, and potential mantle accretion in the continental back-arc basin[J]. Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 2017, 122(1): 622-641.

[55] Hedenquist J W, Lowenstern J B. The role of magmas in the formation of hydrothermal ore-depo-sits[J]. Nature, 1994, 370(6490): 519-527.

[56] Lowenstern J B. Dissolved volatile concentrations in an ore-forming magma[J]. Geology, 1994, 22(10): 893-896.

[57] Lowenstern J B. Chlorine, fluid immiscibility, and degassing in peralkaline magmas from pantelleria, italy[J]. American Mineralogist, 1994, 79(3/4): 353-369.

[58] Shu Y, Nielsen S G, Zeng Z, et al. Tracing subdu-cted sediment inputs to the Ryukyu arc-Okinawa Trough system: Evidence from thallium isotopes[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2017, 217: 462-491.

[59] Lebas M J, Lemaitre R W, Streckeisen A, et al. A chemical classification of volcanic-rocks based on the total alkali silica diagram[J]. Journal of Petrology, 1986, 27(3): 745-750.

[60] Irvine T N, Baragar W R A. A guide to the che-mi-cal classification of the common volcanic rocks[J]. Canadian Journal of Earth Sciences, 1971, 8(5): 523-548.

[61] Peccerillo A, Taylor S R. Geochemistry of eo-cene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey[J]. Contributions to Mineralogy & Petrology, 1976, 58(1): 63-81.

[62] Putirka K. Thermometers and barometers for volcanic systems[J]. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 2008, 69: 61-120.

[63] 張玉祥. 沖繩海槽中段中酸性火山巖的特征及其記錄的巖漿過(guò)程[D]. 青島: 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所), 2019: 79-83.

Zhang Yuxiang. Characteristics of the intermediate- silicic volcanic rocks and their magmatic process records in the middle Okinawa Trough[D]. Qingdao: University of Chinese Academy of Sciences (Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences), 2019: 79-83.

[64] Nimis P. A clinopyroxene geobarometer for basaltic systems based on crystal-structure modeling[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1995, 121(2): 115-125.

[65] Nimis P, Taylor W R. Single clinopyroxene thermo-barometry for garnet peridotites. Part I. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 2000, 139(5): 541-554.

[66] Danyushevsky L V, Mcneill A W, Sobolev A V. Experimental and petrological studies of melt inclusions in phenocrysts from mantle-derived magmas: an overview of techniques, advantages and complications[J]. Chemical Geology, 2002, 183(1/4): 5-24.

[67] 翟世奎. 沖繩海槽浮巖的分布及其斑晶礦物學(xué)特征[J]. 海洋與湖沼, 1986, 17(6): 504-512.

Zhai Shikui. The distribution and mineralogical characteristics of the pumice in the Okinawa Trough[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1986, 17(6): 504-512.

[68] 鄢全樹(shù), 石學(xué)法, 王昆山, 等. 南海新生代堿性玄武巖主量, 微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究[J]. 中國(guó)科學(xué)(D輯), 2008, 38(1): 56-71.

Yan Quanshu, Shi Xuefa, Wang Kunshan, et al., Study on the Major Content, Trace Elements and Sr-Nd- Pb Isotopes of Cenozoic Alkaline Basalts in South China Sea[J]. Science in China(Series D), 2008, 38(1): 56-71.

[69] Pearce T H, Russell J K, Wolfson I. Laser- interference and nomarski interference imaging of zoning profiles in plagioclase phenocrysts from the May 18, 1980, eruption of Mount-st-Helens, Washington[J]. American Mineralogist, 1987, 72(11/12): 1131-1143.

[70] Toramaru A. Model of nucleation and growth of crystals in cooling magmas[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1991, 108(1/2): 106-117.

[71] Lai Zhiqing, Zhao Guangtao, Han Zongzhu, et al. Back-arc magma processes in the Okinawa Trough: new insights from textural and compositional variations of plagioclase in basalts[J]. Geological Journal, 2016, 51: 346-356.

[72] Izbekov P E, Eichelberger J C, Patino L C, et al. Calcic cores of plagioclase phenocrysts in andesite from Karymsky volcano: Evidence for rapid introduction by basaltic replenishment[J]. Geology, 2002, 30(9): 799-802.

[73] Martel C, Ali A R, Poussineau S, et al. Basalt- inherited microlites in silicic magmas: Evidence from Mount Pelee (Martinique, French West Indies)[J]. Geology, 2006, 34(11): 905-908.

[74] Clynne M A. A complex magma mixing origin for rocks erupted in 1915, Lassen Peak, California[J]. Journal of Petrology, 1999, 40(1): 105-132.

[75] Feeley T C, Dungan M A. Compositional and dy-na-mic controls on mafic-silicic magma interactions at continental arc volcanoes: Evidence from Cordon El Guadal, Tatara San Pedro Complex, Chile[J]. Journal of Petrology, 1996, 37(6): 1547-1577.

[76] Saito G, Stimac J A, Kawanabe Y, et al. Mafic-felsic magma interaction at Satsuma-Iwojima volcano, Japan: Evidence from mafic inclusions in rhyolites[J]. Earth Planets and Space, 2002, 54(3): 303-325.

[77] Annen C, Blundy J D, Sparks R S J. The genesis of intermediate and silicic magmas in deep crustal hot zones[J]. Journal of Petrology, 2006, 47(3): 505-539.

[78] Davidson J P, Morgan D J, Charlier B L A, et al. Microsampling and isotopic analysis of igneous rocks: Implications for the study of magmatic systems[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2007, 35: 273-311.

[79] Humphreys M C S, Blundy J D, Sparks R S J. Magma evolution and open-system processes at Shiveluch Volcano: Insights from phenocryst zoning[J]. Jour-nal of Petrology, 2006, 47(12): 2303-2334.

[80] 丁一, 劉吉強(qiáng), 李正剛. 沖繩海槽南部巖漿混合作用[C]//中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)礦床地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)礦床地質(zhì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.第八屆全國(guó)成礦理論與找礦方法學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要文集, 《礦物學(xué)報(bào)》編輯部, 2017: 1.

Ding Yi, Liu Jiqiang, Li Zhenggang. Magma mixing in the southern Okinawa Trough[C]//Professional Com-mittee of Mineral Deposit Geochemistry of Chinese Society of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, Professional Committee of Mineral Deposit Geology of Chinese Geological Society, State Key Laboratory of Mineral Deposit Geochemistry. Collection of abstracts of the eighth National Symposium on Mineralization Theory and Prospecting Methods, “Editorial Board of Acta Mineralogica Sinica”, 2017: 1.

Homogeneous temperature study of melt inclusions in volcanic rocks from the southwestern Okinawa Trough: Insights into magma mixing processes

LI Xue-li1, 2, 3, ZENG Zhi-gang1, 2, 3, LI Xiao-hui1, 3, 4, CHEN Zu-xing1, 3, 4, ZHANG Yu-xiang1, 3, 4, QI Hai-yan1, 2, 4

(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071, China; 4. Center for Ocean-Mega Science, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China)

A large number of vitreous melt inclusions are developed in plagioclase phenocrysts of rhyolite and andesite from the southwestern Okinawa Trough. The homogeneous temperature of the melt inclusions in plagioclase phenocrysts of andesite is higher (1 050～1 200 ℃), while that of rhyolite has two distinct peaks (900～1000 ℃ and 1 150～1 200 ℃), depicting a “double-peak” homogeneous temperature characteristic. The zonal structure and An value variation characteristics of plagioclase phenocrysts in rhyolite and andesite are consistent with the homogeneous temperature characteristics of the melt inclusions, indicating that plagioclase phenocrysts in andesite mainly crystallize in the high temperature stage, whereas in rhyolite they crystallize in two different stages. Combining the zonal structure of rhyolite plagioclase with the two different An value characteristics, the author believes that the “double-peak” homogeneous temperature characteristics of the melt inclusions indicate that different magmas were mixed in this area. The deeper magma carries the basic plagioclase phenocrysts crystallized in the early high temperature stage (1 150～1 200 ℃), migrates upwards, and is injected into the shallow lower temperature acidic magma chamber (900～1 000 ℃). The basic plagioclase phenocrysts are reabsorbed to form the cores (high An) containing higher temperature melt inclusions after entering the acidic magma chamber, then continue crystallizing to grow to form edges (low An) containing lower temperature melt inclusions, signifying that a complex magma mixing process occurs in the shallow magma chamber beneath the southwestern Okinawa Trough.

plagioclase; melt inclusion; homogeneous temperature; magma mixing

Nov. 25, 2020

P736.3

A

1000-3096(2021)11-0082-14

10.11759/hykx20201125001

2020-11-25;

2021-02-20

國(guó)家自然科學(xué)基金(91958213); 全球變化與海氣相互作用專(zhuān)項(xiàng)(GASI-GEOGE-02); 中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作局對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目(133137KYSB20170003); 大洋“十三五”深海資源潛力評(píng)估項(xiàng)目(DY135-G2-1-02); 泰山學(xué)者工程專(zhuān)項(xiàng)(ts201511061); 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB429700)

[National Natural Science Foundation of China, No. 91958213; National Program on Global Change and Air-Sea Interaction, No. GASI- GEOGE-02; International Partnership Program of the Chinese Academy of Sciences, No. 133137KYSB20170003; National Special Fund for the 13th Five Year Plan of COMRA, No. DY135-G2-1-02; Special Fund for the Taishan Scholar Program of Shandong Province, No. ts201511061; National Key Basic Research Program of China, No. 2013CB429700]

李雪麗(1996—), 女, 江蘇徐州人, 碩士研究生, 主要從事海底巖石學(xué)研究, E-mail: lixueli@qdio.ac.cn; 曾志剛(1968—),通信作者, 男, 研究員, E-mail: zgzeng@qdio.ac.cn

(本文編輯: 趙衛(wèi)紅)