《南海海底擴張停止後海山鏈岩漿活動機制的熱模擬研究》是依託中國科學院大學，由張健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：南海海底擴張停止後海山鏈岩漿活動機制的熱模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張健
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
南海中央海盆與西南海盆的海底擴張年代及過程不同，但卻都在海底擴張結束後持續出現火山活動，且由於深部地球動力學背景不同，兩個次海盆殘餘中脊火山鏈熔岩具有不同的岩漿演化分布特徵。本申請將對南海這兩個次海盆擴張期後剩餘岩漿活動開展熱模擬研究。針對中央海盆擴張期清晰，西南海盆擴張期模糊的特點，首先從中央海盆殘餘中脊入手，計算擴張期後部分熔融位置隨時間的熱演化過程及殼-幔不同熱演化體系的熱結構；分析減壓熔融、浮力上涌、流體交代等不同熱物理條件下，岩漿熔融深度、遷移速率和持續時間。之後，開展西南海盆熱模擬研究，從地熱學角度，分別考察磁條帶基礎上地震學、地磁學、岩礦學得出的老、中、新三種不同擴張模式下的剩餘岩漿活動。最後，通過對比兩個次海盆殘餘中脊和火山鏈發育不同熔岩類型的熱動力學條件和機制，結合地化測試分析，探索兩個次海盆擴張終結後殘餘中脊火山鏈岩漿活動的異同，為西南海盆海底擴張的年代學研究提供證據。
結題摘要
南海是我國唯一發育洋殼且保留海底擴張信息的邊緣海，海盆結構獨特，具有兩個擴張脊和眾多海山鏈。北部擴張脊為25.5Ma以前的擴張中心，對應中央海盆開始擴張階段。南部擴張脊在23.5Ma以後增生出新洋殼，並向東南延伸形成西南海盆。沿兩擴張脊之間的海盆發育有許多海山鏈，其中，靠近馬尼拉海溝的珍貝－黃岩海山鏈對應中央海盆擴張脊。“海底擴張的年代與過程”、“海山鏈岩漿活動時間與原因”是南海的核心科學問題。基於此，本項目開展南海中央海盆和西南海盆海底擴張終結後殘餘中脊海山鏈岩漿活動熱模擬研究。針對西南海盆，我們開展了岩石圈熱結構影響因素熱模擬、洋殼溫度對熱導率影響熱模擬、殘餘岩漿活動機制熱模擬研究，探討了西南海盆在新生代構造熱演化過程中的密度結構和熱結構、海底擴張期後岩漿活動的動力學機制、物理條件及可能的起止時間。針對中央海盆，我們研究了珍貝-黃岩海山鏈與岩漿活動相關的黏性、熔融和運移問題，模擬了黏性與壓力和溫度的關係、岩漿熔融程度與減壓熔融浮力的關係。開展了馬尼拉海溝俯衝帶熱模擬研究，計算了俯衝板塊年齡、速度、角度和角落流變化對俯衝帶熱結構的影響，探討了俯衝帶摩擦剪下熱與地震活動機制的關係。重要結果：（1）西南海盆主體部分在海底擴張期後沒有疊加區域性的劇烈構造活動，自海底停止擴張後15Ma內，海底熱流維持在60－150mW/m2之間，Moho面溫度維持在680－1150℃之間。浮力減壓熔融是殘餘岩漿活動的重要機制，擴張中心處熔融作用較強烈，抑制了岩石圈冷卻速率，從而導致局部溫度升高並伴隨有密度減小。海底擴張結束之後的9.6－4.6Ma期間，西南海盆北側7-9km深度仍具備岩漿活動的溫度條件。如果存在含水系統，且有構造活動產生的減壓條件，就可能形成局部熔融產生岩漿活動。（2）中央海盆擴張期後海山鏈不同黏性結構和溫度條件對岩漿運移有重要影響，岩漿分凝深度與局部熔融程度是決定岩性的主要因素。珍貝-黃岩海山鏈火山岩岩性演化趨勢為：擴張高峰期，在淺層形成拉斑玄武岩漿。擴張後期，幔源物質在不同深度通過部分熔融形成鹼性玄武岩漿及拉斑玄武岩漿。擴張期末，深層條件下形成的鹼性玄武岩漿逐漸占據主導地位。馬尼拉海溝俯衝帶熱模擬顯示，光滑海底俯衝斷層生成的摩擦熱量少，但形成地震的能量大，這一研究成果入選2014年度中國海洋十大科技進展，成果發現者為項目組成員博士生高翔，現已被特聘中科院海洋所研究員。
