近日，國際地學(xué)期刊Lithos在線刊發(fā)中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室曾志剛課題組和合作者關(guān)于西太平洋弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)玄武安山質(zhì)巖漿中硫化物飽和及溶解機(jī)制的研究成果，為進(jìn)一步了解俯沖帶巖漿系統(tǒng)對熱液系統(tǒng)的物質(zhì)貢獻(xiàn)方式提供了研究支撐。
該研究在西太平洋弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)玄武安山巖中發(fā)現(xiàn)了巖漿硫化物飽和及溶解現(xiàn)象，通過全巖地球化學(xué)和礦物化學(xué)的研究，明晰了硫化物飽和時巖漿房深度以及寄主巖漿的溫度、氧逸度、含水量和硫含量等特征，揭示了巖漿分異過程中熔體的硫含量增加以及溫度降低、熔體成分變化可導(dǎo)致硫化物飽和時所需硫含量的降低，并共同驅(qū)使玄武安山質(zhì)巖漿的硫化物飽和。隨后，巖漿上升噴發(fā)過程中揮發(fā)份（H2O、S等）的去氣/出溶作用將導(dǎo)致其攜帶的硫化物發(fā)生溶解。由于巖漿中硫化物作為親銅元素最主要的寄主礦物，該溶解過程將使Cu重新進(jìn)入熔體中，并再分配進(jìn)入出溶的巖漿流體，從而形成富金屬元素的巖漿流體，其在同噴發(fā)去氣過程中可直接釋放進(jìn)入海底熱液系統(tǒng)的流體和/或海水中。
玄武安山巖中硫化物及其溶解產(chǎn)物元素面掃描及能譜圖
另一方面，巖漿硫化物密度較大，大部分巖漿硫化物不能被上升巖漿攜帶而沉入巖漿房底部，此過程亦可實現(xiàn)親銅元素的預(yù)富集。后期其它巖漿過程，如氧化性基性巖漿注入巖漿房，導(dǎo)致硫化物氧化溶解，可實現(xiàn)親銅元素再活化，而巖漿噴發(fā)前去氣作用則將該富金屬元素的巖漿流體直接貢獻(xiàn)于巖漿房上覆的熱液系統(tǒng)。
熱液區(qū)淺部巖漿房內(nèi)巖漿硫化物飽和及其上升過程中溶解示意圖
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所陳祖興博士，該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院先導(dǎo)專項、中科院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室開放基金、山東省自然科學(xué)基金等基金項目聯(lián)合支持。
論文信息：Zuxing Chen, Zhigang Zeng, Landry Soh Tamehe, Xiaoyuan Wang, Kaiyun Chen, Xuebo Yin, Wenqiang Yang, Haiyan Qi. Magmatic sulfide saturation and dissolution in the basaltic andesitic magma from the Yaeyama Central Graben, southern Okinawa Trough, Lithos, 2021, 388-389: 106082.https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106082.
本文相關(guān)研究：Zuxing Chen, Zhigang Zeng, Xiaoyuan Wang, Xin Peng, Yuxiang Zhang, Xuebo Yin, Shuai Chen, Le Zhang, Haiyan Qi. Element and Sr isotope zoning in plagioclase in the dacites from the southwestern Okinawa Trough: Insights into magma mixing processes and time scales, Lithos, 2020, 376-377: 105776. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105776.
