科研成果
卡尔斯伯格脊构造控制型热液系统热液活动历史研究
时间：2024年03月27日
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我所海底资源与成矿系统团队在国际地学知名期刊Geophysical Research Letters上发表了题为“Sea-level fall driving enhanced hydrothermal and tectonic activities: Evidence from a sediment core near the tectonic-controlled Tianxiu vent field, Carlsberg Ridge”的文章，第一作者为我所与浙江大学联合培养博士研究生李谋，通讯作者为我所韩喜球研究员和邱中炎副研究员。
海底热液系统是联系地球内外动力地质作用的纽带，其活动性受区域内岩浆作用及构造作用控制，且具有间歇性、多期性及复杂性等特点。热液系统周边沉积物岩心是记录热液、构造及岩浆活动等历史事件的重要载体，研究这部“历史档案”，对更好地认识地球系统的地质演化以及地球内外动力相互作用机制具有重要意义。
天休热液区位于西北印度洋慢速扩张的卡尔斯伯格脊，受拆离断层控制，是该洋脊上的已发现唯一一处超镁铁岩型热液系统。海底资源与成矿系统团队的韩喜球、邱中炎等基于天休热液区周边沉积物岩心的矿物学、地球化学和年代学研究，首次揭示了该区的热液活动特征、热液物质通量及其热液活动历史，探讨了全球海平面变化对构造控制型热液系统的影响。结果表明，天休热液区30 ka以来经历了至少两期较为剧烈的热液活动（H1：24.1–24.5 ka B.P.；H2：10.5–11.6 ka B.P.），其中H1热液活动伴随强烈的拆离构造活动，而H2热液活动强烈未见显著拆离构造活动记录，暗示两次热液活动可能存在不同诱发机制（图1）。研究认为，末次冰期大幅减小的静水压力可能驱动了天休热液区末次冰期的构造事件，改善了洋壳渗透率，促进了热液循环，并间接地导致热液事件H1发生。与此同时，冰期海平面下降导致上地幔减压熔融作用增强，额外的熔体经历上万年迟滞加强了天休区热供给，在冰消期驱动了相对高温的热液喷发事件（H2）。本工作首次揭示了全球海平面变化对构造控制型热液系统的影响，为幕式成矿理论提供了新视角。
图1 50 ka以来天休区热液沉积通量与前人研究对比图
a. 相对海平面据Grant et al. (2014)，深海氧同位素期据Lisiecki et al. (2005)；b-d. 30 ka以来 东太平洋海隆（EPR）1°N、6°S及11°S热液沉积通量记录据Lund et al. (2016)；e. 30 ka以来胡安德富卡脊（JdFR）热液沉积通量记录据Costa et al. (2017)；f. 30 ka以来北大西洋中脊（MAR）Mir zone热液沉积通量记录据Middleton et al. (2016)；g. 30 ka以来49V-CR-S018-GC06热液沉积记录；h. 热液(Cu×104)/Fe比值代表热液活动相对温度；灰色高亮条带代表末次冰盛期（LGM）持续时间，红色高亮条带代表49V-CR-S018-GC06中记录的热液事件，绿色高亮条带代表49V-CR-S018-GC06中记录的构造事件
论文引用：
Li M., Han X.Q*., Qiu Z.Y*., Fan W.J., WangY.J., Li H., Chen, H., Hu, H., 2023. Sea-level fall driving enhanced hydrothermal and tectonic activities: Evidence from a sediment core near the tectonic-controlled Tianxiu vent field, Carlsberg Ridge. Geophysical Research Letters, 50, e2022GL101599.
