沖繩海槽是位于我國東海大陸架外緣的一個新生弧后盆地，廣泛分布有海底火山，但對沖繩海槽海底火山下覆巖漿儲庫的持續(xù)活躍時間及其噴發(fā)驅(qū)動機(jī)制缺乏了解。

記者6月6日從中國科學(xué)院海洋研究所獲悉，通過對“科學(xué)”號科考船采自沖繩海槽南部火龍1火山山坡上的英安巖及其鐵鎂質(zhì)巖漿包體內(nèi)的斜方輝石和磁鐵礦進(jìn)行分析，中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室研究員曾志剛團(tuán)隊揭示了沖繩海槽海底火山噴發(fā)機(jī)制，研究成果發(fā)表在國際地學(xué)期刊《巖石圈》上。

曾志剛團(tuán)隊對采集的英安巖及其鐵鎂質(zhì)巖漿包體內(nèi)的斜方輝石和磁鐵礦進(jìn)行詳細(xì)的礦物學(xué)及微區(qū)元素含量分析，結(jié)果顯示，英安巖中斜方輝石表現(xiàn)出明顯的成分環(huán)帶，相對于邊部，核部具有高氧化錳含量、顯著富集過渡金屬元素，且核部與玄武質(zhì)巖漿平衡，而邊部則與流紋質(zhì)熔體平衡。

這表明，斜方輝石邊部結(jié)晶于淺層酸性巖漿儲庫，核部為來自于深部的基性巖漿儲庫的“再循環(huán)晶”，被上升巖漿夾帶進(jìn)入淺層巖漿儲庫。

進(jìn)一步研究表明，斜方輝石擴(kuò)散年代學(xué)表明斜方輝石核部進(jìn)入淺層巖漿儲庫后經(jīng)歷了很長的滯留時間，大約有600年；還說明淺層巖漿儲庫具有較長的持續(xù)活躍時間。

團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，Ni元素在磁鐵礦中擴(kuò)散速率較快，然而，包體和寄主英安巖中磁鐵礦Ni元素含量存在顯著差異，這反映了基性巖漿注入淺層酸性巖漿儲庫中形成包體到巖漿噴發(fā)必須發(fā)生在很短的時間內(nèi)——必須小于24小時，從而抑制磁鐵礦中Ni元素發(fā)生擴(kuò)散平衡。

鐵鎂質(zhì)包體相對寄主英安巖富集氣孔，氣孔周圍分布大量磁鐵礦，即磁鐵礦-氣泡結(jié)構(gòu)，這表明，揮發(fā)分飽和的基性巖漿注入淺層酸性巖漿儲庫。高溫、富含揮發(fā)分的基性巖漿的注入，一方面可以降低酸性巖漿的密度和粘度，另一方面引起淺層巖漿儲庫內(nèi)的壓力增加，導(dǎo)致晶粒間隙中的熔體被壓實擠出，進(jìn)而形成基質(zhì)成分為流紋質(zhì)的貧斑晶英安巖。因此，噴發(fā)前24小時內(nèi)的最后一次富揮發(fā)分基性巖漿的注入觸發(fā)了淺部酸性巖漿儲庫的噴發(fā)。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、山東省自然科學(xué)基金等項目聯(lián)合支持。