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梁德华 朱本铎
(广州海洋地质调查局 510075)
摘要 本文根据我国调查成果和充分利用DSDP资料,通过综合研究分析认为:麦哲伦成矿区,实际上是一条呈北西方向展布的、规模宏大的海山链。该海山链包含十多座海山,每座海山均属平顶山类型。几乎每座海山都具有从山顶往下,由平坦→陡峭→缓坡变化的规律。即山顶平坦,海山上、中部山坡陡峭,海山中、下部山坡变缓。依据海山形态和其坡度的变化特点,每座海山可划分出台地、陡坡带和缓坡带等三个地貌单元。根据区域地层和海洋磁异常条带(M25—M38)展布特征综合分析,推断麦哲伦海山链所在的位置,原来是一条规模宏大的、走向北西的转换断层。该断层控制着麦哲伦海山链富钴结壳的成矿作用。
关键词 麦哲伦海山链 富钴结壳 转换断层
1 海山地形地貌特征
麦哲伦海山链是库拉板块内部的规模较大的一条海底火山链。它的西面与马里亚纳海沟相望,东北面临皮嘉费他(Pigafetta)海盆,西南紧接马里亚纳海盆(图1)。海山链由十余座海山组成,呈北西方向绵延,长达1000km以上。我国“海洋四号”科学调查船,根据中国大洋协会的布局,在“九五”期间,曾对其中五座海山(编号为MA、MC、MD、ME、MF)(图1)进行过初步调查。
图1 麦哲伦海山链及ODP129航次800、801和802钻孔位置图
Fig.1 The positions of the Magellanean Seamount Chain and the 800,801,802 drills from Cruise ODP 129
根据调查成果和区域资料分析,研究区各座海山的地形地貌具有很大的相似性,大致可归纳为如下几个特点:
海山展布/走向:研究区整个海山链的总体展布方向约为北西320°左右。然而,从每座海山基座的等深圈闭线和海山整体形体分析看,单座海山的走向却为北东方向。
海山的地貌形态:所有海山均属大的平顶山类型,山顶为壮观的平坦台地,其坡度不超过2°或2.5°。
成因类型:沿断裂带火山喷发/溢作用和构造因素控制下的火山成因。
海山坡度变化:研究区的上述5个海山的地形地貌特征非常相似,均为山坡陡峭而山顶平坦的大型平顶海山,其地形坡度也有一定的规律。以MA海山(图2)为例,从图2中可显示出,海山地形坡度具有从山顶往下,由平坦→陡峭→缓坡变化的规律。即山顶平坦,海山上、中部山坡陡峭,海山中、下部山坡变为缓坡地带。
图2 MA海山地形坡度图
Fig.2 The mapof the topographical grade from the MA seamount
地貌单元:依据海山形态和其坡度的变化特点,大体上,每座海山可划分出如下三个地貌单元。
a.台地:位于海山的顶部,地势极为平坦,面积宽阔,常呈椭圆形。水深1600m左右。坡度通常小于2°,最大不超过2.5°,主要由火山碎屑物和火山喷发期后或喷发间息期的碳酸盐沉积物组成。台地的水深圈闭线之外为陡峭的岩壁,地貌形态蔚为壮观。
b.陡坡带:位于台地以外,山坡的上中部,呈环带状。水深2000~3000m。坡度很陡,一般都在15°~20°之间,有的甚至大于20°。局部形成陡立的岩壁。主要由基岩、风化基岩、坡积物等组成。
c.缓坡带:位于山坡中下部,呈环带状,面积比陡坡带大。水深一般3000~4000m。坡度相对较缓(5°~15°)。主要由残积物和部分坡积物组成。
2 海山构造
2.1 海山岩石组成
研究区整个海山主要是由大洋玄武岩和碳酸岩(主要是鲕粒灰岩)及其他碎屑岩组成。大洋玄武岩构成海山的主体,灰岩和其他碎屑岩主要沉积/充填火山口环礁内,构成火山平台的主体。
2.2 构造特征
如上所述,从宏观上看,控制研究区整个海山链的展布,是北西向规模宏大的转换断层(下文论述),因此,火山链的排列方向为北西向。但每座海山的走向却为北东方向,我们可以推测,海山在其形成过程,必定又受到北东向次级断裂的控制。这种断裂一般为张性断裂。从各个地形地貌图上都能看出,除了主台地外,很有一个次级台地。从火山的活动规律分析,主台地是主体火山形成,而次级台地则为寄生火山演变而来。主、次台地的中心连线,均为北东方向,这更证明了每座海山在其形成的过程,北东向构造(主要是断裂)作用是不可忽视的。
2.3 地层发育特征
这里实际上是指海山台地中地层发育的的概况。DSDP在麦哲伦海山区的深水平原中打的钻孔相对较多,真正在海山顶上布孔极少。幸好,DSDP第20航次在我们研究区的MC海山(伊塔梅唐海山)顶上布设了一个钻位(12°40.9′N;156°57.15′E),钻了三个孔,其编号为200、201和202。200和202孔所获得的资料,对了解海山台地的地层是有帮助的。200和202孔间距离为20km。200孔水深1479m,132m终孔;202孔水深1525m,154m终孔。两个孔揭露出共有五套岩性,由上而下为:有孔虫和超微化石软泥、有孔虫白垩、灰岩、鲕粒灰岩和珊瑚软泥等。地层时代从早始新世至早更新世。
2.4 区域地层
资料主要来源于上述800、801、802三个钻位。西太平洋皮嘉费他海盆是一个北西向延伸的深水盆地,盆地内为侏罗纪稳定沉积区,周围为海山链环绕:西南为麦哲伦海山;北和东北为Marcu-威克海山链。800孔水深5686m,位于皮嘉费他西北部,东北距Himu海山约40海里。800孔恰恰落在M33异常磁条带处(2155.38N,15219.37E)。801孔水深5673m,位于皮嘉费他海盆的中部(1838.57N,15621.57E),处于M25-M37异常条带的东南面磁静区。两个孔均揭露了生物和大洋黏土两个主要沉积相。其中见有类似于火山事件形成的火山碎屑岩。两孔的沉积层序详见(图3)。
图3 ODP129航次800、801和802钻孔地层层序
Fig.3 The layer sequence of the 800,801,802 drills from the Cruise ODP 129
从图3中看出,两孔地层层序,大致可以进行对比。800孔从顶至底,沉积层序分为5个单元(时代是从早白垩世到上新世),岩性主要为:褐色大洋沸石粘土、褐色燧石和钠钙柱高岭石、灰色的燧石和硅灰岩、沉积火山碎屑岩、浊流层和薄层状红色泥岩。801孔的岩性层序从上到下分为6个单元(时代从中侏罗到上新世),岩性主要为大洋褐色沸石粘土夹薄层状钙质软泥、褐色燧石和钠钙柱石高岭石、放射状钠沸石、褐色放射钠沸石和含锰的黑褐色燧石、放射钠沸石和硅质泥岩、熔岩流和枕状玄武岩。
802孔位于马里亚纳海盆的中部,距岛弧300多千米,水深5674m,由再沉积物地质组成的沉积层序厚达500m,沉积层序可分为9个单元(时代是从早白垩世到上新世),岩性自上而下主要为:褐色粘土、凝灰岩、保存完好的碎玻质熔岩和火山灰、超微化石白垩、深海沸石泥岩、火山碎屑浊流层夹泥岩、钠钙柱高岭石和碎屑流、褐色泥岩、钠钙柱高岭石和火山碎屑浊流层。
3 火山活动
要准确厘定每座海山火山活动期次,必须要做大量的工作。而每座海山的活动时期、活动次数及其特点也未必相同。但有一点是共同的,就是具多期多次性活动的特点。
综合区域资料,可推断研究区至少有五期火山活动,每期活动的年代及其特点,列于表1。
表1 火山活动简表
由于资料所限,有关整个海山链和每座海山的具体年代和火山活动规律,还有待进一步深入研究。
4 区域构造背景
根据深海钻探资料分析,研究区的区域构造显示为板内构造特点。海洋磁异常条带展布特征可揭示研究区的构造轮廓。从图1看出,麦哲伦海山区的东侧(偏西北)展布着一组东北方向磁异常条带(M25—M37),800孔恰恰处于M33位置;801孔位于上述一组磁异常条带东南、皮嘉费特海盆中部磁静区;另一组相对应的磁异常条带(M25—M38),则出现在麦哲伦海山西侧(偏东南)马里亚纳海盆的中部。显然,两组磁异常条带同属一扩张轴的产物,扩张轴位于M25西北面,轴向亦为北东向。
通过上述区域地层分布特点和海洋磁异常条带展布特征的综合分析,不难推断,麦哲伦海山链所在的位置,原来是一条规模宏大的、走向北西的转换断层。显然,麦哲伦海山链的形成与这条断层密切相关。
5 主要结论
麦哲伦海山链是由十多座海山组成。海山链东北侧的皮嘉费特海盆和西南侧的马里纳海盆原来是一个统一的大盆地。由于板块(库拉板块)内部的扩张作用而产生了一条北西向的转换断层,该断层将其分割成目前两个海盆。
从侏罗纪至第三纪期间,沿着转换断层,发生了五期火山活动,形成了麦哲伦海山链。富钴结壳的成矿期就伴着各期火山活动期后而形成的。成矿构造背景暗示,在海山链中,海山越靠近东南部,结壳的厚度越大,丰度越高,矿的质量越好。
参考文献
[1]Karpoff,A.M..1992.Cenozoic and Mesozonic sediments from the Pigafetta Basin,Leg 129,sites 800 and 801:Mineralogical and Geochemical trends of the deposits overlying the oldest oceanic crust,Leg 129,PODP.Scientific Result,Vo1.129,3~31
[2]Lanord,C.F.,and Simon,E.F.S.1992.Hydrogen isotope composition of pore waters and interlayer water in sediments from the central western Pacific,Leg 129,PODP.Scientific Results,Vo1.129,295~302
[3]Lanord,C.F.,Michand,A.,and Karpoff,A.M..1992.Major element and Sr isotope compositional water in sediments from Leg 129:the role of diagenetic reactions,PODP.Scientific Results,Vol.129,26~281
[4]Pring,M.S..1992.Radiometric ages of basaltic bascment recovered at sites 800,801 and 802,Leg 129,PODP.Scientific Results,Vol.129,139~403
THE REGION GEOLOGICAL BACHGROUND OF COBALT-RICH CRUST FORMATION FORM THE MAGELLANEAN SEAMOUNT CHAIN
Liang Dehua Zhu Benduo
Guangzhou marine Geological Survey,Guangzhou 51005
Abstract:Based on the R/V Haiyang Ⅳ investigation and the deep-sea drillings information,the Magellanean Seamount area usually is a sweeping seamount chain,which contains of more ten volcanic seamount.The seamount chain is bearing WN-ES.Each of the seamount was proved by sounding results to consist of the following 3 geomorphic unit:①mesa on top of theseamount;②escarpment belt on the central-upside slope of the seamount;③delay sloping belt on the below-central slop belt of the seamount.
From the regional stratum and distributing characteristic of the ocean magnetic anomaly lineations(M25—M38),which are progeny by DSDP and physical geography sea valley,it is conclued that the position of the seamount chain was a transitional fault.There were five violent active volcanic stages along the transitional fault age,Which are,in ascending order,The alkali basalte and tholeiite in Middle Jurassic,alkali basalt in late Jurassic,alkali basalt and volcaniclastic in Early Cretaceous,basalt and volcaniclastic in late Cretaceous,lava and volcano in the Oligocene—Miocenc.
It is shown by the region geological background that the thickness and abundance of the cobalt-rich crust in southeast segment are greater than the northwest segment from the Magel lanean Seamount Chain.
Key words:Magellanean Seamount Chain,cobalt-rich crust,transition fault