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2020年2月20日国际知名地学杂志《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》以Rapid Shifts in Chemical and Isotopic Compositions of Sediment Pore Waters in the Amami Sankaku Basin in Response to Initial Arc Rifting in the Mid-Oligocene为题在线发表了浙江大学海洋学院张朝晖教授参加IODP 351航次的研究成果。
IODP 351航次从弧后Amami-Sankaku盆地（ASB）获取了1600米的沉积物。孔隙水化学和同位素组成的演化反映了两个不同的沉积阶段，即新近缓慢堆积163m厚的软泥，形成于从晚渐新世/早中新世末开始的23Ma（7 m/Ma），和底部以50 m/Ma的速率快速沉积的1.3 km厚的火山碎屑沉积物。
Figure 2. Downcore variations of chemical and isotopic components in pore water of sediment sequence at Site U1438
过去的23Ma中孔隙水中的Cl和Ca浓度几乎保持不变，但随着深度而增加，在深部显著富集。Mg浓度在~29.5 Ma之前几乎耗尽，这与当时ASB地处九州-帕劳海岭(KPR)的火山喷发前沿所带来的火山碎屑重力流沉积速率极高的时期一致。强烈蚀变作用使孔隙水中的镁和硅转化为沸石和粘土矿物。Mg浓度突然增加的突变点可以代表初始弧裂作用的时间，要早于岩性Unit III和Unit II的地层界线。然后镁浓度持续增加，表明活动火山轴继续从ASB往东迁移，输入ASB的火山碎屑沉积减少，海水的影响增加。孔隙水的d18O和dD值也从较轻和较宽的范围演变为较重和较窄的范围。在~29.5ma之前，孔隙水中的Mn和Si浓度也几乎耗尽，然后随同Mg一起迅速增加，但是在~17.5 Ma时突然下降，这可能是由于火山碎屑物质停止输入所致。
Figure 3. Evolution of chemical and isotopic compositions of pore waters at Site U1438
ASB盆地 U1438站位孔与弧后西菲律宾海盆地(WPB) 1201站位都位于KPR的正西方，基底年龄50 Ma。两者的隙水中Ca和Mg的变化变化非常相似，d18O变化范围都达到了4.7‰。但Izu Bonin弧前盆地793站位的孔隙水的化学组成变化显著不同，那是因为弧前盆地从火山玻璃的早期粘土蚀变,到后期粘土胶结，然后是沸石胶结，最后是碳酸盐胶结的转变更为明显，形成的物理隔离有效地阻止了化学组成的扩散。KPR的东边是南部的Parece Vela盆地和北边的Shikoku盆地，它们的特点都是基底年龄不到20 Ma。Parece Vela盆地的450号和53号钻孔的沉积物孔隙水化学组成变化很小，d18O变化范围只有1‰。而Daito盆地的446钻孔的孔隙水演化中，体现出基底玄武岩是是钙的来源和镁的汇。孔隙水化学和同位素组成的变化不仅反映了沉积和蚀变的历史，而且有助于构造活动的重建。
全文链接：http://doi.org/10.1029/2019GC008845
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