南海海山(链)岩浆活动的时间和成因及其对南海形成演化的制约

网格状系统采集南海中央海山链及其以北地区海底玄武岩，选择具有代表性的新鲜岩石和熔融包裹体，采用LA-MC-ICPMS、LA-ICP-MS和EPMA等先进的微区探针技术进行详尽的岩石化学、稀土元素、微量元素和各种同位素体系示踪研究，分析岩浆形成和演化过程的微量元素地球化学模型，鉴别成岩过程，探讨玄武岩的岩石性质、成因和源区特征，鉴别南海发育的众多火山是否与地幔柱活动有关。利用高精度激光阶段加热和高空间分辨率激光显微探针Ar-Ar定年技术，分别对玄武岩基质、各种矿物斑晶和熔融包裹体进行精确定年，建立精细的南海玄武岩年表。根据样品空间位置和高精度年龄数据，计算南海海盆形成的起始和终止时间，研究南海众多海山的形成机制，探讨南海"海底扩张年代与过程"和"海山链岩浆活动时间与原因"，以期为"南海深海过程演变"重大研究计划作出实质性的贡献。

南海中央海盆和西南次海盆的海底扩张、终止和海山岩浆活动的年代，是“南海深海过程演变”的两大核心科学问题。由于海洋岩石样品采样难度大，我们以前缺乏系统的洋岛玄武岩和洋中脊玄武岩Ar-Ar定年的经验，“南海深海过程演变”研究计划和随后的大洋钻探计划IODP-349航次为我们提供了开展海洋玄武岩Ar-Ar年代学研究的机会。.为了获取新鲜海山玄武岩样品且准确定位，合作单位广州海洋地质调查局定制了1.5M浅钻，在玳瑁、涨中和珍贝海山等钻取了样品，以玳瑁海山采样较好。宪北海山因沉积物太厚未取到玄武岩样品。拖网工作在中南海山取到玄武岩样品和火山玻璃样品。同事黄小龙研究员参加了IODP-349航次，获得了该航次3个钻孔MORB玄武岩样品。.尽管2010年后我国Ar-Ar定年样品辐照工作遇到了种种困难，北京49-2堆辐照质量不稳定，严重影响了本项目的研究进度。新建的中国绵阳研究堆CMRR投入运行后，经过多方努力，我们与CMRR团队建立了友好的合作联系，在CMRR堆开展了岩石样品辐照研究，在中国地质大学（武汉）新建的ArgusVI质谱仪Ar-Ar实验室完成质谱分析，获得了一批南海海山玄武岩高质量的Ar-Ar年代学数据。主要认识如下：.1. 南海中央海盆涨中和珍贝、西南次海盆中南海山玄武岩形成年龄均在9 ~ 7 Ma，表明这些海山是在海底扩张终止后的岩浆活动形成的。这些海山的岩石地球化学性质均属OIB碱性玄武岩，排除了残余MORB岩浆成因的可能性。.2. 南海北部玳瑁海山4个不同标高玄武岩年龄范围为25 ~ 20 Ma，从山腰向上年龄逐渐变年轻，表明玳瑁海山是在海底扩张过程中多次喷发形成的，它与其他海山的情况完全不同。.3. 国际大洋发现计划IODP能够在南海打钻，是首席科学家汪品先院士努力争取的结果，是预料之外的惊喜。MORB玄武岩贫K富Ca，且含有难以纯化的杂质气体，Ar-Ar定年难度很大。由于我们缺乏此方面的经验，虽已经过3批次分析，仅少数样品获得了较好的结果，仍需进一步探讨样品辐照方法和实验技术方法。我们的初步结果与Koppers教授的测定结果一致，支持南海洋中脊扩张终止于15 ± 1 Ma。.4. 在南海南部小珍珠海山拖网得到的5块花岗闪长岩，2块较大的岩石选出锆石进行U-Pb定年，5块均选出角闪石进行Ar-Ar定年和化学成分分析