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)驅動機制缺乏了解。

記者6月6日從中國科學院海洋研究所獲悉，通過對“科學”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巖漿包體內的斜方輝石和磁鐵礦進行分析，中國科學院海洋地質與環(huán)境重點實驗室研究員曾志剛團隊揭示了沖繩海槽海底火山噴發(fā)機制，研究成果發(fā)表在國際地學期刊《巖石圈》上。

曾志剛團隊對采集的英安巖及其鐵鎂質巖漿包體內的斜方輝石和磁鐵礦進行詳細的礦物學及微區(qū)元素含量分析，結果顯示，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，且核部與玄武質巖漿平衡，而邊部則與流紋質熔體平衡。

這表明，斜方輝石邊部結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”，被上升巖漿夾帶進入淺層巖漿儲庫。

進一步研究表明，斜方輝石擴散年代學表明斜方輝石核部進入淺層巖漿儲庫后經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。

團隊發(fā)現(xiàn)，Ni元素在磁鐵礦中擴散速率較快，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——必須小于24小時，從而抑制磁鐵礦中Ni元素發(fā)生擴散平衡。

鐵鎂質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-氣泡結構，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的壓力增加，導致晶粒間隙中的熔體被壓實擠出，進而形成基質成分為流紋質的貧斑晶英安巖。因此，噴發(fā)前24小時內的最后一次富揮發(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基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、山東省自然科學基金等項目聯(lián)合支持。