Một hồ sơ đồng vị oxy trong một phần của vỏ đại dương thời Kỷ Phấn Trắng, Samoa Ophiolite, Oman: Bằng chứng cho sự đệm δ18O của đại dương bằng cách tuần hoàn thủy nhiệt ở độ sâu (>5 km) tại sống núi giữa đại dương

American Geophysical Union (AGU) - Tập 86 Số B4 - Trang 2737-2755 - 1981
Robert T. Gregory1, Hugh P. Taylor1
1Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125

Tóm tắt

Các phân tích đồng vị của 75 mẫu từ Samail ophiolite chỉ ra rằng sự trao đổi thủy nhiệt dưới nhiệt độ nóng chảy phổ biến với nước biển xảy ra trên bề mặt 75% của đoạn vỏ đại dương dày 8km này; địa phương, H2O thậm chí còn thâm nhập vào peridotite bị nứt gãy. Các dung nham gối (δ18O = 10.7 đến 12.7) và các dãy tường lót (4.9 đến 11.3) thường giàu 18O, và gabbro (3.7 đến 5.9) bị thiếu 18O. Trong những đá này, tỷ lệ nước/đá ≤ 0.3, và δ18Ocpx ≈ 2.9 + 0.44 δ18Ofeld, chỉ ra sự mất cân bằng đồng vị rõ rệt. Các giá trị δ18O của khoáng chất theo quỹ đạo trao đổi (trộn lẫn) cần điều chỉnh rằng plagioclase phải trao đổi với H2O khoảng 3 đến 5 lần nhanh hơn clinopyroxene. Giá trị δ18Ofeld tối thiểu (3.6) xuất hiện khoảng 2.5 km dưới tiếp xúc diabase-gabbro. Mặc dù những plagioclase trong gabbro dường như không thay đổi dưới khía cạnh petrograhy, oxy của chúng đã được trao đổi triệt để; sự vắng mặt của các khoáng chất thủy hóa, ngoại trừ talc và/hoặc amphibole nhỏ, cho thấy rằng sự trao đổi này xảy ra ở T > 400°–500°C. Các giá trị δ18O của plagioclase tăng lên theo từng mức từ các giá trị tối thiểu của chúng, trở nên trùng khớp với các giá trị nhiệt độ thấp của sơ cấp gần tiếp xúc với gabbro – diabase lót dày đặc và đạt đến 11.8 trong dãy dày. Sự giàu 18O trong các diabase thuộc phaco xanh một phần là do sự trao đổi với các chất lỏng mạnh đã bị dịch 18O, ngoài ra còn do trao đổi ngược ở nhiệt độ thấp hơn nhiều. Dữ liệu δ18O và hình học của buồng magma sống núi đại dương (MOR) đòi hỏi rằng phải có hai hệ thống thủy nhiệt không liên kết trong suốt phần lớn lịch sử trải rộng ban đầu của vỏ đại dương (khoảng 106 năm đầu); một hệ thống tập trung trên trục sống núi và có thể liên quan đến một số tế bào đối lưu tuần hoàn xuống đến mái của buồng magma, trong khi hệ thống khác hoạt động dưới cánh của buồng, trong các gabbro phân lớp. Sự phun nước dịch chuyển 18O lên trên vào các dãy đã thay đổi từ hệ thống dưới, ngay bên cạnh mép xa của buồng magma, kết hợp với sự tác động của hoạt động thủy nhiệt T thấp tiếp tục, tạo ra sự giàu 18O trong phức hợp dày đặc. Tích hợp δ18O như một hàm theo độ sâu cho toàn bộ ophiolite thiết lập (trong lỗi phân tích và địa chất) rằng trung bình δ18O (5.7 ± 0.2) của vỏ đại dương không thay đổi kết quả từ tất cả các tương tác thủy nhiệt này với nước biển. Do đó sự thay đổi thuần trong δ18O của nước biển cũng bằng không, chỉ ra rằng nước biển được đệm bởi vòng đối lưu thủy nhiệt MOR. Dưới điều kiện ổn định, tỉ lệ đồng vị 18O tổng thể giữa các đại dương và magma bazan sống núi giữa đại dương được tính toán là +6.1 ± 0.3, ngụ ý rằng nước biển có một giá trị δ18O không đổi ≈−0.4 (trong sự vắng mặt của các hiệu ứng nhất thời như băng hà lục địa). Sử dụng các dữ liệu mới này về độ sâu tương tác của nước biển với vỏ đại dương, mô hình hóa số học của sự trao đổi thủy nhiệt chỉ ra rằng miễn là tốc độ lan rộng toàn cầu lớn hơn 1 km2/yr, sự đệm 18O của nước biển sẽ xảy ra. Các kết luận này có thể được mở rộng trở lại thời điểm đầu như là Archean (> 2.6 eon) với sự phòng ngừa rằng Δ có thể đã nhỏ hơn một chút (khoảng 5?) do các nhiệt độ tổng quát cao hơn có thể đã xảy ra khi đó. Do đó, nước biển có thể đã có một giá trị δ18O không đổi khoảng −1.0 đến +1.0 trong hầu như toàn bộ lịch sử của trái đất.

Từ khóa

#Samail Ophiolite #đồng vị oxy #vỏ đại dương #Kỷ Phấn Trắng #hệ thống thủy nhiệt #sống núi giữa đại dương #đá gabbro #tỉ lệ nước/đá #sự trao đổi thủy nhiệt #đồng vị O-18 #nước biển #tuần hoàn thủy nhiệt #buồng magma #hydrothermal circulation #isotopic buffering

Tài liệu tham khảo

10.1086/627700

10.1130/0091-7613(1974)2<267:DOACTS>2.0.CO;2

Barker P. F. et al. Initial Reports of Deep Sea Drilling Project 36 1080 U.S. Government Printing Office Washington D. C. 1976.

10.1016/0016-7037(78)90225-9

Beaty D. W., 1979, Oxygen isotope geochemistry of the Abitibi greenstone belt, Ontario: Evidence for seawater/rock interaction and implications regarding the isotopic composition and evolution of the ocean and oceanic crust, Geol. Soc. Amer. Abstr. Programs, 11, 386

Berger W. H., 1974, Plate stratigraphy and the fluctuating carbonate line, Pelagic Sediments on Land and Under the Sea, Int. Ass. Sedimentol. Spec. Publ., 1, 11

10.1029/JB086iB04p02573

10.1126/science.177.4053.992

10.1007/978-3-642-66673-5

10.1029/JB086iB04p02497

10.1126/science.203.4385.1073

10.1126/science.166.3904.499

Denton G. H., 1971, The Late Cenozoic Glacial Ages, 267

Edmond J. M., 1979, Chemistry of hydrothermal waters at 21°N on the East Pacific Rise, Eos Trans. AGU, 60, 864

10.1126/science.154.3751.851

Engel A. E. J., 1978, Geologic evolution of northeast Africa, Geol. Soc. Amer. Abstr. Programs, 10, 396

10.2475/ajs.277.2.136

Glennie K. W., 1974, Geology of the Oman Mountains, Trans. Roy. Dutch Geol. Mining Soc., 31, 423

10.1016/0016-7037(62)90053-4

Greenbaum D., 1972, Magmatic processes at ocean ridges: Evidence from the Troodos Massif, Cyprus, Nature, 238, 18

Gregory R. T. Oxygen and hydrogen isotope study of the Samail ophiolite Oman: Implications for origin and hydrothermal alteration of the oceanic crust Ph.D. thesis Calif. Inst. of Technol. Pasadena Calif. 1980.

Gregory R. T. H. P.TaylorJr. Oxygen isotope and field studies applied to the origin of oceanic plagiogranitesInternational Ophiolite SymposiumGeol. Surv. Dep. of CyprusNicosia 1979.

Hayes D. E. et al. Initial Reports of Deep Sea Drilling Project 28 U.S. Government Printing Office Washington D. C. 1975.

Heaton T. H. E. S. M. F.Sheppard Hydrogen and oxygen isotope evidence for seawater hydrothermal alteration and ore deposition Troodos complex. Cyprus Volcanic Processes in Ore Genesis Spec. Pap. 7 42–57 Geol. Soc. of London London 1977.

Hollister C. D. Initial Reports of Deep Sea Drilling Project 35 930 U.S. Government Printing Office Washington D. C. 1976.

Hopson C. A., 1977, Igneous history of the Point Sal ophiolite, southern California, North American Ophiolites, Oreg. Dep. Geol. Miner. Resour. Bull., 95, 161

Hopson C. A. J. S.Pallister Samail ophiolite magma chamber 1 Evidence from gabbro phase variation internal structure and layeringInternational Ophiolite SymposiumGeol. Surv. Dep. of CyprusNicosia 1979.

10.1029/JB086iB04p02527

Irvine T. N., 1972, Muskox intrusion and Coppermine River lavas Northwest Territories, Int. Geol. Congr., 24, 70

10.1016/0016-7037(76)90051-X

10.1029/JB086iB04p02777

10.1130/0016-7606(1972)83[3645:WCOMMA]2.0.CO;2

10.1016/0012-821X(74)90023-5

10.1016/0016-7037(76)90179-4

10.1139/e76-158

10.1016/0012-821X(80)90006-0

10.1029/JB086iB04p02721

10.1111/j.1365-246X.1975.tb05855.x

10.1016/0025-3227(66)90019-3

10.1139/e71-146

10.1139/e72-014

10.1139/e72-038

10.1029/JB081i023p04365

10.1016/0016-7037(74)90042-8

10.1139/e77-056

Nicolas A., 1980, Interpretation of peridotite structures from ophiolitic and oceanic environments, Amer. J. Sci.

10.1093/petrology/20.3.421

O'Neil J. R., 1967, The oxygen isotope cation exchange chemistry of feldspars, Amer. Mineral., 52, 1414

Onuma N., 1970, Apollo 11 rocks: Oxygen isotope fractionation between minerals and an estimate of the temperature of formation, Geochim. Cosmochim. Acta, Suppl. 1, 2, 1429

10.1086/649676

Reinhardt B. M., 1969, On the genesis and emplacement of ophiolites in the Oman Mountains geosyncline, Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt., 49, 1

10.1126/science.177.4043.52

10.1144/GSL.SP.1977.007.01.06

10.1007/BF00418556

10.1130/0016-7606(1973)84<1003:PGCFPA>2.0.CO;2

10.1029/JB081i023p04370

10.1007/BF00371729

10.1029/JB076i032p07855

10.1144/gsjgs.133.6.0509

Taylor H. P., 1980, Proceedings of the International Meeting of Mafic‐Ultramafic Association in Orogenic Belts

Taylor H. P., 1977, Oxygen isotopic evidence for meteoric‐hydrothermal alteration of the Jabal at Tirf complex, Saudi Arabia (abstract), Eos Trans. AGU, 58, 516

10.1130/0016-7606(1962)73[461:RBORIC]2.0.CO;2

Taylor H. P., 1970, 18O/16O ratios of Apollo 11 lunar rocks and minerals, Geochim. Cosmochim. Acta, Suppl. 1, 2, 1613

10.1093/petrology/12.3.465

10.1093/petrology/20.3.355

Taylor H. P., 1975, Oxygen and hydrogen isotope studies of 2.6–3.4 b.y. old granites from the Barberton Mountain Land, Swaziland, and the Rhodesian cration, Southern Africa, Geol. Soc. Amer. Abstr. Programs, 7, 1293

10.1029/JB086iB04p02763

10.1130/0016-7606(1976)87<1587:OAHISO>2.0.CO;2

10.2475/ajs.273.3.207

10.1139/e72-105

10.1086/628195

Worst B. G., 1960, The great dyke of Southern Rhodesia, S. Rhodesia Geol. Surv. Bull., 47, 234

Xuchang X. Ophiolite suites of China and their tectonic significanceInternational Ophiolite SymposiumGeol. Surv. Dep. of CyprusNicosia 1979.

Yeh H.‐W., 1978, D/H and 18O/16O ratios of Precambrian cherts of Swaziland sequence and others (abstract), Eos Trans. AGU, 59, 386

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Geophysical Union (AGU)

Tập 86 Số B4

2737-2755

Thông tin tác giả