發(fā)布時(shí)間：2020-10-27 04:49

　　 西南印度洋中脊(SWIR)為典型的慢速-超慢速擴(kuò)張洋脊(全擴(kuò)張速率為~14mm/y),具有復(fù)雜的擴(kuò)張歷史和洋脊構(gòu)造特征。位于SWIR中部Indomed轉(zhuǎn)換斷層和Gallieni轉(zhuǎn)換斷層之間的洋脊段(ITF-GTF,46-52°E)具有較淺的洋脊水深,海底火山構(gòu)造特征明顯,大范圍出露玄武巖基底。該區(qū)段洋脊兩翼發(fā)育離軸高地,呈不對(duì)稱(chēng)漸變分布,表明洋脊具有非對(duì)稱(chēng)擴(kuò)張?zhí)卣�。地震學(xué)觀測(cè)進(jìn)一步推斷在50.5°E附近底部具有加厚的洋殼(9-10 km),暗示了獨(dú)特的洋殼增生過(guò)程。本文以取自ITF-GTF洋脊段的玄武巖為研究對(duì)象,進(jìn)行了綜合的巖石地球化學(xué)分析,旨在更好地理解源區(qū)地幔巖性組成,地幔熔融和巖漿演化過(guò)程,從而為超慢速擴(kuò)張洋脊構(gòu)造演化和巖漿動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供新的認(rèn)識(shí)。研究區(qū)絕大多數(shù)玄武巖樣品具有隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),少數(shù)樣品斑晶發(fā)育,主要礦物為斜長(zhǎng)石、橄欖石次之,個(gè)別樣品含有少量單斜輝石斑晶。根據(jù)全巖主量元素組成,ITF-GTF洋脊段玄武巖劃分為兩組類(lèi)型,一組具有“E-MORB”類(lèi)型特征(高K2O和K2O/TiO2比值),一組具有“N-MORB”型特征(低K2O和K2O/TiO2比值)。與SWIR其它區(qū)域玄武巖相比,ITF-GTF玄武巖具有高Fe8和低Na8,巖漿起源較深,熔融程度較高,但落在全球變化趨勢(shì)范圍內(nèi)。結(jié)合玄武巖的巖相學(xué)特征以及熔體包裹體的組成,我們獲得以下的巖漿結(jié)晶序列:橄欖石(MgO10 wt%)→單斜輝石(在MgO~9.5 wt%開(kāi)始)→斜長(zhǎng)石(在MgO~9wt%)→鈦鐵礦(更低MgO)。計(jì)算獲得玄武巖的結(jié)晶壓力為3-9 kbar,表明巖漿的結(jié)晶深度可以達(dá)到地幔深度~27 km。玄武巖微量元素具有以下特征:明顯的Rb,Ba,K,Pb,U正異常,強(qiáng)烈的Nb負(fù)異常和弱Ti負(fù)異常。過(guò)渡族金屬比值(Zn/Fe,Fe/Mn,和Zn/Mn)與全球MORB相似,與橄欖巖熔體模型具有一致性。ITF-GTF玄武巖的Nb/U和Ce/Pb比值變化范圍分別為2.5-30.8和5.5-17.6,均明顯低于典型的MORB和OIB(47±7和25±5),而與大陸地殼的比值具有相似性,表明源區(qū)存在大陸地殼物質(zhì)組成的貢獻(xiàn)。玄武巖的Ba/La和Ba/Th比值趨勢(shì)延伸至富K-錳鋇礦的沉積物組成,表明源區(qū)地�？赡苁艿匠练e物的混染。此外,對(duì)橄欖石斑晶和熔體包裹體的研究表明,橄欖石斑晶具有與全球MORB橄欖石相似的Ca和Ni含量,較低的Mn含量和高Fe/Mn比值,結(jié)合全巖和熔體包裹體組成推斷,源區(qū)地幔以橄欖巖為主,但存在富集巖性組分,包括再富集的橄欖巖和少量輝石巖。通過(guò)對(duì)斜長(zhǎng)石斑晶和熔體包裹體研究發(fā)現(xiàn)在單一樣品中,斜長(zhǎng)石斑晶內(nèi)的熔體包裹體可以保存和記錄比全巖更多的巖漿組成。斜長(zhǎng)石斑晶具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)(正環(huán)帶,韻律環(huán)帶),表明多期次的巖漿混合過(guò)程。不同的地幔源區(qū)物質(zhì)對(duì)ITF-GTF底部巖漿單元具有影響,斜長(zhǎng)石斑晶的Sr同位素變化很好地記錄了巖漿混合過(guò)程。在超慢速擴(kuò)張洋脊,斜長(zhǎng)石記錄的熔體多樣性組成表明斜長(zhǎng)石形成于洋殼底部多源巖漿匯入?yún)^(qū)域,巖漿混合程度較弱,可能起源于莫霍面附近的熔體通道或小型熔體透鏡體。利用傅里葉紅外光譜對(duì)玄武巖樣品中斑晶礦物結(jié)構(gòu)水進(jìn)行了測(cè)定,研究表明單斜輝石和橄欖石斑晶分別容納13-41 ppm和60-312 ppm結(jié)構(gòu)水。通過(guò)單斜輝石含水量反演推斷ITF-GTF原始巖漿具有較高的含水量(1.3±0.3 wt%),高于正常的N-MORB,與洋島玄武巖(OIB)和弧后盆地的玄武巖(BABB)含水量相當(dāng)。較高的含水量和H2O/Ce比值,以及全巖類(lèi)似島弧巖漿的地球化學(xué)特征表明地幔源區(qū)存在與島弧地體相關(guān)的富水組分。橄欖石含水量特征變化表明,在巖漿上升過(guò)程中隨著壓力降低,發(fā)生過(guò)明顯的巖漿脫氣過(guò)程。運(yùn)用高精度Ar-Ar定年方法,獲取了ITF-GTF玄武巖的成巖年齡,變化范圍在1.75Ma到358 Ka,表明新生的巖漿活動(dòng)。結(jié)合巖漿地球化學(xué)特征,推斷新生的巖漿活動(dòng)以50.5°E為中心,向東輻射,直至靠近Gallieni轉(zhuǎn)換斷層,同期巖漿活動(dòng)受到相同地幔源區(qū)物質(zhì)的貢獻(xiàn)。造成ITF-GTF地幔源區(qū)不均一性組成可能與兩個(gè)地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程有關(guān):(1)大陸巖石圈物質(zhì)再循環(huán),(2)洋脊與Crozet熱點(diǎn)相互作用。在新元古代,SWIR中部發(fā)生了與島弧環(huán)境相關(guān)的含水地幔熔融事件。伴隨岡瓦納大陸裂解和Crozet熱點(diǎn)開(kāi)啟,岡瓦納大陸巖石圈的殘片以及沉積物被卷入到印度洋軟流圈地幔中。ITF-GTF玄武巖具有明顯的類(lèi)似島弧巖漿的地球化學(xué)特征,例如富集大離子親石元素,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素,其成因可能與循環(huán)的大陸地殼和沉積物有關(guān)。在高壓下,拆沉進(jìn)入Crozet地幔柱的下地殼物質(zhì)相變?yōu)榱褫x巖,由于榴輝巖具有相對(duì)較低的熔點(diǎn),它們優(yōu)先發(fā)生部分熔融形成英安巖質(zhì)熔體,交代圍巖地幔橄欖巖,隨后形成再富化的地幔橄欖巖及貧SiO2的輝石巖。這些不均一的地幔巖性構(gòu)成了ITF-GTF源區(qū)地幔物質(zhì),并通過(guò)ITF-GTF隨后的巖漿活動(dòng)反映到MORB地球化學(xué)特征上。地幔Crozet地幔熱點(diǎn)可能僅僅為ITF-GTF洋脊段提供了持續(xù)的熱源,引發(fā)了源區(qū)地幔富集組分的熔融,導(dǎo)致了10 Ma以來(lái)增強(qiáng)的巖漿活動(dòng)事件,但Crozet熱點(diǎn)對(duì)ITF-GTF玄武巖化學(xué)組成的直接影響缺乏約束。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：P588.145;P542
【部分圖文】：

1-2 全球擴(kuò)張洋脊分布及類(lèi)型劃分；圖中洋中脊縮寫(xiě)如下，EPR: 東太平洋海隆; MAR, 西洋中級(jí);AAR: 非洲-南極洲洋脊; SWIR: 西南印度洋中脊; SEIR: 東南印度洋中脊; CIR: 印度洋中脊; PAR: 太平洋-南極洲洋脊

圖 1-3 不同擴(kuò)張洋脊地形剖面(據(jù) Macdonald et al., 2001)洋中脊構(gòu)造的一個(gè)重要特征是發(fā)育轉(zhuǎn)換斷層，轉(zhuǎn)換斷層的概念最早由 Wils出。洋脊通常被轉(zhuǎn)換斷層分割成若干洋脊段，Macdonald and Fox (1983)對(duì)中-擴(kuò)張洋脊研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換斷層之間還存在許多次級(jí)的偏移將洋脊進(jìn)一步分割們稱(chēng)之為“疊加擴(kuò)張中心”(Overlapping Spreading Centers，簡(jiǎn)稱(chēng) OSC) (Macdona

圖 1-4 洋殼的分層結(jié)構(gòu)Dick et al. (2003)對(duì)比全球擴(kuò)張洋脊的“地震”洋殼厚度變化，可以發(fā)現(xiàn)存在一定相關(guān)性。當(dāng)擴(kuò)張速率大于 20mm/y 時(shí)，洋殼厚度變化較小，當(dāng)擴(kuò)于 20mm/y 時(shí)，洋殼厚度變化較大(圖 1-1b)。洋殼厚度表觀上反映了地幔
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858065