超慢速扩张脊下洋壳组成和结构多样性的成因学术资讯

来源：中科院地质地球所

针对这一科学问题，中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室张维骐博士研究生在导师刘传周研究员的指导下，对2015年IODP 360航次在西南印度洋Atlantis Bank大洋核杂岩上实施的U1473A钻孔辉长岩开展了系统的岩石学和地球化学研究。Atlantis Bank大洋核杂岩水深~700m，面积约700km2，主体为下洋壳辉长岩。IODP U1473A钻孔总共809m，主体岩性为橄榄辉长岩，并发育有氧化物辉长岩和斜长花岗岩等不同类型的晚期脉体。其中，U1473A钻孔上部（0-589m）变形较强，多处发育糜棱岩带，而下部（589-809m）变形相对较弱。本研究的对象包括岩芯下部弱变形带（Group-I）和上部剪切带（Group-II）的橄榄岩辉长岩。矿物学、岩石学和地球化学特征都表明两组橄榄辉长岩经历了截然不同的熔岩反应过程。其中，Group-I橄榄辉长岩在形成后，与后期Fe-Ti氧化物不饱和熔体发生了熔岩反应，主要堆晶矿物（即橄榄石、单斜辉石和斜长石）均经历了不同程度的溶解和再结晶过程。除了早期与Fe-Ti氧化物不饱和熔体的熔岩反应，Group-II橄榄辉长岩在后期还经历了富Fe-Ti氧化物熔体的熔岩反应，造成橄榄辉长岩不同程度富集钛铁矿和韭闪石。早期的Fe-Ti氧化物不饱和熔体的熔岩相互作用与岩浆房内晶粥体的压实作用有关，而晚期富Fe-Ti氧化物熔体的熔岩反应过程则与拆离断层控制下韧性剪切带的发育密切相关。

据此建立了在AtlantisBank大洋核杂岩拆离断层发育过程中，其下洋壳的增生过程的两阶段模型（图2）。首先，原始MORB岩浆在下洋壳较深的部位发生侵位形成晶粥体，在压实作用的影响下内部熔体发生显著流动并与早期结晶的橄榄岩辉长岩发生熔岩反应。其次，下洋壳辉长岩体随拆离断层被抬升至塑性变形区域内，发育塑性剪切带。与此同时，早期Fe-Ti氧化物不饱和熔体经过结晶分异形成Fe-Ti氧化物饱和熔体（Fe-Ti玄武质熔体），在拆离断层的控制下汇聚至剪切带内，在剪切作用下逐渐向上流动，与其围岩（即变形橄榄岩辉长岩）发生熔岩反应，并最终沿拆离断层主断裂带附近出露。

研究成果发表于Journal of Petrology。（张维骐, 刘传周, Dick H J B. Evidence for Multi-stage MeltTransport in the Lower Ocean Crust: the Atlantis Bank Gabbroic Massif (IODPHole U1473A, SW Indian Ridge)[J]. Journal of Petrology, 2020, 61(9): egaa082）

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