西南印度洋中脊橄欖巖元素地球化學及其地幔動力學意義.pdf

1、超慢速擴張西南印度洋中脊具有地幔熔融程度很低、巖漿作用極其不均一等獨特的現(xiàn)象，是研究地幔性質(zhì)對巖漿作用影響的理想場所。為了揭示西南印度洋中脊地幔的化學性質(zhì)、熔體的抽提機制、熔體和地幔的相互作用，以及這些因素對洋中脊巖漿作用和洋殼厚度變化的地幔動力學效應(yīng)，本文針對53°E貧巖漿作用段8個站位的深海橄欖巖，系統(tǒng)地開展了礦物學和主微量元素地球化學研究。論文的主要成果如下:
　　1、通過建立地幔熔融模型，發(fā)現(xiàn)西南印度洋中脊存在非熱點成因的

2、異常虧損地幔，暗示地幔經(jīng)歷過早期熔融事件，且具有復(fù)雜的演化歷史。研究區(qū)遠離熱點，但橄欖巖的化學成分比受熱點影響的地幔還要虧損。地幔熔融模型顯示研究區(qū)出現(xiàn)熔融程度大于20％的地幔，代表了西南印度洋中脊最虧損的地幔端元。由于發(fā)生于超慢速擴張洋中脊的地幔熔融無法造成如此高的成分虧損，表明異常虧損的橄欖巖繼承自經(jīng)歷過早期熔融的源區(qū)地幔。這對西南印度洋中脊地幔不均一性的形成具有重要意義。
　　2、通過建立礦物微結(jié)構(gòu)和地球化學指標，識別出洋中

3、脊下存在大陸巖石圈地幔殘片，為大陸地幔對大洋地幔的混染提供了直接的證據(jù)。研究區(qū)部分橄欖巖表現(xiàn)出極低的單斜輝石含量、高的硅酸鹽礦物Mg＃、斜方輝石顆粒大于1cm、單斜輝石的Na-Ti明顯分異等異常特征，這些特征常見于大陸板塊內(nèi)部高壓環(huán)境下的地幔捕擄體，明顯區(qū)別于低壓環(huán)境下的洋中脊深海橄欖巖，表明岡瓦納古陸裂解殘留的大陸地幔物質(zhì)可能在大洋地幔中長時間滯留。
　　3、揭示了熔體在地幔的遷移過程中會和橄欖巖發(fā)生廣泛的相互作用，從而改變地幔

4、的礦物結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)。通過建立地幔熔融模型模擬地幔化學成分的變化趨勢，識別出研究區(qū)橄欖巖具有LREE、Na、Sr等高度不相容元素異常富集的特征，且富集元素與高場強元素（熔體作用指標）具有良好的相關(guān)性，表明成分異常由熔體對地幔的再富集導致。此外，通過礦物鑒定和微結(jié)構(gòu)分類，識別出橄欖巖中存在大量的熔體結(jié)晶和熔體巖石反應(yīng)微結(jié)構(gòu)，為熔體和地幔的相互作用提供了礦物學證據(jù)。
　　4、通過將熔體加入地幔進行二元混合模擬，建立了熔體再富集模型，揭

5、示了超慢速擴張洋中脊具有獨特的熔體抽提機制，部分熔體以擴散孔隙流的方式沿著礦物間隙向上滲透，導致熔體抽提效率大大降低。超慢速擴張洋中脊地幔對流速度很低，地幔溫度很冷，軸部巖石圈很厚，對熔體的抽提具有很大的抑制作用，是造成超慢速擴張洋中脊熔體抽提不完全的主要原因。
　　5、通過對地幔化學性質(zhì)和熔體抽提機制的限定，為超慢速擴張洋中脊貧巖漿作用段的形成以及巖漿作用的不均一性提供了新的解釋。高度虧損的地幔在洋中脊下不發(fā)生熔融或者僅熔出少量