扩张脊系统中断裂结构特点及其发育机制研究

超慢速扩张脊因其代表了全球扩张系统的端元类型，岩石圈结构具有随时间和空间迅速变化的特点，而成为地质学家们研究扩张速率与岩浆供应关系、扩张脊系统结构与发育机制，超深水热液成矿模式的天然实验室。本项目拟通过对西南印度洋超慢速扩张脊东经9-25度范围内，不同构造段断裂特征、重磁特征的精细研究和计算，并与全球其他慢速-超慢速扩张脊断裂特征的对比，建立不同走向初始软弱带控制下的扩张脊，其岩浆供应量与断裂斜向伸展角度之间的定量关系，探讨扩张脊中断裂系统的发育特征及其发育机制。变换影响扩张脊断裂发育的因素的取值范围，开展物理模拟实验，探讨扩张脊断裂系统发育的动力学机制与各主要控制因素所起的作用。该研究不仅为将来开展南海的扩张历史和动力学过程研究进行了知识储备，同时也为我们认识大陆裂谷的发育机制提供了良好的端元样式。这一科学问题的解决对我们进一步认识扩张脊系统的热液成矿规律和寻找热液矿产具有重要意义。

超慢速扩张脊因其代表了全球扩张系统的端元类型，岩石圈结构具有随时间和空间迅速变化的特点，而成为地质学家们研究扩张速率与岩浆供应关系、扩张脊系统结构与发育机制，超深水热液成矿模式的天然实验室。本项目拟通过对西南印度洋超慢速扩张脊东经9-25 度范围内，不同构造段断裂特征、重磁特征的精细研究和计算，并与全球其他慢速-超慢速扩张脊断裂特征的对比，建立不同走向初始软弱带控制下的扩张脊，其岩浆供应量与断裂斜向伸展角度之间的定量关系，探讨扩张脊中断裂系统的发育特征及其发育机制。变换影响扩张脊断裂发育因素的取值范围，开展物理模拟实验，结果揭示：（1）扩张脊断裂走向与岩浆供应量呈线性正相关，在岩浆供应充足时，扩张脊水深小，断裂与应力方向正交，布格重力异常相对偏负，拖网揭示以玄武岩为主，岩浆缺乏时，扩张脊水深大，断裂与应力方向斜交，布格重力异常相对偏正，拖网揭示以地幔橄榄岩为主；（2）推测与岩浆量不同导致岩石圈流变结构的变化有关，岩浆量充足时，在薄的脆性地壳和刚性的地幔之间形成解耦，断裂在伸展应力下发生旋转，与伸展应力正交，而岩浆中度缺乏时，脆性地壳和刚性地幔之间可能表现为韧性-半塑性状态，断裂在伸展应力下发生部分旋转，与伸展应力角度轻度斜交，当岩浆极度缺乏时，脆性地壳极薄，刚性地幔通常直接暴露海底，在伸展应力作用下常发育平行于扩张脊走向的张性断层，与伸展应力高角度斜交。该认识得到了系列物理模拟实验的支持，实验中我们先后开展了无海底地形变化和坐落于斜坡顶上的扩张系统在不同岩浆量参与情况下的变形特点，结果发现无论是哪种条件下，扩张脊处断裂发育都与岩浆供应量具有明显的相关性，有岩浆设置的区域，断裂明显旋转至与应力近正交的方向。但斜坡模型揭示扩张脊裂谷走向对断裂走向具有更明显的影响，也即若使断层发生旋转，上下两个脆（刚）性层之间需要一定量的岩浆。岩浆量中等的情况与大陆裂谷发育条件和样式较相似。该研究不仅为将来开展南海的扩张历史和动力学过程研究进行了知识储备，同时也为我们认识大陆裂谷的发育机制提供了良好的端元样式。