超慢速和快速扩张洋中脊岩浆作用的对比研究

Southwest Indian Ridge and East Pacific Long are typical global super-slow-spreading mid-ocean ridge and the rapid expansion mid-ocean ridge. Although the previous study and modeling about the magmatism of these two ocean ridges are paticular, the comparative study of the magmatism between ridges of extreme expansion rate, especially the geochemical simulation of the magmatism between the mid-ocean ridges of different expansion rate, are relatively weak.This research intends to select the mid-ridge basalts and mantle peridotites in the eastern Southwest Indian Ridge(50 E vicinity) and mid-ridge basalts in the equatorial regions(6 N-6 S ) of the Eastern Pacific Ridge as the objects. Based on the analysis and testing, we will invert the phase characteristics of mantle source region, partial melting of mantle material, migration, emplacement, fractional crystallization as well as a series of magmatic evolution. In addition, we will make comparative analysis on the similarities and differences between the super slow-spreading and the rapid expansion of ocean ridge, in order to establish a corresponding mode of magmatism adapt to the normal mid-ocean ridges.

西南印度洋中脊和东太平洋海隆是全球典型的超慢速扩张洋中脊和快速扩张洋中脊，尽管前人对两条洋中脊岩浆作用过程进行了详细的研究和模拟，但是对极端扩张速率之间的岩浆作用对比研究还较少，特别是对极端扩张速率之间洋中脊岩浆作用的地球化学模拟还较为薄弱。本项目拟选取西南印度洋中脊东部（50 E附近）的洋中脊玄武岩和地幔橄榄岩，以及东太平洋海隆的洋中脊赤道地区的（6 N-6 S）洋中脊玄武岩为研究对象，在系统分析测试的基础上，对洋中脊的上地幔源区物相特征、地幔物质熔融、运移、侵位以及结晶分异作用等一系列岩浆演化过程进行地球反演和模拟，并在对以上过程模拟的基础上，综合对比分析超慢速扩张洋中脊与快速扩张洋中脊地段之间岩浆作用过程的异同，以建立基本适应于一般洋中脊的岩浆作用对应模式。

本项目通过对东太平洋海隆（EPR）、南大西洋中脊（SMAR）及西南印度洋中脊（SWIR）玄武岩全岩主微量元素、矿物化学以及Sr-Nd-Pb-Hf同位素等方面的研究，探讨了三大洋MORB的成因、岩浆作用过程，揭示了三大洋地幔源区的不均一性以及扩张速率与岩浆作用过程的关系。目前取得了如下的认识:1）微量元素及同位素研究的结果显示，三大洋MORB地幔源区亏损程度由高到低为EPR、SMAR、SWIR，源区均存在富集组分，NEPR的玄武岩最为亏损，混有HIMU的成分，SEPR和SMAR中等亏损，除了混合有HIMU成分外，还可能混合了少量EMⅡ的成分；SWIR玄武岩源区最为富集，可能为DM和EMⅡ的混源；2）三大洋MORB的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成的变化揭示了地幔源区的不均一性，SWIR区MORB的同位素组成最为复杂，显示最强的地幔不均一性程度；3）不同部分熔融模型计算值显示，三大洋的岩浆部分熔融程度以SMAR地幔源区最高（18.87%-20.18%），其次为SEPR源区（15.34%-17.11%），NEPR（12.15%-17.05%）和SWIR（12.16%-17.12%）源区具有最低的部分熔融程度；4）对斜长石和橄榄石的矿物化学研究显示，三个地区MORB岩浆在分凝、聚集过程中均存在单斜辉石+斜长石的分离结晶，但大部分单斜辉石斑晶在达到表层途中已被熔蚀，符合“辉石悖论”，在岩浆房中均表现为橄榄石+斜长石的低压共结晶；5）扩张速率至少对 EPR 、SMAR和 SWIR 区的部分熔融程度及岩浆供应量有一定的制约作用，部分熔融程度和岩浆供应量随着扩张速率的增加而增加，但NEPR和 SWIR 区岩浆过程并不严格受控于扩张速率。