深部地幔过程对西南印度洋中脊岩浆供应机制的影响：橄榄岩Re-Os同位素制约

Melt supply at the ultra-slow spreading Southwest Indian Ridge (SWIR) has significant influence on the heterogeneity of magmatism and the distribution of different hydrothermal deposits. In this project, we will study the mineralogy and geochemistry of peridotites from the 53°E amagmatic segment at SWIR. The research mainly focuses on the influencing factor of mantle melting, the extraction of melt and melt refertilization, the Re-Os isotope age of mantle and ancient melting event, and the magma dynamics of deep mantle processes. The overall aim of this project is to reveal how mantle melting and melt refertilization affect melt supply at the SWIR. The key problems of this project are to correct the influence of melt refertilization on Re-Os isotopes of peridotites and to perform mineral phase transition when building the deep mantle melting model. We will combine the isotopic data and the theoretical model when investigating the deep mantle processes and transform the garnet field mantle mineral phase to spinel field mantle mineral phase when dealing with the deep mantle melting model. These two aspects will make this research an innovative project different from other studies.

超慢速扩张西南印度洋中脊的岩浆供应机制对揭示洋中脊岩浆作用不均一的内在成因机制和不同类型热液矿床的分布规律具有重要意义。本项目拟选取西南印度洋中脊53°E贫岩浆作用段8个站位的地幔橄榄岩，利用矿物微结构、主/微量元素和Re-Os同位素等矿物学和地球化学方法，开展（1）地幔熔融程度与影响因素研究；（2）地幔再富集程度与熔体抽提机制研究；（3）Re-Os同位素年龄与古地幔熔融研究；以及（4）深部地幔过程的岩浆动力学效应等内容的研究。以期揭示地幔熔融和熔体再富集等深部地幔过程对西南印度洋中脊岩浆供应机制的控制作用。拟解决的关键科学问题是熔体再富集对橄榄岩Re-Os同位素的影响校正，以及深部高压地幔熔融模型的矿物相平衡转换。实测同位素数据与理论模拟相结合探讨深部地幔过程，以及将高压石榴石相矿物分解为低压尖晶石相矿物并进行化学元素的投影转换，解决洋中脊高压地幔熔融的识别问题将构成本项目的特色与创新。

本项目选取西南印度洋中脊53°E贫岩浆作用段8个站位的地幔橄榄岩，利用矿物学和地球化学方法，开展了矿物微结构与熔体抽提方式、地幔富集元素与熔体影响标志、熔体再富集模型与熔体抽提效率以及贫岩浆作用段成因模型等内容的研究。取得了以下成果：（1）揭示了研究区存在经历过古地幔熔融事件的高度亏损的地幔，是造成西南印度洋中脊地幔不均一的重要原因；（2）揭示了洋脊下存在大陆岩石圈地幔残片，为大陆地幔对大洋地幔的混染提供了重要的证据；（3）揭示了熔体在迁移过程中会和地幔发生广泛的相互作用，改变地幔的化学性质；（4）揭示了超慢速扩张洋脊的熔体抽提机制，为超慢速扩张洋中脊贫岩浆作用段的形成和岩浆作用的不均一性提供了新的解释。项目完成了计划研究内容，解决了关键科学问题，实现了预期研究目标，并取得了多个方面的创新：（1）基于地幔部分熔融模型，识别出超慢速扩张洋中脊存在高度亏损的地幔，深化了洋中脊地幔不均一性的认识；（2）通过建立地幔的熔体再富集模型，揭示了弥散孔隙流是超慢速扩张洋中脊一种独特的熔体抽提方式；（3）提出了熔体在地幔中的滞留是形成洋中脊贫岩浆作用段的重要成因机制，为超慢速扩张洋中脊岩浆作用不均一的解释提供了新的思路。