西南印度洋超慢速扩张脊板块增生过程中蛇纹岩化橄榄岩构造作用研究

数值模拟和地质采样表明，蛇纹岩化橄榄岩在超慢速的板块增生过程中起到重要作用。但是，对蛇纹岩化橄榄岩定量认识的缺乏，极大地制约了这种增生机制的研究。本课题拟在实测地球物理资料的基础上，定量反演西南印度洋中脊新生板块岩浆供给和蛇纹岩化橄榄岩的厚度、比例和分布状态，借此研究岩浆-非岩浆共同作用对洋中脊几何形状和构造特征的影响。利用一维解析模型计算大尺度（区域性）的岩浆熔融厚度；利用地质采样、地球物理和构造特征的约束，研究熔融厚度在中脊段（局部性）尺度上的分布规律，并从地球物理异常中剥离相应的岩浆熔融的影响，得到局部的熔融供给和蛇纹岩化橄榄岩的厚度及分布规律；进而分析岩浆-非岩浆增生对拆离断层、扩张方向、非对称扩张等构造特征的影响，探讨超慢速扩张中脊的特殊地幔上涌模式。同时，课题成果也将为我国超基性热液矿床勘探提供基础科学依据。

由于蛇纹岩化后的橄榄岩和辉长岩的密度接近，使用重力方法反映蛇纹岩化作用需要基于众多假设和其它观测资料的约束。基于最新的地形、空间重力异常和沉积物厚度等数据，本项目计算得到了沿西南印度洋中脊（SWIR）的重力反演地壳厚度。利用有限元的模拟和湿熔融模型，得到了不同地幔温度、地幔含水量和扩张速率下的理论熔融厚度。理论和反演地壳厚度的对比表明，斜向扩张导致的熔融量变化约为4.1 km，并不能完全解释重力反演的地壳厚度分布（各段之间差值达到6.2 km），地幔温度和蛇纹岩化导致的密度变化起到了重要的作用。根据区域特征，我们将SWIR分为三个区域进行研究。30°E以西，SWIR理论和反演地壳厚度的区别主要受到蛇纹岩化作用的影响，其完全蛇纹岩化的地幔岩的厚度可以达到3.4 km。在9-14°E，蛇纹岩和熔融总量厚度对比约为5：1。30°E-57°E，由于热点作用的影响，其理论和反演地壳厚度的区别主要反映了热点作用导致的高温地幔的影响。虽然在非转换断层不连续带（NTD）下，OBS资料观测到蛇纹岩化“锋面”的存在，但是蛇纹岩化橄榄岩总量不会显著。由于地表受到大量熔融覆盖，蛇纹岩难以出露地表。在57°E-69°E，超薄的重力反演地壳反映了低温地幔的存在。借助岩石地球化学的约束，我们利用较冷地幔（1290°C）推测了此处的理论地壳厚度。反演地壳薄于理论值的区域对应光滑地形和岩石采样中的蛇纹岩化区域。据此推断的蛇纹岩化橄榄岩分布范围约占此区域的33%，这与Cannat et al.(2008)利用地形和岩石采样确定的蛇纹岩化橄榄岩比例（28%）相近。