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      楊帆等-JP：揭示慢速洋脊洋殼增生相關(guān)的巖漿演化規律
      
										
      
											撰稿：       
											    
											發(fā)布時(shí)間：2019-12-25 

										
      
										
              洋中脊是地殼的最主要增生場(chǎng)所，理解洋殼增生過(guò)程有助于了解地球的圈層結構的形成與演化。研究洋中脊洋殼增生過(guò)程的主要途徑是研究其巖漿作用過(guò)程，目前主要手段包括地震地球物理直接探測、蛇綠巖原位對比和洋中脊玄武巖反演。地震地球物理通過(guò)探測洋中脊下方熔體透鏡體識別巖漿房并結合噴發(fā)的MORB成分來(lái)限定巖漿動(dòng)力學(xué)過(guò)程；由于在快速洋脊常見(jiàn)的地殼淺部熔體透鏡體在慢速洋脊基本缺失，地震地球物理手段難以精細刻畫(huà)慢速洋脊的巖漿動(dòng)力學(xué)過(guò)程。蛇綠巖本身的構造屬性多樣并且出露位置局限，很難針對慢速洋脊的洋殼增生過(guò)程進(jìn)行研究。因此，有關(guān)慢速洋脊的洋殼增生過(guò)程仍是一個(gè)亟待研究的重要科學(xué)問(wèn)題。全球慢速洋脊廣泛分布斜斑玄武巖，其中的斜長(cháng)石斑晶常顯示復雜的環(huán)帶結構，并由于斜長(cháng)石中的CaAl-NaSi擴散極慢，能有效記錄巖漿作用過(guò)程。盡管斜斑玄武巖在示蹤慢速洋脊洋殼增生過(guò)程上具有極大潛力，但目前國際上仍缺乏該類(lèi)研究。近期，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所地幔地球化學(xué)學(xué)科組在該科學(xué)問(wèn)題上取得進(jìn)展。
              中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室黃小龍研究員指導博士生楊帆（現為廣州地化所博士后）利用南海IODP 349航次的U1433B鉆孔中的斜斑玄武巖的斜長(cháng)石示蹤了慢速洋脊洋殼增生相關(guān)的巖漿作用過(guò)程。IODP U1433B鉆孔的巖芯總體上分為上段枕狀玄武巖與下段塊狀玄武巖，其中的斜長(cháng)石斑晶顯示復雜的環(huán)帶結構（圖1），主要分為Pl-A（核-邊結構正環(huán)帶，核部高An，大多含熔體包裹體）、Pl-B（核-幔-邊結構正環(huán)帶，核部高An，幔部呈振蕩環(huán)帶或單調變化，邊部低An）、Pl-C（核-幔-邊結構反環(huán)帶，核部低An，幔部An升高，邊部低An）。
              圖1. IODP U1433B鉆孔斜斑玄武巖的斜長(cháng)石的結構及其主、微量元素剖面變化（據Yang et al., 2019 JP, 有改動(dòng)）
              Pl-A的高An核部包含大量熔體包裹體并且虧損La、Ce、Y、Ti而富集Sr、Eu，指示熔體與先存的斜長(cháng)石堆晶體之間發(fā)生了熔體-巖石反應。Pl-B和Pl-C則指示巖漿房?jì)鹊膸r漿混合-補給-分異過(guò)程。Pl-A主要出現在塊狀熔巖中，而Pl-B & Pl-C則主要出現在枕狀熔巖中（圖2），表明從鉆孔下段到上段熔體-巖石反應減弱而巖漿混合-補給-分異加強，反映出地殼熔體透鏡體從無(wú)到有的轉變過(guò)程。
      　　 　圖2. IODP U1433B鉆孔下段與上段的斜長(cháng)石成分分布（據Yang et al., 2019 JP）
              由此判斷出慢速洋脊洋殼增生期間的巖漿動(dòng)力學(xué)演化規律（圖3）。總體上，洋殼增生過(guò)程受地幔巖漿供給量控制。在洋脊洋殼增生期間，地幔熔體供給量低時(shí)，原始熔體以孔隙流的形式通過(guò)晶粥區域并與之反應，從而產(chǎn)生含有大量熔體包裹體的高An斜長(cháng)石。隨著(zhù)構造伸展加強，巖漿補給量升高，熔體以通道流的形式穿過(guò)晶粥區域并在巖墻區域下方積聚而形成熔體透鏡體。巖漿在熔體透鏡體中發(fā)生混合-補給-分異，從而形成大量具有過(guò)渡成分的斜長(cháng)石。慢速洋脊的洋殼增生伴隨有周期性的構造伸展，因而上述巖漿作用過(guò)程可能會(huì )反復出現，從而加強洋殼橫向上的結構不均一性。
      　圖3. 慢速洋脊洋殼增生相關(guān)的巖漿作用過(guò)程（據Yang et al., 2019 JP）
              該研究揭示了慢速擴張洋脊洋殼增生時(shí)的巖漿動(dòng)力學(xué)演化規律，拓展了慢速洋脊的洋殼增生過(guò)程的研究思路，方法學(xué)上為開(kāi)展巖芯樣品的巖石學(xué)工作提供了重要借鑒。
              相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Petrology期刊上。該項研究主要受?chē)医艹銮嗄昕茖W(xué)基金項目“巖石學(xué)”（41625007）和國家自然科學(xué)基金重大項目課題“東南亞環(huán)形俯沖系統的巖漿響應與物質(zhì)循環(huán)研究”（41890812）的資助。
              論文信息：Yang F, Huang XL, Xu YG, He PL, 2019. Magmatic Processes Associated with Oceanic Crustal Accretion at Slow-spreading Ridges: Evidence from Plagioclase in Mid-ocean Ridge Basalts from the South China Sea. Journal of Petrology 60: 1135？1162. doi: 10.1093/petrology/egz027
              論文鏈接：
              https://academic.oup.com/petrology/article/60/6/1135/5488009?searchresult=1 
       
      
									
      
								
      
								
      
												
					
      
						
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