印度洋构造—岩浆过程：剩余地幔布格重力异常证据

【摘要】印度洋由超慢扩张的西南印度洋洋脊（SWIR）、慢速扩张的中印度洋洋脊（CIR）和东南印度洋洋脊（SEIR）组成。热点和海洋核杂岩是印度洋的重要地质特征，同时也是其异常地貌、地质、地球物理和地球化学特征的主要控制因素，导致印度洋具有复杂的构造—岩浆过程。根据与洋中脊的位置关系，岩浆作用分为中轴岩浆作用和离轴岩浆作用；根据供应量，岩浆作用分为充足岩浆作用和贫乏岩浆供应。本文采用剩余地幔布格重力异常（RMBA）作为反映印度洋岩浆作用的参数，运用欧拉旋转方法，得到一系列结果，结合地球化学数据库，探讨印度洋构造－岩浆过程，得出如下几点新认识：（1）考虑地幔亏损程度、地幔温度和洋壳厚度作为造成RMBA的三个主要因素，得到：地幔亏损（亏损程度=<5%）造成的最大重力异常不超过16mGal，地幔温度（温度变化=<200℃）造成的最大重力异常不超过46mGal，RMBA超过46mGal时不得不考虑洋壳厚度的影响。（2）根据计算结果，本文将印度洋的RMBA划分为四种类型：对称负RMBA和对称正RMBA，非对称负RMBA和非对称正RMBA。对称负RMBA和非对称负RMBA分别反映了洋壳生成之初充足的中轴岩浆供应和洋壳生成后期充足的离轴岩浆供应，对称正RMBA和非对称正RMBA分别反映了洋壳生成之初贫乏的中轴岩浆供应和洋壳生成后期贫乏的离轴岩浆供应。（3）对称负RMBA和非对称负RMBA的形成与印度洋洋中脊在演化过程中与Bouvet、Marion、Reunion、Kerguelen和Balleny热点或地幔柱的相互作用密切相关：1）热点在靠近或远离洋中脊的过程中，板内火山活动为主，离轴岩浆作用大于中轴岩浆作用（非对称负RMBA小于对称负RMBA），非对称负RMBA沿热点活动轨迹呈岛链状分布；2）热点位于洋中脊之上或附近，中轴岩浆作用大于离轴岩浆作用（对称负RMBA小于非对称负RMBA），对称负RMBA在洋中脊之上呈连续片状分布。（4）印度洋演化过程中，Bouvet、Marion、Reunion、Kerguelen和Balleny热点或地幔柱异常热的加入，造成地幔温度的升高、地幔亏损程度偏大，同时也为岩浆熔融提供了良好的条件，导致各热点活动轨迹附近重力值偏低（-46mGal-0）；在各热点强烈活动时期，岩浆供应急量剧增加，沿各自的活动轨迹均有超厚洋壳出现，重力值超低（<-46mGal）。大量热点的周期性活动、活动强度及与洋中脊的位置关系造成了印度洋的复杂地形及与“热点”过程相关的热液成矿系统的存在。（5）对称正RMBA和非对称正RMBA的形成与印度洋海洋核杂岩和大型转换断层（断距>30km）等特殊构造的发育密切相关：对称正RMBA沿AndrewBain、Owen等大型转换断层两侧分布，非对称正RMBA在海洋核杂岩（已发现的西南印度洋的AtlantisBank、中印度洋的Carlsberg脊等）发育的一翼靠近或远离洋中脊分布，代表了不同期次的拆离断层活动。这些区域均伴有超薄洋壳的形成（RMBA>46mGal）。与海洋核杂岩这种特殊构造的形成过程相关，印度洋发育有蛇纹石化的“湿点”过程控制的热液系统。（6）本文计算结果中，位于西南印度洋洋中脊16°E-25°E区段南翼的远离洋中脊，和东南印度洋洋中脊靠近Rodriguez三联点区段南翼的靠近洋中脊的区域，均有大范围的明显的非对称正RMBA，本文预测这些区域也可能存在海洋核杂岩及其相关的“湿点”热液系统，值得引起地质学家和地球物理学家的注意。（7）基于不同类型RMBA反映的构造—岩浆过程的信息，并综合前人地质、年代学、地球化学资料，运用Gplates技术，本文初步重建了印度洋120Ma以来关键典型时期的时空演化过程，重建了冈瓦纳大陆（南极洲‐非洲‐澳大利亚板块）裂解、新特提斯洋消亡与印度洋形成的关系，特别从全球视野重建了印度洋洋中脊－热点（地幔柱）相互作用的时空关系。（8）通过沿洋中脊的RMBA和同位素数据对比分析，表明洋中脊下伏地幔与地球物理特征的密切相关性：在亏损地幔可能的影响范围内（-16mGal<RMBA<16mGal），地幔亏损程度和RMBA呈正相关性；在地幔温度可能的影响范围内（-46mGal<RMBA<46mGal），温度和RMBA重力呈负相关性；在洋壳厚度影响的区间内（RMBA<-46mGal或>46mGal），洋壳厚度和RMBA呈负相关性。
【作者】索艳慧；
【导师】张国伟；李三忠；
【作者基本信息】中国海洋大学，海洋地质学，2014，博士
【关键词】印度洋；RMBA；热点；海洋核杂岩；中轴岩浆作用；离轴岩浆作用；

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