EPR和SWIR玄武岩岩石地球化学特征对比及其对岩浆过程的指示意义

摘要

东太平洋海隆(EPR)和西南印度洋中脊(SWIR)分别是快速和超慢速扩张洋中脊的典型代表。本文对两个地区典型玄武岩样品(分别采自1.23°N附近的NEPR、5.7°S的SEPR和50°E附近的SWIR)的岩石地球化学特征进行了系统的对比研究。该研究有利于深入认识两个地区岩浆过程的差异,以及不同扩张速率对岩浆过程的制约作用。通过研究,得到以下几点认识:
　　(1)两个地区玄武岩均为拉斑玄武岩系列,斑晶均以斜长石斑晶为主,主要为培长石和拉长石;橄榄石斑晶次之,为贵橄榄石;单斜辉石斑晶基本缺失,仅在NEPR区个别样品中有少量残留,为普通辉石。
　　(2)相对原始地幔,EPR和SWIR区玄武岩分别具有Ba、Nb、Sr负异常和Ba、Ta、Sr负异常,K均表现为正异常。稀土元素分配模式均为左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常。EPR玄武岩相对SWIR具有偏高的87Sr/86Sr、208Pb/204Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb和偏低的143Nd/144Nd比值,EPR区同位素特征更为接近N-MORB。
　　(3)EPR区玄武岩均起源于亏损地幔,但NEPR亏损程度较高,并可能混有HIMU源区;而SEPR地幔源区除了混有HIMU成分外,可能还有少量的EMⅡ成分。SWIR区可能为DM和EMⅡ的混合源,相对EPR具有更大的地幔不均一性。
　　(4)研究区玄武质岩浆均起源于尖晶石橄榄岩区域,但EPR区岩浆起源深度和熔融温度均小于SWIR(熔融温度分别超过1247℃和1332℃)。SWIR部分熔融程度(14.28％)接近NEPR(14.58%),相对SEPR(16.08%)略低。
　　(5)NEPR和SWIR区斜长石斑晶中记录了2次明显的反环带,指示两区岩浆房内至少经历了2期的岩浆侵入和混合,其中SWIR区岩浆补给频率较高;而SEPR区岩浆房至少经历了1期岩浆侵入和混合。研究区斜长石斑晶中均广泛存在振荡环带,指示玄武质岩浆存在自身的对流运动。
　　(6)两个地区玄武质岩浆在分凝、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”;并且在岩浆房中均表现为橄榄石+斜长石的低压共结晶。
　　(7)扩张速率至少对EPR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。Galapagos三联点和Crozet热点也是重要的影响因素。

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0 前言

0.1 选题背景

0.2 国内外研究现状

0.3 存在的科学问题

0.4 主要研究内容

1 地质背景

1.1 EPR地质背景

1.2 SWIR地质背景

2 样品来源、分析方法及分析结果

2.1 样品来源

2.2 分析方法

2.3 分析结果

3 EPR和SWIR玄武岩岩石地球化学特征对比

3.1 岩相学特征

3.2 矿物化学特征

3.3 地球化学特征

3.4 小结

4 EPR和SWIR玄武岩源区特征对比

4.1 源区组成

4.2 地幔不均一性

4.3 小结

5 EPR和SWIR玄武岩岩浆过程对比

5.1 岩浆起源深度

5.2 部分熔融程度

5.3 岩浆供应量

5.4 岩浆房内混合-结晶过程

5.5 岩浆结晶分异过程

5.6 小结

6 扩张速率对岩浆过程的制约

6.1 扩张速率对岩浆过程的制约

6.2 Crozet热点对SWIR的影响

6.3 岩浆活动过程

7 结论及存在问题

7.1 结论

7.2 存在问题

参考文献

附录

致谢

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