洋中脊和地幔柱之間的相互作用是地球上兩大動力系統(tǒng)（板塊構(gòu)造和地幔柱）學(xué)習(xí)的關(guān)鍵科學(xué)內(nèi)容。以冰島為代表的經(jīng)典的洋中脊-地幔柱作用形式是富集的地幔柱物質(zhì)直接運(yùn)移到洋脊下方，熔融形成E-MORB（輕稀土富集的洋中脊玄武巖），且在洋中脊處表現(xiàn)為洋殼增厚等地球物理特征。因此，E-MORB長久以來被認(rèn)為是識別洋中脊-地幔柱相互作用的必要特征，然而，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)學(xué)習(xí)所博士楊陽及其合作者通過對西南印度洋脊玄武巖的學(xué)習(xí)，提出一種新的洋中脊-地幔柱作用模式，并指出N-MORB（輕稀土虧損的洋脊玄武巖）也是其相互作用的可能結(jié)果。 學(xué)習(xí)區(qū)位于我國在西南印度洋脊的專屬多金屬硫化物勘探合同區(qū)，其中，位于50°28‘E處的洋脊段27具有~10km厚的洋殼（正常洋殼平均厚度為7km），地形比兩側(cè)洋脊淺約1km（圖1）。雖然地球物理學(xué)習(xí)曾提出該洋脊段與距其900km以南的Crozet熱點(diǎn)發(fā)生了相互作用，然而，由于該洋脊段出露的巖石均為N-MORB并未發(fā)現(xiàn)E-MORB。因此，該洋脊是否與地幔柱發(fā)生了相互作用一直不足關(guān)鍵的地球化學(xué)證據(jù)。我國大洋一號多次對于合同區(qū)洋脊段進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查并采集了大量珍貴的洋中脊玄武巖樣品。該學(xué)習(xí)通過系統(tǒng)的地球化學(xué)學(xué)習(xí)在洋脊段27處識別出一類同位素富集的N-MORB，提出其記錄了富集的Crozet地幔柱物質(zhì)的二次熔融過程，且這類MORB在全球洋中脊玄武巖中都是非常特殊的（圖2）。其成因模式如圖3b所示：Crozet地幔柱物質(zhì)在向洋中脊運(yùn)移過程中，由于大洋巖石圈底部逐漸變淺促使地幔柱物質(zhì)發(fā)生減壓熔融，從而使得地幔柱物質(zhì)虧損微量元素，而當(dāng)?shù)蒯Ｖ镔|(zhì)最終運(yùn)移到洋中脊下方，再次發(fā)生減壓熔融形成N-MORB。由于地幔柱的同位素組成在局部熔融過程并不會明顯改變，因此最終形成的N-MORB保留了地幔柱物質(zhì)同位素富集的特征。 此外，通過統(tǒng)計(jì)全球MORB數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，同位素富集的N-MORB多分布在慢速-超慢速擴(kuò)張洋中脊，周圍多有地幔柱分布，且地幔柱與洋中脊距離較遠(yuǎn)（~500-1200km）。因此，該學(xué)習(xí)提出，同位素富集的N-MORB可作為識別遠(yuǎn)距離下的地幔柱-洋中脊相互作用的地球化學(xué)指標(biāo)。 該學(xué)習(xí)成果近期發(fā)表于國際期刊地球物理學(xué)習(xí)雜志：固體地球（Journal of Geophysical Research: Solid Earth）。該學(xué)習(xí)成果受國家自然科學(xué)基金（41403027， 40873020）、大洋礦產(chǎn)資源學(xué)習(xí)開發(fā)協(xié)會（DY125-11-R-06）以及香港學(xué)習(xí)資助局（HKU 706413P）資助。 論文信息：Yang， A. Y.， T.-P. Zhao (通訊作者)， M.-F. Zhou， and X.-G. Deng (2017)， Isotopically enriched N-MORB: A new geochemical signature of off-axis plume-ridge interaction—A case study at 50°28’E， Southwest Indian Ridge， J. Geophys. Res. Solid Earth， 122， 191–213， doi:10.1002/2016JB013284 論文鏈接 圖1 西南印度洋中脊東段地形圖，紅色虛線區(qū)域?yàn)槲覈哂袑倏碧綑?quán)的多金屬硫化物勘探合同區(qū)。 圖2 同位素富集的N-MORB與全球洋中脊玄武巖在同位素及微量元素組成上的差異。全球洋中脊玄武巖多表現(xiàn)為微量元素與同位素的耦合（橘色箭頭），而同位素富集的N-MORB具有與其截然不同的變化趨勢（藍(lán)色箭頭），揭示了一種特殊的地幔過程。 圖3 a) 經(jīng)典的洋中脊-地幔柱相互作用模型，以冰島為例，作用形式為富集的地幔柱物質(zhì)在洋中脊處發(fā)生熔融，形成同位素與微量元素均富集的玄武巖；b)該學(xué)習(xí)提出的遠(yuǎn)距離下的洋中脊-地幔柱相互作用，以西南印度洋洋脊段27為例，其不同之處在于地幔柱物質(zhì)在向洋中脊運(yùn)移過程中發(fā)生降壓熔融，最終虧損的熔融殘余在洋中脊處再次發(fā)生熔融，形成同位素富集的N-MORB。廣州地化所提出洋中脊-地幔柱相互作用的新模式 | 責(zé)任編輯：蟲子
