Fundamental Research | 刘传周研究员：雅江蛇绿岩的超慢速洋中脊成因
Fundamental Research 2022年第2卷第1期封面
雅江蛇绿岩的超慢速洋中脊成因
关键词：超慢速扩张洋脊，大洋核杂岩，蛇绿岩，雅鲁藏布江缝合带，青藏高原
大洋中脊是大洋板块新生的地方，也是地球上岩浆供应（约占95%）和热量交换（约25%）最广泛的地区。大洋板块形成后逐渐冷却，最终重力作用下发生俯冲消亡，只有极少部分能够以蛇绿岩的形式保存在造山带。因此，蛇绿岩是研究古大洋的主要岩石学载体和划分古板块边界的重要岩石学证据，其成因一直是固体地球科学的重要研究内容。与现今大洋中脊开展对比研究，即“将今论古”，是探索蛇绿岩成因的重要方法与原则。
根据全扩张速率，现今全球的大洋中脊可划分为快速扩张（80-180 mm/yr）、慢速扩张（20-55 mm/yr）和超慢速扩张（< 20 mm/yr）三种类型。在快速和慢速扩张形成的洋壳具有相对稳定厚度（约7 km）和相似的层状结构。相比之下，超慢速洋脊形成的洋壳具有完全不同的结构，具体特征包括：（一）岩浆供应量低，形成的洋壳厚度通常远小于7公里；（二）通常发育拆离断层，导致出现不对称扩张，来协调洋脊扩张，即垂直于洋脊轴两侧板块的具有不同的扩张速率；（三）形成的大洋岩石圈通常具有不完整的结构，拆离断层将深部的下洋壳辉长岩、甚至地幔橄榄岩直接剥露至洋底形成穹隆状的大洋核杂岩，从而造成上部洋壳乃至整个洋壳的缺失；（四）洋壳厚度沿洋脊走向出现强烈的变化，表明其下方的岩浆供应具有强烈的不均一性；（五）由于缺失稳定的岩浆房，拆离断层导致岩浆的侵入呈现“幕式”的特征，形成的辉长岩体成分具有韵律性的变化。现今全球超慢速洋脊主要位于西南印度洋和北冰洋，总长度约2万公里，约占全球洋脊的五分之二。如何鉴别造山带中形成于超慢速洋脊的蛇绿岩对于理解大洋的形成与演化具有非常重要的意义，但也存在相当大的难度与挑战。
针对这一问题，中国科学院地质与地球物理研究所刘传周团队长期针对西藏雅鲁藏布江蛇绿岩开展系统的研究。雅江蛇绿岩代表曾经存在于印度与欧亚板块之间的新特提斯洋的残留，也是我国研究程度最高、享誉全球的蛇绿岩，但其成因争议颇大。在扎实的野外工作基础之上，厘定出雅江蛇绿岩具有以下几方面的特征：（一）洋壳岩石厚度沿走向强烈变化，部分蛇绿岩地体仅有地幔岩石，而缺失所有的洋壳岩石；（二）下洋壳辉长岩的成分呈现韵律性的变化；（三）侵入于地幔橄榄岩的辉长苏长岩的母岩浆可能来源于蛇纹岩熔融形成的含水安山质玄武岩；（四）侵入到地幔橄榄岩中的基性岩脉经历了不同程度的蚀变，但它们具有与洋壳岩石一致的形成时代，从而说明拆离断层发育过程中，地幔经历了快速的抬升，并伴随有岩浆作用与热液蚀变。这些特征非常类似于在现今西南印度洋超慢扩张脊所观察到的现象。结合已发表的古地磁学、构造地质学证据，从而提出雅江蛇绿岩可能代表了在超慢速扩张条件下形成的大洋核杂岩。由于大洋核杂岩在海底通常具有较大的正地形，其进入海沟后可以阻塞原有的俯冲体系，而与其伴生的拆离断层作为薄弱带在印度地块向北漂移的远场挤压应力的作用可以转化为新的俯冲带（图1）。这种大洋核杂岩与海沟的相互作用可能是超慢速成因蛇绿岩能够得以保存的重要机制，对全球其它蛇绿岩的成因具有普适意义。
图1. 大洋核杂岩进入海沟后阻塞原有的俯冲，并引发俯冲的再起始。
以上内容节选自期刊Fundamental Research 2022年第1期发表的文章“C. Liu, F. Wu, T. Liu, et al., An origin of ultraslow spreading ridges for the Yarlung-Tsangpo ophiolites, Fundamental Research 2(1)(2022) 74-83”。
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主要作者简介
刘传周 中国科学院地质与地球物理研究所研究员。先后承担国家自然科学基金优秀青年科学基金和国家杰出青年科学基金项目。长期从事蛇绿岩与大洋岩石圈成因研究。荣获全国优秀博士论文、中国科学院卢嘉锡青年科技奖、中国矿物岩石地球化学学会“侯德封奖”、中国地质学“银锤奖”、青藏高原青年科技奖以及孙贤鉥奖。已发表学术论文90余篇，其中在Nature、Geology和EPSL 等期刊上发表第一/通讯作者论文33篇。
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