高精度地震成像揭示大洋核雜巖多期次拆離過程

近日，中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員徐敏團隊在大洋核雜巖形成模型研究上取得新進展。相關研究成果發表于《地球物理研究雜志—固體地球》。碩士生張茂傳（現在美國華盛頓大學攻讀博士學位）和博士生狄會哲為該論文共同第一作者，徐敏為通訊作者。

洋中脊是海底擴張中心和海洋巖石圈增生地，是板塊構造中最重要的離散邊界。全球洋中脊總長6萬5千余公里，是太陽系中最長的火山鏈，每年產生約21立方千米的熔巖。海洋地殼占地球表面的2/3，其增生機制是行星尺度最重要的動力學過程。沿洋中脊的新生巖石圈結構主要由巖漿增生和構造伸展共同控制，而這兩種作用的時空變化通常取決于洋中脊擴張速率。沿著快速擴張洋中脊（如太平洋中脊），巖漿增生通常占據主導，從而在增生過程中形成較均一的層狀巖石圈結構；沿著慢速擴張洋中脊（如大西洋中脊），構造伸展通常占據主導，從而在增生過程中形成非常不均一的巖石圈結構。

大洋核雜巖（OCC）通常存在于慢速和超慢速擴張洋中脊，被認為是由長期活動的低角度拆離斷層將下地殼輝長巖以及上地幔橄欖巖從深部拆離到海底形成的，是研究地幔物質、巖漿活動和流體運移的理想構造窗口。OCC的空間范圍通常基于地形數據由單一的上傾的起始脫離位置和下傾的終止位置來描述。對于本研究的對象大西洋中脊Dante’s Domes大洋核雜巖，地形數據顯示在2.0-2.8個百萬年的地表有一系列五個狹窄的線性火山脊，都可能被解釋為起始脫離位置。

在該項研究中，研究人員對大洋核雜巖進行了高精度地震成像，結果發現，前四個相對年輕的火山脊下都隱伏著獨立的淺層輝長巖高速異常體和短壽命拆離斷層面，表明在大洋核雜巖真正形成之前存在多期“失敗”的拆離活動。這反映出在大洋核雜巖的早期形成發育過程中，并不像通常認為的那樣迅速拆離到海底，而是長時間不斷嘗試的結果，也表明在此過程中巖漿作用發生了強烈的時空變化。

該研究同時結合海底巖石采樣和重磁數據，提出了大洋核雜巖多期次拆離的形成演化新模型。該發現有助于我們理解在OCC生成和演化過程中的巖漿活動和構造作用關系，從而拓展對慢速擴張洋中脊巖石圈增生過程的認識。

上述研究得到了國家自然科學基金、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項、廣東省基礎與應用基礎研究基金等的聯合支持。