西南印度洋中脊断桥热液区洋壳结构研究
发布时间：2021-11-22 20:17
洋中脊（Mid-Ocean Ridge）作为海洋岩石圈的诞生地,也是地球多圈层发生物质和能量交换的重要区域。西南印度洋中脊（Southwest Indian Ridge,SWIR）作为超慢速扩张洋中脊的代表,因其独特的地质特征（匮乏的岩浆活动、较低的地幔温度和超长的转换断层）,近些年来一直是洋中脊研究的热点区域。SWIR有待研究的科学问题有:（1）贫岩浆供给的超慢速扩张洋中脊处密集分布的热液活动区（能量物质交换区）的成因及深部构造控制条件是什么?（2）超慢速扩张洋中脊的洋壳,到底是由出露的蛇纹石化地幔、大洋核杂岩还是类似蛇绿岩套分层结构组成的“正常洋壳”?解决这些问题的其中一种关键技术是海底折射地震试验。2010年1-3月,DY115-21航次第6航段对SWIR的“龙旂”和“断桥”热液活动区进行了3-D海底地震仪（OBS）探测实验,旨在通过地震层析成像方法反演得到热液区的洋壳速度结构特征,为超慢速扩张洋中脊的扩张演化机制提供约束条件,并为该区域的海底热液矿床的勘探开发提供理论依据。SWIR“断桥”热液区位于Indomed转换断层和Gallien转换断层之间的浅水区,其全扩张速率仅～14...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球洋中脊及洋壳年龄分布图（据Mu¨lleretal.，2008修改）
第一章绪论5表1.1洋中脊分段等级及其特征（MacdonaldandFox,1990;Carbotteetal.,2015）等级类型间断名称错断长度持续时间主要特征对应模型1所有TF>30km1-100sMa与扩张方向平行的深海槽图1.2a&c2快速OSC1-30km1-10sMa重叠区域发育闭合的盆地图1.2b中速OSC或NTD1-30km1-10sMa发育闭合的盆地或高地图1.2b&e慢速NTD2-30km1-10sMa一般为盆地，可发育拆离断层图1.2e超慢速NTD3-30km10sMa倾斜盆地，可发育拆离断层—3-(4)快速小型OSC0.5-2km0.1-1Ma小型盆地图1.2c中速小型NTD<2km100ska脊轴发生小型位移图1.2c&f慢速小型间断<2km—小型盆地图1.2f4快速小型间断<1km0.1-10ka脊轴方向发生微小变化图1.2c图1.2洋中脊分段等级和对应模型（MacdonaldandFox,1990）快速扩张洋脊一级间断为TF（a），二级间断为OSC（b），三、四级间断为小型OSC和脊轴方向的微小变化（c）。慢速扩张洋脊一级间断为TF（d），二级间断为NTD（e），三、四级间断为火山链之间的间隙和单个火山链内部的间隙（f）。扩张速率和岩浆供给率控制着洋中脊的形态，尤其是中央隆起区的发展（MorganandChen，1993），因此不同扩张速率的洋中脊具有不同的地形地貌特征（图1.3）。快速扩张洋中脊由于岩浆供应充足，其轴部地形缺乏明显的变化，一般表现为中央隆起，且隆起的地形较低（~400m）；部分隆起顶部会发育呈线性分布的小型凹陷，凹陷宽小于100m，深小于10m（Dick，2003）；转换断层通常平行于扩张方向，但数量较少。慢速扩张洋中脊处的岩浆供应量小，其轴部一般发育深邃的中央裂谷，洋脊地形起伏变化较大（400-2500m）（SmallandSandwell，1989）；断层与裂隙系统发育完整，且常被转换不连续和非转换不连续
西南印度洋中脊断桥热液区洋壳结构研究6（NTD）分为多段（Cannatetal.，1999）。中速扩张洋中脊的地形地貌特征介于快速和慢速扩张洋中脊之间（SmallandSandwell，1989；Cochran，1991）。对于最新定义的超慢速扩张洋中脊，属于一种岩浆段与非岩浆段共同构成的曲线型构造板块边界（Dick，2003）。其地形复杂，洋中脊以斜向扩张为主，两翼易形成较长的倾斜断崖或不规则抬升；部分洋脊段表现为倾斜裂谷，或出现独特的“光滑海底”地形（Cannatetal.，2006）；在非岩浆段常出露大量的地幔橄榄岩，并伴有少量的玄武岩和辉长岩（Dick，2003）。图1.3不同扩张速率洋中脊形态（据StandishandSims,2010修改）V：新生火山区域；PB：板块边界带；V′洋壳增生区域；F：断层和裂隙区；红色：岩浆量；灰色：席状岩墙。构造作用（断层、断裂和裂缝等）也是影响洋中脊地形地貌的重要因素之一。与快速扩张洋中脊相比，慢速扩张洋中脊有着更为强烈的机械形变特征（Macdonald,2001）。研究表明，当全扩张速率>100mm/a时，岩浆作用为洋中脊扩张演化过程中的主导因素；而当全扩张速率<70mm/a时，非岩浆作用下的机械变形则控制着洋中脊的形态和分段机制（Mutter，1992）。因此，构造作用在慢速扩张洋中脊地形地貌的形成演变过程中扮演着重要的角色。例如，大规模的拆离断层丰富了慢速扩张洋中脊非岩浆段的扩张模式（Mutter，1992；于志腾，2014），在超慢速扩张洋中脊岩浆匮乏的洋脊段末端，超基性地幔源岩常被构造作用抬升并直接暴露于海底（Cannat，1995）。此外，洋中脊附近热点和熔融体的存在也会改变洋脊的地形地貌。与构造作用直接改变洋脊形态不同的是，热点和熔融体通过影响洋中脊岩浆供给量间接改变洋脊形态特征。特别是在具有衰弱和
【参考文献】：
期刊论文
[1]洋中脊扩张速率对洋壳速度结构的约束[J]. 李龑,牛雄伟,阮爱国,刘绍文,Syed Waseem Haider,卫小冬. 地球物理学报. 2020(05)
[2]Newly discovered hydrothermal fields along the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge around 63°E[J]. CHEN Jie,TAO Chunhui,LIANG Jin,LIAO Shili,DONG Chuanwan,LI Huaiming,LI Wei,WANG Yuan,YUE Xihe,HE Yonghua. Acta Oceanologica Sinica. 2018(11)
[3]海底地震仪（OBS）主动源转换横波的应用[J]. 张洁,李家彪,阮爱国,卫小冬,牛雄伟,于志腾,庞新明. 地球科学. 2018(10)
[4]超慢速扩张洋中脊NTD的蛇纹石化地幔:海底广角地震探测[J]. 牛雄伟,李家彪,阮爱国,吴振利,丘学林,赵明辉,卫小冬,欧阳青. 科学通报. 2015(10)
[5]西南印度洋构造地貌与构造过程[J]. 李三忠,索艳慧,余珊,赵淑娟,戴黎明,曹花花,张臻,刘为勇,张国堙. 大地构造与成矿学. 2015(01)
[6]大洋核杂岩与拆离断层研究进展[J]. 于志腾,李家彪,丁巍伟,张洁,梁裕扬,朱磊. 海洋科学进展. 2014(03)
[7]海底地震仪实用技术探讨[J]. 牛雄伟,阮爱国,吴振利,张洁. 地球物理学进展. 2014(03)
[8]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[9]南海中北部陆缘横波速度结构及其构造意义[J]. 卫小冬,赵明辉,阮爱国,丘学林,郝天珧,吴振利,敖威,熊厚. 地球物理学报. 2011(12)
[10]南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构[J]. 丘学林,赵明辉,敖威,吕川川,郝天珧,游庆瑜,阮爱国,李家彪. 地球物理学报. 2011(12)
博士论文
[1]西南印度洋中脊2D/3D广角地震层析成像[D]. 牛雄伟.浙江大学 2014
本文编号：3512378
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球洋中脊及洋壳年龄分布图（据Mu¨lleretal.，2008修改）
第一章绪论5表1.1洋中脊分段等级及其特征（MacdonaldandFox,1990;Carbotteetal.,2015）等级类型间断名称错断长度持续时间主要特征对应模型1所有TF>30km1-100sMa与扩张方向平行的深海槽图1.2a&c2快速OSC1-30km1-10sMa重叠区域发育闭合的盆地图1.2b中速OSC或NTD1-30km1-10sMa发育闭合的盆地或高地图1.2b&e慢速NTD2-30km1-10sMa一般为盆地，可发育拆离断层图1.2e超慢速NTD3-30km10sMa倾斜盆地，可发育拆离断层—3-(4)快速小型OSC0.5-2km0.1-1Ma小型盆地图1.2c中速小型NTD<2km100ska脊轴发生小型位移图1.2c&f慢速小型间断<2km—小型盆地图1.2f4快速小型间断<1km0.1-10ka脊轴方向发生微小变化图1.2c图1.2洋中脊分段等级和对应模型（MacdonaldandFox,1990）快速扩张洋脊一级间断为TF（a），二级间断为OSC（b），三、四级间断为小型OSC和脊轴方向的微小变化（c）。慢速扩张洋脊一级间断为TF（d），二级间断为NTD（e），三、四级间断为火山链之间的间隙和单个火山链内部的间隙（f）。扩张速率和岩浆供给率控制着洋中脊的形态，尤其是中央隆起区的发展（MorganandChen，1993），因此不同扩张速率的洋中脊具有不同的地形地貌特征（图1.3）。快速扩张洋中脊由于岩浆供应充足，其轴部地形缺乏明显的变化，一般表现为中央隆起，且隆起的地形较低（~400m）；部分隆起顶部会发育呈线性分布的小型凹陷，凹陷宽小于100m，深小于10m（Dick，2003）；转换断层通常平行于扩张方向，但数量较少。慢速扩张洋中脊处的岩浆供应量小，其轴部一般发育深邃的中央裂谷，洋脊地形起伏变化较大（400-2500m）（SmallandSandwell，1989）；断层与裂隙系统发育完整，且常被转换不连续和非转换不连续
西南印度洋中脊断桥热液区洋壳结构研究6（NTD）分为多段（Cannatetal.，1999）。中速扩张洋中脊的地形地貌特征介于快速和慢速扩张洋中脊之间（SmallandSandwell，1989；Cochran，1991）。对于最新定义的超慢速扩张洋中脊，属于一种岩浆段与非岩浆段共同构成的曲线型构造板块边界（Dick，2003）。其地形复杂，洋中脊以斜向扩张为主，两翼易形成较长的倾斜断崖或不规则抬升；部分洋脊段表现为倾斜裂谷，或出现独特的“光滑海底”地形（Cannatetal.，2006）；在非岩浆段常出露大量的地幔橄榄岩，并伴有少量的玄武岩和辉长岩（Dick，2003）。图1.3不同扩张速率洋中脊形态（据StandishandSims,2010修改）V：新生火山区域；PB：板块边界带；V′洋壳增生区域；F：断层和裂隙区；红色：岩浆量；灰色：席状岩墙。构造作用（断层、断裂和裂缝等）也是影响洋中脊地形地貌的重要因素之一。与快速扩张洋中脊相比，慢速扩张洋中脊有着更为强烈的机械形变特征（Macdonald,2001）。研究表明，当全扩张速率>100mm/a时，岩浆作用为洋中脊扩张演化过程中的主导因素；而当全扩张速率<70mm/a时，非岩浆作用下的机械变形则控制着洋中脊的形态和分段机制（Mutter，1992）。因此，构造作用在慢速扩张洋中脊地形地貌的形成演变过程中扮演着重要的角色。例如，大规模的拆离断层丰富了慢速扩张洋中脊非岩浆段的扩张模式（Mutter，1992；于志腾，2014），在超慢速扩张洋中脊岩浆匮乏的洋脊段末端，超基性地幔源岩常被构造作用抬升并直接暴露于海底（Cannat，1995）。此外，洋中脊附近热点和熔融体的存在也会改变洋脊的地形地貌。与构造作用直接改变洋脊形态不同的是，热点和熔融体通过影响洋中脊岩浆供给量间接改变洋脊形态特征。特别是在具有衰弱和
【参考文献】：
期刊论文
[1]洋中脊扩张速率对洋壳速度结构的约束[J]. 李龑,牛雄伟,阮爱国,刘绍文,Syed Waseem Haider,卫小冬. 地球物理学报. 2020(05)
[2]Newly discovered hydrothermal fields along the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge around 63°E[J]. CHEN Jie,TAO Chunhui,LIANG Jin,LIAO Shili,DONG Chuanwan,LI Huaiming,LI Wei,WANG Yuan,YUE Xihe,HE Yonghua. Acta Oceanologica Sinica. 2018(11)
[3]海底地震仪（OBS）主动源转换横波的应用[J]. 张洁,李家彪,阮爱国,卫小冬,牛雄伟,于志腾,庞新明. 地球科学. 2018(10)
[4]超慢速扩张洋中脊NTD的蛇纹石化地幔:海底广角地震探测[J]. 牛雄伟,李家彪,阮爱国,吴振利,丘学林,赵明辉,卫小冬,欧阳青. 科学通报. 2015(10)
[5]西南印度洋构造地貌与构造过程[J]. 李三忠,索艳慧,余珊,赵淑娟,戴黎明,曹花花,张臻,刘为勇,张国堙. 大地构造与成矿学. 2015(01)
[6]大洋核杂岩与拆离断层研究进展[J]. 于志腾,李家彪,丁巍伟,张洁,梁裕扬,朱磊. 海洋科学进展. 2014(03)
[7]海底地震仪实用技术探讨[J]. 牛雄伟,阮爱国,吴振利,张洁. 地球物理学进展. 2014(03)
[8]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[9]南海中北部陆缘横波速度结构及其构造意义[J]. 卫小冬,赵明辉,阮爱国,丘学林,郝天珧,吴振利,敖威,熊厚. 地球物理学报. 2011(12)
[10]南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构[J]. 丘学林,赵明辉,敖威,吕川川,郝天珧,游庆瑜,阮爱国,李家彪. 地球物理学报. 2011(12)
博士论文
[1]西南印度洋中脊2D/3D广角地震层析成像[D]. 牛雄伟.浙江大学 2014
本文编号：3512378
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