本文關(guān)鍵詞：西南太平洋Lau盆地孤后巖漿作用及地幔動力學(xué)研究

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【摘要】：弧后擴(kuò)張中心作為一種“特殊”的離散型板塊邊界,是研究擴(kuò)張速率和俯沖作用共同對巖漿作用和地幔動力過程影響的理想場所。Lau盆地是西太平洋最典型的弧后盆地之一,發(fā)育了三條擴(kuò)張速率不同、與俯沖帶距離不等、地殼厚度不均一的擴(kuò)張中心(CLSC,ELSC和VFR),并且這些擴(kuò)張中心的發(fā)育與Louisville海山鏈的俯沖有著緊密的聯(lián)系。這為研究弧后盆地地殼的增生方式,不同深度下俯沖板片的物質(zhì)循環(huán)和遷移形式,以及海山俯沖對弧后盆地巖漿作用的影響等科學(xué)問題提供了難得的契機(jī)。通過對公開發(fā)表的高密度(站位)巖石數(shù)據(jù)以及巖石樣品實測數(shù)據(jù)的整合分析,并以巖石主、微量元素以及Pb-Sr-Nd同位素作為研究手段,本文系統(tǒng)地開展了Lau盆地巖漿演化趨勢和演化程度、地幔富集(虧損)程度、地幔域界線界定、地幔熔融程度計算,以及俯沖流體端元識別等研究工作。取得了如下一些重要的認(rèn)識。1.由北向南從CLSC-ELSC-VFR,隨著擴(kuò)張中心與俯沖帶距離的減小,俯沖作用的影響程度總體是逐漸增強(qiáng)的。這體現(xiàn)在(1)原始巖漿的含H20量和氧逸度(fO2)的增加,造成巖漿朝著富SiO2, Al2O3和更貧TiO2, FeO*的趨勢演化,從而促進(jìn)了Lau盆地洋殼在化學(xué)組成上的分餾。CLSC和nELSC發(fā)育了類似于洋中脊(上、下地殼密度差異小)的地殼結(jié)構(gòu),而sELSC和VFR發(fā)育密度大、富Fe-Mg而貧Si-Al的下地殼,和密度低、厚度大、富Si-Al而貧Fe-Mg的上地殼。(2)地幔含H20量和部分熔融程度的增加。計算結(jié)果顯示：CLSC[F=10.1±2.44(n=22)]和nELSC[F=10.4±1.63(n=52)]的地幔熔融程度接近,且遠(yuǎn)低于sELSC[F=22.8±6.02(n=18)]和VFR[F=24.1±4.75(n=9)]。地幔熔融程度F決定了巖漿量的大小,對Lau盆地地殼厚度起著一級控制作用；而巖漿演化趨勢和演化程度決定地殼的密度,對地殼厚度起次要控制作用。2.Lau盆地存在三個具有不同化學(xué)組成的俯沖流體端元,并且各自都有不同的影響區(qū)域范圍。俯沖流體“端元1”(SC-1)是由蝕變洋殼脫水形成的富水流體和少量沉積物熔體的混合產(chǎn)物,影響范圍包括CLSC, ELSC和VFR。“端元2”(SC-2)和“端元3”(SC-3)是比SC-1更富集熔體的異常俯沖流體,且SC-3熔體的比例高于SC-2。SC-2影響的范圍包括VFR和ELSC南部(21.20S以南)(區(qū)域2),SC-3影響的范圍為CLSC(區(qū)域3),而21.20S以北的ELSC是唯獨只有SC-1影響的區(qū)域(區(qū)域1)。Louisville海山鏈正好穿過“區(qū)域2”和“區(qū)域3”,但向北逐漸遠(yuǎn)離“區(qū)域1”,我們由此推測SC-2和SC-3可能是Louisville海山鏈在不同俯沖深度釋放的俯沖流體。另一個重要證據(jù)是,普通弧火山的俯沖流體端元與SC-1具有較好的耦合性,而那些發(fā)現(xiàn)有Louisville‘印記”的弧火山的俯沖流體端元卻與SC-2具有較好的耦合性。3. Louisville海山的物質(zhì)遷移形式,從富水流體(aqueous fluid)向富水熔體(hydrous melt)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在Tonga尾弧對應(yīng)的俯沖深度。"Louisville熔體”對Lau盆地“區(qū)域2”的巖漿巖貢獻(xiàn)了18-88%的Ba,18-66%的Pb和0-83%的Th；而對“區(qū)域3”的巖漿巖貢獻(xiàn)了10.8-73.8%的Th。這說明海山俯沖不僅能夠增加俯沖組分的供給,還能促進(jìn)俯沖帶深部的物質(zhì)循環(huán)。另外,太平洋板塊在Tonga俯沖帶沒有部分熔融的跡象,但同為玄武質(zhì)的Louisville海山地殼卻發(fā)生了部分熔融。這一現(xiàn)象暗示：在相同俯沖深度下,海山鏈與地幔接觸面的溫度要比普通俯沖板片頂部界面的溫度高,并可能伴隨有海山地殼的破碎,才能誘發(fā)海山地殼的部分熔融。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P736.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1177505