蛇纹岩化作用对超慢速洋中脊拆离断层发育的影响
2021-12-03徐浩波管清胜许明珠刁云云
徐浩波,管清胜,3,许明珠,4,刁云云
(1.自然资源部 第二海洋研究所,浙江 杭州 310012;2.自然资源部 海底科学重点实验室,浙江 杭州 310012;3.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023;4.山东科技大学 测绘科学与工程学院,山东 青岛 266590)
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通常认为洋中脊是岩浆作用活跃的离散边界,然而在慢速和超慢速扩张洋中脊,存在着一些缺乏岩浆作用却构造作用活跃的洋脊段,它可发育长周期(1~2 Ma)、大断距(>10 km)、低角度(约为30°)的拆离断层[1-5]。已有研究表明拆离断层的形成与演化受岩浆供给量以及轴部岩石圈厚度、温度、扩张速率等因素的控制[6-10]。TUCHOLKE et al[8]通过数值模拟得出,拆离断层形成时岩浆通量占洋中脊扩张的比例为30%~50%,这一结果在大西洋慢速扩张洋中脊拆离断层的观测中得到了证实。一些数值模拟研究显示洋中脊发育拆离断层需满足轴部脆性岩石圈厚度小于15 km 的条件,否则只能形成排列密集的断层[6]。根据岩石力学原理,当脆性岩石圈厚度大于15 km,维持拆离断层滑动的挠曲力呈指数上升,大大超过新断层形成的剪切屈服应力,形成正断层;反之,则可能形成拆离断层[7,10]。在拆离断层发育过程中,随着海水进入断层通道,断层面的幔源橄榄岩发生蚀变或者水化,形成蛇纹岩化橄榄岩,极大地降低断层面周围岩石的强度[11],完全的蛇纹岩化作用将导致岩石强度降低30%~60%[12],而岩石强度的降低将有利于拆离断层的持续发育[13]。
在西南印度洋中脊(Southwest Indian Ridge,SWIR)东段存在典型非岩浆扩张段,海底为一种独特的光滑地形,轴部岩石圈厚度可达20~25 km[14],玄武岩地壳非常薄或缺失[15-17],两翼为连续发育的拆离断层面[18-20]。S……
