大洋核心杂岩体的形成(一)——IODP304航次介绍

    IODP304航次于2004年11月17日至2005年1月8日在北纬30度左右大西洋中脊实施。航次的首席科学家由美国加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所的Donna Blackman教授和美国怀俄明大学地质与地球物理系的Barbara John教授担任。该航次的科学目标是研究控制大洋核心杂岩体形成的过程以及暴露在海底年轻洋壳中的超基性岩。航次钻探了3个站位:U1309,U1310和U1311共9个孔。

    先前的研究表明在北纬30度,中大西洋中脊西翼,两个位于大洋核心杂岩体上,年龄约为0.2-2 Ma的钻孔揭示了离散断层带的构造特征和暴露在下盘上部的岩石类型,以及它们的蚀变历史和上盘的火山演替历史。U1309站位于亚特兰蒂斯中央断块的下盘,该站的钻探非常成功,其中一个目标是为随后实施的305航次建立一个可重新钻进的钻孔。304航次的钻进大大超过了原先的计划,在进尺400米的U1309D孔,为辉长岩侵入体,在岩性上以橄榄石成分的变化,晚期岩墙的范围,以及氧化辉长岩的出现等为区分,此外,这些岩性带的边界一般与构造带的边界一致。

    总的来说,U1309D孔的辉长岩在成分上与已知的中大西洋中脊一致。U1309D孔包含几个若干米厚的蛇纹石化橄榄岩性段,占总取芯率的5%。这些超基性岩区间中的一小部分可能代表了残余的地幔斜方辉橄岩,但是都具有低镁的特点(88.9-88.6),表明他们是堆积的或者遭受了后期熔融的侵入。辉绿岩和玄武岩只在下盘上部130米出现,并且在成分上已拉斑玄武岩化。

在上盘的钻探中,U1310和U1311站都不太成功。主要是因为用来建立重新进入钻孔的操作方法不成功。在这两个站位有限的取芯中的主要结果是在中央断块和火山岩体边界发现了新鲜的玄武岩,这些玄武岩是原生的拉斑玄武岩。

    在下盘通过沉积物盖层深入基岩的浅进尺钻孔发现了含化石的软泥,玄武碎屑岩以及断层岩和辉绿岩的碎片。这些样品可以使我们初步的确定:褶皱的断块与暴露的离散断层伴生,如果可以对沉积物定年的话,他们暴露在海底的时间就可以确定了。

    U1309站上部400米未见大范围的变形,表明拉张只是集中在局部的小范围区域。在通过断层带时,侵入顺序和它的变化历史的特征,变形的强度和岩脉的密度以及古地磁的平均磁偏角等几个参数都发生了明显的变化。正如旋转枢纽模式预测的那样,在获取的岩芯中记录了变形强度的单向变化和下盘的系统旋转。