西南印度洋洋中脊蛇纹石化橄榄岩微结构特征及其多期蛇纹石化过程

超慢速扩张洋中脊蛇纹石化橄榄岩是水圈与岩石圈相互作用的重要产物，也是研究海底构造环境、热液活动、地幔深部过程及其动力学机制的重要突破口。利用微区、微束技术对岩石矿物进行原位测试分析是当今地学研究的前沿方法。本项目将对我国"大洋一号"第21航次首次从西南印度洋中脊（SWIR）63.5 E处热液区采集回来的珍贵样品- - 蛇纹石化橄榄岩利用高分辨透射电镜为主要研究手段，结合环境扫描电镜、电子背散射衍射、显微红外光谱、显微拉曼光谱、电子探针、ICP-MS、微束X射线衍射实验，对洋中脊橄榄岩在蛇纹石化过程中形成的矿物空间组合、相变边界超显微构造、蛇纹石矿物的微结构特征等进行研究，揭示SWIR蛇纹石的形成环境和洋中脊多期蛇纹石化作用过程，讨论研究区域橄榄岩曾经历的热源作用类型以及研究区所属的热液类型，为阐明西南印度洋超慢速扩展洋中脊形成动力学过程提供有价值的资料。

本项目对我国“大洋一号”第21航次首次从西南印度洋中脊（SWIR）63.5°E处热液区采集回来的珍贵样品——蛇纹石化橄榄岩利用高分辨透射电镜为主要研究手段，结合环境扫描电镜、电子探针和X射线衍射实验，对洋中脊橄榄岩在蛇纹石化过程中形成的矿物空间组合、相变边界超显微构造、蛇纹石矿物的微结构特征等进行了研究。该基金项目的研究获得了以下四个方面的结论。1. 单斜辉石与利蛇纹石间的转变：利蛇纹石和单斜辉石具有结晶学拓扑关系（[100]cpx//[001]liz），说明SWIR橄榄岩蛇纹石化过程中先形成利蛇纹石，再由蛇纹石化放热反应形成纤蛇纹石，蛇纹石化开始于低于200℃，但主要发生在低于300℃而形成大量的纤蛇纹石。利蛇纹石的形成和转变说明SWIR经历的热液反应为中低温环境。2. SWIR深海橄榄岩形成时的温度压力条件：在单斜辉石（透辉石）中发现了出溶的蜕变高温单斜辉石（HPclen），出熔体与宿主矿物拓扑关系为(-10 08)dio//(-504)clen，且两者a轴相距0.6°，c轴相距1.4°。并发现由原顽火辉石并发现由原顽火辉石蜕变的共生斜方辉石和单斜辉石，其与宿主矿物拓扑关系为(100)dio//(100)clen //(100)opx 。 根据MgSiO3多型相图，高温单斜辉石形成于压力低于1GPa，温度高于1550℃的环境中，原顽火辉石形成温度高于1000℃，说明西南印度洋中橄榄岩在形成过程中经历了非常高温的低压环境。3. 尖晶石环带对SWIR深海热液系统和岩石演化的指示：尖晶石具有四个环带：尖晶石的反应矿物序列表明SWIR蛇纹石化的深海橄榄岩经历了多期热液反应，曾经历了低角闪岩相到低绿片岩相的热液变质作用。共存的纤蛇纹石和利蛇纹石代表SWIR东部的蛇纹石化水合温度<300℃，而与蛇纹石共存的绿泥石和角闪石表明水合温度曾达到了绿片岩相条件（>300℃）。4. SWIR橄榄岩中橄榄石的超显微变形结构：发现橄榄石中具有1）刃型位错，B型滑移系(010)[001] 和A型滑移系(100)[001]；螺型位错，位错线u=[001]，b=[001]；以及混合型位错，位错线u=[0-11]，b=[100]。2）所研究的橄榄石的自由位错线密度为9.54*107 cm-2，差异应力为137 Ma。表明SWIR深海橄榄岩在形成过程中曾遭受较大的应力作用。