現代大洋中的脊或海嶺,包括擴張洋中脊、無震海嶺或大洋高原和殘餘弧脊等,其面積超過當今世界海洋總面積的20~30%(圖1)。洋中脊或海嶺俯衝不同於正常大洋板塊的俯衝過程,卻是現代大洋板塊動力學系統中十分普遍且非常重要的一種地質過程(圖2),可能與弧巖漿作用及物質循環、大陸地殼生長與演化、上覆板塊變形以及金屬成礦相關。因此,洋中脊或海嶺俯衝已成為當前國際地質研究的熱點之一,但是與其相關的很多問題仍舊存在爭論。
圖1 全球擴張洋中脊、大洋高原或無震海嶺分布
圖2 大洋擴張、地幔柱或熱點活動以及俯衝作用
近期,中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員及其合作者在《中國科學:地球科學》以「洋中脊或海嶺俯衝與巖漿作用及金屬成礦」為題發表評述文章,詳細報導了擴張洋脊、無震海嶺和殘餘弧脊的俯衝過程及其代表性的巖漿巖組合和金屬成礦作用,討論了目前洋中脊或海嶺俯衝研究存在的科學問題。
該研究詳細討論了洋中脊或海嶺俯衝過程及其巖漿作用與金屬成礦的差異性。如擴張洋中脊在正向或高角度俯衝時形成板片窗,並產生埃達克巖-高鎂安山巖-富Nb玄武巖-洋島玄武巖型或洋中脊玄武巖型玄武巖組合,與金屬成礦關係密切。
太平洋東岸,無震海嶺俯衝一般為平坦或相對小角度俯衝,板片在回卷或撕裂過程(圖3)中發生熔融,形成埃達克巖或埃達克巖-高鎂安山巖-埃達克質安山巖-富Nb玄武巖組合,伴生重要的銅金礦床;在太平洋西岸,無震海嶺大多發生較高角度俯衝,形成較大規模的玄武巖-玄武安山巖-安山巖組合。
圖3 板片撕裂或斷離的示意圖
殘餘弧脊的俯衝作用,在日本西南部形成玄武巖-高鎂安山巖-埃達克巖組合,同時有金礦伴生。此外,洋中脊或海嶺俯衝的共同效應也可能會產生俯衝侵蝕作用。
該文指出了洋中脊或海嶺俯衝研究亟待解決的重要前緣科學問題,包括洋中脊或海嶺俯衝的形式及其動力學機制與物質循環過程、巖漿作用和金屬成礦作用產生的深部機制及影響因素、前新生代的洋中脊或海嶺俯衝作用的識別以及板塊構造啟動時間與太古代大陸地殼生長機制等。
這項研究成果極大促進和加強了對洋中脊或海嶺俯衝過程及其巖漿作用及金屬成礦過程的認識。這些尚未解決的前沿科學問題對洋中脊或海嶺俯衝的進一步深入研究具有重要的指導意義,而圍繞上述問題的研究也必將深化對弧巖漿作用及物質循環、大陸地殼生長與演化、上覆板塊變形以及金屬成礦的認知。