洋中脊是地殼的最主要增生場所，理解洋殼增生過程有助于了解地球的圈層結構的形成與演化。研究洋中脊洋殼增生過程的主要途徑是研究其巖漿作用過程，目前主要手段包括地震地球物理直接探測、蛇綠巖原位對比和洋中脊玄武巖反演。地震地球物理通過探測洋中脊下方熔體透鏡體識別巖漿房并結合噴發的MORB成分來限定巖漿動力學過程；由于在快速洋脊常見的地殼淺部熔體透鏡體在慢速洋脊基本缺失，地震地球物理手段難以精細刻畫慢速洋脊的巖漿動力學過程。蛇綠巖本身的構造屬性多樣并且出露位置局限，很難針對慢速洋脊的洋殼增生過程進行研究。因此，有關慢速洋脊的洋殼增生過程仍是一個亟待研究的重要科學問題。全球慢速洋脊廣泛分布斜斑玄武巖，其中的斜長石斑晶常顯示復雜的環帶結構，并由于斜長石中的CaAl-NaSi擴散極慢，能有效記錄巖漿作用過程。盡管斜斑玄武巖在示蹤慢速洋脊洋殼增生過程上具有極大潛力，但目前國際上仍缺乏該類研究。近期，中國科學院廣州地球化學研究所地幔地球化學學科組在該科學問題上取得進展。
廣州地化所研究員黃小龍指導博士生楊帆（現為廣州地化所博士后）利用南海IODP 349航次的U1433B鉆孔中的斜斑玄武巖的斜長石示蹤了慢速洋脊洋殼增生相關的巖漿作用過程。IODP U1433B鉆孔的巖芯總體上分為上段枕狀玄武巖與下段塊狀玄武巖，其中的斜長石斑晶顯示復雜的環帶結構（圖1），主要分為Pl-A（核-邊結構正環帶，核部高An，大多含熔體包裹體）、Pl-B（核-幔-邊結構正環帶，核部高An，幔部呈振蕩環帶或單調變化，邊部低An）、Pl-C（核-幔-邊結構反環帶，核部低An，幔部An升高，邊部低An）。
Pl-A的高An核部包含大量熔體包裹體并且虧損La、Ce、Y、Ti而富集Sr、Eu，指示熔體與先存的斜長石堆晶體之間發生了熔體-巖石反應。Pl-B和Pl-C則指示巖漿房內的巖漿混合-補給-分異過程。Pl-A主要出現在塊狀熔巖中，而Pl-B & Pl-C則主要出現在枕狀熔巖中（圖2），表明從鉆孔下段到上段熔體-巖石反應減弱而巖漿混合-補給-分異加強，反映出地殼熔體透鏡體從無到有的轉變過程。
由此判斷出慢速洋脊洋殼增生期間的巖漿動力學演化規律（圖3）。總體上，洋殼增生過程受地幔巖漿供給量控制。在洋脊洋殼增生期間，地幔熔體供給量低時，原始熔體以孔隙流的形式通過晶粥區域并與之反應，從而產生含有大量熔體包裹體的高An斜長石。隨著構造伸展加強，巖漿補給量升高，熔體以通道流的形式穿過晶粥區域并在巖墻區域下方積聚而形成熔體透鏡體。巖漿在熔體透鏡體中發生混合-補給-分異，從而形成大量具有過渡成分的斜長石。慢速洋脊的洋殼增生伴隨有周期性的構造伸展，因而上述巖漿作用過程可能會反復出現，從而加強洋殼橫向上的結構不均一性。
該研究揭示了慢速擴張洋脊洋殼增生時的巖漿動力學演化規律，拓展了慢速洋脊的洋殼增生過程的研究思路，方法學上為開展巖芯樣品的巖石學工作提供了重要借鑒。
相關成果發表在Journal of Petrology 期刊上。該項研究主要受國家杰出青年科學基金項目“巖石學”（41625007）和國家自然科學基金重大項目課題“東南亞環形俯沖系統的巖漿響應與物質循環研究”（41890812）的資助。
圖1. IODP U1433B鉆孔斜斑玄武巖的斜長石的結構及其主、微量元素剖面變化（據Yang et al., 2019 JP, 有改動）
圖2. IODP U1433B鉆孔下段與上段的斜長石成分分布（據Yang et al., 2019 JP）
圖3. 慢速洋脊洋殼增生相關的巖漿作用過程（據Yang et al., 2019 JP）