近日，海底科学实验室西南印度洋硫化物项目组吴涛博士与所在项目组负责人陶春辉研究员（通讯作者）等，联合伍兹霍尔海洋研究所Maurice A. Tivey在Nature子刊（Nature communications）发表题为“An intermittent detachment faulting system with a large sulfide deposit revealed by multi-scale magnetic surveys”的论文。该文首次提出可借助AUV近底磁资料识别只有近十万年的短期地球磁极翻转所形成的磁条带，并可结合船载磁对洋脊附近的洋壳年龄进行精细约束。基于此，利用多尺度磁资料对超慢速洋脊一伴随有热液活动的双拆离断层系统演化过程进行了刻画。最终推断认为间断性的拆离作用造就了双拆离构造，并促使跳跃式洋脊增生与长久热液活动的形成。以下为文章中文摘要与全文简介：

摘要：超慢速洋脊岩浆与构造作用可导致洋壳跳跃式增生，并且对热液循环具有重要作用。然而因没有较好的方法约束洋脊附近的年龄，目前需精细描述这过程比较困难。而我们报道了利用多尺度磁法资料可很好的约束西南印度洋49.7°E区的一伴随有热液活动的拆离断层系统的演化过程。重建的拆离断层演化史表明早期的拆离过程发生在0.76~1.48 My前，另现今正在活动的的拆离断层已活动了~0.33My，处于壮年时期。拆离时期通道的热源有促使形成大型硫化物矿床的可能。我们的结果揭示间断的拆离作用促使跳跃式的岩浆增生，而我们基于多尺度磁调查以精确描述超慢速洋脊洋壳增生过程的研究将成为一科学示范。

 全文简介：

上世纪60年代赫斯和迪兹提出的海底扩张理论揭示：在海底新的洋壳沿着洋脊不断生成，老的洋壳在俯冲带不断消亡，洋壳的年龄与离轴距离成正比。然而，在慢速/超慢速洋脊增生（扩张）过程中，因受拆离等构造作用的影响，可形成跳跃的洋壳增生，即并不严格与离轴距离正相关。Standish and Sims (2010)对西南印度洋超慢速洋脊（SWIR 11°-15°E）的岩石进行铀测年表明，其洋脊附近的玄武岩样品测年成功率低，且年龄分布呈混乱现象，这使得精确描述超慢速洋脊增生过程变得困难。

船载磁调查作为界定洋壳年龄与扩展速率的有效方法，只适用于较宽的磁条带，精度并不高；而对于只有几百米的窄磁条带受限于调查距离难于识别。新兴发展的近海底磁调查，因探测范围有限，难以反映磁条带尺度的信息，多用于目标地质体精细结构的研究。然而，作者在处理近海底磁资料无意中发现一窄的条带状异常，不能给出合理的地质解释，最后根据磁异常距离洋脊扩张中心的距离，并通过正演模拟（见图1），推断是短周期的磁倒转引起的。即基于近海底磁可用于识别只有数百米级的窄磁条带，这将大大提高识别洋壳磁条带年龄与扩张速率的精度。

图1. 研究区近海底磁异常的二维正演模拟（磁异常、构造与岩性信息基于图2中PP’剖面）

基于此，我们利用多尺度磁资料，对SWIR龙角区（49.7°E）的拆离断层演化进行了研究。首先在Tao等（2020）的认识基础上，利用AUV精细地形与近底磁资料，得到了如图2的构造分布信息，并与岩性特征对应的很好。再利用船载磁调查，获得宽的磁条带信息，以初步确定洋脊扩张速率。同时利用近海底磁资料对洋壳年龄进行精细约束，以达到精确描述岩浆喷发与拆离断层的演化过程（即洋壳增生过程）。最后试图回答该拆离断层控制的热液循环可维持的时间及其成矿潜力。

图2. 研究区构造、岩性分布特征与岩石显微构造

我们的研究结果（见图3）揭示龙角区的拆离断层呈多期次拆离，其近一次的拆离（DF1）拆持续了0.72Ma（0.76-1.48 Ma年前）；最新期次的拆离（DF2）已活动~0.33Ma，处在青壮年时期，还将再活动~0.4Ma。覆在DF2上盘的热液系统，在0.28 Ma前已开始活动。此外，因拆离断层与断裂组成的通道，可为其获得源源不断的热源，热液系统有望继续活动0.4Ma，进而形成大规模的硫化物矿。

该研究结果印证了超慢速洋脊跳跃的洋壳增生过程。基于多尺度的磁测资料研究，在识别宽的磁条带的同时，可以识别窄的Jaramillo 与 Olduvai磁条带，而这些磁条带的年龄，往往落在近期的拆离断层的形成期间，因此可以用于精确约束其演化年龄。该研究将为超慢速洋脊岩浆与构造相互作用的洋壳增生过程的研究提供一研究范例。

图3. 间断的拆离作用与跳跃的洋脊增生示意图（基于研究区结果）

如需详细了解如何通过多尺度磁调查结果划分龙角区双拆离断层结构，推断间歇性的拆离作用与演化过程，及其为何可支撑一长久的热液系统，可通过链接详细阅读原文。链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25880-1#Sec12