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西南印度洋中脊(SWIR)为典型的慢速-超慢速扩张洋脊(全扩张速率为~14mm/y),具有复杂的扩张历史和洋脊构造特征。位于SWIR中部Indomed转换断层和Gallieni转换断层之间的洋脊段(ITF-GTF,46-52°E)具有较浅的洋脊水深,海底火山构造特征明显,大范围出露玄武岩基底。该区段洋脊两翼发育离轴高地,呈不对称渐变分布,表明洋脊具有非对称扩张特征。地震学观测进一步推断在50.5°E附近底部具有加厚的洋壳(9-10 km),暗示了独特的洋壳增生过程。本文以取自ITF-GTF洋脊段的玄武岩为研究对象,进行了综合的岩石地球化学分析,旨在更好地理解源区地幔岩性组成,地幔熔融和岩浆演化过程,从而为超慢速扩张洋脊构造演化和岩浆动力学过程提供新的认识。研究区绝大多数玄武岩样品具有隐晶质结构,少数样品斑晶发育,主要矿物为斜长石、橄榄石次之,个别样品含有少量单斜辉石斑晶。根据全岩主量元素组成,ITF-GTF洋脊段玄武岩划分为两组类型,一组具有“E-MORB”类型特征(高K2O和K2O/TiO2比值),一组具有“N-MORB”型特征(低K2O和K2O/TiO2比值)。与SWIR其它区域玄武岩相比,ITF-GTF玄武岩具有高Fe8和低Na8,岩浆起源较深,熔融程度较高,但落在全球变化趋势范围内。结合玄武岩的岩相学特征以及熔体包裹体的组成,我们获得以下的岩浆结晶序列:橄榄石(MgO>10 wt%)→单斜辉石(在MgO~9.5 wt%开始)→斜长石(在MgO<~9wt%)→钛铁矿(更低MgO)。计算获得玄武岩的结晶压力为3-9 kbar,表明岩浆的结晶深度可以达到地幔深度~27 km。玄武岩微量元素具有以下特征:明显的Rb,Ba,K,Pb,U正异常,强烈的Nb负异常和弱Ti负异常。过渡族金属比值(Zn/Fe,Fe/Mn,和Zn/Mn)与全球MORB相似,与橄榄岩熔体模型具有一致性。ITF-GTF玄武岩的Nb/U和Ce/Pb比值变化范围分别为2.5-30.8和5.5-17.6,均明显低于典型的MORB和OIB(47±7和25±5),而与大陆地壳的比值具有相似性,表明源区存在大陆地壳物质组成的贡献。玄武岩的Ba/La和Ba/Th比值趋势延伸至富K-锰钡矿的沉积物组成,表明源区地幔可能受到沉积物的混染。此外,对橄榄石斑晶和熔体包裹体的研究表明,橄榄石斑晶具有与全球MORB橄榄石相似的Ca和Ni含量,较低的Mn含量和高Fe/Mn比值,结合全岩和熔体包裹体组成推断,源区地幔以橄榄岩为主,但存在富集岩性组分,包括再富集的橄榄岩和少量辉石岩。通过对斜长石斑晶和熔体包裹体研究发现在单一样品中,斜长石斑晶内的熔体包裹体可以保存和记录比全岩更多的岩浆组成。斜长石斑晶具有明显的环带结构(正环带,韵律环带),表明多期次的岩浆混合过程。不同的地幔源区物质对ITF-GTF底部岩浆单元具有影响,斜长石斑晶的Sr同位素变化很好地记录了岩浆混合过程。在超慢速扩张洋脊,斜长石记录的熔体多样性组成表明斜长石形成于洋壳底部多源岩浆汇入区域,岩浆混合程度较弱,可能起源于莫霍面附近的熔体通道或小型熔体透镜体。利用傅里叶红外光谱对玄武岩样品中斑晶矿物结构水进行了测定,研究表明单斜辉石和橄榄石斑晶分别容纳13-41 ppm和60-312 ppm结构水。通过单斜辉石含水量反演推断ITF-GTF原始岩浆具有较高的含水量(1.3±0.3 wt%),高于正常的N-MORB,与洋岛玄武岩(OIB)和弧后盆地的玄武岩(BABB)含水量相当。较高的含水量和H2O/Ce比值,以及全岩类似岛弧岩浆的地球化学特征表明地幔源区存在与岛弧地体相关的富水组分。橄榄石含水量特征变化表明,在岩浆上升过程中随着压力降低,发生过明显的岩浆脱气过程。运用高精度Ar-Ar定年方法,获取了ITF-GTF玄武岩的成岩年龄,变化范围在1.75Ma到358 Ka,表明新生的岩浆活动。结合岩浆地球化学特征,推断新生的岩浆活动以50.5°E为中心,向东辐射,直至靠近Gallieni转换断层,同期岩浆活动受到相同地幔源区物质的贡献。造成ITF-GTF地幔源区不均一性组成可能与两个地球动力学过程有关:(1)大陆岩石圈物质再循环,(2)洋脊与Crozet热点相互作用。在新元古代,SWIR中部发生了与岛弧环境相关的含水地幔熔融事件。伴随冈瓦纳大陆裂解和Crozet热点开启,冈瓦纳大陆岩石圈的残片以及沉积物被卷入到印度洋软流圈地幔中。ITF-GTF玄武岩具有明显的类似岛弧岩浆的地球化学特征,例如富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,其成因可能与循环的大陆地壳和沉积物有关。在高压下,拆沉进入Crozet地幔柱的下地壳物质相变为榴辉岩,由于榴辉岩具有相对较低的熔点,它们优先发生部分熔融形成英安岩质熔体,交代围岩地幔橄榄岩,随后形成再富化的地幔橄榄岩及贫SiO2的辉石岩。这些不均一的地幔岩性构成了ITF-GTF源区地幔物质,并通过ITF-GTF随后的岩浆活动反映到MORB地球化学特征上。地幔Crozet地幔热点可能仅仅为ITF-GTF洋脊段提供了持续的热源,引发了源区地幔富集组分的熔融,导致了10 Ma以来增强的岩浆活动事件,但Crozet热点对ITF-GTF玄武岩化学组成的直接影响缺乏约束。