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中文摘要：
变质流体是俯冲带活动元素的载体。近年来的高温高压实验和我们对自然界超高压变质岩的初步研究显示，在板块深俯冲和折返的过程中，均有含水矿物脱水分解并析出流体或熔体，这些熔流体进入并强烈交代了上覆地幔楔。但不同俯冲板块内部不同构造部位的岩石释放熔流体的机制和条件不同。本课题拟以自然界出露的超高压变质岩、高压脉体和地幔楔来源的造山带基性-超基性岩为研究对象，在详细变质岩石学研究的基础上，深入探讨板块深俯冲和折返过程中含水矿物的稳定性、含水矿物脱水分解的岩石学机制和过程、释放的熔流体的成分、熔流体释放过程中的元素活动性和元素分异，探讨这些熔流体与上覆地幔楔橄榄岩交代反应的岩石学过程、元素活动性、元素分异及其对岛弧岩浆岩和地幔楔不均一性的成因启示。
英文摘要：
slab subduction and exhumation；UHP metamorphic rocks；fluid/melt acticities；element mobilization；fluid-mantle interactions
结论摘要：
俯冲带熔流体是“俯冲工厂”元素活动的主要载体。本项目以出露在西南天山、柴北缘和大别-苏鲁造山带中的高压-超高压岩石为研究对象，在详细的岩石学研究基础上，结合矿物“原位”元素和同位素分析，开展深入的俯冲带熔流体作用的岩石地球化学研究工作。项目基本完成预期科学目标，已发表论文46篇，其中SCI论文37篇。岩石学研究表明，西南天山泥质岩和榴辉岩中普遍发育硬柱石，且普遍经历了高压-超高压变质作用，为典型的大洋型冷俯冲带变质产物。榴辉岩中多种类型的脉体表明洋壳折返过程中存在大规模多阶段流体活动，可能与硬柱石减压脱水分解密切相关。含绿辉石的方解石大理岩至少经历了榴辉岩相变质作用，结合围岩泥质片岩中含有柯石英，表明西南天山变沉积岩组合整体经历了深俯冲作用。榴辉岩的铁白云石中也发现了柯石英包体，这是首次在冷俯冲带中发现的碳酸盐矿物经历超高压变质作用的证据，直接证明自然界中的含铁白云石可以稳定到相当于弧岩浆源区的深度。 大陆俯冲带也存在显著的熔流体活动，如柴北缘都兰地区榴辉岩中发育了大量具有埃达克性质的浅色脉体。野外产状、锆石U-Pb定年以及相平衡模拟结果显示，早古生代柴北缘俯冲带中的榴辉岩在折返过程中发生了部分熔融，且熔体经历了多期次分离结晶作用。大别超高压变质带港河榴辉岩中也发育了多种脉体，它们榴辉岩折返早期流体分离结晶的产物。研究结果显示，超高压流体的溶解可以从榴辉岩中大量迁移微量元素进入流体相，该流体主要由榴辉岩内部释放，运移尺度为厘米级到米级，而角闪岩相流体则为榴辉岩外部片麻岩释放形成，运移尺度大，至少大于80米。 造山带幔源橄榄岩是俯冲带熔流体交代地幔楔的直接产物，造山带纯橄岩则是判别其源区的最佳样品。苏鲁李家屯纯橄岩起源于华北岩石圈地幔，在古元古代之前经历了高程度部分熔融，之后在岩石圈地幔中与碳酸岩熔体发生了熔-岩反应，在扬子板块俯冲/折返过程中又遭受来自地壳流体的交代作用。大别毛屋基性-超基性岩体记录了丰富的地壳熔流体交代地幔楔橄榄岩的岩石学信息，其中石榴斜方辉石岩记录了复杂的六期变质演化历史，分别对应了地幔楔底部吸水、脱水、地壳交代、与陆壳岩石一起折返回地表的全部过程。俯冲带壳幔相互作用过程中HFSE元素和卤素的迁移和分异有明显的耦合性，其驱动的关键是磷灰石的沉淀直接控制着HFSE和F的沉淀。
成果综合统计
期刊论文
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著作
期刊论文
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