中文摘要：

板块俯冲是全球尺度上物质循环、元素分异的最重要过程之一，对大陆地壳生长、地幔柱的产生和成矿等起着重要的作用。本课题拟通过高温高压模拟实验并结合先进的地球化学分析测试手段，研究俯冲带大洋岩石圈深海沉积物层、洋壳和上地幔在俯冲过程中发生脱水、熔融作用产生的流体/熔体的主元素、微量元素、稀土元素和同位素（Li、B、Sr、Mg、Fe等）特征及其在矿物-熔体间的分配系数和平衡分馏系数；考虑到俯冲板片内部的温度梯度，重点研究温度梯度下的主、微量元素分异和同位素分馏及其机理；进行榴辉岩部分熔融产生的熔体以及含水矿物脱水产生的流体中成矿元素（Cu、、Au、Mo、W、Sn等）的溶解和赋存状态实验。实验结果用以推断俯冲带深部发生的地球化学过程并对岛弧火山岩和俯冲带低温高压变质岩的地球化学观测事实背后的微观机制给出机理性解释，揭示俯冲带矿床的成因和成矿分带规律的内在原因。

结论摘要：

板块俯冲是全球尺度上物质循环、元素分异的最重要过程之一，对大陆地壳生长、地幔柱的产生和成矿等起着重要的作用。本课题通过高温高压模拟实验并结合先进的地球化学分析测试手段，研究了俯冲带大洋岩石圈在俯冲作用过程中发生脱水、熔融和相平衡时的主元素、微量元素和同位素特征行为，重点研究温度梯度下的主、微量元素分异和同位素分馏。这些研究成果可用以推断俯冲带深部发生的地球化学过程并对岛弧火山岩和俯冲带低温高压变质岩的地球化学观测事实背后的微观机制给出机理性解释，揭示俯冲带矿床的成因。获得的主要认识如下（1）发现传统上认为不活泼的高场强元素显示明显的活动性，基性岩浆作用过程中发生的堆晶作用可形成低Nb/Ta的特征，提出高场强元素的活动性与富氟流体有关；（2）发现温度梯度能造成主、微量成分的分异，而与体系的成分无关，同位素热扩散分馏与元素性质有关，而可能与体系成分无关；（3）橄榄岩蛇纹岩化过程中可以形成大量铁铬矿，而铁在流体中显示很小的活动性；（4）基于密度泛函理论运用第一性原理确定了地幔矿物之间的Mg、Ca和Si同位素平衡分馏因子，获得的地幔矿物之间的同位素平衡分馏因子具有地质温度计的应用潜力；（5）实验模拟了Cu在科马提岩、玄武岩和英安岩体系中矿物和熔体中的分配系数，发现Cu在铁镁硅酸盐矿物中为高度不相容元素，在铁钛氧化物中为中等相容元素，推断了MORB和弧玄武岩的形成条件以及铜的富集（6）发现锆石的在玄武质熔体中的溶解度很高（>5000ppm），并与温度呈现正的相关性，而压力和含水量的影响较小；但在在结晶分异过程中随着熔体中的SiO2含量的升高锆石的溶解度急剧降低。（7）研究了ABO3型钙钛矿结构矿物（PbVO3,KVO3,PbGeO3的等）的结构、相变和状态方程，发现了一些新的高压相，如PbVO3钙钛矿在低压下为四方相，在2.7GPa时四方相开始转变为一个立方相，伴随10.6%的体积减小以及配位数和电子结构的改变。