海洋地质与环境重点实验室知识库

研究板片俯冲过程中的流体性质及其地球化学影响对于制约俯冲带物质循环和了解岛弧岩浆特征成因具有重要意义。俯冲带变质岩中不同规模的脉体反映了曾经的流体活动。西南天山（超高压）变质带出露的变质岩发育了多种大型脉体，指示俯冲带复杂的物质迁移过程。为了解俯冲带复杂的地球化学过程，约束俯冲带流体性质，本文研究了含有两种脉体的变玄武岩：（1）富蓝闪石角砾被榴辉岩脉体包围（13TS-I），（2）富帘石脉体与蓝片岩围岩之间为富石榴子石反应边（13TS-VI）。虽然不活动元素特征表明它们的原岩均类似于富集型洋中脊玄武岩（E-MORB），但不同部位之间的关系和矿物组合的变化表明这两种变玄武岩经历了不同的变质过程，即13TS-I中的脉体反映了脱水后外界流体的进一步影响，而13TS-VI则反映了蓝片岩围岩与外界流体发生了相互作用并形成了富石榴子石反应边。不同流体端元的Sr-Nd同位素混合曲线表明，在榴辉岩相变质条件下，参与13TS-I和13TS-VI脉体形成的外来流体分别来自远洋沉积物和蚀变洋壳。不同变质过程（如脱水或流体-岩石相互作用）和不同流体来源（如远洋沉积物或蚀变海壳）导致俯冲带变质岩中发育多种脉体，反映了俯冲带复杂的地球化学过程。此外，本文还通过对具有枕状构造、原岩成分类似于E-MORB的变玄武岩（13TS-III）不同部位的Fe、Zn同位素组成分析，进一步探讨了俯冲带流体性质及其地球化学影响。进变质脱水、形成富绿辉石内部的过程使其具有重于原岩（E-MORB）的Fe、Zn同位素组成，并释放具有轻Fe、轻Zn同位素组成的流体。通过模拟洋壳与不同端元衍生流体的Fe、Zn同位素混合曲线，反应交代流体是含有HS^-、S^2-或Cl^-的还原性流体，可能来源于蛇纹岩分解。

第 1 章 绪论.......................... 1

1. 1. 研究背景及科学意义.................. 1
   2. 国内外研究现状.......................... 1
      1. 俯冲带流体作用................... 1
      2. 俯冲带流体作用下的 Fe 和 Zn 同位素体系.................... 2
   3. 研究内容...................................... 4
   4. 工作量小结.................................. 4

第 2 章 地质背景................... 7

第 3 章 分析方法................... 9

1. 1. 岩石样品处理.............................. 9
   2. 全岩主、微量元素...................... 9
   3. 全岩 Fe 和 Zn 同位素............... 10
   4. 全岩 Sr 和 Nd 同位素............... 11

3.5 全岩 Fe³⁺/∑Fe........................... 11

3.6 矿物扫描................................... 12

第 4 章 发育不同类型脉体的变玄武岩对比............................ 13

1. 1. 样品描述................................... 13
   2. 分析结果................................... 15
      1. 全岩主量元素分析结果.... 15
      2. 全岩微量元素分析结果.... 15
      3. 全岩 Sr 和 Nd 同位素分析结果........................................ 18

4.3 讨论............................................ 19

1. 1. 1. 进入俯冲带的物质组成.... 19
      2. 俯冲带变质作用过程中的地球化学变化........................ 21
      3. 示踪变质流体来源............ 29

第 5 章 含脉体变玄武岩的 Fe 和 Zn 同位素分馏机理................ 33

1. 1. 样品描述................................... 33
   2. 分析结果................................... 34
      1. 全岩 Fe 和 Zn 同位素分析结果........................................ 34
      2. 全岩 Fe³⁺/∑Fe 分析结果.... 35

5.3 讨论........................................... 35

1. 1. 1. 原岩成分和海底蚀变对 Fe 和 Zn 同位素组成的影响...... 35
      2. 俯冲带变质作用对 Fe 和 Zn 同位素分馏的影响............ 37
      3. 对俯冲带岩浆地幔源区的影响........................................ 43

第 6 章 结论........................ 45

参考文献................................... 47

附录........................................... 59

致 谢..................................... 63

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果. 65