中国科大在揭示大陆俯冲带深部流体活动研究方面取得重要进展

大陆俯冲过程中的流体活动是壳幔间物质与能量交换的重要途径，不仅涉及元素迁移和同位素分馏，还在地球不同圈层的相互化学作用中扮演了关键角色。近日，中国科学技术大学肖益林教授团队与中国地质大学（北京）徐丽娟副教授合作，通过对我国苏鲁造山带花岗质熔体-榴辉岩界面的系统研究，揭示了大陆俯冲带深部流体的强氧化特性及其在元素迁移中的重要作用，为该领域研究提供了新的见解。

研究表明，苏鲁造山带花岗质熔体-榴辉岩界面记录的界面流体形成于苏鲁地体折返初期的超高压阶段，是由俯冲到地幔深度的片麻岩经部分熔融产生的花岗质熔体和榴辉岩同时脱水释放的富水流体混溶形成的。同时，该界面具有复杂的矿物组合（包括石英、蓝晶石、多硅白云母、钠云母、绿帘石，少量的褐帘石、金红石及锆石等），接近界面的榴辉岩表现出稀土元素和高场强元素富集的特征和高Nb/Ta比值（图1a, b），综合指示了该界面流体具有非常强的迁移元素能力，可能代表了一种特殊的地质流体—超临界流体。此外，通过锆石氧逸度、全岩Fe³⁺/Fe²⁺比值及Cr同位素的综合证据（图1c, d），进一步证明了界面流体的强氧化性。本研究在结合温压条件、元素迁移行为和氧化还原状态研究的基础上，不仅为自然条件下识别超临界流体提供了明确的标志，也为俯冲带流体的研究提供了新视角（图2）。

图1(a, b)花岗质熔体-榴辉岩界面以及相邻花岗岩和榴辉岩的Nb/Ta比值变化, (c, d)岩性界面-榴辉岩剖面的Cr含量—Cr同位素组成变化

图2界面流体的成因和流体-岩石相互作用图

研究成果最近以“Tracing the Oxidizing State and Element‐Mobilizing Fluids inContinental Subduction Zones: Insights From the Granitic Melt‐Eclogite Interface” 为题发表在国际地球科学领域NI指数收录期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上。中国科大博士生雷静为第一作者，肖益林教授和谭东波特任副研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划（2018YFA0702701）和国家自然科学基金（42230304,42073003, 42302050）的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2023JB028480

（地球和空间科学学院、科研部）

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