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俯冲带是流体作用和化学元素循环的重要场所。俯冲带深部流体作用特征是岩石学家、地球化学家和大地构造学家所共同关注的前沿科学问题。本论文通过对我国西南天山高压变质带中含绿辉石的高压脉及其主岩的岩相学、矿物化学、流体包裹体、地球化学和变质P-T条件的综合研究,探讨俯冲带深部流体作用的特征。
榴辉岩和蓝片岩中产出有多种类型的高压脉。脉体主要由绿辉石、石榴石和石英等矿物组成,部分脉体含有cm级的金红石。脉体可分为原地脱水型、异地运输型和复合型三种类型。脉体及主岩榴辉岩的绿辉石中含有大量两相或三相原生流体包裹体,其终熔温度(Tfm)主要在-0.6℃至-4.3℃间变化,均一温度(Th)在195℃至261℃间,盐度变化主要集中于1.06-6.88wt.%NaCleq.间,密度为0.81-0.89g/cm3。流体释放于峰期蓝片岩相向榴辉岩相转变的温压条件:T=520-580℃、P=15-19kbar。
流体既有富Li、Be、LILE、La、Pb、亏损HFSE和HREE的富水流体,也有富HFSE(Ti-Nb-Ta)的富水流体。Al-Si聚合物与F的络合物可能是Ti-Nb-Ta被溶解到流体中的催化剂。富LILE、亏损HFSE和HREE的富水流体在运输过程中,可以与围岩发生化学元素交换,淋滤出一定量的微量元素。当CO2加入到富HFSE(Ti-Nb-Ta)的富水流体中时,可促使金红石沉淀,形成富含金红石的脉体。主岩也可从外来流体中获得Ca、Cs、Rb、Ba、111等元素。
早石炭世南天山洋盆向伊犁-中天山板块俯冲过程中,俯冲带深处(>50km)释放了成分复杂的流体。本文成果对前人研究结果(Tatsumi,1989; Becker et al.,1999; Scambelluri and Philippot,2001: Manning,2004; Hermann et at.,2006;Spandler and Hermann,2006)作出了重要补充。