西天山超-高压变质岩及其脉中水（流体）的演化

本项目将综合运用变质岩石学、显微构造、成因矿物学、晶体结构的理论和方法，结合实验矿物学技术，采用高分辨离子探针(Cameca SIMS-1280)或激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)、电子探针、显微红外光谱、拉曼光谱、高分辨透射电镜等技术手段来研究西天山古俯冲带中不同类型高压-超高压变质岩及其脉体中水（流体）组分、水（流体）的来源、水（流体）释放的温压条件、水（流体）演变序列与变质作用PT-t轨迹关系，以及水（流体）的地球化学特征。拟解决（1）矿物中水（流体）耦合机理；（2）俯冲带洋壳俯冲过程中所释放水（流体）的性质、运移机制和水（流体）的演化等关键科学问题。达到探讨壳-慢相互作用与物质再循环过程的科学目标。

俯冲带是流体作用和化学元素循环的重要场所，水(流体) 的作用对俯冲带中岩石的形成与演化有着举足轻重的影响，而倍受地质学家们的关注。为此本项目通过对我国西天山洋壳深俯冲带中高压变质岩及其脉体、含水矿物—角闪石中流体扩散实验研究，取得了一些成果：通过对西天山榴辉岩及其围岩的地球化学、原位锆石U-Pb年代学、同位素地球化学系统研究，恢复了榴辉岩的原岩及围岩云母片岩的源区，从而探讨了南天山洋俯冲的构造模式。对西天山（U）HP-LT变质带中含硫化物高压脉体及其围岩含硬柱石榴辉岩进行了系统的岩相学和地球化学研究，探讨了俯冲带中流体对过渡金属元素和微量元素在迁移中的作用，揭示了导致围岩的溶解及分凝体组合形成的流体，可能是来源于围岩进变质脱水的内部流体 (如硬柱石的分解) 和来源于俯冲蚀变洋壳低部块体脱水的外部流体的混合。外部流体中的Ca, S, Sr, Pb及部分LREE和MREE进入分凝体，而一些元素(如残留LREE和MREE)可能来源于围岩榴辉岩并通过扩散运移进入分凝体。Ca和L-MREE的富集则表现为分凝体中大量绿帘石的生长。相反石榴石、多硅白云母的分解而释放大量的HREE和LILE (K–Rb–Ba) 到流体中, 而分凝体中化学变化阻止一些具有高体积-流体分配系数元素矿物组合的形成。白云母分解、石榴石、绿辉石、白云石和硫化物分解-沉淀的过程中大量的过渡金属元素被释放到流体。在分解-沉淀过程中，LILE和HREE连同一些过渡金属元素(如Fe, Cu, Ni，Zn)向流体中迁移，导致分凝体的形成。因此板块中流体不仅表现为LILE富集、HFSE亏损，而且还携带大量的过渡金属元素。板块中的流体可能促成了金属元素进入岩浆弧，最终导致与岛弧有关的大型矿床形成。同时对该变质带阿坦塔依河地区含黄铁矿榴辉岩块体进行了Re-Os同位素地球化学测试研究，获得了黄铁矿中的187Re/188Os 比值为1065-1828，其初始的187Os/188Os比值为0.31- 0.21，Re-Os等时线年龄为378±8.9 Ma。通过对角闪石的高温高压实验，首次获得了Cl-OH在角闪石晶体中扩散的实验数据：D0为4.53 (+7.3, -2.8) × 10-10 m2/s，Ea为106.6 ± 7.8 kJ/K mol。