铂族元素在俯冲带的循环：来自马里亚纳海沟南部橄榄岩的约束

俯冲带的物质循环是当前海洋地质研究的热点问题，但是铂族元素（PGE）在俯冲带的循环还缺少研究，存在很大的争议，这也同时制约了铂族元素做为地球化学示踪体系的应用。本申请项目选取马里亚纳海沟南部海沟内坡的橄榄岩做为研究对象，来探讨铂族元素在洋内俯冲的循环情况。这些岩石代表了马里亚纳弧下岩石圈地幔的组成，经历过俯冲流体的加入，是研究铂族元素在洋内俯冲带循环难得的研究对象。我们拟通过岩相学、矿物学来研究它们的矿物组成、世代以及包含的岩石成因意义；通过主量、微量元素来确定熔融的程度和岩石成因；用Sr-Nd同位素来示踪流体的加入。在此基础之上分析橄榄岩样品的PGE含量和Re-Os同位素，判断是否有显著的铂族元素的循环或是分异，再进一步通过质量平衡模拟计算来阐明铂族元素在马里亚纳俯冲带的循环。这将有助于我们了解PGE在俯冲带是否能够循环回到地幔楔以及在俯冲带分异情况。

铂族元素在弧下地幔的组成和在俯冲带的循环很少有研究，这制约了其做为地球化学示踪剂的应用。由于太平洋板块的俯冲侵蚀作用，马里亚纳海沟的弧内坡出露了来自于弧下地幔楔的橄榄岩，为上述问题的研究提供了难得的研究窗口。我们用岩石学、地球化学和同位素示踪的方法，对马里亚纳海沟南部弧内坡的橄榄岩的成因、经历的流体和熔体过程以及铂族元素的循环进行了研究，代表性研究成果如下：.1、弧前环境下俯冲流体与地幔楔的相互作用。这些岩石经历了广泛的流体/岩石相互作用，形成了浅闪石镁铁闪石透闪石滑石蛇纹石等含水矿物，这些矿物的组成反映了流体具有高的Na、Al、CO2等。与此同时，这些岩石含有高的U、Sr等流体活动性元素，指示了水化的弧前地幔楔可能是流体活动性元素的重要储库。.2、弧下地幔楔的铂族元素（PGE）和Os同位素组成及物质循环。这些岩石具有亏损Pd、Ru和放射性成因Os的组成，总体上与弧下地幔经历过高度部分熔融相一致。同时我们也发现岛弧熔体的渗滤过程是影响岩石PGE和Os同位素组成的最重要因素，这个过程可以活化Os、Ir等PPGE，同时升高Ru/Ir、Pd/Ir和Pd/Pt。我们的数据同时要求岛弧熔体具有高的放射性成因Os，这可能是来源于俯冲流体。.