硫在磷灰石和俯冲带流体之间分配系数的实验岩石学研究

The deep sulfur cycle has become a hot topic in recent years due to the huge research interest in subduction redox cycle and the formation of porphyry copper deposits. We plan to conduct an experimental investigation of sulfur partitioning between apatite and subduction zone fluids. In combination with petrological studies of apatites from blueschists and eclogites, we will be able to constrain the sulfur evolution in subduction zone fluids (melts, aqueous fluids, or supercritical fluids). Using apatite as an indicator mineral provides a new angle for the study of deep sulfur cycle.

近年来由于对俯冲带氧化还原条件变化（redox cycle）和斑岩铜矿成因的研究热潮，硫循环也成为俯冲带物质循环研究领域的一个热点问题。本研究计划希望通过实验岩石学手段建立俯冲变质条件下磷灰石和流体间硫的分配系数，并结合对俯冲变质岩石中磷灰石的岩石学研究，来限定俯冲带流体（熔体，富水流体，超临界流体等）中硫的演化。这一研究成果将为探讨硫循环的机制和效率提供一个全新的视角。

岛弧玄武岩具有比洋中脊玄武岩更高的硫含量，这反映了板片来源的硫的加入。而硫从板片到地幔楔的循环机制和效率还缺乏深入研究。本项目用实验岩石学手段研究了俯冲带沉积物熔融时熔体中硫的溶解度随氧逸度的变化。我们的实验结果显示俯冲沉积物熔体在氧化和还原条件下都可以有足够高的硫含量，来解释岛弧玄武岩中硫的富集。基于实验观察，我们建立了一个适用于含水硅酸盐熔体的SCSS热力学模型。模拟计算结果显示水含量和碱性金属离子的含量越高，俯冲板片熔体的SCSS值越高。超临界流体具有高的水含量和过碱性的成分特征，因此可以在还原条件下作为硫循环的有效介质。