大别-苏鲁地区深俯冲陆壳/地幔楔相互作用的熔-流体成份研究

Numerous recent studies have shown that，garnet peridotite of mantle wedge from the Dabie-Sulu UHP metamorphic belt have recorded abundant geochemical signatures for metasomatism of crustal melt/fluid to the overlaying mantle wedge and for the recycling of the subducted crustal materials. However, great debate exists with respect to the compositions of the metasomatic melt/fluid and the way of crust/mantle interaction. By a combination of detailed melt/fluid inclusioninvestigations，this project aims to dig out information for: (1) the composition and source of the metasomatic melt/fluid related to the slab/mantle wedge interactions, (2) the relationship and evolution of various types of fluid-melts during the continental deep subduction. The results are expected to provide constraints to not only the solving of the debated issues related to the Dabie-Sulu area, but also to the basic theoriesof continental evolution and geodynamics.

近年来大量的研究表明，大别-苏鲁造山带地幔楔型石榴橄榄岩记录了丰富的壳源熔/流体对地幔楔交代作用的地球化学信息，但对作为交代介质的熔/流体成份、来源以及壳/幔相互作用的方式和机制等方面的认识存在巨大争议。本申请拟以这些岩石为研究对象，通过详细的熔体包裹体和流体包裹体研究来探讨：（1）大陆俯冲带俯冲板片与上覆地幔楔相互作用时熔体的成份和来源；（2）大陆深俯冲过程中各种熔/流体之间的相互关系及演化。相关研究成果将不仅为解决目前存在的争议提供依据，而且对全球大陆俯冲带壳/幔相互作用等一系列有关大陆演化及地球动力学基础性问题的厘定具有重要意义。

以明确深俯冲过程中各种熔/流体之间的相互关系及演化，了解俯冲板片与上覆地幔楔相互作用时熔体的成份和来源为总体研究目标，以通过详细的岩石学、流体包裹体研究、矿物微区研究，结合温度压力估计以及主微量元素等分析手段，本项目对大别-苏鲁地区和西藏地区的各类型岩石样品进行了详细的调查，取得了以下5个方面的成果：（1）通过对大别山和西藏地区不同类型岩石中流体包裹体和矿物成分环带以及温压条件的调查，探讨了板片俯冲和折返过程中流体成分演化、特征类型以及可能的流体来源；以西藏松多榴辉岩为代表，重建了俯冲洋壳P-T t-流体演化轨迹，揭示了大洋俯冲带和大陆俯冲带流体成份演化趋势的相似性和不同特点；（2）对地幔楔代表性岩石不同期次的熔、流体包裹体的成分特征、矿物成分环带以及出溶结构进行了系统的调查研究，探讨了大陆俯冲板块与上覆地幔楔相互作用时熔流体成分和来源，初步确定了交代过程发生的地质环境和被交代物质的矿物学响应；（3）探讨了板块俯冲过程中与流体活动相关的Fe、Li等同位素分馏机理及其地球化学意义，发现俯冲板块折返过程中流体活动可以导致显著的Fe、Li同位素组成的变化；（4）对俯冲带流体导致的元素迁移和成矿作用的关系进行了初步的探讨；（5）首次通过对晚二叠末生命灭绝事件相关的海洋沉积碳酸盐的Li同位素地球化学研究，对了解古气候突变与生命演化事件以及快速的全球变暖和酸雨等全球性事件的关系进行了重要的尝试。