俯冲带熔/流体成分特征和相关地球化学分馏

摘要

板块俯冲是地球内部系统最为宏伟的地质过程,是实现地球表面-深部地幔物质和能量交换的重要场所.大量研究证明,在俯冲带流体的作用会自始至终存在.不同的流体或者熔体的存在会影响岩石的热运移机制并极大地降低其流变强度等物理特性,是引发地震、火山等自然灾害的重要一环.因此,有关板块俯冲过程中的流体成分、演化过程以及与此相关的元素迁移和同位素分馏既具有重要的学术意义,也具有广泛的社会意义.一般来说，俯冲最初阶段释放出来的低温低压流体一般溶解物质的总量较少，以H2O、CO2等挥发分为主；而随着俯冲的进行，即温度和压力的升高，俯冲带流体的溶解能力大大增强，可以溶解较多的来自于俯冲板片各种主微量元素；当流体的温压条件接近亚固相线时，俯冲带流体会以富水熔体的过渡态形式存在。一般相信，相比于富水流体，熔体（包括富水熔体和含水熔体）能够携带除水以外的主量和微量元素的能力要高很多，可达富水流体的5-10倍。这些不同熔/流体会导致俯冲过程中的元素迁移/分异和同位素具有不同的地球化学行为。文中将总结国际上近年来有关俯冲带熔流体研究的最新进展，结合作者长期对世界上目前为止已经发现的最大的大陆俯冲带——大别苏鲁造山带的研究成果，对有关大洋和大陆俯冲带流体和熔体的类型、存在条件、化学组成、熔体/流体-地幔相互作用的特点，以及与俯冲带流体相关的特征性元素（Nb-Ta-V）迁移分异和最新的非传统稳定同位素（Li-Mg）同位素在俯冲过程中的地球化学行为进行一个系统的介绍。