大陆俯冲带深部流体活动：来自大别造山带榴辉岩中复杂脉体的制约
陈铁男，陈仁旭^*，郑永飞
中国科学院壳幔物质与环境重点实验室，中国科学技术大学地球和空间科学学院，合肥 230026
*Email：chenrx@ustc.edu.cn
与富水流体和含水熔体相比，超临界流体粘度低，元素携带能力强，是俯冲带物质传输的理想媒介。我们在详细岩相学观察基础上，对大别造山带碧溪岭复杂脉体及其围岩榴辉岩进行了系统的岩石学和地球化学研究，对超临界流体的组成、来源、演化和活动时间进行了制约，进而对超临界流体活动引发的Nb-Ta分异进行了探讨。
碧溪岭复杂脉体主要由石英、石榴石、绿辉石、角闪石、金红石和磷灰石组成，还含有少量的帘石和锆石。脉体中金红石、帘石和磷灰石比榴辉岩更富集高场强元素和稀土元素。脉体中绿辉石含有大量多相固液包裹体，包裹体中的流体相和气体相可达30%以上。这些观察指示形成脉体的流体为超临界流体。通过多相固液包裹体中各矿物相成分和体积占比还原得到的超临界流体组成为：31 wt.% SiO₂，20 wt.% CaO，10 wt.% (SO⁴)_2-，8 wt.% (CO³)_2-，8 wt.% FeO，7 wt.% Al₂O₃，和9 wt.% H₂O以及少量的 TiO₂ 和P₂O₅。脉体中变质锆石给出U-Pb年龄为216±4到222±4 Ma，对应于脉体形成时间。脉体中金红石U-Pb定年结果为208±5 Ma，代表了后期冷却年龄。脉体绿辉石中发现有柯石英假象，变质锆石Ti含量温度计和石榴石-单斜辉石Fe-Mg温度计得到温度分别为752±65℃和769±43℃，指示脉体形成于超高压条件。脉体中石榴石、绿辉石、角闪石和金红石具有高的Cr含量，指示成脉流体可能来自于富Cr榴辉岩；这也得到了矿物氧同位素和锆石Hf同位素数据的支持。
脉体和围岩榴辉岩中金红石高场强元素含量和Nb/Ta比值存在明显差别。距离脉体最远的榴辉岩(未受成脉流体影响)中金红石Nb和Zr含量分别为47~50 ppm和78~116 ppm，Nb/Ta比值为15.5~19.1；近距离榴辉岩和紧挨脉体的寄主榴辉岩中金红石具有明显升高的Nb含量(104~140 ppm)和Nb/Ta比值(18.3-58.1)但相似的Zr含量(76~114 ppm)。脉体中大颗粒金红石（约2cm）存在明显的成分环带，核部具有高的Zr含量(121~127 ppm)但低的Nb含量(99~114 ppm)和Nb/Ta比值(21.5~23.2)；边部具有低的Zr含量(102~126 ppm)但高的Nb含量(114~146 ppm)和Nb/Ta比值(21.2~26.6)。脉体中金红石的Zr含量明显高于榴辉岩，指示其为从超临界流体中结晶。对其进行微量元素面扫分析发现，Zr含量与Nb/Ta比值呈现截然相反的变化趋势，从核到边Zr含量降低而Nb/Ta比值升高，指示成脉流体在折返过程中由于温压降低导致其失去超临界状态的演化历程。脉体、寄主榴辉岩和近距离榴辉岩中金红石更高的Nb、Ta含量和Nb/Ta比值表明，超临界流体具有很强的溶解和迁移Nb、Ta元素的能力，能导致俯冲带深部产生Nb-Ta分异。

资金资助：国家重点研发计划(2018YFA0702701)和国家自然科学基金(41873033, 41590624, 41673030)
Fluid action in the deeply subducted continental crust: constraint from a complex vein in eclogite from the Dabie orogen
Chen TN, Chen RX, Zheng YF
 

超临界流体,榴辉岩