大洋俯冲带变质作用、流体行为与岩浆作用  

Metamorphism, fluid behavior and magmatism in oceanic subduction zones

作　　者：魏春景[1] 郑永飞 Wei C;Zheng Y

机构地区：[1]造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院,北京100871 [2]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

出　　处：《中国科学：地球科学》2020年第1期1-27,共27页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家重点基础研究发展计划项目(编号:2015CB856105);国家自然科学基金项目(批准号:41872057)资助

摘　　要：依据有效的实验岩石学和相平衡模拟结果、结合俯冲带热结构模型,讨论了大洋地壳中的基性岩、沉积岩和超基性岩在不同俯冲阶段发生的脱水和熔融作用,及其对俯冲带岩浆作用的影响.大多数洋壳在弧前(<90~100km)俯冲阶段基性岩和超基性岩脱水很少,明显脱水作用发生在表层沉积物中.在弧下俯冲阶段基性岩和超基性岩都发生强烈脱水,如基性岩中90%以上的水是由绿泥石、蓝闪石、滑石和硬柱石相继在弧下100~200km深度分解释放的,这与以往基于实验模拟得到的结果大不相同;超基性岩在弧下120~220km深度发生叶蛇纹石、绿泥石和10?相脱水;但变质沉积岩在弧下深度对流体贡献不大,其主要含水矿物为多硅白云母,可以一直稳定至300km深处分解成钾锰钡矿,多硅白云母分解后直到地幔过渡带深度俯冲洋壳板片不再有明显流体释放.在少数热俯冲带中,变质沉积岩和基性岩都可以发生部分熔融(尤其是水化熔融)形成富水花岗质熔体或超临界流体,含碳酸盐矿物的沉积物可以熔融形成含钾碳酸岩熔体.在少数冷俯冲带中,超基性岩中出现A相,可把水带至地幔过渡带深处.俯冲板片特别是沉积物可以携带很多强不相容的次要元素和微量元素,通过板片流体影响俯冲带岩浆岩的地球化学成分.在弧下俯冲阶段,俯冲带的地热梯度不穿过碳酸盐化榴辉岩和橄榄岩的固相线,其中的碳酸盐矿物可被携带到深部地幔.碳酸盐化榴辉岩会在>400km深度发生熔融形成富碱的碳酸岩熔体,而碳酸盐化橄榄岩则不会在俯冲带下部的地幔过渡带中发生熔融.

关 键 词：洋壳俯冲 变质作用 相平衡关系 流体活动 俯冲带岩浆作用 碳循环 

分 类 号：P589[天文地球—岩石学] P542[天文地球—地质学]