大陸俯沖過(guò)程中的流體活動(dòng)是殼幔間物質(zhì)與能量交換的重要途徑，不僅涉及元素遷移和同位素分餾，還在地球不同圈層的相互化學(xué)作用中扮演了關(guān)鍵角色。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖益林教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）徐麗娟副教授合作，通過(guò)對(duì)我國(guó)蘇魯造山帶花崗質(zhì)熔體-榴輝巖界面的系統(tǒng)研究，揭示了大陸俯沖帶深部流體的強(qiáng)氧化特性及其在元素遷移中的重要作用，為該領(lǐng)域研究提供了新的見(jiàn)解。
研究表明，蘇魯造山帶花崗質(zhì)熔體-榴輝巖界面記錄的界面流體形成于蘇魯?shù)伢w折返初期的超高壓階段，是由俯沖到地幔深度的片麻巖經(jīng)部分熔融產(chǎn)生的花崗質(zhì)熔體和榴輝巖同時(shí)脫水釋放的富水流體混溶形成的。同時(shí)，該界面具有復(fù)雜的礦物組合（包括石英、藍(lán)晶石、多硅白云母、鈉云母、綠簾石，少量的褐簾石、金紅石及鋯石等），接近界面的榴輝巖表現(xiàn)出稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素富集的特征和高Nb/Ta比值（圖1a, b），綜合指示了該界面流體具有非常強(qiáng)的遷移元素能力，可能代表了一種特殊的地質(zhì)流體—超臨界流體。此外，通過(guò)鋯石氧逸度、全巖Fe3+/Fe2+比值及Cr同位素的綜合證據(jù)（圖1c, d），進(jìn)一步證明了界面流體的強(qiáng)氧化性。本研究在結(jié)合溫壓條件、元素遷移行為和氧化還原狀態(tài)研究的基礎(chǔ)上，不僅為自然條件下識(shí)別超臨界流體提供了明確的標(biāo)志，也為俯沖帶流體的研究提供了新視角（圖2）。
圖1(a, b)花崗質(zhì)熔體-榴輝巖界面以及相鄰花崗巖和榴輝巖的Nb/Ta比值變化, (c, d)巖性界面-榴輝巖剖面的Cr含量—Cr同位素組成變化
圖2界面流體的成因和流體-巖石相互作用圖
研究成果最近以“Tracing the Oxidizing State and Element‐Mobilizing Fluids inContinental Subduction Zones: Insights From the Granitic Melt‐Eclogite Interface” 為題發(fā)表在國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域NI指數(shù)收錄期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上。中國(guó)科大博士生雷靜為第一作者，肖益林教授和譚東波特任副研究員為通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFA0702701）和國(guó)家自然科學(xué)基金（42230304,42073003, 42302050）的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2023JB028480
（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）
