俯冲带流体——来自（超）高压变质岩石的证据

俯冲带是地球上岩浆活动、高压—超高压变质作用、中深源地震、壳幔物质交换、元素循环和铜金大规模成矿的集中发生场所。富水流体不仅调控了这些地质作用，而且也深刻影响了全球C、S等挥发分的循环。当蚀变大洋岩石圈及上覆沉积物进入俯冲带中深部（15~300 km），伴随由葡萄石- 绿纤石相至超高压榴辉岩相的递进变质作用，含水矿物在不同深度的分解造成流体释放为一连续过程。除极端高地温梯度环境之外，大多数俯冲带洋壳释放的流体为富水流体。但，俯冲带不同深度所产生的流体特征有明显差异。出露于全球造山带的高压—超高压变质地体保存了分凝体、脉体、水压致裂角砾岩等流体作用的有力证据，绿辉石、石榴子石、绿帘石等矿物中原生流体包裹体为流体的直接记录。在俯冲带中等深度（＜65 km），流体是溶质含量很低的含卤化物水溶液，可含CO2-3、SO2-4、HS-等组分，其所含Si、Al、Ca、Mg、Fe、Na主量元素溶质相当于海水中固化物量的2~3倍，并具大离子亲石元素（LILE）、轻元素（B、Li）富集和高场强元素（HFSE）亏损的特点。当深度≥65 km时，流体转化为类似于超临界性质的溶液，含CH4、C2H6、H2S等挥发分，其所含主量元素溶质显著增加，微量元素除LILE等外，还负载相当量的HFSE和过渡族成矿元素。俯冲带65~100 km深度，为富水流体向超临界流体转变的区间。这种流体具有“亚超临界”性质，发生了氧化还原性质和元素溶解能力的渐变，并伴随硬柱石和角闪石的最终耗尽。高压变质岩石及相关脉体的O、Sr、Nd和金属同位素示踪研究表明俯冲带流体的源区多样，有蚀变基性洋壳、地幔橄榄岩和沉积物，并保存了海底热液蚀变作用的印迹。流体以脉冲方式沿网络状裂隙呈隧道式运移和传输，规模可达千米级，时间尺度在数月至数百年。目前通过高压—超高压变质岩的研究对俯冲带流体已经有了深入的了解，但展望未来，该领域依然有诸多争议和科学问题值得探索。

The subduction- zone fluid: Evidence from (ultra- ) high- pressure metamorphic rocks