泥质岩及其变质脱水产物中含水矿物稳定性的实验研究.pdf

第20 卷 第3 期 高 压 物 理 学 报 Vol. 20 ，No. 3 2006 年9 月 CHINESE JOURNAL OF HIGH PRESSURE PHYSICS Sept. ，2006 文章编号：1000-5773（2006 ）03-0257-08 泥质岩及其变质脱水产物中含水矿物 稳定性的实验研究! 1，2 1 1 1，2 李 营 ，唐红峰 ，刘丛强 ，周志华 （1. 中国科学院地球化学研究所地球深部物质与流体作用地球化学研究室，贵州贵阳 550002 ； 2 . 中国科学院研究生院，北京 100039 ） 摘要：俯冲带沉积物（岩）的变质脱水作用对俯冲带流体组成、矿物和同位素组成及岛弧 岩浆演化具有深远影响。以天然泥质岩为研究对象，通过高温高压实验，确定了1. 5 ~ 3. 5 GPa 、746 ~ 930 C 条件下，俯冲带沉积物中绿泥石、绢云母及其脱水后产物角闪石和黑云母在 俯冲带的稳定范围，绘制了高温高压条件下泥质岩体系相图。研究结果表明，在泥质岩体系 中，绿泥石是最早发生变质脱水的矿物，在俯冲带50 km 深度以上全部分解，其分解产物——— 角闪石可携带流体进入到俯冲带85 km 处，黑云母则可俯冲至120 km 或更深的深度，据此可 知，在俯冲带深部，沉积物完全脱水的深度范围（ 120 km ）要大于蚀变洋壳（90 ~ 100 km ）。 关键词：俯冲带；泥质岩；含水矿物；变质脱水作用 中图分类号：O521. 2 ；P589 . 1 文献标识码：A ! 引 言 ［1］ 俯冲带流体由来源于俯冲板块的流体和来源于俯冲板块表层沉积物的流体组成 。前者，已经有 众多学者对其形成机制、规模、深度范围及其影响等问题做出了深入、细致的研究［2-7 ］。然而，对于后者 的研究却尚未引起足够的重视，这部分流体是由俯冲沉积物经变质脱水作用释放出来、以H O 和CO 2 2 ［8-10 ］ ［1］ 为主要组成的超临界变质流体 ，虽然其总量只占俯冲带流体总量的20% ，但却具有很强的化学 活动性，它参加到俯冲带流体循环中，能够引起物质和能量的大规模迁移，对地幔楔和地壳的物质组成 （包括矿物、微量元素和同位素等方面的组成）、俯冲带热结构和构造演化及岛弧岩浆演化造成深远影 ［1，11-14 ］ ［15 ］ ［1］ ［16 ］ 响 。因此，Kerrick 等 、Peacock 和Plank 等 均强调了对这部分流体的形成机制、产生过程 和深度范围等问题进行研究的必要性及其重要意义。因此，对俯冲带沉积物（岩）在俯冲带深部的变质 脱水过程，即其所含的含水矿物在俯冲带深部的稳定性的研究就显得尤为重要。 目前已有的对俯冲沉积物（岩）中含水矿物稳定性的研究还比较薄弱，且存在一些不足：（1 ）采用 简单模拟体系进行实验岩石学研究，即不考虑含 Fe 、Ca 、Na 的MgO-Al O -SiO -H O （MASH ）和 K O- 2 3