大别-苏鲁地区超高压变质岩中褐帘石-绿帘石的微量元素和同位素特征研究

以探讨大陆深俯冲过程中LREE和Sr及其同位素的地球化学行为以及俯冲过程中元素迁移与流体的关系为总体目标，以大别-苏鲁超高压变质岩为主要研究对象，详细调查了该变质带中主要副矿物褐帘石-绿帘石矿形成时代、主微量元素变化和颗粒尺度内的Sr-Nd-Pb同位素变化和可能的成因，以及这些变质岩中其它相关矿物中微量元素的特征。在项目执行期间，共取得了以下6个方面的成果：（1）建立了褐帘石微区U-Th-Pb的LA-ICP-MS原位定年方法，填补了国内在这一矿物的微区原位年代学方法方面的空白；同时运用这一微区方法，尝试测定了大别-苏鲁片麻岩、蚌埠荆山花岗岩和广东新丰花岗岩中的褐帘石的形成年代，取得了与其它年代学测定结果一致的数据。（2）对大别-苏鲁地区片麻岩，以及荆山花岗岩中褐帘石和绿帘石进行了系统的矿物学和地球化学调查；通过其稀土特征，微量元素比值判别图解，Pb同位素组成，结合利用年代学数据，确定了该区褐帘石和绿帘石为三叠纪超高压/高压变质事件的产物，从而为这些岩石中褐帘石-绿帘石记录的地球化学信息的解释提供了基础。（3）发现了超高压片麻岩中的褐帘石普遍含有高达3%SrO；这些Sr在褐帘石中的分布呈现系统的环带变化。激光熔样MC-ICPMS原位Sr-Nd同位素分析结果表明，在褐帘石-绿帘石颗粒尺度的范围内87Sr/86Sr比值的变化为0.71453至0.71730。同时，这种Sr同位素组成的变化表现出系统性，与Sr的含量环带呈现出密切的相关性。与Sr同位素相反，Nd同位素组成在颗粒尺度你相当均一。（4）对超高压榴辉岩中金红石的V-Nb-Ta含量关系研究表明，俯冲带氧逸度的变化能够导致V-Nb分配行为的改变，从而导致其Nb/Ta比值的变化，代表了俯冲带Nb-Ta分异的一个重要机制。同时，金红石中的其它微量元素特征可以为其寄主岩石的物源提供重要的示踪信息。（5）通过对超高压榴辉岩-片麻岩边界主微量元素和氧同位素研究，从自然样品的角度揭示了大陆深俯冲过程中超临界流体的实际存在。（6）通过拓展研究，我们同德国哥廷根大学的同行合作，对大别-苏鲁造山带和世界其它地区具极端亏损18O的超高压榴辉岩的三元氧同位素（17O/16O, 18O/16O）比值进行了精确测定，并利用这些数据重建了历史上不同Snowball Earth期间的古大气降水的18O/16O值，从而反演了这些事件期间的古气候条件。