超臨界流體是有別于富水流體和含水熔體的一種低粘度、高遷移性和高元素?cái)y帶能力的一類流體,在變質(zhì)巖體系中,其形成的溫壓條件一般高于對(duì)應(yīng)的H₂O-巖體系的第二臨界端點(diǎn)。俯沖帶巖石是自然界最有可能保存超臨界流體活動(dòng)記錄的地方,而超臨界流體的活動(dòng)對(duì)于地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、俯沖帶巖漿作用和俯沖帶成礦等方面可以發(fā)揮巨大作用。目前對(duì)于天然巖石和礦床樣品中超臨界流體的識(shí)別仍處于經(jīng)驗(yàn)推測(cè)階段,缺乏定量的巖相學(xué)和地球化學(xué)指標(biāo)。本文主要基于目前已有研究結(jié)果,介紹自然體系中超臨界流體的地質(zhì)特征,包括俯沖帶超高壓變質(zhì)巖、高壓-超高壓脈體以及地幔楔巖石中的超臨界流體記錄,主要是一些多相包裹體及元素遷移變化的記錄,最后討論超臨界流體的相分離與島弧巖漿作用之間的關(guān)系。

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圖2南大別一個(gè)超高壓片麻巖和退變質(zhì)榴輝巖(角閃巖)界面的元素變化

圖1蘇魯造山帶東海石英巖中峰期礦物藍(lán)晶石和石榴子石內(nèi)部的多相包裹體除多相包裹體的記錄外,由于超臨界流體相比富水流體和含水熔體具有更高的重稀土(HREE)和高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)的溶解和遷移能力(Zhengetal.,2011;Nietal.,2017),因此超高壓....

圖1蘇魯造山帶東海石英巖中峰期礦物藍(lán)晶石和石榴子石內(nèi)部的多相包裹體

俯沖帶高壓/超高壓變質(zhì)巖在峰期變質(zhì)前后的流體活動(dòng)往往具有超臨界屬性,而這些超臨界流體活動(dòng)的最直觀記錄即為礦物結(jié)晶或者發(fā)生變質(zhì)時(shí)捕獲的熔流體包裹體。如果礦物捕獲了超臨界流體作為包裹體,這些微小的液滴在溫壓條件降低時(shí)同樣會(huì)發(fā)生流體和熔體的相分離,且分離出的流體和熔體相也往往會(huì)結(jié)晶,因....

圖3蘇魯大別超高壓變質(zhì)帶中產(chǎn)出的記錄超臨界流體活動(dòng)的脈體

出露于造山帶中的高壓(HP)-超高壓(UHP)變質(zhì)脈體被認(rèn)為是俯沖帶深部流體活動(dòng)的直接記錄(SpandlerandHermann,2006;Lietal.,2013;Guoetal.,2019)。雖然脈體中的礦物分布不均一且只能代表流體殘留下來(lái)的組分,但是其....

圖4西南天山高壓低溫變質(zhì)帶中產(chǎn)出的富金紅石(Rt)的脈體

金紅石的出現(xiàn)目前是變質(zhì)脈體中識(shí)別超臨界流體的重要標(biāo)志。金紅石富集Nb-Ta-Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素,這些元素通常被認(rèn)為在流體中具有高度的不活動(dòng)性,常用作構(gòu)造環(huán)境判別及熱液變質(zhì)過(guò)程中計(jì)算元素遷移量的參考元素(郭順等,2013),高溫高壓實(shí)驗(yàn)也證明TiO2在富水流體中的溶解度極低,從而支....

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