变质地球化学

6.1.流体活动中的Si同位素分馏: Li(李原鸿)(准备中)

俯冲带流体活动在全球物质循环过程中扮演着重要角色。Si是俯冲带流体中的关键性溶质组分，为了研究变质流体活动中的Si元素迁移过程和同位素分馏机制，我们对大别山地区的高压-超高压榴辉岩-脉体系统进行了Si同位素分析。结果表明变质岩脉的全岩Si同位素组成变化较大，δ³⁰Si从-0.45 ± 0.01‰到0.05 ± 0.03‰.脉体中单矿物间的重同位素富集的顺序是石英 ≈ 白云母 > 绿辉石 ≈ 绿帘石 ≈ 蓝晶石 > 石榴石，和第一性原理计算的结果相符合。这说明脉体中矿物经历了平衡结晶过程，并且此过程中脉体的Si同位素组成受矿物种类和相对含量控制。根据计算，花凉亭初始流体的δ³⁰Si约为-0.15‰~ -0.08‰，比榴辉岩偏重，二者之间的分馏系数Δ³⁰Si_{liquid-eclogite}≈0.25‰。花凉亭脉体中不同期次结晶产物之间具有显著的δ³⁰Si-SiO₂线性正相关关系（如图），显示了流体活动过程中Si同位素的演化趋势。

图6.1.  港河-花凉亭样品中Si同位素的演化趋势。

6.2. 变质过程中的Ba同位素分馏: Gu(古晓锋)(准备中)

Ba一方面在变质过程中非常容易随熔/流体释放迁移，另一方面又在板片俯冲过程中经常赋存在高压矿物多硅白云母中从而保持稳定，使得Ba同位素在示踪壳幔物质循环和流体活动等方面都有很大的潜力。我们研究了部分俯冲带高压－超高压榴辉岩及相关脉体，发现脉体相对于榴辉岩具有显著偏高的δ^137/134Ba值，特别是经历过多期次结晶过程的变质流体的δ^137/134Ba值会进一步升高。这是部分岛弧岩浆岩具有高δ^137/134Ba值的可能原因。相反，片麻岩脱水释放的变质流体则具有低δ^137/134Ba值的特征。因此，Ba同位素能够用于区分形成变质脉体的流体是来自榴辉岩内部还是外部。对不同变质级别的镁铁质岩石的Ba同位素研究发现，绿片岩的δ^137/134Ba值继承了原岩的特征，而角闪岩和榴辉岩的δ^137/134Ba值变化都比较大，这可能与它们经历过不同程度的变质脱水和水－岩相互作用有关。 

图6.2.  Ba同位素在流体结晶演化过程中的分馏。