大别山港河和花凉亭超高压岩石中多期次绿帘石成因和Sr－Nd同位素组成：对多期次变质流体来源和演化的制约

Multi-stage epidote has been recognized in eclogites, amphibolites, gneisses and various metamorphic veins from the Ganghe and Hualiangting areas in the Dabie UHP metamorphic terrane. The epidote records multi-stage metamorphic evolution and fluid activities during deep subduction and exhumation processes of these rocks. Our available study shows that various stages of epidote in some eclogites grew in distinct P-T conditions and have distinctly different compositions and Sr-Nd isotopic ratios, indicating that various stages of fluid might have different sources, mechanisms,compositions and evolution histories. Based on these results, we plan to investigate the host HP-UHP rocks and multi-stage epidote from Ganghe and Hualiangting areas by petrology, petrological and mineral geochemistry and in-situ Sr-Nd isotopic analyses. We want to constrain (1) the genesis and significance of multi-stage epidote in HP-UHP rocks; (2) P-T conditions, compositions and Sr-Nd isotopic signatures of epidote-forming multi-stage fluids in UHP rocks; (3) sources, transport scale and evolution process of the multi-stage fluids in UHP rocks. This study will provide key scientific data to elucidate the behavior and geochemcial signature of the subduction-zone fluid.

大别山超高压变质带港河和花凉亭地区的榴辉岩、角闪岩、片麻岩和各类变质脉体中均发育多期次绿帘石，这些绿帘石记录了上述高压－超高压岩石在深俯冲－折返过程中多期次变质演化和流体活动的重要信息。我们前期的研究显示一些榴辉岩中不同变质期次的绿帘石具有显著不同的形成温压条件、地球化学成分与Sr－Nd同位素组成，表明不同期次的变质流体可能具有不同的来源、形成机制、成分和演化历史。因此，申请人拟对这些高压－超高压岩石及其中不同变质期次的绿帘石进行系统的岩石学、全岩/矿物地球化学和激光原位微区Sr－Nd同位素研究，以确定（1）各类岩石中多期次绿帘石的成因和岩石学意义；（2）超高压岩石中不同期次流体的温压条件、成分特征和Sr－Nd同位素组成；（3）超高压岩石中不同期次变质流体的起源、运移尺度和演化过程。上述科学问题的研究将为阐述俯冲带流体行为和地球化学特征提供关键的科学依据。

本项目对大别变质带港河和花凉亭地区超高压榴辉岩、角闪岩、片麻岩和各类高压脉体及其中发育的多期次绿帘石进行了详细的矿物学、岩石学和地球化学研究。通过细致的野外考察、岩相学分析、变质相平衡模拟、矿物和全岩主微量元素、绿帘石和磷灰石原位Sr-Nd同位素分析、流体成分计算、微区原位年代学研究，系统总结了俯冲带各类变质岩石中绿帘石的种类和特征，确定了这些岩石所代表的俯冲板片中多期次流体的源区、成因机制、成分、运移尺度/方式、结晶过程和地球化学行为，为示踪同一岩石中多期流体提供了重要研究手段。项目取得的重要成果如下：（1）在港河超高压榴辉岩中识别出六种结构类型绿帘石，通过绿帘石微量和原位Sr同位素确定榴辉岩相流体来自榴辉岩内部，主要以弥散式的方式运移；角闪岩相流体来自围岩（片麻岩），主要以通道式的方式运移。（2）根据绿帘石显微结构和成分特征，识别出超高压流体—绿帘石相互作用过程中存在两种溶解作用方式（即一致溶解和不一致溶解），发现二者均导致LILE和LREE元素发现显著迁移。（3）确定花凉亭超高压榴辉岩中形成多期复合脉体的流体均来自于榴辉岩内部，通过绿帘石—流体成分模拟，确定多期复合脉体由同一超高压流体经多期次结晶过程形成。提出绿帘石La、Cr、和δEu可以作为脉体结晶次序的指示标志。（4）利用绿帘石成分和Sr同位素组成限定了绿片岩相变质流体的氧逸度条件和来源，提出低压绿帘石和金红石的出现可以作为俯冲板片中氧逸度升高的矿物学标志。.通过本项目的研究，在国际岩石学、矿物学、地球化学权威期刊上发表第一作者SCI论文6篇，其中发表在矿物学权威期刊《American Mineralogist》的论文获主编推荐为亮点与突破论文。