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自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)研究所取土鉆機(jī)申婷婷等科研人員日前通過(guò)研究俯沖帶葉蛇紋石脫水反應(yīng)前晶胞參數(shù)的變化特征，發(fā)現(xiàn)了俯沖帶葉蛇紋石晶胞參數(shù)與溫壓條件的拓?fù)潢P(guān)系。

葉蛇紋石是一種俯沖帶高溫高壓蛇紋石變種，是大于100km深俯沖帶中最主要的含水礦物，其脫水過(guò)程影響著俯沖帶島弧巖漿的形成、深源地震的發(fā)生以及殼幔物質(zhì)循環(huán)等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。然而，由于葉蛇紋石穩(wěn)定溫壓范圍很廣，加之造山帶中蛇紋巖體礦物組合相對(duì)簡(jiǎn)單，因此很難確定其變質(zhì)溫壓條件，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)其俯沖深度和變質(zhì)過(guò)程進(jìn)行限定。針對(duì)上述問(wèn)題，科研人員從葉蛇紋石的結(jié)構(gòu)著手，試圖通過(guò)其晶胞參數(shù)的變化建立葉蛇紋石溫壓計(jì)，進(jìn)而限定蛇紋巖的變質(zhì)溫壓條件及過(guò)程。

課題組利用SEM-FIB切割技術(shù)對(duì)高溫高壓實(shí)驗(yàn)樣品及西取土鉆機(jī)南天山天然蛇紋巖樣品中的葉蛇紋石進(jìn)行切割，得到厚度約0.15μm的薄片后通過(guò)透射電鏡TEM獲得其a軸方向的晶格條紋，計(jì)算得到葉蛇紋石對(duì)應(yīng)的m值。

經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究，科研人員得出以下三條新認(rèn)識(shí)。一是P-T-m圖解可指示天然葉蛇紋石的溫度-壓力與m值的拓?fù)潢P(guān)系。在沒(méi)有特殊變質(zhì)礦物組合的條件下，通過(guò)獲得葉蛇紋石的m值統(tǒng)計(jì)峰值，可推斷蛇紋巖體的變質(zhì)溫壓條件。二是葉蛇紋石隨溫度升高，Al含量升高，m值減小，逐漸釋放結(jié)構(gòu)水。在進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中，雖未達(dá)到葉蛇紋石的完全分解脫水曲線(xiàn)，但葉蛇紋石也逐漸脫水為寄主巖石提供孔隙水導(dǎo)致其構(gòu)造變形。這一認(rèn)識(shí)對(duì)研究俯沖板片與上覆地幔楔之間的物理變形及解耦機(jī)制至關(guān)重要。三是俯沖過(guò)程中，葉蛇紋石不斷調(diào)整Al含量，在其分子結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生納米級(jí)綠泥石包裹體，導(dǎo)致微米級(jí)尺度的原位葉蛇紋石成分測(cè)試可能存在較大偏差。

該研究第一次從結(jié)構(gòu)角度提供了限定葉蛇紋石溫壓條件取土鉆機(jī)的證據(jù)，為揭示蛇紋石成因環(huán)境、探討礦化條件和開(kāi)展?jié)摿Y源評(píng)價(jià)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。