【研究亮点】申婷婷等—JP：俯冲带含电气石蓝片岩的岩石学

及深部硼循环过程

　　高压-超高压岩石是研究俯冲带变质演化、水岩相互作用和成矿作用的关键。电气石是一种硼硅酸盐矿物，硼（B）同位素可以用来示踪水岩相互作用，对揭示壳幔循环过程具有重要意义。目前世界范围内报道的含电气石高压-超高压变基性岩石比较稀少，中国西南天山造山带是世界上少有的大洋型高压-超高压变质带，出露含电气石的高压-超高压岩石，成为研究俯冲带硼（B）循环过程的重要载体。电气石的成因如何，B元素如何在俯冲带循环，这些问题的解决，将对解释俯冲带水-岩相互作用规律和岛弧岩浆地球化学具有重要意义。

　　本研究对新疆西南天山高压-超高压变质带出露的含电气石脉高压蓝片岩开展岩石学和地球化学研究，对硼同位素进行了模拟计算，获得了电气石及围岩的硼同位素特征，构建了电气石的形成过程和含硼流体来源模型，探讨了俯冲带深部硼循环的过程和规律。取得了以下重要进展：

　　（1）查明了电气石存在进变质和退变质两期生长过程

　　通过详细的岩石学和相平衡模拟计算，电气石生长过程分为两期：TurI在进变质过程460/470ºC，~1.9 – 2.1Gpa条件下生长，TurII在退变质过程460 – 490ºC，~2.1 – 1.7GPa条件下生长（图1-2）。TurI期电气石包裹在石榴石的核幔部，或者是脉体或基质电气石的核部；TurII期电气石为脉体或基质电气石的边部。

图1. 含电气石脉蓝片岩和不含电气石蓝片岩的薄片照片

图2. 示意图展示两期电气石的生长过程和特征

　　（2）揭示了形成电气石的富硼流体来源自围岩超高压蛇纹岩脱水作用

　　对围岩变泥质岩、蛇纹岩和寄主蓝片岩做了全岩B同位素测试，结果表明蛇纹岩的B同位素特征与电气石核部的同位素特征相似（图3）。B同位素分馏模拟计算显示，2GPa条件下与变泥质岩、蓝片岩和蛇纹岩平衡的流体的B同位素组成分别为：–9 ~ –5‰，–11 ~ –1‰和+8 ~ +17‰。综合含电气石蓝片岩的全岩主微量地球化学、电气石矿物化学和B同位素特征，提出产生电气石的富B流体来自于围岩超高压蛇纹岩的脱水作用。

图3. 各类岩石全岩B同位素特征投图

　　（3）提出了电气石是地幔新的重B同位素储库

　　已有研究显示，俯冲带变泥质岩以及蛇纹岩都会发生脱流体过程，B元素和其重B同位素（11B）优先进入流体相，导致进入地幔深部的B元素含量以及δ11B值都很低，形成了富集轻B同位素（10B）为特征的地幔储库。但本研究发现，俯冲带变基性岩能够捕获流体中重B同位素并保存于电气石中，从而将大量的重B同位素带到更深地幔，对全球尺度的硼元素地球化学循环产生重要影响。

　　通过对中国西南天山高压-超高压带含电气石脉蓝片岩开展研究，阐明了电气石的富B流体来自于围岩蛇纹岩的浅部脱水，揭示了俯冲带中B元素的迁移过程，改变了原有的地幔轻B同位素储库观点，提出新的俯冲带重B储库观点，对理解俯冲带水岩相互作用及B元素壳幔循环具有重要意义。

　　该项研究成果获得国家自然科学基金（42272065, 42172069, 92062215），国家重点研发计划（2023YFF0804401），中国地质调查局项目（DD20221817, DD20242125, DD20242124）和中国地质科学院基本科研业务费（JB2311）的联合资助，近期发表在国际权威杂志Journal of Petrology上。

　　Tingting Shen, Han Hu, Lifei Zhang*, Jie Xu, Zuolin Tian, Thomas Bader, Jinlong Ma, Jianxin Zhang, Weigang Peng, Jingsui Yang, 2024. Petrology of tourmaline-bearing blueschist from SW Tianshan, China, and its implication in B-rich fluid migration in subduction zone. Journal of Petrology, 65, egae116.

　　链接网址：https://doi.org/10.1093/petrology/egae116