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自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)研究所取土鉆機申婷婷等科研人員日前通過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)與溫壓條件的拓撲關(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)等一系列動力學(xué)過程。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簡單，因此很難確定其變質(zhì)溫壓條件，導(dǎo)致無法對其俯沖深度和變質(zhì)過程進行限定。針對上述問題，科研人員從葉蛇紋石的結(jié)構(gòu)著手，試圖通過其晶胞參數(shù)的變化建立葉蛇紋石溫壓計，進而限定蛇紋巖的變質(zhì)溫壓條件及過程。

課題組利用SEM-FIB切割技術(shù)對高溫高壓實驗樣品及西取土鉆機南天山天然蛇紋巖樣品中的葉蛇紋石進行切割，得到厚度約0.15μm的薄片后通過透射電鏡TEM獲得其a軸方向的晶格條紋，計算得到葉蛇紋石對應(yīng)的m值。

經(jīng)過一系列實驗研究，科研人員得出以下三條新認識。一是P-T-m圖解可指示天然葉蛇紋石的溫度-壓力與m值的拓撲關(guān)系。在沒有特殊變質(zhì)礦物組合的條件下，通過獲得葉蛇紋石的m值統(tǒng)計峰值，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。在進變質(zhì)過程中，雖未達到葉蛇紋石的完全分解脫水曲線，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。這一認識對研究俯沖板片與上覆地幔楔之間的物理變形及解耦機制至關(guān)重要。三是俯沖過程中，葉蛇紋石不斷調(diào)整Al含量，在其分子結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生納米級綠泥石包裹體，導(dǎo)致微米級尺度的原位葉蛇紋石成分測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的證據(jù)，為揭示蛇紋石成因環(huán)境、探討礦化條件和開展?jié)摿Y源評價提供了堅實的理論基礎(chǔ)。