陈菲 苏文 李晓光 胡鑫蒙 高静

1. 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室，北京 1000292. 中国科学院大学，北京 100049

金红石由于具有较好的稳定性，可作为重要的副矿物广泛分布在近地表、岩浆岩、低压-高压-超高压变质作用的各种岩石、甚至在月球和陨石中(Goldsmith and Force, 1978; Force, 1991; Banfield and Veblen, 1991; Hwangetal., 2000; Zhangetal., 1998; Luvizotto and Zack, 2009; Hanaor and Sorrell, 2011)。由于类质同像的存在，金红石中常常载入许多其它金属离子(Morris, 1973; Kalfounetal., 2002; Zacketal., 2002; Carruzzoetal., 2006)，为此金红石作为副矿物出现在各类岩石中，是微量元素特别是Nb、Ta、Ti、Zr、Hf等HFSE的主要载体矿物之一(Rudnicketal., 2000; Kalfounetal., 2002; Liangetal., 2009; Schmidtetal., 2009)，所以它们在金红石中的含量以及替代关系可以为变质条件和地质演化提供信息(Brenanetal., 1994; Muradetal., 1995; Smith and Perseil, 1997; Zacketal., 2002; Spandleretal., 2003)；此外由于金红石具有较强的H亲和性，它也是名义无水矿物中含水量最高的矿物之一(Force, 1991; Carruzzoetal., 2006; 梁金龙等, 2007)。因此，高温高压下金红石矿物的稳定及其演化对于了解地球深部的水、微量元素的迁移和循环具有重要的科学意义。然而，在此之前从岩石圈到地球深部的运动的基本判断是依据热力学相平衡计算和岩石学观测的结果以及其推论，缺少充分的高温高压条件下的物理化学性质的限定(张雪彤等, 2016)。高温高压条件下金红石晶体结构和水溶解度、OH与之相关的微量元素耦合的数据是严重缺乏的，因为我们目前采集的天然的金红石样品中H2O可能已经受到后期地质事件如退变质反应、热液蚀变等作用的影响而达到新的平衡，从而不能有效地反映其初始组成。

因此，本文旨在通过原位的高温高压实验来模拟俯冲带中金红石晶体结构及其OH的稳定性，从而了解深俯冲带流体中金红石在地质过程中的行为及作用。……