高场强元素Nb-Ta-Ti通常认为是流体不运移元素，常用来判别构造环境及热液变质过程中计算元素迁移量的参考元素，高温高压实验也证明TiO2在富水流体中溶解度极低，从而支持富水流体难以迁移Nb-Ta-Ti的观点。然而在俯冲折返的榴辉岩中发现大量含金红石的石英脉，指示在特殊条件下Nb-Ta-Ti是运移的。俯冲板片变质脱水形成的流体不只是简单的富水流体，因为随着温度压力的升高，水在熔体中的溶解度升高，同时熔体在水中的溶解度也升高，所以在高温高压条件下二者完全混溶形成富含硅酸盐成分的超临界流体，这种流体可能具有超强的元素迁移能力。榴辉岩中的石英脉通常认为是从超临界流体中沉淀出来的，超临界流体可以搬运高场强元素并且导致Nb/Ta分异，并且推测超临界流体具备低Nb/Ta比值特征，这种低Nb/Ta的超临界流体从板片抽取后可以使残留榴辉岩具备高Nb/Ta值从而解决“Nb-paradox”问题。这个假说是否成立取决于超临界流体对金红石的溶解能力以及Nb-Ta在金红石与超临界流体之间的分配行为，然而这个领域的实验研究尚处于空白。
为了解决上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室博士生陈伟在研究员熊小林的指导下利用高温高压实验手段研究了金红石在富硅超临界流体中的溶解度及Nb-Ta分配和分异行为，综合温度、压力和流体成分的影响后可以得到以下结论：
（1）俯冲带环境中超临界流体是迁移高场强元素的有效介质。
（2）超临界流体从俯冲板片抽取后并不能导致残留榴辉岩具备高Nb/Ta比值的特征。
（3）多数情况下超临界流体从俯冲板片脱离后由于减压和与地幔反应将分解为两个不混溶流体相；稀的流体到达岛弧岩浆源区直接触发其熔融，而稠的流体相（像熔体）在板片/地幔界面交代地幔，可能并被板片拖到深部成为尾弧碱性岩浆的源区。
由中科院先导专项B(XDB18000000)及国家自然科学基金（41373061）资助，研究成果6月份已发表在Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。
图1硅酸盐-H2O体系临界曲线及该研究的温压条件
图1 硅酸盐-H2O体系临界曲线及该研究的温压条件
图2 实验产物
图2 实验产物
图3 压力、温度和水含量对超临界流体中TiO
2溶解度及Nb-Ta分配的影响
图3 压力、温度和水含量对超临界流体中TiO2溶解度及Nb-Ta分配的影响
来源：中国科学院广州地球化学研究所
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