青藏高原作为最具代表性的碰撞造山带，经历了不同类型的拆沉过程。其下地壳和地幔岩石圈被认为可能是在造山发育过程中发生拆沉作用而被移除。以往的数值和模拟实验等研究表明，高密度的榴辉岩在俯冲板块断裂和下地壳移除过程中起着至关重要的作用。榴辉岩化的下地壳和地幔岩石圈会产生比下伏地幔更大的密度，从而引发重力失稳。然而，高温高压下对于榴辉岩的密度约束有限，并且根据以往地球物理数据或数值模拟研究并不能精确地约束榴辉岩的密度。

针对上述科学问题，中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压院重点实验室周文戈研究员课题组与国内外学者合作，在同一样品腔内对所有榴辉岩主要组成矿物（石榴子石、绿辉石和绿帘石）的状态方程进行了系统研究，结合不同拆沉过程的地热条件，讨论了西藏俯冲板块断裂和榴辉岩化下地壳剥蚀过程中的密度演化。结果显示：

（1）   西藏榴辉岩石榴子石占比为40 %-60 %，与周围橄榄岩相比，密度高约7 %-11 %，铁含量的增加会使榴辉岩比周围橄榄岩密度高10 %-15 %。

（2）   对于西藏榴辉岩而言，37 %-64 %榴辉岩化的俯冲板块可产生与重力异常观测到的密度差相一致的结果。在这种情况下，板块碎片会下沉75-155 km，与地球物理观测结果相符。

（3）   榴辉岩可能是印度-亚洲大陆碰撞过程中引发拆沉作用的一个潜在因素，并且高丰度的石榴子石、高铁含量和高程度的榴辉岩化更有利于促进拆沉作用的发生。

图1.（a）青藏高原地质示意图；（b）印度-欧亚大陆碰撞卡通示意图。

以上研究成果以Thermal equation of state of the main minerals of eclogite: Constraining the density evolution of eclogite during the delamination process in Tibet为题发表于地球科学领域期刊《Solid Earth》。叶之琳博士为文章第一作者，范大伟研究员和许金贵博士为文章共同通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金（42172048，U2032118和41802043）、中国科学院青年创新促进会专项基金（2018434）、中国科学院“西部之光”人才培养引进计划“西部青年学者”B类项目、贵州省科技计划基础研究（科学技术基金）重点项目（黔科合基础-ZK[2021]重点042）、贵州省高层次留学人才创新创业择优资助项目（留学人才择优资助合同（2019）10号）等项目联合资助。

文章信息如下：Z. L. Ye, D. W. Fan*, B. Li, Q. Z. Tang, J. G. Xu*, D. Z. Zhang, and W. G. Zhou (2022) Thermal equation of state of the main minerals of eclogite: Constraining the density evolution of eclogite during the delamination process in Tibet. Solid Earth, 13, 745–759.

文章链接：https://se.copernicus.org/articles/13/745/2022/

延伸阅读：

1）Z. L. Ye, D. W. Fan*, Q. Z. Tang, J. G. Xu*, D. Z. Zhang, and W. G. Zhou. (2021) Constraining the density evolution during destruction of the lithospheric mantle in the eastern North China Craton. Gondwana Research, 91, 18-30

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1342937X20303075

2）J. G. Xu, D. Z. Zhang, D. W. Fan*, P. Dera*, F. Shi, and W. G. Zhou. (2019) Thermoelastic properties of eclogitic ternary garnets and omphacites: Implications for deep subduction of oceanic crust and density anomalies in the upper mantle. Geophysical Research Letters, 46(1), 179-188

文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018GL081170

（高压室 周文戈课题组/供稿）