摘 要：造山带中的高压/超高压岩石（如榴辉岩）记录了物质向下俯冲到地幔深度发生高压/超高压变质作用而后折返到地表的一系列地球动力学过程。目前我们对矿物在俯冲和折返过程中的变质作用已经有了比较深入的了解，但是我们对俯冲带深部岩石的折返过程仍然存在一些疑问。文章对折返模式中的俯冲隧道型折返模式进行了简单的探讨，讨论了俯冲隧道型折返模式在地学研究中的作用，希望为俯冲隧道型折返模式的发展与完善做出贡献。
关键词：造山带;变质作用;俯冲隧道
中图分类号：P541 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）02-0057-02
Abstract： High pressure-ultrahigh pressure rocks （such as eclogites） in the orogenic belt record a series of geodynamic processes of the materials that experienced deep subduction and exhumation to the earth surface. At present， we have a deep understanding of the metamorphism of minerals in the process of subduction and exhumation， but we still have some doubts about the process of exhumation of deep rocks in the subduction zone. This paper briefly explores the subduction channel exhumation model， and discusses the role of subduction channel exhumation model in geological research， in the hope ofmaking contributions to the development of subduction channel exhumation.
Keywords： Orogenic belt; metamorphism; subduction channel
前言
高压/超高压变质矿物广泛的分布在世界各地，它記录了众多的地质学信息，对于高压/超高压变质矿物的研究在地质学上是一个十分重要的命题。而经历深俯冲发生高压/超高压变质作用矿物的折返过程作为该命题的重要组成部分也吸引了众多学者的关注。深入了解俯冲带深部岩石的折返机制对地质学研究有着十分重要的意义。
1 俯冲隧道模型及基本概念
俯冲隧道是指板块汇聚边界下伏的俯冲板片与上覆板片之间由较软弱物质组成的强变形带，其中含有发生相向运动的地壳地幔物质， 构成板块界面的相互作用[1]。它最初是由Shreve和Cloos根据大洋俯冲带的探索研究提出建立的。俯冲隧道宽度的范围有较大的差距，从几百米到几公里不等。大洋俯冲隧道主要由下壁俯冲大洋地壳、上壁地幔楔和内部构造混杂岩这三个单元组成。其中下壁俯冲大洋地壳是由一些海底沉积物、蚀变玄武岩与辉长岩组成， 它在洋壳俯冲过程中会随温度压力增加发生不同程度变质变形、脱水熔融;上壁地幔楔是存在于上覆板块之下的地幔橄榄岩;内部构造混杂岩主要为大洋板片俯冲过程中从俯冲洋壳表面刮削下来的沉积岩及其下伏的玄武岩，含有少量从地幔楔底部刮削下来的橄榄岩， 并且在刮削过程中受到了俯冲洋壳来源的熔/流体交代形成蛇绿岩组合[2]。
2 俯冲隧道型折返模式的基本过程及判断方法
首先地幔楔隧道壁由于受到机械刮削作用，导致向下俯冲的大洋岩石圈板片的上地壳物质被拆离成不同大小的地壳碎块进入俯冲隧道，这些洋壳物质可以俯冲到地幔深度而后被低密度物质（如：蛇纹岩）形成的回流带回地表，这就是俯冲隧道型折返模式的基本过程。这种折返模式广泛的应用于含蛇纹石混杂岩中洋壳榴辉岩的折返过程。
通过不断地学习研究，我们对俯冲隧道型折返模式有了更深刻的认识，所以我们可以通过俯冲隧道型折返模式产出的高压-超高压地体的特征为依据来判断折返模式的类型。下面是对俯冲隧道型折返模式特征的总结：（1）不同类型岩石呈混杂状产出;（2）变质峰期温压条件变化显著;（3）变质峰期年龄散布在一定年龄段内;（4）具有复杂的P-T轨迹及压力循环[2，3]。
3 俯冲隧道型折返模式的发展与存在的问题
俯冲隧道模型最早是基于对现代汇聚板块边界的地震资料和深海钻探资料而建立的，模型设计的深度最深为30km。之后一些学者使用新的方法和新的科学技术（如数值模拟）通过实验研究把俯冲隧道模型的深度延伸到俯冲带100km，并对俯冲带深部动力学环境及高压-超高压岩石的折返机制进行了探讨[4]。相平衡热力学模拟计算与超高压变质岩中微粒金刚石的发现更是说明了大洋俯冲隧道中形成的高压-超高压岩石的折返深度可达120km[5]。在这个深度，发生深俯冲的洋壳物质的密度大于周围地幔岩石的密度，所以依靠自身的浮力很难折返到地表，但是由于洋壳物质在俯冲过程中会发生脱水反应释放出富水流体，而后这些流体与上伏板块的地幔橄榄岩会发生反应将其转换成蛇纹岩，这样在上下板块之间就形成了以蛇纹岩为主的俯冲隧道，由于蛇纹岩的密度低于周围的地幔岩，所以密度大的洋壳物质可以在低密度的蛇纹岩的包裹下发生折返作用。数字模拟技术也预测了在蛇纹岩质的俯冲隧道中存在向下、向上流动和对流作用[6]。
随着研究的不断深入，一些学者发现俯冲隧道型折返模式也可以很好地运用到大陆俯冲作用中[7]。他们将俯冲隧道型折返模式用于探讨大陆俯冲作用过程中的壳幔相互作用、流体作用、化学地球动力学过程及超高压岩石的折返机制，并取得了很好的学术成果。
由于前人对俯冲隧道型折返模式进行了大量的实验研究，所以我们对其也有了更深刻的理解，但是目前为止我们对俯冲隧道模型仍然存在众多的疑问没有解决。比如大陆俯冲隧道与大洋俯冲隧道的差异，俯冲隧道的流变学性质等问题还需我们进一步的研究探讨。
4 结束语
高压-超高压岩石的折返机制是个复杂的命题，本文仅论述了俯冲隧道型的折返模式，其中仍有诸多的问题尚不清楚，由于俯冲隧道型折返模式的过程十分复杂，因此需要我们更加努力的研究，从而深入理解俯冲带深部岩石的折返机制，这对我们地质学的发展有着深远的意义。
参考文献：
[1]Shreve R L， Cloos M. 1986. Dynamics of sediment subduction， mélange formation， and prism accretion [J]. Geophys Res， B91：10229-10245.
[2]郑永飞，陈伊翔，戴立群，等.发展板块构造理论：从洋壳俯冲带到碰撞造山带[J].中国科学，2015，45（6）：711-735.
[3]Hacker B R， Gerya T V. Paradigms， new and old， for ultrahighpressure tectonism [J]. Tectonophysics， 2013，603：79-88.
[4]Chen Y， Ye K， Wu T F， Guo S. Exhumation of oceanic eclogites： Thermodynamic constraints on pressure， temperature， bulk composition and density[J]. Metamorph Geol， 2013，31：549-570.
[5]Sobolev N V， Shatsky V S. Diamond inclusions in garnets from metamorphic rocks： A new environment for diamond formation[J]. Nature， 1990，343：742-746.
[6]Gerya T V， Stckhert B， Perchuk A L. Exhumation of high-pressure metamorphic rocks in a subduction channel： A numerical simulation[J]. Tectonics， 2002，21：1056.
[7]鄭永飞，赵子福，陈伊翔.大陆俯冲隧道过程：大陆碰撞过程中的板块界面相互作用[J].科学通报，2013，58（23）：2233-2239.
