碳酸岩是主要由方解石、白云石、铁白云石等碳酸盐矿物和一丝硅酸盐矿物组成的岩浆岩，碳酸盐矿物比例大于50%，SiO2含量时时小于20% (Le Maitre et al.， 2002) 。碳酸岩的商议历史相对较短，最早由Bose (1884) 提议，Högbohm (1895) 领先对瑞典Alnö碳酸岩进行了商议，关联词否存在岩浆成因的碳酸岩，一直存在很大争论，直到20世纪60年代初在非洲坦桑尼亚东部发现了正在喷溢的碱性 (钠质) 碳酸岩火山 (Dawson，1962) ，才脱手以前被经受与认可。跟着商议的束缚深入，发现碳酸岩发祥地幔，而且与稀土、铌等赞理策略矿产资源关系密切，因而越来越受到宠爱 (宋文磊等，2013) 。碳酸岩产出小且少，沉着性较差，容易被风化、剥蚀，而且很容易与其他类型的碳酸盐岩羞辱。据Woolley和Kjarsgaard (2008) 的不王人备统计，截止于2008年，全天下报说念的碳酸岩仅有527处，其中喷发相型47处，独处产出的岩体 (无共生/伴生碱性硅酸岩) 110余处。尽管碳酸岩的产出较少亚洲美女，但其散布极端以前，遍布了全天下七大洲 (图 1) ，非洲西北近海地带的Canary Islands、Cape Verde等地还发现了几处洋岛配景产出的碳酸岩 (Hoernle et al.， 2002) 。
图 1 公共碳酸岩散布图 (引自Woolley和Kjarsgaard，2008) 和中国造山带碳酸岩产出位置
Figure 1 Distribution of carbonatite of the world (modified from Woolley and Kjarsgaard， 2008)
从酿成期间上看，从太古代于今都有碳酸岩的产出，其中最陈腐的碳酸岩距今已约30亿年，位于格陵兰西部的Tupertalik (Bizzarro et al.， 2002) ，而最年青确当属非洲坦桑尼亚的OlDoinyo Lengai碱质火山碳酸岩，20世纪60年代初次不雅察到其喷溢活动之后，2007年后又发现了一次新的喷溢记载，限制比较小，但活动时期较长，一直到2012年还有活动迹象 (Bosshard-Stadlin et al.， 2014) 。碳酸岩的产出有2个较为明显的岑岭和低谷，岑岭期主要聚合于元古代 (古元古代末-新元古代1800~650 Ma) 和白垩纪-更生代。
现时已知的大多数碳酸岩主要产于裂谷配景的板内环境，如德干高原、加拿地面盾 (东南部) 、东非大裂谷系和西伯利亚地盾等地区，其成因被觉得与地幔柱活动干系 (Ernst and Bell， 2010) 。连年来，在一些造山带均发现了碳酸岩，这对商议深部碳轮回 (地球上层-地幔系统之间) 具有伏击价值。碳在地球深手下于不相容元素，含量极端少，它在地球深部的储存思情以及发祥历程是现时关爱的焦点。跟着环境和地点的日益恶化，东说念主们益发关爱地球各圈层之间物资和能量的交换，以及地球里面碳 (主要所以CO2的形式) 的开释对地表环境、地点变化的影响，对于地球上层的碳轮回 (气圈-水圈-生物圈-泥土圈) 已有大都的商议完毕，但由于条目所限，对地球深部的了解还相对较少，大部分深远主要基于高温高压践诺使命。因此，加强对碳在地球里面的散布、存储和轮回的商议，不仅对于深远地球里面碳的开首，而且对公共限制的碳轮回作用的深远，都具有十分伏击的作用和意旨 (Hirschmann et al.， 2009；Dasgupta and Hirschmann， 2010) ，而造山带碳酸岩的商议，是一个伏击的碎裂口。
1 造山带碳酸岩的散布现时在芬兰、加拿大、巴基斯坦和中国的造山带内均有碳酸岩产出。芬兰楠塔利 (Naantali) 碳酸岩位于波罗的海地台 (Woodard and Hetherington， 2014) ，该区域散布有1.92~1.88 Ga的岛弧火山岩，1.83~1.81 Ga的高温麻粒岩以及由泥质搀和岩、玄武质和安山质钙碱性变质火山岩、英云闪长岩、重熔花岗岩组成的混杂岩，领路波罗的海地台资格了早元古代的俯冲和造山历程。楠塔利碳酸岩呈脉体产出，与钾质煌斑岩共生，它们主要由方解石组成，含一丝磷灰石和副矿物褐帘石、榍石和透辉石。碳酸岩的锆石和茕居石U-Th-Pb年齿为1.8 Ga，领路它们为造山带的产物。加拿大马尼托巴碳酸岩位于北好意思地台的元古代哈德森中央造山带 (Trans-Hudson Orogen) (Chakhmouradian et al.， 2008) 。该造山带是太古代三大板块 (Hearne，Superior和Sask克拉通) 拼合的产物，它们主要由1.9 Ga的变质火山岩+变质千里积岩组成的绿岩带组成。绿岩带被1.8 Ga的辉长岩和同碰撞花岗岩侵入。马尼托巴碳酸岩呈脉体，侵入正长岩内，它们主要由方解石组成，含一丝磷灰石和单斜辉石，副矿物包括褐帘石、榍石、锆石、角闪石、金云母、磁铁矿、重晶石和萤石。马尼托巴碳酸岩的成岩年齿并莫得报说念，但它们具有低的δ13C组成，Chakhmouradian等 (2008) 提议开首于地壳俯冲的物资。在巴基斯坦的喜马拉雅造山带也有碳酸岩的产出 (Tilton et al.， 1998) ，主要散布在Loe Shilman和Sillai Patti地区，它们呈脉体产出，主要由方解石组成，黑云母的Rb-Sr年齿为31 Ma。Loe Shilman碳酸岩与钾质岩和煌斑岩密切共生，而Sillai Patti呈独处脉体产出。
中国造山带发育，也蕴涵了大都的碳酸岩，包括四川攀西喜马拉雅期造山带、秦岭造山带和华北中央造山带 (图 1) 。四川攀西地区北起牦牛坪，向南经里庄至大陆乡，直通冕宁、西昌、德昌3县市，长150 km以上的碳酸岩带。碳酸岩主要呈脉体或透镜体产出，与石英正长岩密切共生。牦牛坪碳酸岩产状总体与北东向断裂一致，主脉两侧有细脉侵入正长岩。脉宽90~200 m，沿倾向延迟400 m未尖灭。岩脉主要由方解石组成，次为黑云母、霓石、霓辉石、钠铁闪石和正长石等，常见副矿物有磷灰石和榍石等。岩脉边际发育霓长石化和钠铁闪石化。蒲广平 (2001) 获碳酸岩脉中镁钠铁闪石K-Ar为32 Ma，与区内正长岩年代 (K-Ar稀释法年齿为28~40 Ma) 周边。里庄碳酸岩限制较小，呈透镜体产于正长岩内，其矿物组成与牦牛坪一样。碳酸岩中辉钼矿Re-Os模式年齿为28 Ma、黑云母Ar-Ar年齿为31 Ma (田世洪等，2008) ，与正长岩的Ar-Ar年齿 (27 Ma) 周边。大陆乡碳酸岩沿走滑断裂酿成的构造裂隙侵入，岩体周围角砾岩筒发育，其矿物组成基本与牦牛坪一样，但出现天青石和石英斑晶，其黑云母Ar-Ar年齿为13.2 Ma (田世洪等，2008) 。四川攀西地区位于扬子克拉通的西缘，从元古代至更生代资格了复杂的构造演化 (Hou et al.， 2009):元古代原特提斯洋板块向扬子板块下俯冲；古生代的古特提斯洋板块在早二叠世向西的俯冲，导致了扬子板块西缘周折为被迫大陆边际；中二叠世的地慢柱活动，在扬子克拉通的西缘酿成了近南北展布的攀西古裂谷；60~45 Ma印度-亚洲大陆板块的大限制碰撞，扬子克拉通西缘投入喜马拉雅期碰撞造山作用，酿成了位于印度-亚洲大陆碰撞带东缘的碰撞造山带，发育了一系列更生代走滑断裂系统，因此攀西喜山期碳酸岩的成因与地壳物资的俯冲轮回存在密切斟酌，它们也蕴涵了中国第二大的轻稀土成矿带，稀土矿物主要以氟碳铈矿为主，与萤石和方解石酿成稀土矿脉 (Xu et al.， 2008， 2012；Hou et al.， 2009；Liu et al.， 2015；Xie et al.， 2015) 。
秦岭造山带是华北与扬子两地面质构造单位的分界和承接地，在中国大陆地质构造演化中占有伏击地位。前东说念主对秦岭造山带进行了大都深入的地质商议，取得了好多伏击的商议完毕，详情了扬子板块与秦岭微板块和华北板块之间的碰撞时限以及中更生代陆内造山作用与构造演化等 (张国伟等，2001；张本仁等，2002；路凤香等，2006) 。在志留-泥盆纪，扬子板块和华北板块之间出现秦岭古洋盆，古秦岭洋向北俯冲碰撞，酿成了商丹缝合线。在古秦岭洋向北俯冲碰撞的同期，扬子板块北缘演化出独处的秦岭微板块。三叠纪，扬子板块顺时针动弹，与华北板块拼合碰撞，导致秦岭洋向北俯冲闭合以及厉害的陆内造山活动。秦岭造山带从南到北挨次分袂为南秦岭、北秦岭和小秦岭，其中南北端元均有碳酸岩的产出，包括南秦岭的湖北庙垭和小秦岭的陕西华阳川、黄龙铺等地 (Xu et al.， 2007， 2010a) 。湖北庙垭碳酸岩位于南秦岭武当地块西南缘，呈岩株状侵入元古界耀岭河群中。碳酸岩与正长岩在空间上共生，主要由方解石组成，含有一丝黑云母、霓石、磷灰石和长石等矿物。Xu等 (2014) 取得碳酸岩内茕居石的U-Pb年齿为232 Ma。陕西华阴至洛南一线的华阳川、垣头、黄龙铺等地的碳酸岩产于秦岭造山带北缘的小秦岭，碳酸岩主要呈脉状，侵入太古界太华群和中元古界熊耳群的变质岩中，未见同期代的碱性岩出露。碳酸岩主要属方解石碳酸岩，精深含有石英、霓石、钠铁闪石、金云母、天青石、磷灰石和长石等。Stein等 (1997) 和Song等 (2015) 取得黄龙铺和垣头碳酸岩内辉钼矿的年齿分别为221 Ma和226 Ma。尽管南北秦岭造山带的碳酸岩为三叠纪造山带的产物，但其产状和成矿物资明显不同。南秦岭庙垭碳酸岩呈岩株状，富含原生的稀土矿物，丝袜电影包括磷灰石、茕居石和氟碳铈矿等，是大型轻稀土矿床。小秦岭碳酸岩内富含辉钼矿，是中国大型钼矿床，亦然天下上惟逐一处碳酸岩型钼矿床 (Xu et al.， 2010a) 。
华北板块是天下上最陈腐的 ( > 38亿年) 克拉通之一，它资格了复杂的地质变迁，在太古宙末 (约25亿年) 酿成东、西板块，在古元古代 (19~18.5亿年) 东、西板块沿着中央造山带碰撞拼合 (Zhao et al.， 2005) ，最终完成了克拉通化。关联词藻北克拉通却进展出与天下其他克拉通十分不同的特征：从18亿年至古生代一直保握相对沉着，并存在巨厚的太古宙岩石圈根 (包括下地壳和岩石圈地幔) ，但构造地质学、地幔包体和岩浆岩的岩石学和地球化学以及地球物理 (包括地震和地热) 商议均证明 (吴福元等，2008) ，华北克拉通自中生代以来遭逢了厉害的活化更正，发生了大限制的构造变形和岩浆活动，酿成了多种类型的盆地，并追随产生了大都金属矿产和油气资源，使原有的克拉通结构和性质遭到明显的碎裂，被觉得是天下上古克拉通被移离的最好实例。因此，华北克拉通碎裂 (或岩石圈减薄) 已成为继青藏高原和大别-苏鲁超高压变质带之后，中国又一在国外地球能源学界引起以前关爱的首要科知识题亚洲美女，已成为国外地球科学前沿商议范畴。内蒙古丰镇和河北右所堡碳酸岩位于中央造山带内，两地碳酸岩均与辉石岩密切共生，呈脉状产出，富含磷灰石，已达到袖珍磷矿床。丰镇地区的围岩主要为石榴斜长片麻岩、石英岩、石榴黑云片麻岩、石墨片麻岩、大理岩和钙硅质片麻岩。镜下不雅察领路，该碳酸岩主要由方解石组成，次要矿物和副矿物主要包括辉石、磷灰石、金云母、尖晶石、钙钛矿、钛铁矿和稀土矿物。右所堡出露围岩主要为英云闪长质片麻岩、片麻岩、辉长质片麻岩和斜长角闪岩，其碳酸岩矿物组合与丰镇一样。
2 碳酸岩的成因争论碳酸岩时时以小的岩脉、岩墙、岩株、岩锥产出，与金伯利岩、煌斑岩、辉长岩、辉石岩、霓霞岩、霞石岩、粗面岩、响岩、黄长岩和正长岩等碱性硅酸岩组成环状杂岩体，也有独处产出的碳酸岩。大都同位素地球化学和高温高压实考阐明碳酸岩发祥于地幔，其岩浆均衡压力大于3 GPa (Wyllie and Huang， 1975) 。与硅酸盐熔体比拟，碳酸岩熔体相对富含蒸发分，而固液温度、黏度 (1.5×10-2~5×10-3 Ps) 和密度 (2.2 g/cm3) 均较低 (Dobson et al.， 1996) ，极易流动，富含不相容元素，扩散速度很大，在其上涨穿越相对较“冷”的岩石圈地幔时，可与地幔二辉橄榄岩等进行反馈，促使地幔嘱托作用发生，在更正地幔矿物学特征和化学因素的同期，开释富含CO2的流体 (Dasgupta et al.， 2009) 。上世纪80年代以来，碳酸岩的商议快速发展，独特是在同位素和践诺岩石学方面取得了好多伏击进展和新深远： (1) 碳酸岩精深富含Sr和Nd，不错缓冲地壳物资混染的影响，而保留和记载地幔源区的Sr、Nd同位素组成 (Bell，1998) ； (2) 碳酸岩熔体是引起地幔嘱托作用和地幔地球化学不均一性的伏击介质之一，0.1%碳酸岩溶体的嘱托作用，将能导致地幔源区30%~60%不相容元素的活化搬动 (Dasgupta et al.， 2009) ； (3) 碳酸岩的成因与地幔热柱活动相关 (Marty et al.， 1998) ； (4) 碳酸岩源区酿成于HIMU-EM1地幔端元的混互助用 (Bell and Simonetti， 2010) 。关联词碳酸岩与共生碱性岩的成因斟酌一直是争论的焦点，包括：径直开首于地幔橄榄岩的低进程部分熔融作用，与碱性岩并无成因斟酌 (Wallace and Green， 1988) ；富CO2的硅酸岩岩浆经过液态不混溶 (Kjarsgaard and Hamilton， 1989) 或分离结晶作用 (Lee and Wyllie， 1998) 酿成碳酸岩和共生的碱性岩。
相对裂谷碳酸岩的商议，造山带碳酸岩与碱性岩的成因关系商议较少。Chakhmouradian等 (2008) 发现北好意思板块马尼托巴碳酸岩的Ba/Mn、Ba/La、Nb/Th值低于共生的正长岩，这与液态不混溶践诺比值相悖，因此，提议两类岩石并无成因斟酌。尽管许成等 (Xu et al.， 2003) 提议攀西牦牛坪碳酸岩与正长岩有一样的年齿和Sr-Nd同位素组成，两者为液态不混溶的产物。但通盘这个词攀西地区碳酸岩都富集REE，但液态不混溶践诺领路REE优先投入硅酸岩熔体相内，碳酸岩熔体并不富集REE (Veksler et al.， 1998) 。值得瞩想法是，地表侵入的碳酸岩都是资格了不同进程的分离结晶作用，其化学组成并不可代表母体岩浆 (Xu et al.， 2007) ，而践诺完毕开首于开动熔体。南秦岭庙垭碳酸岩是现时少有的呈岩株状侵入的岩体，是商议造山带碳酸岩与共生碱性岩成因斟酌的理思践诺室。咱们欺诈SHRIMP和LA-ICPMS分别详情了南秦岭湖北庙垭碳酸岩里的茕居石U-Pb年齿234 Ma，与碳酸岩共生的正长岩内发现了两类岩浆锆石，其中相对粗晶的锆石U-Pb年齿766 Ma，细粒岩浆锆石年齿U-Pb年齿147 Ma (Xu et al.， 2014， 2015) 。在归并岩体内，发现了多种岩浆锆石的年齿，领路锆石开首的多源性，很难代表真的的岩体就位年齿。镜下不雅察发现，碳酸岩和正长岩内均有许多石英-长石细脉侵入。这也示意可能外来锆石的混入。而碳酸岩是贫硅岩浆，其是否能结晶出锆石一直存在争论 (Le Bas，2006) ，扫描电镜不雅察也未在碳酸岩内发现开动的锆石 (Xu et al.， 2015) ，而茕居石是该岩体内早期结晶矿物，亦然定年的理思对象。
液态不混溶和分离结晶是碳酸岩与共生碱性岩的主要成因模式。庙垭碳酸岩富含原生的稀土矿物，它们的Pb含量也与正长岩周边，而液态不混熔践诺领路REE，Pb优先配分入硅酸岩岩浆 (Veksler et al.， 1998， 2012；Martin et al.， 2013) ，这与庙垭碳酸岩富含REE和Pb的特征不相符。大都长石的分离结晶，将导致残余熔体具有低Ga/Rb和Cr、V、Ni含量 (Zajacz and Halter， 2007) ，而庙垭碳酸岩的Ga/Rb值 (0.7~8.8) 高于正长岩 (0.2~0.6) ，两者的Cr、V、Ni含量也周边，因此并不可用分离结晶模式来解释两者的成因斟酌。此外，庙垭碳酸岩的开动 (87Sr/86Sr)i为0.7036~0.7040，εNd为0.6~-1.1，而正长岩的开动 (87Sr/86Sr)i为0.701~0.7034，εNd为9.4~10.1。同位素特征也不相沿两者有成因斟酌。笔者等在碳酸岩和正长岩内均发现存开动的磷灰石 (Xu et al.， 2015) 。磷灰石富含不相容元素REE、Th、U、Sr和Ba等，它们在碳酸岩和硅酸岩岩浆体系的配分统统已有报说念。因此，根据物资均衡和瑞利分离结晶公式，通过磷灰石的化学组成，不错缱绻它们的母体岩浆因素：
式中：C0和CS分别为开动岩浆和结晶固相的化学因素；DS为固相在熔体中的配分统统；F为分离出的熔体比例。
基于上述公式的模拟完毕领路，庙垭碳酸岩质岩浆比正长岩岩浆具有高的Sr和REE，低的Ba、Th、U、Nb和Ta含量 (图 2) 。开动碳酸岩熔体具有强的轻稀土富集，枯竭Eu极端，而正长岩母体具有相对低的轻稀土富集进程和明显的Eu负极端。在长石/硅酸岩体系，Sr和Eu是相容元素，而Th和U是不相容元素，大都长石的分离结晶，将导致残余富碳酸质的硅酸岩岩浆耗损Sr和Eu，富集Th和U，从而使终末分离的碳酸岩岩浆秉承上述4个元素的组成特征，这与模拟的完毕并不相通。模拟的碳酸岩比正长岩岩浆具有更高的稀土组成，这与液态不混溶践诺明显不同 (图 2) 。因此，尽管庙垭碳酸岩与正长岩在空间上共生，但两者并无成因斟酌。磷灰石是碳酸岩和碱性岩内最常见的副矿物，它们富含不相容元素，其微区因素的商议使命对揭示碳酸岩的成因具有伏击意旨。
庙垭碳酸岩和正长岩开动母体组成由早期结晶的磷灰石模拟缱绻 (Xu等，2015) 。液态不混溶践诺引自Veksler等 (1998) 图 2秦岭造山带庙垭碳酸岩和正长岩开动熔体化学组成比值与液态不混溶践诺完毕对比
图 2 秦岭造山带庙垭碳酸岩和正长岩开动熔体化学组成比值与液态不混溶践诺完毕对比
Figure 2 Comparison of initial compositions of the Miaoya carbonatite and syenite with experimental results of liquid immiscibility
3 碳酸岩母体岩浆与深部碳轮回
连年来，东说念主们刚毅到地球深部碳轮回耐久影响着地表碳的演化和散布。地球里面碳的散布、储存和轮回对于深远公共碳轮回具相关键的作用。俯冲的板片是地球深部碳轮回的主要机制。Dasgupta等 (2013) 通过岩石学商议估算，提议每年有5.4×1013~8.8×1013 g地表碳以千里积作用投入更生洋壳。千里积物和大洋岩石圈中的含碳矿物由俯冲作用 (Hirschmann et al.， 2009；Dasgupta and Hirschmann， 2010; Dasgupta et al.， 2013) 带入地球深部，跟着俯冲的深入，板片被加压加热，板片内的蒸发分元素通过脱水和脱碳作用转动为流体相 (主要为H2O和CO2) ，从板片分离，进取搬动并嘱托上覆地幔楔，导致其熔点缩短发生部分熔融酿成弧岩浆，弧岩浆在结晶和喷发历程中将其所含的来自板片的碳以CO2的神情返还到大气中 (Burton et al.， 2013) 。商议标明最多有40%的碳通过弧岩浆作用复返到地表 (Zhang and Zindler， 1993；Dasgupta and Hirschmann， 2006，2010) ，这意味着有相配一部分碳酸盐矿物在在弧下并不理会而是随板片被带入到地幔的更深处，并通过碳酸岩岩浆作用再复返地表。
大都对公共碳酸岩的沉着和辐照性同位素示踪 (Nelson et al.， 1988；Xu et al.， 2014) 完毕标明，俯冲轮回的地壳物资对碳酸岩的成因起着极端伏击的作用。碳酸盐化榴辉岩体系的践诺岩石学商议也阐明碳酸岩可由俯冲板片径直熔融酿成 (Dasgupta et al.， 2004；Yaxley and Brey， 2004；Litasov and Dasgupta et al.， 2010) 。另外，连年来对碳酸盐化泥质岩的部分熔融践诺也生成了碳酸岩熔体 (Thomsen and Schmidt， 2008；Grassi and Schmidt， 2011) 。相对于碳酸盐化橄榄岩和榴辉岩，碳酸盐化的泥质岩酿成的碳酸岩质熔体愈加富集CO2、碱质 (主要为K) 及不相容元素，并在通盘主要的俯冲岩石类型中具有最低的熔点，也解释了一些含钾质幔源岩浆的成因。以上践诺商议标明，跟着压力的升高，板片中沉着的碳酸盐矿物挨次为方解石-白云石-文石-菱镁矿，在大于5 GPa时，白云石转动为菱镁矿，在更高的压力下，菱镁矿长久是熔融残余物中惟一沉着的碳酸盐矿物。践诺发现菱镁矿致使不错沉着存在于下地幔的超高压力和温度条目下 (100 GPa和2700℃) ，在压力约为15 GPa时菱镁矿周折为高压多晶相和菱镁矿Ⅱ (Isshiki et al.， 2004) 。关联词，最新的践诺商议标明 (Thomson et al.， 2016) ，在地幔调养带处 (700 km) 板片会发生熔融酿成碳酸岩熔体，丢失险些通盘的碳酸盐矿物，使其不可轮回到更深的地幔去。
值得瞩想法是，碳酸盐化橄榄岩体系的熔融均生成了富镁的熔体 (Dalton and Presnall， 1998；Gudfinnsson and Presnall， 2005) ，并不可熔出方解石质的碳酸岩熔体，这与地表难测到的碳酸岩绝大多数以方解石碳酸岩为主并不一致。而碳酸盐化榴辉岩体系熔出的碳酸岩熔体含有更多的CaCO3 (50%~80%) ，这与其践诺开动物资组成相关，且践诺熔体中Mg的含量跟着压力的升高而升高 (Dasgupta et al.， 2005) 。但在14~20 GPa，碳酸岩熔体又倾向于方解石质，很可能是在这个压力下超硅石榴子石的沉着存在，其相对于Ca会更富集Mg，使与之均衡的熔体富Ca而Mg含量缩短 (Keshav et al.， 2011) 。这些践诺完毕标明钙质的碳酸盐化榴辉岩可能是许多地表方解石质碳酸岩的源区 (Hammouda et al.， 2015) 。关联词是否碳酸岩的成因与俯冲物资有成因斟酌尚无定论。Bell和Simonetti (2010) 根据公共显生宙以来碳酸岩的同位素组成特征觉得，碳酸岩的地幔源区主淌若富集地幔EM1和高U-Pb的HIMU端元搀和而成，枯竭耗损地幔DMM端元；一些碳酸岩领路地壳特征的Sr-Nd-Pb同位素组成，开首于地幔源区永劫期的演化 ( > 3 Ga) ，酿成高的Rb/Sr、Sm/Nd、U/Pb比值，因此演化成高的Sr-Nd-Pb同位素比值。他们觉得枯竭造山带碳酸岩的出露是放置地壳物资俯冲与碳酸岩发祥的重要因素。攀西地区喜马拉雅期造山带、秦岭造山带和华北中央造山带内碳酸的发现对商议地壳碳酸盐物资的深俯冲与碳酸岩的成因具要伏击价值。咱们详情了南秦岭庙垭碳酸岩的成岩年齿为晚三叠世的产物，它们的侵位围聚勉略缝合线，在空间和时期上与勉略洋壳的俯冲密切相联，况且庙垭碳酸岩的C同位素进步正常地幔值，它们具有球粒陨石库的Nd同位素组成，其CHUR模式年齿 (190~300 Ma) 与其成岩年齿周边，但Pb同位素变化较大，部位样品领路富集的特征，这些均开荒庙垭碳酸岩是俯冲洋壳低进程熔融的产物 (Xu et al.， 2014) 。
除碳酸岩外，金刚石亦然了解地球深部碳轮回和碳酸岩发祥的有劲器具。对公共发现的金刚石商议发现，它们时时含有两类子矿物：超硅石榴子石、透辉石和Ca-Si钙钛矿、Mg-Si钙钛矿、铁方镁石，示意金刚石主要开首于玄武质和橄榄质母体 (Harte，2010) ，前者发祥深度为300~500 km，超基性母体的金刚石发祥深度为600~800 km。许多金刚石内超硅石榴子石的稀土配分模式出现了Eu的负极端 (Tappert et al.， 2005) ，并发现了富铝的子矿物，领路地壳俯冲物资与地球深部金刚石成因的斟酌。地震学商议阐明俯冲洋壳不错投入下地幔深度 (Fukao et al.， 2009) ，Walter等 (2011) 发现巴西金伯利岩筒中的金刚石具有极端负的碳同位素组成，提议了地表碳可随俯冲洋壳投入下地幔深度 ( > 900 km) 。而地表千里积碳酸盐俯冲投入地幔的神情是碳酸岩酿成机理的重要。高温高压践诺商议发现辉石和石榴子石在7 GPa以上时不错容纳大都的Fe3+，因此上地幔大于250 km时Fe、Ni等金属不错沉着存在 (Rohrbach et al.， 2007) ，深部地幔相较复原，Stagno和Frost (2010) 的高温高压践诺标明碳酸盐矿物在100~150 km时就脱手被复原成金刚石或石墨。Rohrbach和Schmidt (2011) 的践诺也觉得俯冲的碳酸盐投入受Fe、Ni金属限度氧逸度的上地幔时 (250 km) 会被大都复原成金刚石。关联词，Walter等 (2008) 在金刚石内也发现了碳酸质流体包裹体，提议碳酸岩岩浆不错在地幔过渡层致使下地幔顶部酿成。因此，金刚石在地幔的氧化熔融历程被看作碳酸岩岩浆酿成的重要，而这一历程需要隘幔柱的上涨能源，使深部地幔含Fe3+硅酸盐矿物开释出Fe3+，氧化单质碳为碳酸盐，从而高温熔融。Rohrbach和Schmidt (2011) 提议了酿成碳酸岩熔体的2个过幔转动带，如果地幔柱发祥于下地幔，它们佩戴金刚石和富Fe3+的MgSi-钙钛矿上涨投入660 km的转动带时，将发生相变，开释出Fe3+，氧化金刚石为碳酸岩熔体；如果地幔柱发祥于地幔过渡层，金刚石和富Fe3+的超硅石榴子石上涨投入250 km的软流圈，将发生相变转动为普通石榴子石，开释出Fe3+，进而氧化金刚石。值得瞩想法是，这种模式仅适用于解释板内裂谷型碳酸岩的成因，而造山带碳酸岩熔体能否在150 km以下酿成还不明晰。
4 俯冲千里积物与稀土富集成矿现时天下每6项新期间的发明，就有一项离不开稀土元素。它是当代工业的“维生素”，由于具有优良的光电磁等物理特点，能与其他材料组成性能互异、品种广大的新式材料，大幅度升迁居品的质地和性能，稀土已成为现时伏击的策略资源。但稀土矿床辞天下上的散布极不均匀，主要聚合在中国、好意思国、俄罗斯、澳大利亚、巴西、印度、马来西亚、加拿大、南非、埃及等少数国度。中国事一个名副其实的稀土资源大国，约占天下储量的36% (Humphries，2010) 。由于稀土矿床在公共的散布极端有限，现时已知资源量仍是远远不可隆盛畴昔公共范围内高新期间产业发展对稀土的需求 (Hatch，2012) ，因此，许多国度把REE资源勘察成立列为要点模样。碳酸岩是通盘火成岩中REE含量最高的，但仅少数碳酸岩蕴涵具有经济价值的稀土矿床。据Woolley和Kjarsgaard (2008) 不王人备统计，公共已知具有经济价值的碳酸岩型内生稀土矿床少于10处，而磷矿床32处，铌矿床33处，而攀西喜马拉雅期造山带碳酸岩稀土成矿带具有天下上第3大稀土储量，南秦岭庙垭碳酸岩是大型稀土矿床。
麻豆足交尽管碳酸岩稀土含量高，但大多稀土富集在碳酸盐矿物内 (Ingrid，1998) 而枯竭稀土矿物。许多践诺也阐明碳质橄榄岩熔融酿成的碳酸质熔体稀土含量低，岩石学凭据也领路地幔包体内的碳酸盐矿物含有低的稀土元素 (Ionov and Harmer， 2002；Foley et al.， 2009) ，因此大多数碳酸岩的稀土开首于地壳内的分离结晶。而造山带碳酸岩的成因与俯冲的千里积物资密切干系。商议发现东印度洋和太平洋3500~6000 m深海千里积物中含有大都的稀土 (Kato et al.， 2011；Yasukawa et al.， 2014) 。Hou等 (2006) 提议在30 Ma以来，攀西地区出现由挤压向调养拉张的过渡阶段，深俯冲至地幔的洋壳千里积物部分熔融作用酿成该区域独到的碳酸岩过火大限制稀土成矿。Ling等 (2013) 也提议内蒙古白云鄂博超大型稀土矿床主要开首于古亚洲洋俯冲分异的富稀土的碳酸质流体的嘱托作用。Xu等 (2010a， 2015) 也发现南秦岭庙垭碳酸岩也具有高的REE组成和LREE富集，但岩体内的方解石具有低的REE含量和平坦的REE配分模式，明显不同于大多数碳酸岩内的碳酸盐矿物。镜下不雅察发现内岩体内富含开动岩浆成因的富REE的磷灰石和茕居石，它们早于方解石结晶。这说明庙垭碳酸岩的开动母体富含稀土，优先结晶稀土矿物，导致主要矿物方解石相对贫稀土，而如果母体内稀土含量相对较少，稀土将优先投入碳酸盐矿物内，并不发育稀土矿物，这也得到了实考阐明 (Wyllie et al.， 1996) 。
5 论断碳酸岩是地表出露相对较少的幔源岩石之一，即可酿成于裂谷环境，也不错产生于碰撞造山历程中派生的拉张岩石圈断裂带，是商议地幔构造配景和地幔嘱托作用的“探针岩石”。中国造山带内散布了大都的碳酸岩，亦然伏击的稀土成矿带，是商议地壳碳酸盐岩俯冲、轮回以及与稀土富集斟酌的自然践诺室。尽管碳酸岩在同位素地球化学和高温高压践诺方面取得了伏击进展，但不相容元素，独特是稀土元素的富集机制还有待深入。多数碳酸岩主要由碳酸盐矿物组成，大都的镁铁质矿物在碳酸岩侵入地表前仍是分离结晶，围岩战役带独到的霓长岩化特征也开荒蒸发分相的分离，因此碳酸岩的全岩化学因素很难代表其母体岩浆的组成。碳酸岩的稀土元素富集历程与发祥条目，源区组成以及俯冲的千里积物资是否干系，还不明晰。地幔柱已成遵循于解释裂谷碳酸岩的成因，但造山带内碳酸岩的成因并不与地幔柱干系，可能径直与俯冲的碳酸盐矿物在地幔源区发生熔融干系，而俯冲的碳酸岩盐矿物不可幸免的带来高氧化的因素，将有可能扼制碳酸盐在深部地幔向单质碳的转动，进而径直发生熔融亚洲美女，在造山带酿成碳酸岩岩浆。高氧逸度下的高温高压践诺和碳酸岩地幔包体的使命将可能是解释造山带碳酸岩成因，以及深部碳轮回和存在神情的重要。
