造山带地幔橄榄岩中发育的石榴斜方辉石岩脉，是认识地幔交代作用、壳-幔物质相互作用及地幔不均一性的重要对象。已有研究认为，这类岩石的形成与富硅熔体（或流体）和橄榄岩的相互作用有关，但熔体中的水在高压条件下如何影响反应产物，以及天然样品的矿物成分为何与高温反应产物存在差异，仍缺乏充分的实验约束。
针对上述问题，许文良教授引领的“地球深部动力学”创新团队的王春光教授等对此开展了高温高压实验研究。实验采用反应偶方法，在2–3 GPa、1300–1375 ℃条件下，进行含水玄武安山质熔体与二辉橄榄岩的反应实验，并与无水条件下的反应产物对比；结合造山带天然样品的岩石学和矿物化学资料，探讨了石榴斜方辉石岩的形成机制及其后期演化。主要研究成果如下：
1. 高压条件下含水熔体–橄榄岩反应形成石榴斜方辉石岩。在2 GPa条件下，含水熔体与橄榄岩相互作用形成斜方辉石岩反应带；在3 GPa条件下，反应形成石榴斜方辉石岩反应带，熔体一侧形成石榴石岩。3 GPa实验产物中的富石榴石与贫石榴石分带，其结构特征与造山带橄榄岩中石榴斜方辉石岩相似（图1）。
图1 造山带橄榄岩中的石榴斜方辉石岩（a）与3 GPa含水熔体–橄榄岩反应实验产物（b）对比
2. 水和高温共同控制反应机制及石榴斜方辉石岩的发育。与含水反应不同，无水条件下的实验在2 GPa条件下形成石榴石和单斜辉石反应层，在3 GPa下则主要形成榴辉岩（图2）。水促进橄榄岩部分熔融及其与外来熔体的反应混合，有利于石榴斜方辉石岩的形成；同时，在高压条件下，水的存在使石榴石相对于单斜辉石更加稳定，促进石榴石岩的形成。3 GPa不同温度的系列含水实验表明，温度的升高能够促进石榴斜方辉石岩反应带的发育。
图2 含水熔体–橄榄岩反应实验产物（a-b）与无水实验产物（c-d）对比
3. 高温熔体–橄榄岩反应之后的亚固相再平衡，是理解矿物化学特征的关键。与高温实验产物相比，造山带石榴斜方辉石岩中的石榴石具有较低的Mg#，斜方辉石则具有较高的Mg#。本研究表明，后期冷却过程中矿物之间的Fe–Mg扩散交换可形成上述差异，并可以解释部分天然样品矿物温度计得到的较低温度（图3）。稀土元素配分模拟表明，高温反应及随后的低温再平衡能够较好地解释天然样品的矿物稀土元素配分特征。
图3 造山带地幔中石榴斜方辉石岩的形成及后期亚固相再平衡过程示意图
该研究成果为认识地幔中含水熔体迁移、熔体–橄榄岩反应和造山带地幔的深部演化过程提供了新的实验依据。
上述成果以“Effect of Water in Melt at Elevated Pressures on Melt–Peridotite Reaction: An Experimental Study with Application to Garnet Orthopyroxenite Formation in Orogenic Mantle”为题，于2026年1月发表于在国际岩石学期刊《Journal of Petrology》，并入选该刊Editor’s Choice （编辑精选）论文。论文第一作者为百家乐网址-真人百家乐
博士研究生张薇，通讯作者为王春光教授和许文良教授，参与这项研究的还有李本仙副教授和杨德彬教授。研究得到国家自然科学基金（42422203）、国家重点研发计划（2023YFF0804102）的资助。该研究为百家乐网址
·地球深部过程实验室第一项论文成果。
原文信息：Zhang, W., Wang, C., Xu, W., Li, B., Yang, D. (2026). Effect of Water in Melt at Elevated Pressures on Melt–Peridotite Reaction: An Experimental Study with Application to Garnet Orthopyroxenite Formation in Orogenic Mantle. Journal of Petrology, 67(2), egag003. //doi.org/10.1093/petrology/egag003.
