金刚石作为重要的超高压指示矿物,在全球多个超高压俯冲带中均有发现。对俯冲带金刚石的成因是目前地球科学的前缘研究领域之一,虽然前人已经对其进行了详细的研究,但此类金刚石的形成机制仍存在较大争议。大洋俯冲带和大陆俯冲带金刚石（包裹体）的发现指示洋壳和陆壳能够携带一定量的碳俯冲到地幔深度（>120km）形成超高压稳定矿物（金刚石）储存在地幔中。同时部分金刚石则通过板片折返和岩浆喷发作用将受到俯冲带熔/流体交代作用的地幔物质带到地表,这不仅为系统了解俯冲带型金刚石成因提供了天然样品,而且对了解地幔性质,深部碳循环以及俯冲带壳幔相互作用过程提供重要信息。基于以上科学问题,本学位论文选取华北克拉通东南缘栏杆地区的含金刚石碱性玄武岩和大别造山带饶拔寨含金刚石橄榄岩为研究对象开展了详细的包裹体,矿物学和地球化学研究。首先,本文对位于华北克拉通东南缘栏杆地区含金刚石碱性玄武岩进行了系统的年代学和地球化学研究。华北克拉通东部地区中生代岩浆活动频繁,主要出露基性岩及中酸性岩浆岩。幔源的基性岩是研究地幔组成和演化的重要对象,前人在该区玄武岩中发现金刚石等超高压指示矿物,其中金刚石以立方体和曲面菱形十二面体聚形存在,粒径约0.2～0.6mm。栏杆碱性玄武岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb定年结果为174±14Ma,是华北克拉通东部首次报道的早侏罗纪玄武岩。金刚石的存在表明玄武岩岩浆的来源深度>120km,指示在此之前华北克拉通岩石圈尚未发生明显的减薄。岩相学观察表明栏杆地区玄武岩具有斑状结构,其斑晶为辉石,基质为微晶斜长石及少量角闪石。含水矿物角闪石的存在表明岩浆源区富集水。主量元素数据指示该区玄武岩属于碱性玄武岩;稀土配分图呈右倾特征,微量元素蛛网图中显示富集大离子亲石元素和亏损高场强元素,反映源区经历过流体的交代作用;全岩Sr-Nd-Pb同位素和锆石Hf同位素组成（86Sr/88Sr（t）=0.70646～0.70925;εNd（t）=-2～-4;206Pb/204Pb（t）=17.1～18.1;207Pb/204Pb（t）=15.3～15.6;208Pb/204Pb（t）=37.8～38.7;εHf（t）=-17～-21）表现为轻微富集特征。综上研究表明,华北克拉通东部岩石圈地幔受到了明显的流体交代作用,流体可能来源于古太平洋板块俯冲脱水作用。古太平洋板块早期俯冲脱水产生的流体不断交代华北岩石圈地幔,导致岩石圈地幔深部强度变弱,流变性增强,最终在一定范围内发生部分熔融形成玄武岩。随着俯冲带流体的向上运移,上覆岩石圈地幔氧逸度发生变化,碳在流体（CHO流体）中的溶解度下降,导致金刚石从CHO流体中结晶。栏杆碱性玄武岩中金刚石的发现表明在侏罗纪华北克拉通岩石圈仍然很厚,大规模的减薄破坏作用发生在侏罗纪之后。M型造山带地幔橄榄岩在俯冲隧道中受到俯冲带熔/流体交代,是研究俯冲带壳/幔边界水-岩相互作用的天然实验室。本文选取了饶拔寨（RBZ）橄榄岩为研究对象,进行了详细的包裹体,全岩地球化学以及矿物学研究。全岩地球化学研究结果显示具有高Mg#值,Ni含量,Mg/Si比值,以及低Al2O3+CaO含量等难熔特征。微量元素数据显示具有亏损高场强元素（HFSE）和重稀土元素（HREE）的特征。主微量数据结果表明,RBZ橄榄岩是典型的M型橄榄岩。通过对大别造山带RBZ橄榄岩的岩相学研究发现造岩矿物中保存了丰富的包裹体类型,结合原位拉曼光谱测试和Linkam600显微测温,结果显示饶拔寨橄榄岩中存在四种类型的包裹体:1)原生熔体包裹体;2)单相固体包裹体（金刚石、菱镁矿和韭闪石）;3)甲烷（CH4）包裹体以及4)次生高盐度流体包裹体。原生熔体包裹体和韭闪石（含水硅酸盐矿物）包裹体的存在表明RBZ橄榄岩受到含水硅酸盐熔体的交代作用。这是首次在大别造山带橄榄岩中发现金刚石,表明饶拔寨橄榄岩经历了超高压变质作用,俯冲带含碳流体能够随着板块俯冲到120km甚至更深的地方。拉曼分析结果显示,组成金刚石的碳存在sp2型和sp3型两种类型的碳,指示甲烷在金刚石的形成过程中具有重要作用。因此推测RBZ微粒金刚石是在合适的P-T-fO2条件下从富CH4的CHO含水硅酸盐熔体中通过甲烷的氧化反应形成的:CH4+4Cr3+→C（diamond）+4Cr2++4H+。随着CHO含水硅酸盐熔体的上升,氧逸度升高,CH4-H2O熔体转变为CO2-H2O熔体并与橄榄岩反应形成菱镁矿。菱镁矿和金刚石作为超高压含碳矿物相被存储在地幔中,极少量的橄榄岩随着俯冲板片折返回地表,为研究深部地球提供重要信息。金刚石、菱镁矿和甲烷被认为是俯冲带中重要的碳储库,这些稳定的含碳相可以通过俯冲作用将碳运移并储存到地幔中,并对深部碳循环起到重要作用。韭闪石作为一种含水硅酸盐矿物,其结晶需要高温环境（>1000℃）。这一高温热源可能与软流圈上升有关。随着韭闪石的结晶萃取了含水硅酸盐熔体中大量的H2O（H+,OH-）和Si,从而形成高盐度流体。角闪石作为变质矿物之一,具有较高的氯（Cl）含量,表明交代橄榄岩的含水硅酸盐熔体中富含氯,即俯冲隧道壳幔边界存在C-H-O-Cl含水硅酸盐熔体的活动。此外,在RBZ橄榄岩中还发现两种类型的尖晶石出溶体:group-Ⅰ型高Cr尖晶石出溶体和group-Ⅱ型低Cr尖晶石出溶体。相比于高Cr尖晶石,低Cr尖晶石具有高Mg2+/Fe2+比值,表明低Cr尖晶石可能是由于周围环境氧逸度突然升高而形成的。随着氧逸度的升高,更多的橄榄石和斜方辉石中的Cr2+被氧化成Cr3+,从而形成低Cr尖晶石出溶体。低Cr尖晶石的形成可能与板片断离引起的软流圈上涌有关。尖晶石记录了俯冲带氧逸度的改变,为我们研究俯冲带氧逸度提供重要依据。通过对大洋俯冲带和大陆俯冲带含金刚石的样品进行地球化学,锆石U-Pb年代学,包裹体成分分析的研究,发现俯冲板片脱水形成的CHO流体可能是形成俯冲带型金刚石的主要介质。变价离子在金刚石形成过程中起到氧逸度缓冲剂的作用。金刚石等超高压稳定相对深部碳循环具有重要作用。随着板片俯冲/折返,俯冲带氧逸度发生变化并且被捕获的包裹体及含变价离子的矿物所记录。