俯冲壳源物质的深部再循环过程一直是地学界的研究热点,特别是与地球宜居性密切相关的深部挥发分循环越来越受到学者们的关注。得益于地球化学分析仪器和方法的进步和发展,挥发分（H2O、CO2、F、Cl和S等）和非传统金属稳定同位素（如Li、Mg和Zn等）被广泛地应用于示踪挥发分再循环过程。大量的地球物理和地球化学研究表明西向俯冲的太平洋板块是影响中国东部地幔属性和中-新生代玄武岩成分的主要因素。由于国内在熔体包裹体中挥发分分析技术方面的条件受限,目前,中国东部地幔挥发分的已有研究主要集中于H2O,而C1和S等其他挥发分关注较少。同时,中国东部中-新生代玄武岩的Li同位素特征尚缺乏系统性的认识。以探讨上述科学问题为目标,本博士论文的研究内容包含两个方面:通过中国东部玄武岩中熔体包裹体了解玄武岩源区地幔的挥发分特征和再循环过程,应用中国东部玄武岩的锂同位素特征示踪壳源物质俯冲再循环过程。首先,我们借鉴国际上主流的分析方法,在国内实验室建立了原位测定橄榄石中熔体包裹体C1和S含量的分析流程,详细讨论了不同加热条件对包裹体成分的影响。我们发现随着加热温度（1250～1350℃）和时间（10～25 min）的增加,包裹体内Fe含量会显著升高（8.3～13.5 wt.%;8.3～13.1 wt.%）,同时伴随着包裹体边缘的MgO降低和SiO2升高。这些现象说明加热过程中包裹体与寄主橄榄石间发生了成分再平衡。包裹体内相容于寄主橄榄石的微量元素（Ni）和活动性强的元素（Cs）会受到不可逆的改变,但包裹体内其他微量元素、S和Cl在含量上改造轻微。实验结果表明合适的加热条件可以减少对包裹体成分的影响,通过成分校正软件可以恢复熔体包裹体主-微量元素和挥发分含量。其次,我们应用上述方法完成了中国东部华北和华南新生代玄武岩中熔体包裹体的成分测定,结果发现:在主-微量元素上,华北和华南熔体包裹体成分分别具有碳酸盐化地幔和辉石岩地幔来源熔体的特点。寄主橄榄石的Zn/Mn和Zn/Fe比值特点显示出华北玄武岩源区地幔中既有橄榄岩也有辉石岩,而华南玄武岩源区地幔中主要为辉石岩。在Cl和S含量上,华北玄武岩中包裹体更加富S（最高为5809.5 ppm）,而华南玄武岩中包裹体更加富Cl（最高为2149.3 ppm）。基于玄武岩原始熔体Cl含量的模拟计算,我们发现华南地区玄武岩源区地幔中存在高达10%的远洋沉积物贡献,而华北地幔只有不到2%。前期熔体提取模型（PME）计算显示华北新生代玄武岩源区交代地幔具有富S（最高为1082.3 ppm）、贫H2O（最高为0.09 wt.%）和贫Cl（最高为58.1 ppm）特点,而华南玄武岩源区交代地幔具有贫S（最高为.184.2 ppm）、富H2O（最高为0.79 wt.%）和富Cl（最高为82.6 ppm）特点。华北和华南交代地幔中挥发分含量的差异可能与再循环物质种类、比例以及俯冲带热结构的不同有关。基于华南中生代玄武岩中磷灰石的Cl含量,计算得到的华南中生代玄武岩原始熔体（2068～12922 ppm）比华南新生代玄武岩原始熔体（最高为1653.6 ppm）含有更高的Cl含量,在120 Ma左右华南玄武岩原始熔体中的Cl含量达到最高（3599～22245 ppm）,表明在此期间俯冲壳源物质在华南地幔中的再循环比例最大。同样,在120 Ma左右的华北中生代玄武岩比新生代玄武岩具有更高的H2O含量、Au含量和更低的εNd（t）,表明在“大地幔楔”构造背景下,华北克拉通破坏和华南地幔活化是同时进行的。此外,新生代玄武岩包裹体中的W和S呈负相关,而与Cl呈正相关,意味着华南大规模钨矿床的形成可能与中生代玄武岩的高Cl含量有关。为了解俯冲碳酸盐输入端的Li同位素特征,我们进行了西南天山榴辉岩（7.3～56.4 ppm;-2.4～4.8‰）、碳酸盐化榴辉岩（14.4～63.0 ppm;-2.6～4.9‰）和大理岩（1.3～5.4 ppm;-1～5.6‰）的Li同位素研究,我们发现虽然大理岩的碳酸盐部分具有较高的δ7Li值（5.7～8.5‰）,但是其Li含量太低（0.1～0.6ppm）,以至于碳酸盐化榴辉岩和大理岩的Li同位素组成主要受控于硅酸盐部分（4.2～33.6 ppm;-1.6～4.7‰）。西南天山榴辉岩存在的三类沉积物来源的交代流体,其中云母类来源流体可以显著增加榴辉岩的Li含量并降低δ7Li值,而帘石类矿物和大理岩来源流体没有对天山榴辉岩的Li同位素造成影响。中国东部新生代玄武岩普遍具有的Mg同位素负异常被解释为源区地幔存在俯冲沉积碳酸盐的加入。由于沉积碳酸盐,火成碳酸岩和大理岩均具有较重的Li同位素组成,所以Li同位素有潜力作为深部碳循环的示踪剂。为此,我们对中国东部新生代玄武岩进行Li同位素地球化学研究。结果发现大部分新生代玄武岩平均δ7Li值（3.2±1.1‰,1σ,n=74）与地幔值相当（3.8±1.4‰）,并未出现异常高的δ7Li值（最大为5.7‰）。少数玄武岩中偏高和偏低的δ7Li值可能是再循环蚀变洋壳、沉积物来源熔体的交代或岩浆去气作用的结果。本文中深部碳循环的输入端和输出端都缺乏重Li同位素特征的原因可能与再循环碳酸盐的年代、比例和种类有关。因此,应用Li同位素示踪碳循环还有待进一步探索。相比于新鲜的中国东部新生代玄武岩,中生代蚀变玄武岩具有更高的Li含量和更轻的Li同位素组成（11.4～117ppm;-4.3～0.5‰）。部分蚀变玄武岩内含有不同比例的绿泥石（10.7～25.1%）,且形成温度普遍高于150℃。相比于全岩,绿泥石更加富集Li（83.2～545.6ppm）、Zn和Ga,但缺乏稀土元素。基于150℃条件下绿泥石与流体间Li的分配系数,计算得到的平衡流体的Li含量为104～682 ppm,如此高Li含量的流体可能来源于花岗质岩浆的出溶作用。由于绿泥石作为粘土矿物倾向于富集6Li,大陆风化作用使得含绿泥石玄武岩的Li同位素组成变轻。模拟显示随着风化作用增强,含绿泥石玄武岩的δ7Li值会进一步降低（-10‰）。由于大陆风化玄武岩比蚀变洋壳具有更轻的Li同位素组成,因此,除了大陆板片脱水和围岩扩散会降低大陆榴辉岩的δ7Li值外,其极低δ7Li值的成因可能是风化原岩导致的。