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本文对尖晶二辉橄榄岩的蛇纹石化进行一系列高温高压实验研究，实验温度从室温到760℃，压力从饱和蒸汽压到20 kbar。其研究目的在于探讨蛇纹石化过程中铁氧化物的形成条件，生成氢气的量，不同条件下尖晶石的蚀变，尖晶石在蛇纹石化过程中所起到的作用，氯在蛇纹石化过程中的行为，以及蛇纹石化橄榄岩铁同位素的分异。 实验表明，铁氧化物的形成主要受温度、压力的影响，初始流体成分的影响较小。温度从常温到200℃、压力为饱和蒸气压时，橄榄岩蛇纹石化后几乎没有生成铁氧化物。300-400℃、3 kbar时，橄榄岩发生蛇纹石化后生成少量铁氧化物，铁仍主要富集在蛇纹石中，蛇纹石的FeO含量高达10.7wt.％。500℃、3 kbar时，辉石发生强烈蚀变，大部分的橄榄石只有边部发生蚀变，但仍有少量的橄榄石蚀变强烈。辉石和橄榄石蚀变后生成纤蛇纹石、滑石和铁氧化物。蛇纹石的FeO含量为5.0-7.2 wt.％。600℃、3kbar时，橄榄石蚀变后形成富铁橄榄石(～13wt.％ FeO)和贫铁橄榄石(～6 wt.％ FeO)。在未蚀变和蚀变橄榄石的交界处，生成大量的铁氧化物。500-650℃、10-20 kbar时，橄榄石、辉石蚀变为蛇纹石或滑石。和低压下不同的是，蛇纹石或滑石中没有小颗粒、分散的铁氧化物。蛇纹石的铁含量和500℃、3 kbar相似，滑石的铁含量较低，＜3 wt.％ FeO。 为了更好地验证蛇纹石化过程中氢气的来源，分别以橄榄石、单斜辉石、斜方辉石为初始物进行实验。结果表明，291℃、3 kbar时，橄榄石蛇纹石化生成的氢气远高于斜方辉石。400-500℃、3 kbar时，斜方辉石蛇纹石化产生的氢气和橄榄石相当。而以单斜辉石为初始物时，300-500℃、3 kbar时，单斜辉石几乎无蚀变，实验后流体中检测不到氢气。以上表明，300℃时，橄榄石蛇纹石化是氢气的主要来源;400-500℃时，氢气主要来自于橄榄石、斜方辉石的蛇纹石化。 和橄榄岩相比，玄武岩蚀变产生的氢气较低。500℃、3 kbar时，橄榄岩蚀变产生4.1-5.6 mmol/kg H2、约18.0 mmol/kg CH4。相似的温度、压力下，玄武岩蚀变后生成1.0 mmol/kg H2、10.7 mmol/kg CH4。并且，玄武岩、橄榄岩混合物蚀变后生成H2、 CH4的量和玄武岩相当。以上表明，洋壳俯冲发生蚀变时，产生氢气的量主要取决于玄武岩。 本研究首次确定了铁铬铁矿(ferrichromite)的形成温度、压力。500-650℃、8-20 kbar时，尖晶石蚀变后形成铁铬铁矿和磁铁矿。激光拉曼谱图表明，铁铬铁矿是由磁铁矿、绿泥石/蛇纹石组成。300-600℃、1-3 kbar时，尖晶石蚀变后形成磁铁矿蚀变边而没有生成铁铬铁矿。80-200℃、饱和蒸气压下，尖晶石蚀变形成牙齿状、颗粒状蚀变边。这种蚀变边富Cr、贫Al和Mg，其铁含量和尖晶石相似。 富Al尖晶石“吸收”橄榄石、辉石中的铁，形成铁铬铁矿和磁铁矿边。400-600℃、1-3 kbar时，以含尖晶石橄榄岩为初始物时，橄榄石在400℃时发生强烈蚀变。500℃、3 kbar时，大部分的橄榄石蚀变程度较低，但有少量的橄榄石仍然蚀变强烈。但是，同样的温度、压力下，以橄榄石、不含尖晶石的橄榄岩为初始物时，橄榄石几乎不发生蚀变。这表明，富Al尖晶石增加橄榄石的蚀变速率。 蛇纹石是氯的“载体矿物”。实验表明，300℃、3 kbar时蛇纹石中氯的含量最高，随着温度升高蛇纹石的氯含量逐渐降低，但高温下的蛇纹石仍能赋存一定量的氯，例如，500℃、3 kbar时，蛇纹石的氯含量高达0.6 wt.％。600℃、3 kbar时，滑石的氯含量为0.02-0.26 wt.％。压力也对蛇纹石的氯含量有影响。500℃时，蛇纹石的氯含量在8kbar时最高（高达1.4 wt.％），而在20 kbar时最低，高达～0.2 wt.％。但是，600℃时，滑石中氯的含量随着压力的增加而降低。 为了进一步验证蛇纹石化过程中铁的活动性，本研究对不同温度压力下蛇纹石化的橄榄岩进行铁同位素分析。结果表明，80-200℃时，蛇纹石化橄榄岩的δ56Fe为-0.02‰±0.02～0.00‰±0.02，和未蚀变的橄榄岩几乎一样。400-500℃、1-3 kbar时，蛇纹石化橄榄岩的δ56Fe为0.02‰±0.02～0.04‰±0.04，似乎有升高的趋势，但仍在误差范围内。600℃、10 kbar时，蚀变橄榄岩的δ56Fe为0.10‰±0.04，略大于标准偏差，这表明蚀变橄榄岩的铁同位素组成有分馏。这表明随着温度的增加，铁在蛇纹石化过程中活动性增强。本研究中铁同位素分馏的主要原因是铁氧化物的形成。