大洋俯冲带的水岩作用——蛇纹石化

丁 兴，刘志锋，黄瑞芳，孙卫东2，，陈多福

（1. 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室，广东广州 510640；2. 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 100101；3. 中国科学院边缘海地质重点实验室，广东广州 510640；4. 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室，广东广州 510640）



大洋俯冲带的水岩作用
——蛇纹石化

丁 兴1，2，刘志锋3，黄瑞芳4，孙卫东2，4，陈多福3

（1. 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室，广东广州 510640；2. 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 100101；3. 中国科学院边缘海地质重点实验室，广东广州 510640；4. 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室，广东广州 510640）

摘 要：蛇纹石化是地球上最重要的水岩作用之一。它的发生对于岛弧的形成、地震的产生、海底流体活动乃至生命起源、演化等具有重要的意义。本文介绍了大洋俯冲带中洋中脊玄武岩和橄榄岩在俯冲过程中的相变和水岩相互作用，尤其是含水矿物的稳定情况，揭示由于不同的地温梯度，冷、热俯冲带存在的含水矿物组合会有所不同，导致弧前、弧下或弧后深度的流体活动及蛇纹石化规模有所不同。在此基础上，归纳总结了蛇纹石化作用的代表性化学反应和相应产物，指出蛇纹石化作用主要是橄榄石、斜方辉石和角闪石等镁质端元的水岩交代，除了生成特征矿物蛇纹石以外，还可以产生磁铁矿、水镁石、滑石、透闪石、菱镁矿等矿物以及氢气、甲烷、已烷、二氧化碳等气体组分，同时可伴生铬铁矿、铁镍矿、自然铜等金属矿产。

关键词：大洋俯冲带；水岩作用；蛇纹石化；MORB；橄榄岩

引言

板块俯冲是全球尺度上的物质运动、能量交换和元素分异的重要过程。由于该过程对地球的化学分异、地幔演化、陆壳形成以及岩石圈改造乃至相关的地表响应等起着极其重要的作用，因而被形象地称为“俯冲工场”［1-5］。在“俯冲工场”中，俯冲板块因其温度随着俯冲深度的增加而逐渐升高，从而发生一系列的变质反应，出现脱水乃至部分熔融［1］［6］。这一化学过程不仅通过岛弧或大陆弧岩浆活动影响大陆地壳的化学组成［6-7］，也通过流体和/或熔体的大规模物质运移以及元素分异作用造成汇聚板块边缘众多矿产资源的密布［8-12］。与此同时，俯冲板块与仰冲板块之间的物理相互作用往往会造成汇聚板块附近岩石圈的变形、结构的改变和成分的改造［13-14］，并且导致仰冲板块构造应力场和应变场的变化，从而形成诸多构造变形、地震乃至沟-弧-盆体系或隆起和坳陷相间的盆山系统，并可能引发相关地质事件［15-17］。因此，俯冲带是地球浅部化学-物理活动最频繁、最剧烈的场所。

近20年来，水岩作用已成为地球科学领域最前沿的研究内容之一。水岩作用研究涉及了地球内部流体的起源、水质时空分布规律、地球物质的循环及其地质效应和生物、环境效应。作为大洋环境中最为典型的水岩作用，深海物质或洋壳的蛇纹石化广泛发生于深海海底、洋中脊和俯冲带，对岛弧的形成、地震的产生、海底流体活动乃至生命起源、演化等具有重要的意义［6］［12］［18-22］。但是长期以来，受到采样及探测技术条件的限制，科学界对大洋俯冲过程中的流体活动、蛇纹石化作用及深渊生命、环境的了解十分有限。本文在介绍大洋俯冲带玄武岩和橄榄岩的水岩作用及含水矿物稳定性的基础上，归纳总结了蛇纹石化作用的代表性化学反应及相应的产物。

图1　大洋俯冲带的地质-环境-生命分布简图

1　大洋俯冲带的水岩作用

以大洋板块俯冲为主导的大洋“俯冲工场”在地球上的分布尤为广泛。海沟深渊是大洋板块进入地幔的场所（图1），在向下俯冲的过程中，一方面，大洋板块发生水-岩相互作用和进变质作用，前者体现为超基性岩和基性岩的水热蚀变，广泛产生一种含水矿物——蛇纹石，并伴有生成水镁石、磁铁矿和氢气等，后者则促使俯冲板块不同部位在不同俯冲深度发生不同变质等级的变化［1］［6］；另一方面，大洋板块不断发生变质脱水，产生的俯冲流体进入地幔楔，与地幔楔橄榄岩也发生水-岩作用，使之蛇纹石化［8］［12］。与水岩作用密切相关的海底流体活动——热液和冷泉是近一个世纪以来海洋科学界最重要的发现。这些流体活动广泛发现于洋中脊和弧后盆地（热液），以及弧前至海沟深渊区（冷泉）［23-27］，并在热液区发育有金属硫化物矿床，同时发育有嗜冷、嗜热、嗜压、嗜酸、嗜碱、嗜盐和嗜低营养条件等极端环境的细菌和古菌，并伴生有无光合作用的底栖宏观生物［27-28］（图1），被认为是地球生命最有可能的起源地之一［19-20］［29］。

大洋俯冲带的水岩作用主要发生于俯冲板片和地幔楔。下面将分别简单介绍两者在高温高压下的相变情况，着重关注与水岩作用、流体活动相关的含水矿物的稳定性。

1.1 洋中脊玄武岩的水岩作用

洋中脊玄武岩（MORB）是俯冲洋壳主要的组成岩石类型，形成于洋中脊拉张环境下软流圈地幔物质的高度减压部分熔融［30］。总体上，MORB属于低钾拉斑岩石系列，主要由镁橄榄石、富钙单斜辉石、斜长石等主要矿物和玻璃组成［31-32］。按照板块构造理论，在扩张洋脊处，MORB的出现，代表了新生洋壳的形成；而在俯冲带，板块的俯冲则代表了洋壳的消亡［5］。在洋壳从新生到消亡漫长的时间里，洋壳会与海水发生大规模的水岩相互作用。

MORB质洋壳从海沟处俯冲下去，随着温度和压力的升高，洋壳开始经历不同的变质行为（图2）。对于冷的俯冲带（地温梯度介于5～15℃/km），比如马里亚纳［35］，主要先后经历沸石相、葡萄石-绿纤石相、绿片岩相、蓝片岩相和榴辉岩相的转变；对于热的俯冲带（地温梯度大于20 ºC/km），比如智利［35］，则主要先后经历沸石相、葡萄石-绿纤石相、绿片岩相、角闪岩相和麻粒岩相。在俯冲的早期阶段，由于压实作用，洋壳及上覆的沉积物之间的空隙流体被排挤出来。此阶段形成的变质矿物沸石、葡萄石和绿纤石是主要含水矿物，俯冲洋壳含水量约为8%～9%［31］。进入绿片岩相后，俯冲洋壳因相变脱水丢失约2%的水，主要含水矿物转换为绿泥石、硬柱石、黝帘石、角闪石和云母类矿物，其中绿泥石含水量可达 12%，硬柱石可达 11%。这些含水矿物基本可以稳定存在至含水榴辉岩相（图2a），因而从绿片岩相到蓝片岩相，俯冲洋壳的总含水量降低并不多。由于角闪石最大稳定压力在 2.2-2.4GPa，而绿泥石最大稳定温度约为550-600ºC，因此，冷的俯冲板块在榴辉岩相初期会有明显的脱水，脱水量高达1%～1.5%；而热的俯冲板块在角闪岩相阶段即出现绿泥石消失导致的明显脱水，以致MORB中总含水量不到1.5%（图2a）。之后，冷俯冲带的主要含水矿物变为硬柱石、黝帘石、硬绿泥石、滑石和多硅白云母；而热俯冲带则以角闪石、绿帘石为主，直至俯冲深度达到湿固相线而发生部分熔融［34］［36］。van Keken et al.［35］根据不同俯冲带的含水矿物脱水情况计算认为，热俯冲带中，完全水化的MORB在弧前深度脱水强烈，经过绿片岩相时会丢失4%～6%的水，而在压力不到2GPa时已丢失了总水量的三分之二；对于冷俯冲带而言，脱水过程相对较缓慢，同等压力下，只丢失总水量的三分之一。对于非常冷的俯冲带，如北马里亚纳，直到230km深度脱水仍然很少。

由于真实大洋海水往往溶解有大量 CO2，因此图 2（b）能更好地代表海水与俯冲洋壳之间的水岩作用。总体上，CO2的加入对于众多含水矿物的稳定域影响并不大，但非常有利于蛇纹石、滑石等含水矿物的稳定以及烷烃类、碳酸盐等储碳矿物的形成［37-38］。

图2 洋中脊玄武岩-水体系（a）和洋中脊玄武岩-二氧化碳-水体系（b）的主要矿物稳定域。图中数字代表变质区域的含水量（wt.%）；虚线代表不同的地温梯度线。

1.2 橄榄岩的水岩作用

俯冲洋壳组成岩石除了MORB以外，还包含部分深海或大洋橄榄岩。这些橄榄岩大多在洋脊和地幔楔处形成，代表了软流圈地幔部分熔融后的残留［39-42］。另外，俯冲洋壳在弧前深度释放出来的一部分俯冲流体会进入上覆地幔楔，导致地幔楔中的橄榄岩发生非常强烈的水岩作用，比如蛇纹石化、绿泥石化乃至焦山石化。其中一些蛇纹石化橄榄岩会沿着弧前断层以泥火山的形式到达洋壳表面，正如马里亚纳弧前分布的泥火山［12］。

在橄榄岩-水体系相图中（图3），主要含水矿物有蛇纹石、角闪石、绿泥石、铬绿泥石、滑石、含水相 A等，其中，蛇纹石的稳定域在 6.5GPa 和 500-600℃以内，角闪石的稳定域在 3GPa和1000℃以内，绿泥石在5GPa和800℃以内。因此，蛇纹石、角闪石和绿泥石在100km深度内是稳定的。蛇纹石是水化橄榄岩中的最富水相。在水饱和情况下，完全蛇纹石化的橄榄岩总水量将增加13%～15%［43-44］。由于蛇纹石有较高的压力稳定上限，冷俯冲的橄榄岩可以将大量的水带至至少120km深部，而蛇纹石的分解会导致橄榄岩的总水量丢失5%-6%。对于地幔楔橄榄岩而言，与俯冲板块接触的地幔楔下部更易发生蛇纹石化，并成为地幔楔的一个富水源区［34］。因此，地幔楔的水化可能是不均一的。而且，在热俯冲带，由于俯冲洋壳弧前丢失的总水量较多，且流体扩散速率比较快，地幔楔水岩作用的程度非常有限；而在冷俯冲带，由于弧前丢失较少的水，弧下甚至弧后深度的脱水总量相对会更多，导致更多的水进入地幔楔参与水化作用，因而水岩作用尤其是蛇纹石化程度相对更高［34-35］。

图3　橄榄岩-水体系的主要矿物稳定域。图中数字代表变质区域的含水量（wt.%）；虚线代表不同的地温梯度线。

2　蛇纹石化作用

蛇纹石化是指中、低温热液对含镁岩石交代而产生蛇纹石的一种水岩蚀变作用［45-46］。蛇纹石化作用主要表现为两种形式：（1）基性岩（如玄武岩）和超基性岩（如橄榄岩、科马提岩等）的水热蚀变，主要是岩石中的橄榄石和斜方辉石蚀变为蛇纹石；（2）在区域或接触变质条件下，含二氧化硅的热液对含镁质碳酸盐的交代，多为热液交代白云石而形成蛇纹石。

蛇纹岩是洋壳的重要组成部分，因此大规模的蛇纹石化作用主要发生在海底、洋中脊和俯冲带［6］［45］。海底的蛇纹石化发生于MORB和/或深海橄榄岩与海水之间，通常为低温环境（＜100℃），发育有低温生物群落（图1），例如南大西洋LostCity［23-24］。洋中脊的蛇纹石化是由岩浆驱动的水热流体交代地幔橄榄岩，常出现在慢速或超慢速的洋中脊中［47-48］，通常是高温的（＞300ºC），发育有嗜热生物群落（图 1），例如中大西洋洋中脊Rainbow［24］［48］。蛇纹石化作用也会出现在俯冲带，例如早在 20世纪六十年代就发现了汤加海沟路侧斜坡有蛇纹石化橄榄岩出露［49］，之后又在伊豆-小笠原-马里亚纳前弧发现大量蛇纹石化橄榄岩组成的海底火山山脉［12］［50］。

洋壳或地幔橄榄岩的蛇纹石化会明显影响岩石的物理性质，例如，岩石体积膨胀，密度变小，地震波速降低，以及岩石强度弱化［14］［18］［43-45］［51］。这些改变会导致地幔楔或俯冲板片的流变学及地震行为相应的变化。由于蛇纹石的密度约为2.5 g/cm3，而新鲜橄榄岩的密度为3.3 g/cm3［45］，蛇纹石化过程一方面会造成岩石体积增大，从而易形成破碎带；另一方面，蛇纹石化岩石的密度变得比围岩小，导致蛇纹石化岩石变得不稳定。Fryer［12］认为马里亚纳弧前的蛇纹石化橄榄岩泥火山就是水化的前弧地幔楔橄榄岩沿着破碎带挤压向上喷出海底形成的。此外，蛇纹石化过程会释放大量的热量，这些热量可能为生命起源和演化的化能作用提供了必要的能量，因而被称之为“热源发动机”和“生命起源发动机”［19］［24］［52-53］。这对于海底及俯冲带等非热液区的生物群落尤为重要［19］ ［23-24］。

下面将对一些典型的蛇纹石化反应进行归纳。

在纯水的系统中，典型的蛇纹石化反应通常表达如下：

3　蛇纹石化作用的特征矿物——蛇纹石

蛇纹石化作用可以广泛存在于纯水、SiO2-H2O体系和 CO2-H2O 体系中（见反应式（1）-（14））。其标志产物为蛇纹石，化学式为Mg3Si2O5（OH）4，由Si-O四面体和Mg-O八面体按照1︰1比例层状分布。Al3+和Fe3+可替代四面体位置的Si4+，Fe2+、Fe3+、Cr3+、Al3+、Ni2+和 Mn2+可替代八面体位置的 Mg2+［46］［54］。蛇纹石存在三种类型，即利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。利蛇纹石由平的层组成，呈平面状，是最主要的蛇纹石矿物，常见于呈沙漏和网状结构的蚀变橄榄石中［12］［46-47］［55］；纤蛇纹石由倾向于形成圆柱体的卷曲层组成，为卷轴状［45］［54］，主要出现于脉体中，多呈现平行的生长带结构［46］；而叶蛇纹石由于四面体和八面体的周期性的倒转，导致一些八面体位置的缺失而呈波浪状［45］［54］［56］。在自然样品中，叶蛇纹石多为片状的互锁齿合结构［46］。这三种蛇纹石矿物不仅结构上存在差别，成分上也有差别。比如，利蛇纹石含有更多的Al、Fe［57-58］；而叶蛇纹石相对其他两种蛇纹石，更加富硅贫镁［56］［59］。此外，蛇纹石的成分也受限于原生矿物的成分。汪小妹等［55］通过蛇纹石化大洋橄榄岩的矿物学研究发现，角闪石蚀变形成的利蛇纹石具有高 FeO （9.22～10.02 wt%）、低MgO（31.28～32.98 wt%）的特征，而橄榄石蚀变成因的利蛇纹石则相对低FeO（3.91～6.01 wt%）和高 MgO（35.95～37.23 wt%），这导致后者蚀变形成的利蛇纹石具有比前者更高的镁指数（Mg#）；黄瑞芳等［58］通过实验模拟也证实了相似的现象，实验结果显示，橄榄石蚀变后形成的利蛇纹石富铁贫铝，而斜方辉石蚀变形成的利蛇纹石则与之相反。

在热俯冲带，蛇纹石族矿物之间的转换主要受控于温度。O'Hanley［54］在实验的基础上，描绘出了利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石低压下转变的稳定及亚稳定反应界线（图4）。利蛇纹石存在于200ºC以下低温环境，通过升温，可转变为纤蛇纹石。叶蛇纹石稳定存在于300ºC以上高温环境，但在400ºC开始脱水，大概在2GPa和700ºC时完全脱水 （图 3）。这些稳定的临界线与Scamnelluri et al.［60］提出的高压下的转变在趋势上基本一致。通过自然样品中蛇纹石族矿物的组合，可以初步判断蛇纹石化作用的温度条件。

图4　利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的转换关系及稳定域，红色反应线代表稳定的反应；蓝色虚线代表亚稳定反应

4　蛇纹石化作用的其他产物

蛇纹石化作用除了主要形成蛇纹石以外，根据流体成分以及岩石中其他矿物组成的不同，也会形成其他不同的产物，比如可能出现磁铁矿、水镁石、滑石、透闪石、菱镁矿等碳酸盐矿物以及氢气、甲烷、已烷、二氧化碳等气体成分。

磁铁矿是岩石中铁质端元反应的产物 （反应式（15））［45］［61］，常呈细小颗粒分布于蛇纹石的边缘［58］。已有研究认为，磁铁矿的出现与岩石或矿物蛇纹岩化的程度有关，比如，在蛇纹石化作用不完全的大西洋橄榄岩中，磁铁矿很少出现，而橄榄石蚀变所形成的蛇纹石则富Fe［62］；又如，马里亚纳前弧南部蛇纹石化橄榄岩中缺乏磁铁矿，被认为是蛇纹石化作用还未进行完全［55］。Toft et al.［51］认为，蛇纹石化的最初阶段只生成富Fe蛇纹石和富Fe水镁石（见反应式（1）和（2）），磁铁矿是在进一步蛇纹石化过程中才生成（反应式（16）和（17））。除此之外，影响磁铁矿生成量的因素还有温度、SiO2的活度和蛇纹石的重结晶以及成分相互置换作用［21］。形成磁铁矿的同时，铁质端元的二价铁被氧化为三价铁，水中的氢被还原为氢气 （反应式（15））。在一氧化碳或二氧化碳存在的环境中，由于费-托聚合反应，碳可被还原为甲烷和其他烷烃化合物以及不定形的碳酸盐相 （反应式（18）和（19））［19］［22］［48］［63-64］。期间氢气的氧化和甲烷的生成所产生的能量有利于海洋微生物的生存［23］。

水镁石是岩石中镁质端元反应的产物（反应式（4））［47］［65］，多为片状，常与蛇纹石共生。在低温条件下，其中的Mg2+易于被Fe2+取代［62］［66］，从而形成铁水镁石（反应式（1）和（2））。由于水镁石易与富硅流体进一步反应转变为蛇纹石（反应式（20）和（21）），因此在贫硅富镁体系中才能稳定存在。Beard et al.［47］认为水镁石-蛇纹石在流体体系中可以起到硅的缓冲剂作用，在200ºC缓冲效果位于石英缓冲线下面三个单位；而铁水镁石-磁铁矿则可作为氧缓冲剂，其效果相当于或低于铁-磁铁矿的氧缓冲剂。

滑石一般与斜方辉石的蚀变直接相关 （反应式（4）），常沿裂隙发育，交代斜方辉石矿物而形成假晶结构［18］。滑石和水镁石相反，在富硅少镁条件下易于稳定。这是因为滑石可以由蛇纹石与水溶性硅或二氧化碳反应生成（反应式（22）和（23）），因此，在自然样品中，滑石也可作为蛇纹石化后的次生矿物存在［55］。

透闪石的出现与单斜辉石的蚀变有关（反应式（7）），往往需要从单斜辉石的蚀变中获得钙，而从橄榄石、斜方辉石等其他矿物的蚀变中获得镁［67］。

碳酸盐矿物也常作为蛇纹石化作用的产物出现（图5）。一种方式是由于富SiO2流体交代白云石，在形成蛇纹石的同时，也生成二氧化碳和方解石（反应式（11）和（12））；另一种方式是橄榄石等富Mg矿物被富CO2流体交代，可生成菱镁矿（反应式（13）和（14），图1）。另外，菱镁矿等碳酸盐矿物也可在蛇纹石化之后的蚀变过程中出现，主要是由蛇纹石、水镁石或滑石进一步与流体中的CO2反应而生成 （反应式（23）-（25）和图2），这在深海或大洋蛇纹石化的橄榄岩以及造山带超镁铁质岩中比较普遍，多以细脉或碎屑基质形式出现［45］［68］。这种通过消耗CO2而生成碳酸盐矿物的方式，近年来引起越来越多的注意，被认为是能减少全球温室气体CO2工业化封存的一种有效方式［37-38］。

图5　橄榄岩和蛇纹岩碳酸盐化的反应途径

在蛇纹石化过程中也会生成其他的一些副矿物，比如铬铁矿主要来自于铝尖晶石的蚀变，铁镍矿、镍纹石、镍黄铁矿、白铁矿等硫化物和自然铜等自然金属则来自于原生硫化物的重结晶［63］［67］。

蛇纹石化作用之后的蚀变会生成一些次生矿物，比如上述的滑石和碳酸盐矿物。另外，比较常见的是绿泥石［47］，可以由蛇纹石与富Al流体进一步反应而形成（反应式（26））。

5 结语

大洋俯冲带的水岩作用广泛发生于俯冲板片和上覆的地幔楔，代表了俯冲流体和海水对俯冲带主要岩石的交代。海沟是深海物质和洋壳向地幔俯冲的地区，其蛇纹石化是地球上最重要的水岩作用之一。大陆边缘陆坡区尤其是在海沟之上的增生楔海底流体活动非常频繁，并广泛发育有化能生物群等生命群落以及与流体活动密切相关的天然气水合物、金属和非金属等矿产。然而，研究者对这些流体的来源和地球化学过程了解得并不多，例如，这些活动的流体是来源于俯冲洋壳的蛇纹岩化和脱水，还是来源于海沟沉积地层中的含烃类的流体，以及蛇纹石化过程中的水岩反应、流体活动对生命起源和演化的影响和关系等等，这些科学问题都需要人们去探索。

随着世界经济快速发展，能源短缺的问题日益突出，陆域资源、能源和空间的压力与日俱增。世界各国越来越重视发展海洋经济，围绕着国家海洋权益和安全呈现出越来越复杂的态势。长期以来，我国的海洋权益和安全面临着严峻的挑战和侵害，近几年尤为突出。随着我国成为世界第二大经济体，“十八大”明确提出我国建设海洋强国的战略目标。2013年1月17日，国务院发布了《全国海洋经济发展“十二五”规划》，这宣示着我国步入海洋经济大发展时代。海洋经济、海洋权益和安全的发展离不开海洋的基础研究。通过对大洋俯冲带中深渊地质、环境和生命的研究以及开展深海探测，有助于快速提升我国全海深科研、探测及相应工程技术的能力，并最终促进我国海洋经济的发展。

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中图分类号：P68

文献标识码：A

文章编号：1674-4969（2016）03-0258-11

DOI：10.3724/SP.J.1224.2016.00258

收稿日期：2016-01-20； 修回日期： 2016-03-07

基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（B类）资助（XDB06030101； XDB06030102）；国家自然科学基金项目（91328204；41421062）

作者简介：丁兴（1978-），男，博士，副研究员，研究方向为元素地球化学和实验地球化学。E-mail： xding@gig.ac.cn

Water-Rock Interaction in Oceanic Subduction Zone：
Serpentinization

Ding Xing1，2， Liu Zhifeng3， Huang Ruifang4， Sun Weidong2，4， Chen Duofu3
（1. State Key Laboratoy of Isotope Geochemistry， Guangzhou Institute of Geochemistry， CAS， Guangzhou 510640， China；2. CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences，Beijing 100101， China；3. CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology， Guangzhou Institute of Geochemistry， CAS， Guangzhou 510640， China；4. CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny， Guangzhou Institute of Geochemistry， CAS， Guangzhou 510640， China）

Abstract:Serpentinization is one of the most important water-rock interactions on earth， which plays a significant role on formation of island arc， generation of earthquake， activity of seafloor fluid， and origin and evolution of life. This paper introduces the phase transitions， water-rock interactions， and in particular water-rich mineral's stabilities during subduction occurring in mid-ocean ridge basalt and peridotite in oceanic subduction zone，and reveals discrepant water-rich mineral assemblages between cold and hot subduction zones due to distrinct geothermal gradient， resulting in different fluid activities and serpentinization scales beneath the fore-arc， sub-arc and back-arc in subduction zone. This paper further summarizes the representative chemical reactions of serpentinization and their products.

Keywords:oceanic subduction zone； water-rock interaction； serpentinization； MORB； peridotite