俯沖帶俯沖物質(zhì)的化學(xué)和機械混合對于俯沖帶地殼的形成和地球化學(xué)特征具有重要的意義。前人曾提出俯沖帶混雜巖的部分熔融是形成島弧巖石地球化學(xué)特征的重要原因。但也有研究顯示俯沖沉積巖熔融形成的火成巖鋯石中仍然能保留*的O同位素組成（δ¹⁸O高達28‰），表明俯沖物質(zhì)的混合程度可能較小。然而，如果俯沖沉積物能夠?qū)惓５?/span>O同位素組成（δ¹⁸O= ~7‰–42‰）輸入到弧下地幔，則很難解釋弧下地幔中O同位素的有限變化范圍。總之，俯沖變質(zhì)作用過程中物質(zhì)的混合作用仍然存在很大爭議。

針對以上科學(xué)問題，美國奧柏林學(xué)院Page等對卡特琳娜片巖混雜巖（）中角閃巖相變質(zhì)燧石中的石榴石和鋯石進行了原位的O同位素分析

（1）主量元素分析顯示大顆粒的石榴石具有明顯的進變質(zhì)環(huán)帶特征，即從核部到邊部石榴石具有降低的Mn含量和升高的Mg#，而小顆粒石榴石具有與大顆粒石榴石邊部類似的組成特征；

（2）石榴石核部具有極重的O同位素組成（δ¹⁸O = 20.8‰–26.3‰），而邊部O同位素組成較輕（δ¹⁸O = 10.0‰–11.2‰）；

（3）石英具有均一的O同位素組成（δ¹⁸O= 13.5‰）；

（4）鋯石核部具有振蕩環(huán)帶，具有石英、鉀長石和黑云母包裹體，表明為碎屑鋯石，鋯石核部外圍是一圈斑雜狀的生長邊，外側(cè)表現(xiàn)為深色的振蕩環(huán)帶（）；

（5）鋯石核部具有較低的O同位素組成（4.7‰ to 8.4‰），核部邊緣斑雜狀鋯石具有高的δ¹⁸O值22.6‰ ± 3.3‰，而邊部鋯石具有低的δ¹⁸O值12.9‰ ± 3.3‰，進一步的高空間分辨率的O同位素分析也獲得了一致的結(jié)果；

（6）鋯石核部年齡124.6 +1.4/-2.9 Ma，且具有高的Th/U比值(0.36–0.89)，鋯石邊部較年輕115.1± 2.4 Ma，且Th/U比值(0.02–0.13)較低。

結(jié)合前人研究結(jié)果，Page等約束了該石榴石英巖的變質(zhì)溫壓條件約為550–650 °C，>1.1 GPa。該研究認為石榴石英巖原巖為混合的硅質(zhì)巖石和中基性的火成巖，鋯石核部年齡為火成巖的殘留鋯石，兩者在俯沖帶發(fā)生混合，早期兩者處于封閉狀態(tài)，因此石榴石核部具有重的O同位素組成，隨著變質(zhì)作用進行，外部流體逐漸加入，導(dǎo)致石英的O同位素組成降低，而石榴石和鋯石中O擴散較慢，因此保存了原巖重的O同位素，而邊部逐漸變低的特征。

該項研究表明：

（1）俯沖帶變質(zhì)流體對島弧巖漿的產(chǎn)生和陸殼生長具有重要作用，但同時也可以減小俯沖物質(zhì)間組成的差異；

（2）石榴石和鋯石能夠保存少量異常的地球化學(xué)特征，并進入深部地幔。