大别山超高压变质岩形成深度的同位素限制

摘要

大别山超高压变质岩形成深度是各国地质学家十分关心的问题.它不仅影响对碰撞造山带形成机制和演化过程的认识,而且影响对地球深部状况及地球动力学的研究.该文对大别山超高压变质岩已有同位素资料进行了分析与讨论.大别山榴辉岩的εNd为-6.2～-17,εSr为18～42,且显示明显的Nd同位素的不平衡现象.大别山榴辉岩的氧同位素组成研究表明,这些榴辉岩的原岩在超高压变质前,不同程度地与贫18O的大气降水(或海水)发生过氧同位素交换,且在超高压变质过程中依然保留了这些痕迹.除一个样品外,大别-苏鲁地区的榴辉岩的3He/4He比值都落在0.79×10-7～9.35×10-7范围内,显示陆壳岩石来源He的重要贡献.所有Sr-Nd、O和He同位素研究均表明:超高压变质岩保存着表壳岩石原岩的同位素特征,而未显示变质时受到地幔物质的明显影响.对于超高压变质岩的上述同位素特征,有人认为是由于大别山造山带俯冲和折返的速度太快造成的.由于造山带俯冲和折返的速度太快,表壳岩石原岩变质时来不及与地幔物质发生交换,故没有留下地幔物质参与的痕迹.该研究认为这种解释有些勉强,因为大别造山带俯冲和折返时间至少需要15Ma.在如此长的时间内,在100多公里地幔深处高于700℃的高温下发生超高压变质作用,表壳岩石原岩不可能不与地幔物质发生同位素交换.相反,如果认为大别山超高压变质岩就在地壳内形成,则大别山超高压变质岩同位素的所有特征就很好解释了.