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变质岩同位素年代学:Rb-Sr和Sm-Nd体系

李曙光  安诗超  
【摘要】:对变质岩经历的进变质和退变质作用定年并构建其p-T-t轨迹是观测地壳运动过程的重要途径。全岩等时线和矿物等时线是变质岩Rb-Sr和Sm-Nd定年的两个基本方法。在变质过程中同位素均一化尺度是影响全岩等时线定年的主要因素。在一般情况下,变质过程中Rb-Sr同位素体系的均一化尺度远大于Sm-Nd体系,从而Rb-Sr全岩等时线可以给出有意义的变质年龄,而Sm-Nd数据不能。然而,对于低级变质作用,因其较高级变质作用有更丰富的流体,其Nd同位素均一化尺度可能变,从而使得一些全岩Sm-Nd等时线给出和Rb-Sr年龄一致的有意义变质年龄。对于矿物等时线定年,在变质作用时矿物之间能否达到同位素平衡则是关键。已经证明,超高压变质(UHPM)岩的退变质作用是开放体系,然而UHPM矿物的Sr-Nd同位素体系仍保持封闭。已观测到UHPM矿物和退变质矿物之间的Sr-Nd同位素不平衡,因此,高压矿物(如石榴石、多硅白云母)和退变质矿物或全岩的连线将会给出没有意义的偏老的Sm-Nd年龄和偏年轻的Rb-Sr年龄。由3个以上很好分开的矿物确定的等时线的良好线性、不同定年方法获得的年龄的一致性以及确定等时线矿物之间的氧同位素平衡可用于判定矿物间Nd同位素达到平衡。由于石榴石具有高Sm/Nd和Lu/Hf比,因此石榴石是榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或Lu-Hf定年最重要的矿物。然而由于石榴石非常宽的p-T稳定范围,石榴石可以在高级变质岩的前进变质和退变质作用中生长,从而具有复杂的环带结构。因此,如何从具有复杂结构的石榴石不同部位取样和分析并判断其成因就成为榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或LuHf矿物等时线定年的一个挑战。这需要今后做更进一步的研究。

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