深熔作用与大陆碰撞造山带的形成和演化息息相关,对板块构造理论的发展有着重要的意义,是当今地球科学研究的热点之一。地壳深熔是引起地壳成分分异和深俯冲板片折返以及花岗岩形成的重要控制因素,并在造山带的山根垮塌过程中发挥着重要的作用。大别造山带是典型的陆-陆碰撞型造山带,发育了与大陆俯冲和碰撞相关的、具有不同变质程度与演化过程的5个构造岩石单位。其中,北大别是三个含榴辉岩构造岩石单位之一,经历了深俯冲和多阶段折返以及造山后山根垮塌在内的复杂演化过程,并发生了多期的深熔事件,形成了多种类型的岩浆侵入体和混合岩,为研究碰撞造山带的地壳深熔作用与山根垮塌提供了理想的对象和场所。本文对北大别混合岩中多种类型的浅色体以及变质闪长岩等进行了系统的岩石学、岩相学、锆石U-Pb年代学以及元素和同位素地球化学等方面综合研究,对该区域的深熔期次和时代、深熔机制以及混合岩和变质闪长岩对折返初期的高温减压及碰撞后山根垮塌的岩石学和地球化学响应进行了深入讨论和限定,为探究北大别的演化过程提供了新的制约。北大别混合岩中的残留体和多种类型浅色体的研究表明,该带发生了多期深熔作用。混合岩中的浅色体,按照矿物组合和结构可以分为四类:（1）含石榴子石浅色体;（2）富角闪石浅色体;（3）贫角闪石浅色体;（4）富钾长石浅色体。锆石U-Pb年代学研究结果表明,第一类浅色体形成于晚三叠世（209±2 Ma）,对应于深俯冲板片折返初期的高温减压熔融。该类型浅色体发育强烈的变形结构,并具有高的重稀土元素含量和Rb/Sr比值、低Th/U比值以及显著的Eu负异常,其中的转熔石榴子石含有浑圆状多相矿物包裹体。它们的形成温度为872-941℃,压力为8.2-10.0 kbar,高于实验得到的黑云母脱水温压条件,显示其形成于无水环境下黑云母脱水引发的高温减压熔融。后三类浅色体的形成年龄依次为133±3 Ma、124±3 Ma以及114±7 Ma,与大别山碰撞后山根垮塌作用有关。它们之间相似的弱变形至无变形结构、渐变的矿物组合和元素特征,指示这三类浅色体可能是深熔熔体在不同演化阶段冷却结晶的产物。其形成温度和压力分别为T=665-789℃,P=2.3-4.4 kbar,低于黑云母的分解温度,结合富角闪石浅色体中转熔含水矿物（角闪石）的存在以及其低Rb/Sr和Rb/Ba 比值等特征,表明山根垮塌和地幔上涌过程中,外来的热量和富水流体引发当时位于中地壳深度的原岩发生大规模部分熔融和混合岩化作用,形成了广泛分布的富角闪石浅色体、贫角闪石浅色体和富钾长石浅色体。此外,上述四类浅色体均具有与北大别超高压变质岩石（如榴辉岩和花岗质正片麻岩）具有一致的Sr-Nd同位素组成,显示它们具有一定的成因联系。北大别变质闪长岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素和重稀土元素,并具有显著的Ba正异常,与下地壳的地球化学特征一致。此外,变质闪长岩也表现出典型的下地壳型Sr-Nd-Pb同位素特征,包括中等的初始87Sr/86Sr比值（0.707582-0.708099）、低 εNd（t）值（-15.3—20.4）和较低的初始 Pb 同位素比值（206Pb/204Pb=16.0978-16.8452、207Pb/204Pb=15.3167-15.454447、208Pb/204Pb=37.1778-37.8397）,与北大别超高压变质岩石（如榴辉岩和变质闪长岩）的同位素特征一致。锆石形态学和U-Pb年代学研究表明,变质闪长岩中的锆石核部和边分别保留了两期地质记录。锆石核部的年龄为约130 Ma,具有明显的的韵律环带、较高的Th/U比值和U含量,指示岩浆冷却时代;而锆石边形成时代稍晚,约为125 Ma,无明显分带,具有相对较低的Th/U比值和U含量,且通常填充核部熔蚀（港湾状）部位,指示高温变质成因。地质温压计计算结果显示,（变质）闪长岩的成岩温度和压力分别为T=725-806℃、P=4.7-6.2 kbar。锆石的核部和边部通常具有一致的太古代二阶段Hf模式年龄,普遍老于该区域的混合岩和超高压变质岩石,因此难以使用单一的下地壳源区部分熔融解释变质闪长岩的成因。结合元素及同位素地球化学分析和大别造山带山根垮塌模型,该岩石形成时的初始岩浆应主要由山根垮塌后减薄的下地壳镁铁质岩石部分熔融形成,并混合了少量的幔源物质。此外,粗粒眼球状钾长石变斑晶往往沿变质闪长岩变形线理分布,并保持较好的晶型,指示其形成时代接近于岩石变形时代,其形成温度压力推测为T=583-599℃、P<4.7 kbar。综上所述,北大别发生了两期重要的的深熔事件。第一期发生于北大别深俯冲板片折返初期（～209 Ma）,在无水条件下,黑云母等含水矿物发生减压分解并释放少量自由水,使周围岩石发生小规模部分熔融,形成了含石榴子石浅色体（首次查明和报道）。第二期深熔作用则发生在碰撞后山根垮塌阶段（110-130 Ma）,加厚下地壳及岩石圈地幔发生垮塌,软流圈地幔上涌,为上覆岩石带来充足的热量和大量的外来流体。在此作用下,原本位于中地壳深度的北大别花岗片麻岩和榴辉岩发生大规模部分熔融和混合岩化,形成了富角闪石浅色体、贫角闪石浅色体以及富钾长石浅色体。与此同时,减薄的下地壳岩石发生部分熔融,产生的熔体与幔源物质发生相互作用后在浮力的作用下向上运动,形成了闪长岩等侵入体。