超高温(ultrahigh-temperature: UHT)变质作用是一种极端的变质作用类型,是指变质温度大于900 ℃、压力在4-18 kbar的麻粒岩相变质作用(Jiao et al., 2023),代表了麻粒岩相变质的高温上限。东南极赖于尔群是一个典型的HT-UHT麻粒岩相地体,其中富Mg-Al的梅瑟副片麻岩中发育典型的超高温矿物组合(图1),如石榴石-斜方辉石-夕线石组合以及含假蓝宝石组合等。然而,超高温变质岩的分布范围及其与其他“正常”麻粒岩相岩石的关系尚不清楚,制约了对超高温变质作用成因及其构造指示意义的认识。
针对这一科学问题,极地与月球地质研究室陈龙耀副研究员及其合作者运用多种温压计算手段相结合的方法(图2),成功从不含特征超高温矿物组合的基性麻粒岩中识别出超高温变质条件。取得如下认识:(1)东南极赖于尔群太古代构造域中基性麻粒岩经历了UHT变质作用,峰期P-T条件为930-1030℃/~12 kbar;(2)赖于尔群太古代构造域中基性麻粒岩具有顺时针P-T演化轨迹,早期增温升压至峰期超高温阶段,随后经历了超高温条件下的近等温降压,最后降温降压至缺流体固相线阶段(图3);(3)整个赖于尔群可能均经历了UHT变质作用,超高温变质的影响范围比目前认识的要宽泛很多(图1)。该研究成果对于理解世界范围内超高温变质作用的影响范围具有普遍意义。
研究成果发表于国际岩石学领域权威期刊Journal of Petrology,并被主编选为Editor’s Choice Paper(Chen Longyao, Liu Xiaochun, Wang Wei, Liu Jian. 2023.Ultrahigh-temperature mafic granulites in the Rauer Group, East Antarctica: evidence from conventional thermobarometry, phase equilibriamodeling, and rare earth element thermometry. Journal of Petrology, 64(4): egad014. https://doi.org/10.1093/petrology/egad014)。研究工作得到国家自然科学基金项目(41941004,41802064和41530209)和中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费(DZLXJK202003)等项目的联合资助。
图1东南极赖于尔群地质简图
图2赖于尔群基性麻粒岩相平衡模拟和REE温度计结果
图3赖于尔群基性麻粒岩P-T轨迹