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首次在内蒙古土贵乌拉天皮山地区古元古代孔兹岩系中报道了典型的超高温变质岩,为含假蓝宝石-尖晶石-斜方辉石的夕线榴云片麻岩,其中包含了富Al斜方辉石-夕线石-石英、假蓝宝石-石英、低Zn尖晶石-石英三种典型的超高温变质矿物组合。含假蓝宝石夕线榴云片麻岩以暗色条带或透镜体形式赋存于夕线榴云片麻岩中,与围岩呈渐变接触关系,结合内蒙古土贵乌拉天皮山地区超高温变质岩相容元素(V、Cr、Co、Ni)富集程度较石榴石花岗岩富集程度高,说明超高温变质岩为孔兹岩系部分熔融富Al残留相。土贵乌拉地区孔兹岩系可能均经历了超高温变质作用,但是含有超高温标志型变质矿物组合的岩石仅以条带状-透镜状保留。通过对内蒙古土贵乌拉天皮山地区含假蓝宝石夕线榴云片麻岩详细的薄片岩石学研究,认为变质反应结构指示了P-T条件从尖晶石+石英的稳定域通过升压进入到假蓝宝石+石英的稳定域,然后通过IBC的过程进入到斜方辉石+夕线石+石英的稳定域,随后具有近ITD的退变特征。基于斜方辉石-Al温度计对其详细退变质过程进行了厘定:内蒙古土贵乌拉天皮山地区超高温变质岩峰期变质作用后,经历了近等压冷却后快速抬升,随后降压冷却的退变质过程。退变质过程与区域上孔兹岩系-高压麻粒岩等退变过程可以对比。内蒙古土贵乌拉天皮山地区超高温变质岩锆石U-Pb平均年龄1.92Ga被解释为超高温变质岩峰期变质年龄,基于锆石-Ti的应用,发现锆石的结晶温度普遍为800℃左右,因此推测超高温峰期变质年龄稍老。内蒙古土贵乌拉天皮山地区孔兹岩超高温变质作用伴随着富CO2流体的侵入,此外还有少量N2和CH4流体,使得超高温变质岩在极端高温的条件下残留下来。流体可能主要来自于地幔以及孔兹岩系自身携带的有机质分解。内蒙古土贵乌拉天皮山地区超高温变质岩片麻理陡倾,石榴石变斑晶拉长并发育拖尾构造,指示了总体左旋局部右旋走滑性质的韧性剪切变形。显微镜下斜方辉石发生细粒化、夕线石波状消光并发育弯曲,而黑云母几乎未发生变形,指示剪切作用发生于超高温变质作用早期-峰期-退变阶段。
基于孔兹岩系-超高温变质岩以及相关岩石单元演化对比研究,认为华北克拉通北部在古元古代末期普遍具有高热流值。内蒙古集宁地区超高温变质作用发生于下地壳构造增厚并伴随部分熔融,以及板底垫托的过程。地幔的上涌提供了麻粒岩相-超高温变质作用的主要热源,以及超高温变质岩得以保存的CO2流体。基性岩体岩墙以及孔兹岩系自身的粘滞性变形提供了额外的热源。基于构造热事件序列重建,对超高温变质作用的构造成因做了以下解释:2.0Ga左右被动陆源-弧后稳定沉积物通过热俯冲和构造加厚进入到下地壳层次;1.95-1.90Ga左右发生麻粒岩相-超高温变质作用形成孔兹岩系,并伴随部分熔融:在含水条件的部分熔融,形成石榴石花岗岩岩浆;无水条件下的部分熔融,形成紫苏花岗岩岩浆;残留相为超高温变质岩。1.90Ga-1.85Ga后抬升过程中伴随超高温变质岩的退变作用、花岗岩的结晶、基性岩侵位;1.85Ga以后华北克拉通区域抬升。