我国学者与海外合作者在超高温变质作用研究方面取得进展

　　

图 UHT变质与其他高级变质作用的P–T条件以及可能的构造背景

　　超高温（ultrahigh-temperature: UHT）变质作用是中下地壳层次发生的绝对温度高达900 ℃以上的变质作用。其发生需要大陆地壳极高的热流值，且与下地壳最下部的流变学性质及其稳定性密切相关。因此，研究UHT变质作用的发生机理对于我们理解大陆下地壳的改造、造山带演化以及壳–幔相互作用具有重要的科学意义。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41890832、42122018）资助下，中国科学院地质与地球物理研究所焦淑娟研究员、郭敬辉研究员、美国学者Michael Brown教授等合作，系统梳理了全球UHT变质岩的特征，辩证地论述了UHT变质作用的形成机制及其随时间的演化。

　　文章综合数值模拟资料，将UHT变质的热源归纳为两大类：一类是发生在造山带高原以放射性元素生热为主；另一类是以岩石圈地幔减薄或伸展引起升高的地幔热流为主。前者会形成加热阶段为30–75Ma 的UHT变质作用，其P–T轨迹为顺时针型，而峰期后存在不同程度的减压阶段。后者的加热阶段往往≤10Ma，P–T轨迹可能是逆时针型或顺时针型，峰期后一般存在近等压或减压冷却阶段。文章指出多数已发现的UHT变质作用的加热阶段在30Ma以内，仅依靠放射性元素升热很难达到UHT变质条件，而需要升高的地幔热流的贡献。这可能发生在碰撞造山带根部，是放射性元素升热和升高的地幔热流联合作用的结果；也可能发生在显生宙时期冷俯冲所形成的弧或弧后环境，与板片回撤有关；或与前寒武纪时期“热且软”的浅部板片断离或岩石圈地幔拆沉作用有关。地球物理资料所揭示的现代地球青藏高原及周缘和美国西部造山带可能正在发生的UHT变质作用对上述两类成因机制给出进一步佐证。

　　此外，作者还发现UHT变质岩的温度梯度（温压比）、时间尺度随地质时代表现为先升高再降低的特征，在中元古代时期其温度梯度最高，时间尺度最长，与这一时期的冷却速率最低相一致，并且该时期形成了全球最大规模的UHT变质地体，佐证了该时期的大陆地壳达到整个地质时期最热的状态。

　　相关成果以“超高温变质作用的形成机制（Mechanisms to generate ultrahigh-temperature metamorphism）”为题，于2023年4月在《自然?综述：地球与环境》（Nature reviews earth & environment），被评选为封面文章。论文链接：https://www.nature.com/articles/s43017-023-00403-2。