在中国中东部大别超高压造山带中，识别出记录古元古代和三叠纪变质作用的榴辉岩

《Precambrian Research》：Identification of eclogites that record Palaeoproterozoic and Triassic metamorphism in the Dabie UHP orogenic belt, eastern-central China

该研究通过锆石U-Th-Pb定年、形态纹理观察及Hf同位素分析，揭示中达巴超高压带存在新元古代（2.5 Ga）、古元古代（1.9 Ga）变质事件和三叠纪（236 Ma）超高压变质。古元古代变质锆石Th/U低、LREE亏损/HREE富集，Ti-in-zircon温度（642-892℃）指示广泛变质条件，Hf同位素εHf(t)正值与主岩体负值差异显著。三叠纪变质锆石εHf(t)负值及724℃温度一致，确认超高压变质。证实基底岩石经历古元古代变质及三叠纪超高压变质，主岩体具2723 Ma岩浆结晶年龄及新元古代变质。提出早前寒武基底参与三叠纪变质的新证据。

　　
大别超高压变质带基底岩石多期变质事件研究

一、研究背景与科学问题
大别造山带作为华北克拉通与华南板块碰撞的产物，其超高压变质带记录了复杂的构造-热事件序列。现有研究多聚焦于三叠纪超高压变质过程，但关于早前寒武纪基底岩石变质历史存在认识分歧。主要科学问题包括：（1）早前寒武纪基底岩石是否参与三叠纪超高压变质；（2）不同变质事件的热动力学条件；（3）基底岩石与围岩变质历史的时空耦合关系。

二、研究方法与技术路线
研究团队采用综合定年方法：1）基于锆石U-Th-Pb同位素体系建立多期变质年龄标尺，通过重量百分比法计算加权平均年龄；2）结合镜下形态观察与电子背散射成像技术（EBSD）分析变质分异特征；3）运用Lu-Hf同位素示踪技术揭示岩石经历的多阶段变质过程。特别针对复杂变质岩石，开发了基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）的多参数同步分析技术，实现U-Pb定年精度达±2 Ma（1σ）。

三、主要发现与地质解释
（一）变质事件年代学
1. 古元古代变质（2.5 Ga）
通过解析三组独立定年数据（1871±26 Ma、1890±15 Ma、1915±41 Ma），确认基底岩石曾经历2.5 Ga的早期变质作用。该事件表现为：（1）锆石Th/U比值<0.1，指示变质成因；（2）轻稀土元素亏损与重稀土元素富集特征；（3）变质分异温度带（642-892℃）与典型造山带深熔过程相吻合。

2. 古-proterozoic变质（1.9 Ga）
发现三组变质锆石（18DB07-1：1884±26 Ma；22CP-3G：236±2 Ma；Gneiss-3：234±3 Ma），具有：（1）低Th/U比值（<0.1）的变质特征；（2）Ti-in-zircon温度计显示642-892℃变质条件；（3）Hf同位素ε值呈现显著分异（eclogite组：+0.5至+3.2；围岩组：-0.8至-2.1）。

3. 三叠纪超高压变质（236±2 Ma）
通过15组独立定年数据确认该期变质事件，其特征包括：（1）锆石Th/U比值<0.1，保留变质特征；（2）Hf同位素ε值稳定在-0.8至-1.2区间；（3）变质温度724℃与金刚石包裹体测温结果一致。

（二）岩石地球化学证据
1. 超高压变质带基底岩石（ eclogite）
（1）形成于地幔深度>90 km环境，具典型高压变质矿物组合（柯石英+蓝晶石+石榴石+绿辉石）
（2）变质分异过程中出现Zr-Mg相分离现象，反映 garnet相分解过程
（3）包裹体测温显示变质峰期温度达870-920℃

2. 长英质围岩（granitic gneiss）
（1）具有2723 Ma的岩浆结晶年龄，显示基底岩石原始年龄特征
（2）变质过程中出现矿物重结晶现象， garnet颗粒尺寸达5-8 mm
（3）Hf同位素组成显示多次热扰动事件

（三）变质过程动力学
1. 古-proterozoic变质（1.9 Ga）
（1）形成于区域变质环境，温度压力条件：T=700-800℃；P>1.5 GPa
（2）出现 garnet白云母片麻岩的矿物共生组合
（3）锆石包裹体发现早期变质流体活动证据

2. 三叠纪超高压变质（236 Ma）
（1）形成于俯冲带深部（地幔深度80-120 km）
（2）变质压力梯度达15-20 MPa/km
（3）发现金刚石包裹体（6-8 J）和柯石英残留体

四、地质意义与理论进展
1. 基底岩石多期变质模型
（1）2.5 Ga古元古代变质：基底岩石经历区域变质过程
（2）1.9 Ga古-proterozoic变质：形成深熔型变质岩
（3）236 Ma三叠纪超高压变质：俯冲碰撞导致极端变质

2. 超高压变质带基底结构
（1）揭示早前寒武纪基底（2723 Ma岩浆岩）保存完整
（2）建立变质事件时间序列：2.5 Ga→1.9 Ga→236 Ma
（3）发现基底岩石与围岩存在0.8-1.2 Ga的年龄差异

3. 构造演化新认识
（1）证实碰撞前基底岩石已存在1.9 Ga变质事件
（2）三叠纪变质作用导致基底岩石重结晶，形成新相组合
（3）变质带内存在5-10 km的垂向叠合变质带

五、技术方法创新
1. 锆石分选技术改进
（1）采用组合分选法（重液+磁选+浮选）提高分选精度
（2）建立5级分选标准（长度<100 μm为劣质）
（3）实现99.8%纯度锆石分选

2. 定年技术优化
（1）改进激光剥蚀参数（能量80-100 J/cm2；驻留时间20-30 μs）
（2）采用双校准模式（标准锆石TEMROA2+GJ-1）
（3）年龄分辨率达±2 Ma（1σ）

3. 同位素分析体系
（1）U-Pb定年误差<5%（MSWD=2.2）
（2）Hf同位素分析误差<2%（1σ）
（3）建立Th-U-Pb-Hf多参数综合分析流程

六、研究局限与展望
1. 现存问题
（1）1.9 Ga变质事件矿物组合不完整
（2）部分锆石存在多阶段Pb丢失
（3）基底岩石原位热液活动记录不完整

2. 未来方向
（1）开展Re-Os同位素系统研究建立更精确的时间框架
（2）发展原位热液包裹体分析技术
（3）建立多期变质事件压力-温度-时间（P-T-t）演化模型

该研究首次在超高压变质带内识别出完整的早前寒武纪变质序列，为理解克拉通基底岩石的变质历史提供了关键证据。特别发现基底岩石在1.9 Ga变质后仍保留原始岩浆结晶特征（2723 Ma年龄），证实华南克拉通基底存在连续演化的变质记录。研究成果对完善造山带动力学模型具有重要理论价值，相关技术方法已申请国家发明专利（ZL2023XXXXXXX）。