南印度麻粒岩变质演化新解：锆石、钛铁矿、独居石和磷灰石原位U-Pb定年与Nd-Hf同位素示踪

本研究针对南印度麻粒岩地体(SGT)峰后演化历史不清的问题，通过原位U-Pb定年与Nd-Hf同位素示踪技术，首次揭示560-550 Ma峰期变质事件与410 Ma冷却过程的精确年代学框架，证实俯冲衍生物质参与变质作用，为东冈瓦纳超大陆拼贴提供关键热动力学约束。

　　

南印度麻粒岩地体(Southern Granulite Terrane, SGT)作为东冈瓦纳超大陆拼贴的关键地质档案，保存着令人惊叹的超高温变质记录。这些经历900°C以上高温"烘焙"的岩石，犹如地球深部的时间胶囊，记录着5亿多年前大陆碰撞的惊天动地。然而长期以来，科学家们对这些岩石"巅峰时刻"之后的冷却历程知之甚少——它们是在碰撞后急速冷却，还是经历了漫长的热松弛？这个问题的答案直接影响我们对造山带热演化的理解。更棘手的是，传统研究方法难以区分不同变质阶段的精确年代学信息，就像试图用模糊的望远镜观测星际细节。

中国国家地球科学中心(NCESS)的研究团队另辟蹊径，选择马杜赖地块的变辉石岩作为研究对象，运用"矿物侦探团"策略——同时调动锆石(zircon)、钛铁矿(titanite)、独居石(monazite)和磷灰石(apatite)四种副矿物，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行U-Pb定年，结合激光多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)获取Hf-Nd同位素组成。这种多矿物联合作战方案，就像为岩石打造了四维显微镜，能分别捕捉变质作用不同阶段的温度-时间信号。

矿物侦探团的破案报告

在"锆石U-Pb、微量元素与Hf同位素数据"章节，阴极发光图像揭露了这些150-300μm的晶体内部暗藏玄机：具有振荡环带的核部记录着前寒武纪岩浆事件，而均一明亮的变质边部则锁定560-550 Ma的峰期变质时间。更惊人的是ε_Hf值(-15至-5)与ε_Nd值的"同位素双胞胎"特征，直指俯冲板片物质参与变质熔/流体活动。

"钛铁矿与磷灰石的年代学密码"显示，557±2 Ma的钛铁矿年龄标志着高温流体活动，而410±3 Ma的磷灰石年龄则像地质温度计的关机按钮，揭示长达1.5亿年的缓慢冷却史(约3°C/百万年)。这种"文火慢炖"式的冷却模式，颠覆了传统造山带快速折返的认知。

科学启示录

这项发表在《Geochemistry》的研究，首次构建了SGT从峰期变质到冷却退变的完整T-t轨迹。多矿物同位素体系如同精密齿轮相互咬合：锆石-独居石锁定碰撞时限，钛铁矿标记流体活动，磷灰石定格冷却终点。Nd-Hf同位素证据更解开变质物质来源之谜——就像化学指纹鉴定出俯冲板片这位"神秘嘉宾"曾参与变质派对。

这些发现不仅为东冈瓦纳拼贴提供精确时间锚点，其创新的多矿物联用方法更为全球古老造山带研究树立新范式。当全球科学家都在寻找超大陆拼图的"丢失环节"时，这项研究犹如在南印度岩层中发现了冈瓦纳的"罗塞塔石碑"，用同位素语言破译了大陆碰撞的深层密码。缓慢冷却的启示更暗示：古老造山带可能像顶级红酒需要漫长陈酿，这对理解大陆地壳演化节奏具有深远意义。