罗迪尼亚超大陆裂解过程中双峰式岩浆岩的裂谷变质作用及其对大陆裂解过程的启示

研究人员针对超大陆裂解过程中地质记录易被后期事件抹除的难题，以南华地块北缘斜长角闪岩和变花岗岩为研究对象，通过岩石学与年代学分析，揭示了新元古代中期双峰式岩浆活动、高温水岩反应与高T/P型变质作用的时序关系，证实了岩石圈伸展驱动的热异常是裂谷变质作用的主因，为超大陆重建提供了关键证据。

　　

在地球演化的漫长历史中，超大陆的聚合与裂解如同行星级的心跳，每一次搏动都深刻改变着地表格局。罗迪尼亚超大陆作为地球早期最重要的超大陆之一，其裂解过程留下的蛛丝马迹却常被后期地质事件掩盖，就像被反复涂改的古老羊皮卷，让地质学家们难以辨认原始信息。尤其令人困惑的是，大陆裂解过程中岩浆活动与变质作用的时空关系——究竟是炽热的岩浆先喷涌而出，还是岩石先被深埋变质？这个"鸡生蛋还是蛋生鸡"的问题，直接关系到我们对大陆裂解热力学机制的理解。

中国科学技术大学壳幔物质与环境重点实验室的研究团队将目光投向南华地块北缘——这个在约8亿年前成功从罗迪尼亚超大陆裂离的"地质标本"。发表在《Precambrian Research》的研究通过斜长角闪岩和变花岗岩这对"岩石双胞胎"，解码了大陆裂解留下的三维信息。研究人员采用"岩石侦探工具箱"：全岩主微量元素分析锁定原岩性质，锆石U-Pb定年构建时间坐标，相平衡模拟计算温压条件，辅以氧同位素示踪高温水岩反应痕迹。

斜长角闪岩的温度密码
通过石榴石-角闪石温度计和相平衡模拟，发现斜长角闪岩记录的地热梯度高达50°C/km，远超正常大陆地热梯度。角闪石中包裹的早期黑云娘，如同被冻结的时钟指针，指示了从岩浆冷却到变质加热的温度跃升过程。

变花岗岩的矿物日记
变花岗岩中红柱石的出现成为关键证据——这种低压高温变质矿物需要>80°C/km的地热梯度才能形成。更惊人的是，锆石年龄显示从岩浆结晶到变质脱水相隔约20Myr，证明热异常持续时间远超短期岩浆活动。

水岩反应的氧同位素指纹
全岩δ¹⁸O值低至3‰，揭示大陆冰川融水曾沿裂隙下渗，在高温下与岩石发生同位素交换。这种"古水文循环"发生在变质作用之前，为理解前寒武纪水圈-岩石圈相互作用提供了新案例。

时间轴的终极重建
综合所有证据，研究团队描绘出清晰的时序画卷：双峰式岩浆活动（基性岩-酸性岩组合）率先登场→冰川融水沿新生裂隙下渗引发高温水岩反应→持续岩石圈伸展导致热异常积累→最终触发高T/P型变质作用。这个跨越2000万年的三部曲，证明岩浆活动和变质作用都是岩石圈伸展导致的热异常在不同阶段的表现形式。

这项研究如同打开了一扇观察超大陆裂解的时空之窗，不仅证实高T/P型变质作用是大陆裂解的重要标识，更建立了岩浆-流体-变质作用的因果链条。其意义堪比地质学的"相对论"，为识别古老裂谷带提供了可验证的理论框架，对理解现代大陆裂谷系统（如东非裂谷）的深部过程也具有启示意义。特别值得注意的是，研究揭示的50-80°C/km异常地热梯度，为探索前寒武纪特殊热体制下的岩石行为设立了新标尺。