近日，beat365官方网站宋述光教授課題組在太古宙超高壓變質作用及闆塊構造起始方面取得重要進展。相關研究成果以”Ultrahigh-pressure peridotites record Neoarchean collisional tectonics”為題發表于國際地學期刊Earth and Planetary Science Letters。該論文第一作者為在讀博士研究生吳珍珠。

闆塊構造的啟動時間一直存在争議；因為尚未發現能夠反映太古宙彙聚闆塊邊緣存在的典型變質岩石記錄（高壓–超高壓變質岩石），一些學者認為太古宙不存在闆塊構造。超高壓變質岩石通常産出于不同闆塊發生俯沖-碰撞作用的彙聚闆塊邊緣，太古宙超高壓變質岩石的發現可以為闆塊構造是否在太古宙存在提供直接的證據。針對這一重要問題，本研究在華北克拉通冀東地區報道了新太古代超高壓橄榄岩，為太古宙超高壓變質作用及闆塊構造起始研究提供了重要的實例。

冀東地區太古宙基底岩石可以劃分為高級片麻岩地體和構造混雜帶。本研究所針對的太古宙超高壓橄榄岩以不同尺寸的塊體産出于構造混雜帶中的太古宙表殼岩和TTG中。本研究對橄榄岩中的變質锆石進行了U-Pb定年，并給出了~2.5 Ga的新太古代變質年齡；同時對切穿橄榄岩的花崗岩脈進行了锆石U-Pb定年，其侵入年齡略年輕于橄榄岩的變質年齡，與野外所觀察到的穿插關系一緻，表明所研究的橄榄岩形成于太古宙并在新太古代折返至地殼層次。冀東太古宙超高壓橄榄岩保存有石榴石假象，其中的輝石存在大量的出溶結構，說明這些太古宙超高壓橄榄岩經曆了從高壓到低壓的轉變過程(圖1)。本研究對冀東太古宙超高壓橄榄岩中的石榴石假象和發育出溶結構的單斜輝石進行礦物成分恢複，并對不同階段的礦物組合進行溫壓估算，重構了冀東太古宙超高壓橄榄岩的折返過程變質P-T軌迹（圖2）：冀東太古宙超高壓橄榄岩折返前位于石榴石穩定的岩石圈地幔深度（110–130 km），可能是在新太古代闆塊俯沖-碰撞過程中從地殼層次轉移至此深度，并在随後的折返過程中被擡升至地殼層次。冀東太古宙超高壓橄榄岩的發現表明在新太古代時地球已經發育了彙聚闆塊邊緣，并指示某種形式的闆塊構造至少在新太古代就已經出現。

beat365地空學院博士研究生吳珍珠為論文第一作者，beat365宋述光教授和香港大學王潮博士為論文共同通訊作者，合作者包括英國杜倫大學Mark Allen教授、中國地質大學（武漢）Timothy Kusky教授以及中國地質大學（北京）蘇犁教授。本研究得到了國家自然科學基金和國家重點研發項目的資助。

論文鍊接：Wu Z, Wang C, Song S, Allen MB, Kusky T, Su L. Ultrahigh-pressure peridotites record Neoarchean collisional tectonics. Earth and Planetary Science Letters 596, 117787 (2022). https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117787

圖1：（a），冀東太古宙橄榄岩中石榴石假象。（b）-（c），(a)中石榴石假象局部放大圖。（d），石榴石假象與出溶的輝石伴生。(e)- (f)，石榴石降壓分解形成的輝石和尖晶石蠕蟲狀交生礦物組合。（g）-(i），石榴石假象被橄榄石包圍，呈粒狀變晶結構。

圖2: 冀東太古宙超高壓橄榄岩變質P-T軌迹圖。階段1：冀東太古宙超高壓橄榄岩在折返前位于石榴石穩定的岩石圈地幔深度（110–130 km），可能是在新太古代闆塊俯沖-碰撞過程中從地殼層次帶至此深度；階段2：冀東太古宙超高壓橄榄岩被擡升至地殼層次，伴随着石榴石分解和輝石中不同礦物的出溶。