超高温变质条件下的锆石特征研究：以华北内蒙古超高温变质岩为例

Zircon could grow at any stages on the pressure-temperature (P-T) path of the ultrahigh-temperautre metamorphism with temperature much higher than closure temperature of zircon and associated partial melting process related to the evolution of the UHT terrane. The ordinary geochronological study methods by crushing rocks to select zircon grains would lead to loss of details when interpreting the age data. Aiming at linking the age data to the P-T path related to geological process of the UHT terrane, a systematic analytical procedure was designed to search for the zircon characteristics from the UHT rocks and associated country rocks, including zircon U-Th-Pb and Hf-O isotopes and chemistry (trace elements and REE) based on in-situ zircon petrography and structure and texture under thin sections. By joining all the data sets, it is expected to pick out the zircon characteristics under true peak UHT metamorphism and catch the details when interpreting the age data.

超高温变质作用峰期变质温度远高于锆石的封闭温度，且在超高温变质以及相关深熔过程中的任何阶段，锆石都可以生长，同时也记录了超高温变质岩区的地质演化过程。常规的锆石年代学方法采用粉碎岩石样品来挑选锆石，因此丢失了锆石原位矿物组合信息，而这一信息对研究超高温变质作用过程至关重要。本计划书针对这一缺陷，以华北超高温变质岩为主要研究对象，并结合世界上其它典型地区的超高温变质岩样品，设计了一套探索性的研究方法，在岩石薄片下寻找超高温变质条件下锆石的特征，包括锆石的原位矿物组合信息、矿物包体信息、U-Th-Pb、Hf、O同位素、微量元素以及稀土元素，并综合起来精确匹配锆石年龄与超高温变质作用演化过程。

由于超高温变质作用变质温度远高于锆石的封闭温度（通常认为为750℃左右），因此解读超高温变质条件下锆石年代学数据成为现在研究的热点之一。目前常规的锆石分选是以粉碎全岩样品来获得大量的锆石颗粒，而丢失了锆石原位矿物组合信息。本项目瞄准这一缺陷，以华北超高温变质岩以及南印度超高温变泥质岩石为例，基于详细的岩相学基础，通过大量薄片观察和扫描电镜（包括阴极发光）等方法，对超高温变质条件下锆石结构构造的多样性进行了研究，识别了锆石中不同结构部位的矿物包体，并匹配了不同的锆石结构构造与变质矿物组合的关系，并进一步通过锆石SHRIMP U-Pb定年和微量元素分析发现绝大部分锆石并没有真正记录超高温峰期变质条件，而是记录了退变质过程。此外，在研究中还确认了超高温变质作用对先存锆石放射性成因铅有活化的作用，并导致铅的重新分配，该作用也会影响对锆石年龄的解读。通过本项目的研究，认为超高温变质作用的锆石年龄解读非常复杂，前人对华北超高温变质作用时代的工作需要重新认识，在确认锆石的结构构造以及原位矿物组合信息的情况下来解读年代学数据是必要的。