加拿大曼尼托巴省太古宙超高温麻粒岩锆石Hf同位素及其构造意义研究

摘要

超高温变质作用是指发生于＞900℃温度条件和7-13Kbar压力条件下的区域地壳变质作用,其所形成的麻粒岩相变质岩—超高温麻粒岩记录了下地壳的短暂极高热流这一地球动力学条件变化.本文以在加拿大曼尼托巴省新发现的2.65Ga的太古代超高温麻粒岩为研究对象，通过岩相学及锆石Hf同位素研究获得该超高温麻粒岩的地壳生长演化历史。岩相学研究识别出了“假蓝宝石+石英”以及“矽线石+斜方辉石+石英”这两个典型的超高温矿物组合，确定研究区2.65Ga发生的变质作用达到超高温麻粒岩相，并初步确定研究区超高温变质作用的变质峰期条件可能存在差异；对～2.65Ga的样品变质锆石的Hf同位素研究结果显示，一些变质锆石具有-8.8至-0.9的8Hf(t)负值，其所对应的模式年龄为3.5-3.lGa，另外一些变质锆石具有2.4至5.1的8Hf(t)正值的特征，其所对应的地壳模式年龄为2.9-2.8Ga。以上数据表明，该区域超高温麻粒岩的原岩来源主要为～3.5Ga的地壳物质重熔和～2.8Ga的地幔物质提取；而该研究区的地壳演化历史中，存在最古老的3.5Ga的地壳，并在3.5-3.lGa期间地壳连续生长，直到2.9-2.8Ga期间发生了地幔提取事件，该时期有大量的物质和能量从地幔运送到地壳，地幔物质带来的热量使得3.5-3.lGa期间生长的地壳发生部分熔融，并最终与新提取的地幔物质相互作用形成新的地壳，在～2.65Ga发生超高温变质作用形成超高温麻粒岩。2.9-2.8Ga的地幔提取事件对应了2.8-2.7Ga全球范围的地幔柱事件，该区域～2.65Ga的超高温变质事件可能与此有关。