华北克拉通是全球最古老陆块之一，是开展前寒武纪地质研究的理想场所。近年来，大量的研究显示华北克拉通拼合过程涉及到三个古元古代造山带的形成和演化，分别为中部带、孔兹岩带和胶-辽-吉带。其中孔兹岩带位于华北克拉通的西部，近年来深入的科学研究发现并确认在该带变沉积岩的背景中发育古元古代超高温麻粒岩（变质温度普遍超过900 ºC，压力约为8-10 kbar）。超高温麻粒岩的发现及初步研究结果表明，孔兹岩带可能并非简单的陆-陆碰撞带，其中包含了更为丰富的构造-岩浆过程。 

　　进一步认识孔兹岩带的构造热演化，特别需要深入了解超高温变质事件的发生发展过程及其造成的效应。孔兹岩系中广泛发育透镜状富含石榴石的石英脉，指示了超高温变质作用之后区域性深熔作用。这些透镜状石英脉中的石榴石常相对聚集成局部团块状的石榴石岩（石榴石含量大于60摩尔%）。规模最大的石榴石岩可达10×10m，与富石英相密切共生，没有被区域性片麻理贯穿，发育在卓资县小什字附近长英质片麻岩的背景中。在该石榴石岩中，石榴石变斑晶之间发育特别丰富的矿物反应关系。 

　　考虑到这些矿物反应可能详细地记录了孔兹岩带在超高温变质作用之后从地壳深熔作用开始的构造热演化历史，地质地球所岩石圈演化研究室的博士后焦淑娟及合作导师郭敬辉研究员对该石榴石岩开展了详细的岩石学和地球化学研究。岩相学和矿物化学研究揭示出该石榴石岩三期变质阶段（图1）。其中第一阶段（M1）的矿物组合主要是石榴石变斑晶及其包体和基质矿物，主要有石英、矽线石、斜长石、黑云母、金红石和钛铁矿，形成于部分熔融阶段，随后熔体抽离。石榴石变斑晶中Ca含量呈“钟”状分布，热力学模拟显示这种石榴石生长于减压和/或升温的过程中。第二阶段（M2）发育的矿物组合分布在不同的微域内，以退变质过程取代M1阶段的石榴石或矽线石为特征。在含石英的微域内发育冠状体状石榴石和堇青石（M2a）的组合；在不含石英的微域内发育后成合晶状尖晶石和堇青石（M2b）的组合。最后一个变质阶段（M3）主要是围绕石榴石变斑晶生长的冠状体组合Grt3（石榴石） + Opx （紫苏辉石）+ Crd（堇青石） + Pl（斜长石） + Bt（黑云母）。将观测到的矿物含量和成分与在NCKFMASHTO体系中视剖面图模拟的结果相对比，结合金红石中锆含量温度计的应用，得到了石榴石岩变质演化三个阶段的温压条件，分别为820-850 ºC（可达 950 ºC）和8.5-9.5 kbar（M1）、850-865 ºC和7.4-7.6 kbar（M2）以及 710-720 ºC和6.4-6.6 kbar（M3）。综合起来，得到了石榴石岩从M1到M3阶段一个顺时针的P-T轨迹，显示了一段明确的近等温减压过程，之后转变为降温减压过程，指示了孔兹岩带碰撞后伸展和抬升的过程（图2）。 

图1  华北克拉通孔兹岩带石榴石岩单偏光镜下显微照片（a）和卡通示意图（b）

图2  石榴石岩记录的P-T轨迹

　　该研究结果近期发表在国际权威岩石学期刊Journal of Petrology（Jiao et al. New Constraints from Garnetite on the P-T Path of the Khondalite Belt: Implications for the Tectonic Evolution of the North China Craton. Journal of Petrology, 2013, 54: 1725-1758）。