超高温变质作用(ultrahigh temperature metamorphism, UHT)的发生机制是近年来地质学研究中的一个前沿问题。尽管超高温变质岩毫无例外地出现在汇聚板块边缘，但是这些岩石一般都叠加在先前变质的高压-超高压变质岩上，并且板块汇聚年龄都不同程度地老于超高温变质年龄。这种时空叠加关系导致超高压变质岩一方面表现出超高温条件下脱水熔融的特点，另一方面表现出结构和成分上的继承性。造山带岩石圈拉张引起的变质脱水和部分熔融可能是引起地壳岩石发生超高温变质作用的基本机制。

超高温变质作用的发展历史及特征的变质温压条件、矿物共生组合、发生机制是地质学中的一个前沿问题。随着研究工作的不断深入，尤其是对超高温变质作用的大地构造背景研究、异常高热梯度的成因研究及其与超高压变质带的对比研究等，为认识前寒武纪构造背景、地壳热演化，特别是板块构造体制、不同地壳层次的构造作用等提供难得的科学机遇。

19世纪30年代，C.Lyell首次在其著名的《地质学原理》中提出了变质作用的定义。经过近200年的发展和完善，变质地质学的研究主要经历了变质相、变质相系、变质作用P-T-t轨迹理论等三个阶段的曲折历程，根据变质矿物共生组合区分出三个变质相系列：阿尔卑斯型、巴罗型、巴肯型。20世纪80年代以来，变质地质学的研究取得了一系列新的成果和发展创新，分别在造山带识别出榴辉岩相超高压变质岩和麻粒岩相超高温变质岩，进入21世纪后习惯上将形成这两类变质岩的变质作用称为极端变质作用(extreme metamorphism)。在实际工作中可将汇聚板块边缘的区域变质岩可以划分成两个系列(Zheng & Chen, 2017)：一个是在<10°C的低热梯度条件下形成的蓝片岩-榴辉岩相高压-超高压阿尔卑斯型变质系列，另一个是在>30°C的高热梯度条件下形成的角闪岩-麻粒岩相高温-超高温巴肯型变质系列。根据板块构造理论与区域变质作用之间的关系研究，发现前者形成于俯冲过程之中，后者形成与俯冲过程之后；Buchan型变质作用既可叠加在阿尔卑斯型相系列之上，也可叠加在巴罗型之上。

极端变质作用中超高温变质作用的研究历史已经有了半个世纪。Dallwitz(1968)东南极泥质变质岩中发现了假蓝宝石，变质矿物组合所记录的温度达到1100°C。这个发现得到Ellis等(1980)的证实，嗣后在世界各地克拉通造山带变质岩中陆续发现变质温度超过900°C的麻粒岩(Harley, 1998, 2008)。据Harley(1998)的研究，超高温变质作用一般发生在中压(0.7-1.3GPa)，变质温度为900-1100°C，主要标志是一些指示性矿物组合如假蓝宝石 + 石英、尖晶石+石英、紫苏辉石 + 矽线石 ± 石英等，以及含大隅石的组合出露于富镁铝的变泥质岩中。从理论上讲，超高温变质作用可以发生在任何岩石单元中，但实际的工作发现，只有在富Mg-Al的变质泥质岩中才能找到上述特征矿物组合。

50多年来，全球共有66个超高温变质岩地区的报道，其中有47个含有假蓝宝石，这其中24个发育假蓝宝石和石英的组合，尤其发育在几个冈瓦纳大陆地体，如印度南部、斯里兰卡、马达加斯加和南极洲东部等(Harley, 2008;Kelsey & Hand, 2015)。我国的超高温变质作用研究才刚刚起步，发现的超高温变质露头也很有限。自内蒙古大青山一带发现假蓝宝石的报道以来，陆续在南阿尔金超高压变质带和桐柏高压变质带中发现含假蓝宝石的高压麻粒岩，在广西大容山的十万大山花岗岩中也发现了超高温麻粒岩包体。其中，华北克拉通北部孔兹岩带中的两处超高温变质作用露头分别为内蒙古武川县东坡村和察右前旗土贵山。

对超高温变质作用发生的地球动力学机制一直是地质学界争议的课题(Harley, 2008; Kelsey & Hand, 2015)。即使是对矿物组合最为发育、保存最为完整的几个冈瓦纳大陆，如印度南部东高支山地区和斯里兰卡，不同的学者也存在不同的认识，一个核心问题就是如何在地壳深度获得如此高的温度。研究发现，超高温变质岩毫无例外地出现在汇聚板块边缘。尽管麻粒岩相变质岩都出现在发散板块边缘(例如洋中脊和弧后盆地)或者汇聚板块边缘(增生和碰撞造山带)，但是对超高温变质作用发生的构造背景存在多种假说，包括弧后张裂、地幔柱、板片撕裂、洋脊俯冲、热造山带、大陆张裂等(Kelsey &Hand, 2015; Zheng & Chen, 2017)。对这些背景综合起来可以归为两类，一是板块构造边界出现地壳热异常，二是深部地幔对地壳的加热作用。尽管大陆超高温变质岩毫无例外地出现在汇聚板块边缘，但是这些岩石一般都叠加在先前变质的高压-超高压榴辉岩相变质岩上，并且板块汇聚年龄都不同程度地老于超高温变质年龄。这种时空叠加关系导致超高压变质岩一方面表现出超高温条件下脱水熔融的特点，另一方面表现出结构和成分上的继承性。造山带岩石圈拉张引起的变质脱水和部分熔融可能是引起地壳岩石发生超高温变质作用的物理化学机制。

研究超高温变质岩需要解决如下关键科学问题：(1)超高温变质岩的分布范围及其与高温角闪岩-麻粒岩之间的时空关系？(2)超高温变质作用的P-T轨迹是顺时针还是逆时针？(3)超高温变质作用的持续时间尺度是多大？(4)超高温变质作用是与挤压型还是与拉张型造山作用有关？(5)超高温变质作用是与超大陆聚合还是裂解有关？(6)超高温变质作用与高压-超高压榴辉岩相变质作用之间的时空关系是什么？

近年来，国内学者在研究内蒙古超高温变质岩带的岩石学工作中取得了许多进展(Jiao & Guo, 2010; Guo et al., 2012;Santosh et al., 2012)。国内外学者通过内蒙古土贵乌拉地区暗色含尖晶石堇青石夕线石榴黑云母超高温片麻岩的KFMASH系统岩石成岩格子、石榴石包裹体和矿物组合成分的分析，揭示出其经历了三个阶段的变质作用：早期变质作用阶段, 以同一石榴石颗粒中含有夕线石、尖晶石、石英等单相矿物包体为特征; 峰期变质作用阶段, 以尖晶石+ 石英、假蓝宝石+ 石英、抖方辉石+ 夕线石+ 石英三种超高温矿物组合为特征; 退变质阶段过程, 粗颗粒斜方辉石边部和核部Al 含量的重新平衡为特征。认为内蒙古土贵乌拉地区超高温变质岩经历了逆时针的P-T演化特点。Jiao & Guo(2010)利用二长石温度计对采自华北克拉通北部块体孔兹岩带中东部，即大青山的东坡地区、集宁的土贵山、土贵乌拉以及徐武家地区的超高温变质岩石进行了最小变质峰期温度的模拟计算，在四个采样点均得到800-1050℃的温度范围，证实土贵乌拉和东坡地区发生的超高温变质作用，同时发现超高温变质作用不止局限在东坡和土贵乌拉两点，至少还包括集宁地区土贵山和徐武家地区，拓展了超高温变质作用的范围。

Peng et al.(2010)认为，华北克拉通北部形成于1.96-1.92Ga的徐武家辉长苏长岩的侵位作用导致地壳的深熔作用；由于这一辉长苏长岩来源于地幔并且具有较高的侵入温度(约1400℃)，有可能为该区域发生的局部超高温变质作用提供热源。但是，详细的同位素年代学研究发现，辉长苏长岩的侵入年龄显著老于超高温麻粒岩相变质年龄，因此不可能提供所需要的热量。Zheng & Chen(2017)根据汇聚板块边缘高温-超高温变质岩与同时代混合岩和花岗岩之间的共生关系以及对俯冲带高压-超高压变质岩的叠加关系，提出造山带岩石圈地幔减薄拉张引起地壳的变质脱水和部分熔融是引起超高温变质作用的基本机制，并将这类变质作用概括为张裂变质作用。这个机制也可以推广到华北克拉通的古元古代中期超高温变质作用，对应的地质事件是哥伦比亚超大陆的试图裂解(伸展)而不是聚合(收缩)。

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