埃達(dá)克巖研究綜述

徐力峰

摘要:埃達(dá)克巖是一類中酸性富鈉火成巖,包括英云閃長巖、奧長花崗巖、安山巖、英安巖和流紋巖,具有重要的構(gòu)造學(xué)意義,其分類、構(gòu)造環(huán)境及形成機(jī)制等均存在爭議。本文概要總結(jié)了埃達(dá)克巖的由來、定義、特征、研究現(xiàn)狀、成礦作用和形成機(jī)制,并討論了埃達(dá)克巖研究目前存在的主要問題。

關(guān)鍵詞:埃達(dá)克巖;成因類型;形成機(jī)制

埃達(dá)克巖的定義是基于巖石地球化學(xué)特征的,已查明環(huán)太平洋島弧帶的TTD,太古代TTG以及中國東部燕山期花崗巖都具有這種特殊地球化學(xué)特征,但具有明顯不同的成因,這導(dǎo)致目前對(duì)埃達(dá)克巖定義尚有不同認(rèn)識(shí)。但這并未妨礙討論這類具有特殊地球化學(xué)特征的巖石組合的成因意義。本文調(diào)研了與蛇綠巖伴生的埃達(dá)克巖,分析其研究現(xiàn)狀,并討論了目前埃達(dá)克巖研究中存在的主要問題。

1 埃達(dá)克巖的定義與分類

1990年,Defant等[1]用埃達(dá)克巖(adakite)的術(shù)語描述了阿留申群島的埃達(dá)克島研究的一類巖石,把埃達(dá)克巖定義如下:“埃達(dá)克巖指的是新生代島弧中與年輕的(≤25Ma)大洋巖石圈俯沖作用有關(guān)的火山巖或侵入巖,其特點(diǎn)是SiO2≥56%、Al2O3≥15%(很少低于此值)、MgO一般<3(很少超過6%)、相對(duì)于島弧安山巖-英安巖-流紋巖組合(ADRs)而低Y和HREE(例如,Y和Yb分別≤18和1.9ppm),相對(duì)于ADRs而高Sr(很少<400ppm)、如多數(shù)島弧ADRs一樣低高場強(qiáng)元素(HFSEs)、并且87Sr/87Sr一般<0.7040”。

董申保和田偉[3]認(rèn)為,Defant等的定義沒有涉及產(chǎn)于埃達(dá)克島的這類巖石的某些重要特征,“如Mg#,以及某些微量元素如Cr、Ni等在巖漿過程中的地位”。實(shí)驗(yàn)證實(shí),此類特征正是埃達(dá)克巖形成時(shí)俯沖板塊與上覆地幔楔相互作用的標(biāo)志。雖然此后Drummond等又有所述及,但仍認(rèn)為高M(jìn)g類型不是埃達(dá)克型而是過渡的埃達(dá)克型。

Yogodzinski等在長期研究Aleutian西部地區(qū)火山巖系的基礎(chǔ)上對(duì)埃達(dá)克巖的特征作了進(jìn)一步闡述。把原稱的埃達(dá)克巖重新命名為Mg質(zhì)安山巖以加重其來自橄欖巖的高M(jìn)gO、高Cr、高Ni的原生特征,以別于Defant和Drummond[1]基于板塊重熔的微量元素特征的定義。強(qiáng)調(diào)了埃達(dá)克巖是板塊重熔熔漿和地幔楔相互作用的產(chǎn)物。在Aleutian西帶中,進(jìn)一步又分出Adak型和Piip型兩類。迄今為止,埃達(dá)克巖的定義仍在爭論之中,尚未統(tǒng)一。

張旗[2]等在總結(jié)埃達(dá)克巖的多樣性時(shí),認(rèn)為其大體可分為下列幾種:

典型的埃達(dá)克巖,源于貧K的拉斑玄武巖,大多是由俯沖板片熔融形成的;高鎂埃達(dá)克巖,以富Mg和Cr、Ni為特征;TTG巖套,不同于典型的埃達(dá)克巖,太古宙的TTG更富si和貧Mg;高鉀鈣堿性埃達(dá)克巖,以富K和貧Mg、Cr、Ni為特征;高鉀和鎂的埃達(dá)克巖;鉀質(zhì)埃達(dá)克巖

董申保[5]等按其討論的定義,將埃達(dá)克巖系列初步劃分如下:高M(jìn)g埃達(dá)克巖系;高M(jìn)g#埃達(dá)克巖系;低Mg#埃達(dá)克巖系:

Martin等將埃達(dá)克巖分為兩類:一類為高Si 埃達(dá)克巖,為板片熔融的,常與地幔楔發(fā)生交換作用,類似于晚太古代的

TTG;另一類為低Si 埃達(dá)克巖,為交代地幔部分熔融形成的,類似于贊岐巖的特征。

2 埃達(dá)克巖的基本特征

埃達(dá)克巖是一套侵入巖或火山巖,巖石類型包括安山巖、英安巖、流紋巖或英云閃長巖和奧長花崗巖。其礦物學(xué)特征是:埃達(dá)克巖的巖相學(xué)有一定變化。斜長石是普遍存在的礦物相,角閃石在所有樣品中常見但富Mg種類較多。斜方和單斜輝石亦是常見組分,黑云母和不透明礦物也常出現(xiàn)。常見的礦物組合是斜長石和角閃石(由或者沒有黑云母、輝石和不透明礦物)。在硅堿圖上,埃達(dá)克巖一般投影在上述包括的各種巖石類型區(qū)域內(nèi)。按照巖石系列劃分,和SiO2-K2O圖,其屬于亞堿性系列。

3 埃達(dá)克巖的巖石成因模式

埃達(dá)克質(zhì)巖石主要有以下兩種不同的成因模式:俯沖洋殼的部分熔融和大陸下地殼部分熔融。

俯沖洋殼的部分熔融模式其實(shí)早在埃達(dá)克巖概念提出之前就有廣泛探討,Kay[4]首先注意到阿留申弧的埃達(dá)克巖具有異常高M(jìn)gO、Ni和Cr,并認(rèn)為這是由于板片熔體與地幔楔相互作用的結(jié)果。爾后,Defant等[1]厘定了埃達(dá)克巖的概念,并將板片熔融作用的研究推向了一個(gè)新高潮。當(dāng)板片熔體上升穿過地幔楔時(shí),會(huì)與熱的地幔橄欖巖發(fā)生反應(yīng),甚至可能完全被交代作用消耗掉。迄今在現(xiàn)代島弧發(fā)現(xiàn)的埃達(dá)克巖大多數(shù)是這種情況,表現(xiàn)出或多或少受到地幔組分混染的特征?，F(xiàn)代埃達(dá)克巖的MgO和CaO異常表明有地幔成分加入到板片熔體。俯沖洋殼部分熔融成因模式已被越來越多的證據(jù)所證實(shí)。

Gromet,Atherton等人先后在北美西部的半島山脈中、秘魯?shù)腂lanca巖漿巖中和新西蘭發(fā)現(xiàn)有玄武質(zhì)下地殼熔融形成的埃達(dá)克巖。這類埃達(dá)克巖的Mg一般小于0.5,地球化學(xué)特征與斜長角閃巖在實(shí)驗(yàn)室較高壓力(1.0～4.0 Gpa)條件下熔融形成熔體的成分一致,并且其成分點(diǎn)的分布與地幔AFC演化線不具有相關(guān)性,但與地殼AFC演化線具有明顯的相關(guān)性。這表明,新底侵的玄武質(zhì)下地殼熔融形成埃達(dá)克質(zhì)巖石不受地幔AFC的影響,但明顯受到地殼AFC的影響。

4 成礦意義

斑巖型銅礦是銅的主要來源,其儲(chǔ)量和產(chǎn)量占了世界銅資源量的一半以上;一些富金的斑巖銅礦床被稱為斑巖型銅、金礦床或斑巖型金、銅礦床;淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床常常與斑巖型銅、金礦床共生,它們也是全球金的重要來源。近年來全球關(guān)于斑巖型和淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床研究引人注目的進(jìn)展是認(rèn)識(shí)到許多大型和超大型銅金礦床的成礦斑巖就是埃達(dá)克巖。Tlueblemunt等對(duì)世界上43個(gè)斑巖銅礦床和淺成熱液金礦床的有一關(guān)巖漿巖進(jìn)行地球化學(xué)數(shù)據(jù)的整理,發(fā)現(xiàn)其中38個(gè)與埃達(dá)克巖有關(guān);Sajona等研究菲律賓群島16個(gè)班巖銅礦和淺成熱液金布礦區(qū)巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)其中14個(gè)礦區(qū)的Cu、Au礦化與埃達(dá)克質(zhì)巖漿活動(dòng)有時(shí)空聯(lián)系。我國地質(zhì)工作者也已經(jīng)開始重視和加強(qiáng)埃達(dá)克巖與Cu,Au成礦關(guān)系的研究。張旗[2],王強(qiáng)等[5],侯增謙和芮宗瑤等認(rèn)為中國東部很多晚中生代Cu、Au礦床、特提斯成礦域東段的岡底斯斑巖銅礦帶及古亞洲洋成礦域的土屋一延?xùn)|銅礦帶等與埃達(dá)克質(zhì)巖石有成因聯(lián)系。盡管埃達(dá)克巖與斑巖型和淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床密切的時(shí)空和成因聯(lián)系已成為一個(gè)不爭的事實(shí),然而,目前有關(guān)埃達(dá)克巖為什么有利于成礦以及埃達(dá)克巖的成礦機(jī)理還知之甚少,有關(guān)的研究還剛剛起步。

5 存在問題

盡管埃達(dá)克巖的研究已取得了上述進(jìn)展,但無論是顯生宙的還是太古代的TTG,無論是板內(nèi)環(huán)境還是板塊匯聚環(huán)境,無論產(chǎn)于新生代的島弧帶中還是與蛇綠巖伴生的埃達(dá)克巖,仍然存在著有待解決的重要問題。

埃達(dá)克巖系總體來說是鎂鐵質(zhì)地殼和地幔的相互作用,包含交代、同化、結(jié)晶分異作用等的地幔AFC作用,盡管玄武質(zhì)源巖的部分重熔起著重要作用,但不應(yīng)忽視地幔橄欖巖的加入,這一由地幔AFC作用所形成的雜化熔液演化過程是比較復(fù)雜的,地質(zhì)成因中與地殼重循環(huán)有關(guān)的拆沉作用和板塊俯沖作用的實(shí)驗(yàn)和形成機(jī)理的研究目前仍處于初步階段,在討論其形成時(shí)的地質(zhì)成因時(shí),切勿以偏概全,切忌在缺少充足的地質(zhì)依據(jù)時(shí),以某些推論來概括其全地質(zhì)演化進(jìn)程。

埃達(dá)克巖作為一類島弧型巖漿巖,具有明確巖相學(xué)、巖石成因及大地構(gòu)造環(huán)境,它們可以作為地殼形成過程中,地殼與地幔相互作用的一種見證?；蛟S,統(tǒng)一埃達(dá)克巖的概念就像其它巖石學(xué)術(shù)語一樣,既無必要也不可能。而其巖石成因、形成的構(gòu)造機(jī)制以及成礦作用的研究則是最重要的,關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)在高溫高壓實(shí)驗(yàn)方面的突破。

參考文獻(xiàn)

[1]Defant,M.J.and Drummond, M.S. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere[J].Nature,1990,347(6294): 662-665.

[2]張旗等.埃達(dá)克巖的多樣性[J].地質(zhì)通報(bào), 2004,23(9):959-965.

[3]董申保,田偉.埃達(dá)克巖的原義、特征與成因 [J].地學(xué)前緣,2004,11(4): 585-594.

[4]Kay,R.W.Aleutian magnesian andesites: Melts from subducted Pacific ocean crust [J].Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1978, 4(1-2): 117-132.

[5]強(qiáng),許繼峰,趙振華.強(qiáng)烈虧損重稀土元素的中酸性火成巖(或埃達(dá)克質(zhì)巖)與Cu、Au成礦作用[J].地學(xué)前緣,2003,10(4): 561-572.