埃達克巖研究綜述

徐力峰

摘要:埃達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,具有重要的構造學意義,其分類、構造環境及形成機制等均存在爭議。本文概要總結了埃達克巖的由來、定義、特征、研究現狀、成礦作用和形成機制,并討論了埃達克巖研究目前存在的主要問題。

關鍵詞:埃達克巖;成因類型;形成機制

埃達克巖的定義是基于巖石地球化學特征的,已查明環太平洋島弧帶的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特征,但具有明顯不同的成因,這導致目前對埃達克巖定義尚有不同認識。但這并未妨礙討論這類具有特殊地球化學特征的巖石組合的成因意義。本文調研了與蛇綠巖伴生的埃達克巖,分析其研究現狀,并討論了目前埃達克巖研究中存在的主要問題。

1 埃達克巖的定義與分類

1990年,Defant等[1]用埃達克巖(adakite)的術語描述了阿留申群島的埃達克島研究的一類巖石,把埃達克巖定義如下:“埃達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的火山巖或侵入巖,其特點是SiO2≥56%、Al2O3≥15%(很少低于此值)、MgO一般<3(很少超過6%)、相對于島弧安山巖-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),相對于ADRs而高Sr(很少<400ppm)、如多數島弧ADRs一樣低高場強元素(HFSEs)、并且87Sr/87Sr一般<0.7040”。

董申保和田偉[3]認為,Defant等的定義沒有涉及產于埃達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”。實驗證實,此類特征正是埃達克巖形成時俯沖板塊與上覆地幔楔相互作用的標志。雖然此后Drummond等又有所述及,但仍認為高Mg類型不是埃達克型而是過渡的埃達克型。

Yogodzinski等在長期研究Aleutian西部地區火山巖系的基礎上對埃達克巖的特征作了進一步闡述。把原稱的埃達克巖重新命名為Mg質安山巖以加重其來自橄欖巖的高MgO、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。強調了埃達克巖是板塊重熔熔漿和地幔楔相互作用的產物。在Aleutian西帶中,進一步又分出Adak型和Piip型兩類。迄今為止,埃達克巖的定義仍在爭論之中,尚未統一。

張旗[2]等在總結埃達克巖的多樣性時,認為其大體可分為下列幾種:

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

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

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

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

2 埃達克巖的基本特征

埃達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。其礦物學特征是:埃達克巖的巖相學有一定變化。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。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,埃達克巖一般投影在上述包括的各種巖石類型區域內。按照巖石系列劃分,和SiO2-K2O圖,其屬于亞堿性系列。

3 埃達克巖的巖石成因模式

埃達克質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早在埃達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克巖具有異常高MgO、Ni和Cr,并認為這是由于板片熔體與地幔楔相互作用的結果。爾后,Defant等[1]厘定了埃達克巖的概念,并將板片熔融作用的研究推向了一個新高潮。當板片熔體上升穿過地幔楔時,會與熱的地幔橄欖巖發生反應,甚至可能完全被交代作用消耗掉。迄今在現代島弧發現的埃達克巖大多數是這種情況,表現出或多或少受到地幔組分混染的特征。現代埃達克巖的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所證實。

Gromet,Atherton等人先后在北美西部的半島山脈中、秘魯的Blanca巖漿巖中和新西蘭發現有玄武質下地殼熔融形成的埃達克巖。這類埃達克巖的Mg一般小于0.5,地球化學特征與斜長角閃巖在實驗室較高壓力(1.0～4.0 Gpa)條件下熔融形成熔體的成分一致,并且其成分點的分布與地幔AFC演化線不具有相關性,但與地殼AFC演化線具有明顯的相關性。這表明,新底侵的玄武質下地殼熔融形成埃達克質巖石不受地幔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,其儲量和產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;淺成低溫熱液型金銀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。近年來全球關于斑巖型和淺成低溫熱液型銅金礦床研究引人注目的進展是認識到許多大型和超大型銅金礦床的成礦斑巖就是埃達克巖。Tlueblemunt等對世界上43個斑巖銅礦床和淺成熱液金礦床的有一關巖漿巖進行地球化學數據的整理,發現其中38個與埃達克巖有關;Sajona等研究菲律賓群島16個班巖銅礦和淺成熱液金布礦區巖石地球化學數據,發現其中14個礦區的Cu、Au礦化與埃達克質巖漿活動有時空聯系。我國地質工作者也已經開始重視和加強埃達克巖與Cu,Au成礦關系的研究。張旗[2],王強等[5],侯增謙和芮宗瑤等認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東銅礦帶等與埃達克質巖石有成因聯系。盡管埃達克巖與斑巖型和淺成低溫熱液型銅金礦床密切的時空和成因聯系已成為一個不爭的事實,然而,目前有關埃達克巖為什么有利于成礦以及埃達克巖的成礦機理還知之甚少,有關的研究還剛剛起步。

5 存在問題

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

埃達克巖系總體來說是鎂鐵質地殼和地幔的相互作用,包含交代、同化、結晶分異作用等的地幔AFC作用,盡管玄武質源巖的部分重熔起著重要作用,但不應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雜的,地質成因中與地殼重循環有關的拆沉作用和板塊俯沖作用的實驗和形成機理的研究目前仍處于初步階段,在討論其形成時的地質成因時,切勿以偏概全,切忌在缺少充足的地質依據時,以某些推論來概括其全地質演化進程。

埃達克巖作為一類島弧型巖漿巖,具有明確巖相學、巖石成因及大地構造環境,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。或許,統一埃達克巖的概念就像其它巖石學術語一樣,既無必要也不可能。而其巖石成因、形成的構造機制以及成礦作用的研究則是最重要的,關鍵是實驗巖石學在高溫高壓實驗方面的突破。

參考文獻

[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.埃達克巖的多樣性[J].地質通報, 2004,23(9):959-965.

[3]董申保,田偉.埃達克巖的原義、特征與成因 [J].地學前緣,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,許繼峰,趙振華.強烈虧損重稀土元素的中酸性火成巖(或埃達克質巖)與Cu、Au成礦作用[J].地學前緣,2003,10(4): 561-572.