埃达克岩研究综述

徐力峰

摘要:埃达克岩是一类中酸性富钠火成岩,包括英云闪长岩、奥长花岗岩、安山岩、英安岩和流纹岩,具有重要的构造学意义,其分类、构造环境及形成机制等均存在争议。本文概要总结了埃达克岩的由来、定义、特征、研究现状、成矿作用和形成机制,并讨论了埃达克岩研究目前存在的主要问题。

关键词:埃达克岩;成因类型;形成机制

埃达克岩的定义是基于岩石地球化学特征的,已查明环太平洋岛弧带的TTD,太古代TTG以及中国东部燕山期花岗岩都具有这种特殊地球化学特征,但具有明显不同的成因,这导致目前对埃达克岩定义尚有不同认识。但这并未妨碍讨论这类具有特殊地球化学特征的岩石组合的成因意义。本文调研了与蛇绿岩伴生的埃达克岩,分析其研究现状,并讨论了目前埃达克岩研究中存在的主要问题。

1 埃达克岩的定义与分类

1990年,Defant等[1]用埃达克岩(adakite)的术语描述了阿留申群岛的埃达克岛研究的一类岩石,把埃达克岩定义如下:“埃达克岩指的是新生代岛弧中与年轻的(≤25Ma)大洋岩石圈俯冲作用有关的火山岩或侵入岩,其特点是SiO2≥56%、Al2O3≥15%(很少低于此值)、MgO一般<3(很少超过6%)、相对于岛弧安山岩-英安岩-流纹岩组合(ADRs)而低Y和HREE(例如,Y和Yb分别≤18和1.9ppm),相对于ADRs而高Sr(很少<400ppm)、如多数岛弧ADRs一样低高场强元素(HFSEs)、并且87Sr/87Sr一般<0.7040”。

董申保和田伟[3]认为,Defant等的定义没有涉及产于埃达克岛的这类岩石的某些重要特征,“如Mg#,以及某些微量元素如Cr、Ni等在岩浆过程中的地位”。实验证实,此类特征正是埃达克岩形成时俯冲板块与上覆地幔楔相互作用的标志。虽然此后Drummond等又有所述及,但仍认为高Mg类型不是埃达克型而是过渡的埃达克型。

Yogodzinski等在长期研究Aleutian西部地区火山岩系的基础上对埃达克岩的特征作了进一步阐述。把原称的埃达克岩重新命名为Mg质安山岩以加重其来自橄榄岩的高MgO、高Cr、高Ni的原生特征,以别于Defant和Drummond[1]基于板块重熔的微量元素特征的定义。强调了埃达克岩是板块重熔熔浆和地幔楔相互作用的产物。在Aleutian西带中,进一步又分出Adak型和Piip型两类。迄今为止,埃达克岩的定义仍在争论之中,尚未统一。

张旗[2]等在总结埃达克岩的多样性时,认为其大体可分为下列几种:

典型的埃达克岩,源于贫K的拉斑玄武岩,大多是由俯冲板片熔融形成的;高镁埃达克岩,以富Mg和Cr、Ni为特征;TTG岩套,不同于典型的埃达克岩,太古宙的TTG更富si和贫Mg;高钾钙碱性埃达克岩,以富K和贫Mg、Cr、Ni为特征;高钾和镁的埃达克岩;钾质埃达克岩

董申保[5]等按其讨论的定义,将埃达克岩系列初步划分如下:高Mg埃达克岩系;高Mg#埃达克岩系;低Mg#埃达克岩系:

Martin等将埃达克岩分为两类:一类为高Si 埃达克岩,为板片熔融的,常与地幔楔发生交换作用,类似于晚太古代的

TTG;另一类为低Si 埃达克岩,为交代地幔部分熔融形成的,类似于赞岐岩的特征。

2 埃达克岩的基本特征

埃达克岩是一套侵入岩或火山岩,岩石类型包括安山岩、英安岩、流纹岩或英云闪长岩和奥长花岗岩。其矿物学特征是:埃达克岩的岩相学有一定变化。斜长石是普遍存在的矿物相,角闪石在所有样品中常见但富Mg种类较多。斜方和单斜辉石亦是常见组分,黑云母和不透明矿物也常出现。常见的矿物组合是斜长石和角闪石(由或者没有黑云母、辉石和不透明矿物)。在硅碱图上,埃达克岩一般投影在上述包括的各种岩石类型区域内。按照岩石系列划分,和SiO2-K2O图,其属于亚碱性系列。

3 埃达克岩的岩石成因模式

埃达克质岩石主要有以下两种不同的成因模式:俯冲洋壳的部分熔融和大陆下地壳部分熔融。

俯冲洋壳的部分熔融模式其实早在埃达克岩概念提出之前就有广泛探讨,Kay[4]首先注意到阿留申弧的埃达克岩具有异常高MgO、Ni和Cr,并认为这是由于板片熔体与地幔楔相互作用的结果。尔后,Defant等[1]厘定了埃达克岩的概念,并将板片熔融作用的研究推向了一个新高潮。当板片熔体上升穿过地幔楔时,会与热的地幔橄榄岩发生反应,甚至可能完全被交代作用消耗掉。迄今在现代岛弧发现的埃达克岩大多数是这种情况,表现出或多或少受到地幔组分混染的特征。现代埃达克岩的MgO和CaO异常表明有地幔成分加入到板片熔体。俯冲洋壳部分熔融成因模式已被越来越多的证据所证实。

Gromet,Atherton等人先后在北美西部的半岛山脉中、秘鲁的Blanca岩浆岩中和新西兰发现有玄武质下地壳熔融形成的埃达克岩。这类埃达克岩的Mg一般小于0.5,地球化学特征与斜长角闪岩在实验室较高压力(1.0～4.0 Gpa)条件下熔融形成熔体的成分一致,并且其成分点的分布与地幔AFC演化线不具有相关性,但与地壳AFC演化线具有明显的相关性。这表明,新底侵的玄武质下地壳熔融形成埃达克质岩石不受地幔AFC的影响,但明显受到地壳AFC的影响。

4 成矿意义

斑岩型铜矿是铜的主要来源,其储量和产量占了世界铜资源量的一半以上;一些富金的斑岩铜矿床被称为斑岩型铜、金矿床或斑岩型金、铜矿床;浅成低温热液型金银矿床常常与斑岩型铜、金矿床共生,它们也是全球金的重要来源。近年来全球关于斑岩型和浅成低温热液型铜金矿床研究引人注目的进展是认识到许多大型和超大型铜金矿床的成矿斑岩就是埃达克岩。Tlueblemunt等对世界上43个斑岩铜矿床和浅成热液金矿床的有一关岩浆岩进行地球化学数据的整理,发现其中38个与埃达克岩有关;Sajona等研究菲律宾群岛16个班岩铜矿和浅成热液金布矿区岩石地球化学数据,发现其中14个矿区的Cu、Au矿化与埃达克质岩浆活动有时空联系。我国地质工作者也已经开始重视和加强埃达克岩与Cu,Au成矿关系的研究。张旗[2],王强等[5],侯增谦和芮宗瑶等认为中国东部很多晚中生代Cu、Au矿床、特提斯成矿域东段的冈底斯斑岩铜矿带及古亚洲洋成矿域的土屋一延东铜矿带等与埃达克质岩石有成因联系。尽管埃达克岩与斑岩型和浅成低温热液型铜金矿床密切的时空和成因联系已成为一个不争的事实,然而,目前有关埃达克岩为什么有利于成矿以及埃达克岩的成矿机理还知之甚少,有关的研究还刚刚起步。

5 存在问题

尽管埃达克岩的研究已取得了上述进展,但无论是显生宙的还是太古代的TTG,无论是板内环境还是板块汇聚环境,无论产于新生代的岛弧带中还是与蛇绿岩伴生的埃达克岩,仍然存在着有待解决的重要问题。

埃达克岩系总体来说是镁铁质地壳和地幔的相互作用,包含交代、同化、结晶分异作用等的地幔AFC作用,尽管玄武质源岩的部分重熔起着重要作用,但不应忽视地幔橄榄岩的加入,这一由地幔AFC作用所形成的杂化熔液演化过程是比较复杂的,地质成因中与地壳重循环有关的拆沉作用和板块俯冲作用的实验和形成机理的研究目前仍处于初步阶段,在讨论其形成时的地质成因时,切勿以偏概全,切忌在缺少充足的地质依据时,以某些推论来概括其全地质演化进程。

埃达克岩作为一类岛弧型岩浆岩,具有明确岩相学、岩石成因及大地构造环境,它们可以作为地壳形成过程中,地壳与地幔相互作用的一种见证。或许,统一埃达克岩的概念就像其它岩石学术语一样,既无必要也不可能。而其岩石成因、形成的构造机制以及成矿作用的研究则是最重要的,关键是实验岩石学在高温高压实验方面的突破。

参考文献

[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]张旗等.埃达克岩的多样性[J].地质通报, 2004,23(9):959-965.

[3]董申保,田伟.埃达克岩的原义、特征与成因 [J].地学前缘,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]强,许继峰,赵振华.强烈亏损重稀土元素的中酸性火成岩(或埃达克质岩)与Cu、Au成矿作用[J].地学前缘,2003,10(4): 561-572.