埃达克岩的特征、成因及其与成矿作用关系
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西秦岭白马山“C”型埃达克岩成因:地球化学、Sr-Nd-Pb同位素制约王建中;钱壮志;徐刚;姜超【摘要】白马山小岩体位于西秦岭白马山金矿区内,与矿床具有密切的空间关系。
通过研究白马山岩体主量、微量及稀土元素地球化学特征及Sr-Nd-Pd同位素组成特征,探讨其岩石成因。
白马山石英闪长岩属高钾钙碱性系列岩石,具有与“C”型埃达克岩相似的地球化学特征。
Sr-Nd-Pb同位素组成特征显示,该小岩体富放射性成因Pb,初始(87Sr/86Sr)t比值为0.70637,εNdt=-6.75,具有较高的TDM 值(1.53Ga),说明岩浆主要来自于大陆下地壳,且与耀岭河群的基性火山岩相似,这些“C”型埃达克质岩浆可能源于加厚基性下地壳的部分熔融,其残留相为(角闪)榴辉岩。
【期刊名称】《华东地质》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】8页(P174-181)【关键词】地球化学 Sr、Nd、Pb同位素组成“C”型埃达克岩岩石成因西秦岭【作者】王建中;钱壮志;徐刚;姜超【作者单位】[1]中国人民武装警察部队黄金第五支队,西安710100;[2]长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室,西安710054【正文语种】中文【中图分类】P597自从1990年Defant和Drummond[1]在《自然》杂志上提出埃达克岩的概念以来,中国涌现出大量关于埃达克岩的论文,这为花岗岩的研究带来挑战和机遇[2]。
Thiéblemont等[3]对全球43个金、银、铜、钼低温热液和斑岩矿床进行统计,发现其中的38个矿床与埃达克岩有关,表明埃达克岩与铜金矿化关系密切。
近些年来,白马山岩体的勘探工作尚未取得突破,岩体与成矿的关系尚不清楚。
本文从埃达克岩角度出发,研究白马山小岩体的地球化学、Sr-Nd-Pb同位素组成特征,进一步厘定其为“C”型埃达克岩,讨论其岩石成因和含矿性,为该地区金矿床的勘探提供新思路。
秦岭造山带中生代岩浆活动强烈,形成大量的印支—燕山期花岗岩类[4-6]。
埃达克岩的原义、特征与成因董申保, 田 伟(北京大学地质学系,北京100871)摘 要:论述了埃达克岩的原义与综合特征,并针对其与太古宙TTG 之间的区别和联系及今后研究埃达克岩的建议提出了自己的见解。
埃达克岩(adakite)的原义是指一类具有镁铁质斑晶的隐晶质火山岩,属于岛弧型岩浆钙碱性岩系,一般形成于年轻的(<25Ma)、地热高的岛弧环境,是俯冲板块和上覆地幔相互作用产生的杂化熔液通过结晶分异形成的。
综合总结埃达克岩(原义)的地球化学特征如下:(1)原生标志,高Mg #、低FeO */MgO 、高Cr 及Ni;(2)微量元素标志,高LILE 、高LREE 、低HREE 、低HFSE 以及高分异的REE 型式等。
对实验岩石学研究资料的总结可知杂化(hybridized)熔液是由小数量的板块熔液与地幔楔反应经交代作用、同化作用形成的,可分异直至出现酸性岩浆,这一过程称为 地幔同化及分离结晶作用(mantle -AFC) 。
在橄榄岩的同化作用中,原有熔液Mg #迅速上升,并在熔液成分加多后,向高Mg #区迅速发展。
在近代一些埃达克岩及相关岩石研究中,部分学者认为太古宙TTG 与新生代板块(榴辉岩)重熔的TTD 岩系类似。
同时,亦有学者认为太古宙 绿岩带 中与TTG 有关的深成岩系是一类Mg 质花岗闪长岩Mg 质二长闪长岩,成因与Sanukite 相似(太古宙sanuk -itoid 岩系),相当于富集橄榄岩重熔形成的岩系。
这些研究重新引发了太古宙大地构造型式与近代板块构造型式的异同之争。
根据对目前地质实际资料的总结,太古宙TTG 的Mg #一般都高于实验中相应数据,一般认为太古宙玄武岩的MgO 比近代玄武岩高,而太古宙 绿岩带 中科马提岩玄武质科马提岩Mg 质玄武岩组合是太古宙 绿岩带 TTG 的源岩,其成因不相当于近代大地构造环境。
这一争论仍有待深入研究。
看来,地球发展过程中热量随时间而消耗的规律应在具体实践中探讨其内涵。
长江中下游地区中生代成矿期花岗质岩石成因俞永飞【摘要】长江中下游成矿带是我国最重要的成矿带之一,其矿床类型多样,成矿岩浆岩多表现出埃达克岩的特征.长江中下游埃达克岩的Sr/Y和La/Yb比值较小,详细的锆石微量元素分析显示,长江中下游埃达克岩具有更高的Ce4+/Ce3+比值,表明具有高的氧逸度.综合这些特征,这些岩石被认为来源于洋壳部分熔融的产物.板片后撤模型,对于解释长江中下游岩浆活动从西南向东北逐渐变小的年龄时空分布,以及A型花岗岩和碱性火山岩的成因都较为合理.【期刊名称】《西安文理学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(022)003【总页数】4页(P93-96)【关键词】长江中下游;埃达克岩;洋壳俯冲【作者】俞永飞【作者单位】合肥财经职业学院电子信息系,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】P611研究表明世界上主要的铜金矿形成于俯冲带活动大陆边缘,与俯冲带岩浆活动密切相关,特别是环太平洋的俯冲带[1].世界上许多大型的铜金矿床与埃达克岩有关[2].值得注意的是,铜金矿并非都产出于埃达克岩,而且也有相当数量的埃达克岩没有表现出矿化特征[3].因此认识埃达克岩的成因对铜金矿化过程的理解有重要意义.长江中下游成矿带是我国主要的成矿带之一,包含多个铜,铁,金,钼,铅,锌,银等多金属矿床[4].这些多金属矿床是我国乃至世界重要的成矿典型区域,备受地质学家关注.这些矿床类型多种多样,包含矽卡岩型,层控型和斑岩型矿床,绝大多数与白垩纪岩浆活动密切相关[4].同时,成矿岩浆岩多为埃达克岩[3].对这些岩石整体的研究,可以更好的揭示成矿埃达克岩的成因.本文对近年来长江中下游成矿带埃达克质岩的相关研究做初步的总结,并分析主要的科学问题,以期进一步突破.1 地质背景长江中下游成矿带位于扬子克拉通北缘,北与大别超高压变质带相隔于襄樊-广济断裂,南与华夏地块相隔于江山-绍兴断裂带.传统上认为这一区域没有新元古代之前的基底岩石出露,最古老的岩石为董岭群变沉积岩和板溪群火山-沉积建造,董岭群主要出露在安庆地区,但是板溪群从扬子西部延续到东部超过1 000 km[5].然而,最近的研究表明,董岭群存在古元古到太古代岩石记录,与扬子其他古老岩石可以类比.晚新元古的板溪群为新元古末期到三叠纪的白云岩和碎屑岩,上三叠到侏罗主要是湖泊相沉积.长江中下游转为造山后拉伸环境,侏罗-白垩纪的拉伸盆地沿长江深断裂排列,发育碱性火山岩[6].隆起区的侵入岩是中国东部中生代燕山期岩浆大爆发的产物.主要的多金属成矿作用即与这些侵入岩密切相关.由于成矿的经济因素,前人对长江中下游侵入岩进行了大量的研究,积累了相当可观的年代学数据,除去误差较大,或者是易受到后期扰动的Rb-Sr以及Ar-Ar定年方法,近二十年来高精度的LA-ICPMS或者SIMS锆石年龄数据表明存在三期的成岩成矿作用,对应的年代分别为145~136 Ma、135~127 Ma、126~123 Ma[6].铜矿化主要发生在早期,铁矿化主要在晚期.从年龄分布可以看出,与铜金成矿相关的埃达克岩在形成时代由西南到东北逐渐变年轻的趋势.成矿时期呈爆发式集中于有限的时间段,表明与独特的构造过程密切相关.2 成矿岩体地球化学性质长江中下游成矿带与铜金成矿的岩石大多是埃达克质岩,因此成岩成矿的环境也与埃达克岩的成因相关.所谓埃达克岩,指的是在地球化学特征上,主量元素SiO2≥56%,Al2O3≥15%,通常MgO<3%,微量元素Y(≤18 ppm)和HREE(Yb≤1.9 ppm)含量较低,Sr含量较高,并以高的Sr/Y比值和La/Yb比值区别于普通的岛弧岩浆岩[4].同时,实验岩石学的证据显示玄武质岩石在石榴角闪岩相或者榴辉岩相熔融均能产生这种高Sr低Y的特征[3].因为石榴石是典型的富含重稀土的矿物,源区残留石榴石即可得到这种轻重稀土强烈分异的特征.因此,埃达克岩一般认为是玄武质的洋壳熔融产生,根据大洋俯冲带的地温梯度,只有年轻的大洋地壳还保持较高温度才能熔融产生埃达克岩[7].对于其形成深度,则有不同的认识,一部分研究者认为需要榴辉岩相[8],而另一部分研究者认为角闪岩相即可[9].事实上,不论角闪岩相还是榴辉岩相,残余体中都含有较多数量的石榴石,因为即使在角闪石脱水部分熔融时,会形成转熔相的石榴石.两者的差别在于金红石,只有在榴辉岩相温压条件下,金红石才是稳定的矿物相.因为埃达克岩普遍具有Nb、Ta负异常,因此要求金红石的存在,因此大洋玄武质岩石熔融产生的埃达克岩可能形成与榴辉岩相[10].另外,天然的榴辉岩相比于玄武质岩石部分熔融的熔体更加富镁(Mg#≥50),具有较高的Ni、Cr含量,因此需要更加基性的物质加入.这种现象被解释为埃达克岩在形成之后,上升过程中与地幔橄榄岩相互作用,降低了SiO2含量,提高了MgO含量[7].同时地幔橄榄岩中的微量元素含量微乎其微,对于埃达克岩的元素和同位素影响很小,能够保持高的Sr/Y比值和La/Yb比值.这种解释也与地幔包裹体中橄榄石中含有埃达克质玻璃或者熔体包裹体相一致,较好的解释了大洋俯冲带环境产生的埃达克岩的地球化学特征.后来的研究表明,在远离俯冲带的环境中也发现了具有埃达克岩相似特征的岩石,与早期定义的埃达克岩相比,具有较高的钾含量以及富集的同位素特征.由于早期的埃达克岩研究都集中于现代俯冲带,一般都是富钠的岩石,并未强调埃达克岩的钾含量[2].实验岩石学的结果证明熔体的钾含量与源区密切相关[11],因此这些产生于大陆内部的或者造山带的埃达克岩不可能是由低钾以及亏损的洋壳岩石产生.实验岩石学的结果也表明,只要是高压熔融环境,在石榴石稳定的区域均可以产生埃达克岩的特征.因此,这些岩石还有可能是加厚的地壳部分熔融,拆沉的地壳部分熔融,岛弧岩浆高压分离结晶或者低压分离结晶作用.同时,大陆形成的基性岩浆一般具有较高的稀土分异程度以及较高的Sr含量,通过与酸性岩浆的混合,也可以形成埃达克岩.长江中下游地区与铜金成矿作用相关的中生代中酸性岩浆岩,多具有埃达克岩的特征,如沙溪金铜矿,九瑞宝山,铜陵冬瓜山,舒家店斑岩铜金矿,同时还存在大量不成矿的埃达克岩体.这些埃达克岩与最早定义的洋壳熔融形成的埃达克岩在K2O,Mg#值和Sr-Nd同位素组成上有一定的区别部分学者将其定义为C型埃达克岩[2],并认为源区物质组成,源区深度,部分熔融程度,以及岩浆演化过程中经历的同化混染,结晶分异,甚至是成岩后期改造等因素,都是造成上述区别的可能原因.事实上,埃达克岩的核心特征是高压熔融,只要源区出现石榴石即可出现高Sr/Y比值,低重稀土的特征.其成因与特定的构造环境并无明确的联系.然而,不同的构造环境和成因模式也对应了不同的源区和熔融条件,导致不同的成分.基于此,长江中下游含矿埃达克岩主要由以下几种成因模式:(1)加厚古老地壳直接部分熔融[2];(2)底侵的玄武质下地壳熔融[12];(3)拆沉的下地壳熔融[13];(4)岩石圈地幔熔融加结晶分异[14];(5)俯冲板片加沉积物部分熔融[15];(6)洋中脊俯冲[16];(7)基性岩浆和酸性岩浆混合[17].以下将综合埃达克岩的成因和长江中下游构造背景来探讨这些不同的模式.3 结语大别山地区碰撞后埃达克岩特征为高硅,高钾,高K/Na比,低镁,高Sr同位素,低Nd同位素[2].因为长英质熔体同硅不饱和的橄榄岩反映,可以消耗部分SiO2,熔体橄榄岩反映可以解释这种低硅成分的特征.长江中下游基性火山岩具有富集的同位素,一般解释为来源于富集的地幔,关于地幔富集的时间还存在不同的认识[7].这种富集一般是俯冲板片的熔流体交代上覆的地幔形成的,对于长江中下游,俯冲可能是新元古华夏板块向扬子板块俯冲或者中生代太平洋板块的向中国东部俯冲引起的.因为俯冲交代形成的地幔具有高的水含量,部分熔融形成的基性岩浆有很高的氧逸度,抑制了斜长石的结晶,主要的结晶矿物是角闪石.因为角闪石富含中重稀土,残余熔体就会亏损重稀土,角闪石对中稀土有更高的分配系数,在残余熔体中相应的更加亏损中稀土,在稀土元素配分上显示出微弱的U型特征,这种特征在长江中下游的埃达克岩中普遍存在.这种基性岩浆结晶分异作用不强调埃达克岩的构造意义,仅仅与岩浆演化的意义,回避了加厚地壳拆沉和俯冲板片熔融的一些问题.值得注意的是,无论是洋壳熔体还是陆壳熔体,铜含量都远低于铜矿的最低工业品位(0.4%),无疑岩浆形成后演化过程,如岩浆热液运移成矿元素并在有利的成矿条件下沉淀将起到更大的作用.相对而言,板片俯冲和洋壳熔融具有更高的氧逸度,在铜元素富集初始阶段更为有利,但并非决定性因素,一些超大型的铜矿,与板块俯冲并无明显关系,例如中新世西藏驱龙铜矿明显晚于印度板块和欧亚大陆碰撞.目前长江中下游埃达克岩各种成矿模式均很好地解释了一些地质现象,但不能证实某种特定的构造环境,因此仍然需要综合考虑这些因素.[参考文献]【相关文献】[1] 侯增谦,杨志明.中国大陆环境斑岩型矿床:基本地质特征、岩浆热液系统和成矿概念模型[J].地质学报,2009,83(12):1779-1817.[2] 张旗,王焰,钱青,等.中国东部燕山期埃达克岩的特征及其构造-成矿意义[J].岩石学报,2001,17(2):236-244.[3] CASTILLO P R.An overview of adakite petrogenesis[J].Chinese Science Bulletin,2006,51(3):257-268.[4] 常印佛,刘湘培,吴言昌,等.长江中下游铁铜成矿带[M].北京:地质出版社,1991.[5] 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埃达克岩(adakite)
埃达克岩,因埃达克岛而得名,是一种产于岛弧环境的、起源于大洋俯冲板片的低K、高Na、高Al(ω(Al2O3)>15%,ω(SiO2)=70%)高Sr(≥400×10-6),亏损Y(<18×10-6)和HREE的中酸性岩。
变质为角闪岩/榴辉岩相的玄武质(MORB)岩石通常被认为是形成埃达克岩的理想岩浆源岩,因为在>40Km压力条件下相变为角闪岩/角闪榴辉岩/榴辉岩的玄武质岩石,在部分熔融过程中,石榴石和金红石将作为残留相出现,其与平衡的岩浆熔体将具有较低的HREE和Y含量,相对亏损HFSE(Nb,Ta,Ti,P),相对富集Sr,从而在Sr/Y_Y图中明显区分于弧火山岩浆岩,这些埃达克岩多数产于岛弧环境并与弧火山岩伴生的重要事实使人相信。
埃达克岩是俯冲到一定深度的洋壳板片(MORP)发生部分熔融的产物,大洋板片俯冲角度变缓是形成这些埃达克质含矿岩浆的主要动力学机制(Oyarzun等,2001)。
埃达克岩与斑岩Cu-Mo-Au矿床存在密切的成生联系,究其原因是埃达克岩岩浆与正常的长英质岩浆不同,其以高水含量、高氧逸度埃达克岩f(O2)和富硫为特征,因而成为斑岩铜矿的重要含矿母岩和金属矿的可能载体。
河北小寺沟铜钼矿埃达克岩:年龄、地球化学特征及其地质意义河北小寺沟铜钼矿位于北京旧山临深部的前段,是中国重要的铜钼、钼化物矿床之一。
该矿床主要出露埃达克岩体,其年龄、地球化学特征及地质意义备受关注。
研究表明,小寺沟埃达克岩的年龄为1.90-1.91亿年前,属于侏罗纪晚期;岩体呈肿块状,发育中、幔源物质的对流才是其形成的主要机制。
此外,小寺沟埃达克岩还表现出了较高的Rb/Sr值,其在地球封闭系统中的地位十分重要。
小寺沟埃达克岩的地球化学特征也不容忽视。
该岩体相对较轻的稀土元素配分系数(δEu < 1)表明其可能受到了岩浆与水的混合作用,形成了矿床形成的必要条件。
此外,埃达克岩体中富含的Nb、Ta等元素也为该矿床的发现提供了有力的证明。
在地质意义方面,小寺沟埃达克岩的研究为地球岩石圈物质循环与深部岩石作用提供了有价值的案例。
同时,由于该岩体被认为是形成小寺沟铜钼矿床的主要岩浆来源之一,研究其地质特征有助于深入了解铜钼矿床的成因与演化,对矿床勘探及资源管理具有一定的指导意义。
综上,小寺沟铜钼矿埃达克岩的年龄、地球化学特征及其地质意义均为该矿床的科学研究提供了重要的基础。
未来在该领域的研究中,需进一步扩大样本数量,提高分析精度,深入了解矿床的物质循环与成矿过程,推进该矿床的合理开发与利用。
小寺沟铜钼矿埃达克岩的相关数据包括年龄、岩石组成、地球化学特征等方面。
以下是具体数据及其分析。
1. 年龄小寺沟铜钼矿埃达克岩的年代学研究表明,其年龄为1.90-1.91亿年前。
这一年代数据的确定对于深入研究矿床的成因和演化,以及对比其他地区的岩石年代资料具有重要意义。
2. 岩石组成小寺沟铜钼矿埃达克岩属于中性到基性硅铝酸盐岩,主要成分为辉石、长石和黑云母。
其特征是富含Nb、Ta等高场强元素。
同时,该岩体的形成与中、幔源物质的混合作用有关,形成了矿床形成的必要条件。
3. 地球化学特征小寺沟铜钼矿埃达克岩的地球化学特征包括较高的Rb/Sr值以及相对较轻的稀土元素配分系数(δEu < 1)。
埃达克岩的特征、成因及其与成矿作用关系【摘要】本文总结了埃达克岩研究的进展,论述了埃达克岩的提出和原始定义,埃达克岩的分类和地球化学特征及其产生的原因,埃达克岩的成因和成因机制以及埃达克岩与金属矿产成矿作用的关系。
最后提出了当前研究未解决的问题,为以后的研究提出了建议。
【关键词】埃达克岩;地球化学;特征;成因;成矿kay在美国阿留申群岛中的adak岛发现了显生宙的板片熔融事件((kay,1978))和岛弧火山岩组合,但当时并没有引起足够的重视。
而在20世纪90年代初期,defant(defant等,1990)将这种岩石组合称为埃达克岩(adakite),埃达克岩的概念提出以后引起了国际上同行的广泛关注。
defant 等厘定出这种新的火成岩——埃达克岩,最先在美国阿留申群岛中的埃达克(adak)岛发现这种岩石(kay,1978)。
与绝大多数来自于地幔楔(受俯冲大洋板片流体交代过)的火山弧火成岩不同,defant等提出的埃达克岩,是指形成于火山弧环境、由俯冲的年轻( 6% );与正常的岛弧安山岩—英安岩—流纹岩相比,低重稀土元素和y (如y≤18×10-6?g/g, yb ≤1.9×10-6?g/g ),高sr (大多数> 400×10-6?g/g),高场强元素(hfses)含量相似(王强等,2001)。
近十几年来,埃达克岩的研究取得了长足的进步,已经远远超出对埃达克岩本身的研究,与陆壳的生长、演化,地球动力学过程以及成矿作用等基础地质问题紧密联系在一起。
根据埃达克岩的地球化学特征及推断的岩浆起源条件,结合俯冲带岩石圈物质结构、热结构及构造岩浆演化,埃达克岩可能起源于板块俯冲的初始阶段。
因此,埃达克岩概念的提出与研究可能具有与蛇绿岩同等重要的意义(罗照华等,2002)。
1. 埃达克岩的定义和基本特征1.1埃达克岩的定义defant等(defant等,1990)定义的埃达克岩是与年轻的大洋岩石圈俯冲作用有关的、地球化学特征比较特殊的岛弧安山岩、英安岩、流纹岩(以英安岩最常见)或英云闪长岩和奥长花岗岩,其化学成分与太古代高-al奥长花岗岩-英云闪长岩-英安岩(高- alttd/ttg)很类似,突出的特征为较低的yb (≤1.9?g/g)和y (≤18l?g/g)含量和高的sr/y 比值(>20-40)。
第81卷 第10期2007年10月 地 质 学 报 AC TA GEOLO GICA SIN ICA Vol.81 No.10Oct . 2007注:本文为“青海省东昆仑斑岩及其成矿性探索研究”青国土资矿[2005]24号,重点项目(编号01)资助的成果。
收稿日期:2007202228;改回日期:2007209202;责任编辑:郝梓国。
作者简介:詹发余,1957年生。
1982年毕业于河北地质学院地质系,长期从事区域地质与矿产及遥感应用工作。
通讯地址:810012,青海省西宁市南川西路107号。
青海东昆仑埃达克岩的构造环境及成矿意义詹发余1),古凤宝1),李东生1),曹连强2),奎明娟1)1)青海省地质调查院,西宁,810012; 2)青海省地质矿产开发局,西宁,810001内容提要:东昆仑地区沿昆中深大断裂分布的一些晚三叠世火山岩和花岗岩,具有高Al 2O 3、Sr 、Sr/Y 、(La/Yb )N 和低Y 、Yb 含量,弱负至正Eu 异常,表现出与埃达克岩(Adakite )相似的地球化学特征,与岩浆混合作用形成的花岗岩(简称浆混杂岩体)时空伴生,其稀土、微量元素特征和同位素组成与底侵作用形成的基性岩有亲缘性。
研究表明:东昆仑地区的埃达克质花岗岩和火山岩不是由俯冲的洋壳熔融形成,而是由晚三叠世幔源岩浆的底侵作用形成,该埃达克质火成岩的物质来源与底侵作用形成的基性岩相似,都为富集地幔Ⅱ。
埃达克质岩的发现标志着昆中深大断裂向东延入鄂拉山构造带的南端,揭示了昆中深大断裂独特的动力学背景及成矿意义。
在埃达克(质)岩的发育地段,多形成了东昆仑最具魅力的矿产集中区,进一步分析初步认为其中的赛什塘铜矿与埃达克质岩及其共生岩石成矿关系密切,有明显斑岩矿床特点,具进一步找矿潜力。
关键词:埃达克岩;构造岩浆背景;底侵作用;浆混杂岩体;成矿作用;青海省 埃达克岩(Adakite )这种在火山弧环境、由俯冲的年轻大洋板片熔融所形成的火成岩(Defaut et al.,1990),基性岩浆的分离结晶、地壳岩石的熔融、岩浆混合以及地幔楔的熔融不能形成埃达克岩,但在增厚的地壳环境中,玄武质岩浆的底侵,下地壳的拆沉等深部动力学过程也可形成埃达克岩(Defaut et al.,1990;At herton.,1993;Petford et al.,1996;王焰,2000;王强等,2001,汪洋等,2004)。
埃达克岩的特征、成因及其与成矿作用关系【摘要】本文总结了埃达克岩研究的进展,论述了埃达克岩的提出和原始定义,埃达克岩的分类和地球化学特征及其产生的原因,埃达克岩的成因和成因机制以及埃达克岩与金属矿产成矿作用的关系。
最后提出了当前研究未解决的问题,为以后的研究提出了建议。
【关键词】埃达克岩;地球化学;特征;成因;成矿Kay在美国阿留申群岛中的Adak岛发现了显生宙的板片熔融事件((Kay,1978))和岛弧火山岩组合,但当时并没有引起足够的重视。
而在20世纪90年代初期,Defant(Defant等,1990)将这种岩石组合称为埃达克岩(adakite),埃达克岩的概念提出以后引起了国际上同行的广泛关注。
Defant 等厘定出这种新的火成岩——埃达克岩,最先在美国阿留申群岛中的埃达克(Adak)岛发现这种岩石(Kay,1978)。
与绝大多数来自于地幔楔(受俯冲大洋板片流体交代过)的火山弧火成岩不同,Defant等提出的埃达克岩,是指形成于火山弧环境、由俯冲的年轻(6% );与正常的岛弧安山岩—英安岩—流纹岩相比,低重稀土元素和Y (如Y≤18×10-6?g/g,Yb ≤1.9×10-6?g/g ),高Sr (大多数> 400×10-6?g/g),高场强元素(HFSEs)含量相似(王强等,2001)。
近十几年来,埃达克岩的研究取得了长足的进步,已经远远超出对埃达克岩本身的研究,与陆壳的生长、演化,地球动力学过程以及成矿作用等基础地质问题紧密联系在一起。
根据埃达克岩的地球化学特征及推断的岩浆起源条件,结合俯冲带岩石圈物质结构、热结构及构造岩浆演化,埃达克岩可能起源于板块俯冲的初始阶段。
因此,埃达克岩概念的提出与研究可能具有与蛇绿岩同等重要的意义(罗照华等,2002)。
1. 埃达克岩的定义和基本特征1.1埃达克岩的定义Defant等(Defant等,1990)定义的埃达克岩是与年轻的大洋岩石圈俯冲作用有关的、地球化学特征比较特殊的岛弧安山岩、英安岩、流纹岩(以英安岩最常见)或英云闪长岩和奥长花岗岩,其化学成分与太古代高-Al奥长花岗岩-英云闪长岩-英安岩(高- AlTTD/TTG)很类似,突出的特征为较低的Yb (≤1.9?g/g)和Y (≤18L?g/g)含量和高的Sr/Y 比值(>20-40)。
当时这种岩石只在一些新生代岛弧火山岩中发现,因其首先发现于阿留申群岛的Adak 岛上(Kay,1978),故Defant和Drummond (1990)将这种特殊的新生代岛弧高-AlTTD命名为adakite (埃达克岩)。
岩石类型为中酸性钙碱性岩石,缺失基性端员,岩石组合为岛弧安山岩、英安岩、钠质流纹岩及相应的侵入岩;主要矿物组合为斜长石+ 角闪石±黑云母±辉石±不透明矿物。
这样,埃达克岩从一开始命名就与构造环境挂上了钩。
Defant等(Defant等,1990)和Drummond 等(Drummond等,1996)坚持认为,只有岛弧环境下俯冲板片部分熔融形成的才是埃达克岩。
因此,许多人将埃达克岩的定义理解为形成于岛弧环境的高铝高锶而贫重稀土的一种特殊类型的中酸性岩浆岩可见埃达克岩不是指的某一种具体的岩石,而是具有特定地球化学性质的一套中酸性火成岩组合的术语(陈斌等,2002;葛小月等,2002;钱青等,2002)。
张旗等(张旗等,2003)则认为岩石命名是一种描述性的表述,不应当与其成因及其形成的构造环境联系起来。
把岩石定名与构造环境捆绑在一起的作法是不合适的(张旗等,2003),实际上,也没有任何一种岩石固定只形成在一种构造环境。
当然,在一种新的岩石刚刚出现的时候,为了解释其成因,往往把它与某种环境相联系,例如埃达克岩的例子。
其实,早在1978年Kay(Kay,1978)就发现了(Adak)岛的火山岩具有独特的地球化学特征,并认为可能与消减板片的熔融有关,但是没有引起广泛的注意。
而当12年后Defant(Defant等,1990)重提这个问题,并根据新的地质和地球物理证据给予了恰当而令人信服的解释之后,才使埃达克岩在短期内风靡全球(张旗等,2003)。
在1990年Defant的文章发表之后,随着科学的发展,新的实例不断补充,人们的认识不断的深化,对原先的定义进行修正和补充,埃达克岩的概念不断地被扩展,“扩大化”是必然的,是科学发展和进步的表现。
“回到埃达克岩原始定义上去”的提法并不合适,我们不应当局限于早先的认识,连一直坚持埃达克岩只形成在岛弧环境的Defant(Defant等,1990)也不再坚持了(Defant等,2002;Defant,2002),他认为,埃达克岩是一个一般意义上的术语,指的是具有埃达克岩地球化学特征的那些岩石,而没有特定的构造含义。
也就是说“埃达克质岩”的含义更广,包含了所有具有上述地球化学特征但可能形成不同构造背景并有不同成因的岩浆岩,甚至包括了经典的“埃达克岩”(王强等,2008)。
因此现在所说的埃达克岩不仅仅是指Defant等(Defant等,1990)提出的产生于那种特殊的构造环境的岩石,还包括概念扩大化后的具有埃达克岩地球化学特征的那些岩石。
1.2埃达克岩的地球化学特征1.3 埃达克岩地球化学特征的成因分析(1)高SiO2高Al2O3。
可能反映榴辉岩或角闪岩在高压下的部分熔融(Castillo,2006)。
(2)高HREE底LREE。
LREE富集而HREE相对亏损,可能反映其形成的源区含有石榴石,石榴石优先富集HREE,造成埃达克岩的HREE相对亏损(王强等,2001)。
(3)Eu和Sr正异常。
Sr和Eu 在斜长石中的分配系数远远高于其它矿物,埃达克岩源区残留相中缺少斜长石,是产生Sr 和Eu 正异常的主要原因。
此外,角闪石、单斜辉石和石榴石常具有Eu 负异常,它们的分离结晶也可以使熔浆产生Eu正异常。
但是,埃达克岩的Eu含量还可能受到斜长石的分离结晶、MORB 源区Eu的亏损以及蚀变作用等因素的影响(Drummond,1990;Saunders)。
(4)Y的亏损及高Sr/Y、La/Yb比值。
可能反映埃达克岩源区部分熔融的残留相为榴辉岩或石榴石角闪岩(Drummond,1990;Defant等,1993)。
在角闪石、石榴石和单斜辉石中,Sr的分配系数很小(分别为0.058,0.015和0.2),而Y的分配系数较高(分别为3.2、12.5和2.0),因此,熔融残留相中存在上述矿物将导致埃达克岩岩浆亏损Y和HREE 并具高Sr/Y和La/Yb比值(Drummond,1990 )。
(5)Nb的亏损。
Pearce and Norry 发现,角闪石在与含60%~70 % SiO2 的熔浆处于平衡状态时,具有强烈亲Nb(分配系数为2~5)的特点(Pearce,1979)。
埃达克岩中Nb亏损可能与角闪石的分离有关,也可能与俯冲板片中存在难熔的含Ti矿物相有关。
此外,典型岛弧火山岩的Nb、Zr、Ti、P等高场强元素均亏损,而埃达克岩除了Nb 明显亏损外,Zr、Ti、P的亏损并不明显。
Tatsumi等认为,俯冲洋壳脱水形成的流体富含LILE,但不携带HFSE ,因此,可形成HFSE 亏损的岛弧岩浆,而俯冲洋壳熔融形成的熔体则携带HFSE(Tatsumi等,1986)。
(6)较低的K/Rb比值。
K和Rb都为高度不相容元素,在多数造岩矿物(如橄榄石、辉石、石榴石等)中分配系数差别很小,但K在角闪石中的分配系数较Rb高,角闪石的分离可能导致埃达克岩具有低-中等的K/Rb比值(Saunders,1984)。
(7)高MgO、Ni和Cr。
很多埃达克岩具有高MgO、Ni和Cr含量的特点,表明俯冲板片的熔融产物与地幔橄榄岩之间发生了反应(Kay,1978;Martin;1999)。
以阿根廷Cerro Pampa火山的安山岩和英安岩为例,其FeO/MgO比值低(0.9-1.3),Cr和Ni含量高,分别达到85×10-6?g/g和43×10-6?g/g以上(Kay,1993)。
(8)Y/ Yb 比值。
N-MORB和E-MORB的Y/Yb比值约为10,与球粒陨石基本相同;其它类型的玄武岩(无论是在板内环境还是与俯冲有关),一般LREE 均相对于HREE 富集,因此Y/ Yb 比值大于10。
由于埃达克岩岩浆形成过程中,石榴石起着关键作用,而HREE(尤其是Yb、Lu)在石榴石中的分配系数最大,因此埃达克岩的Y/Yb,比值一般大于10 (有的接近20)。
然而,如果岩浆形成过程中角闪石也同时作为一个重要的矿物相,则Y/Yb比值将接近10,因为在REE中,HREE中部的元素(Dy、Ho)在角闪石中分配系数最高(钱青,2001)。
如果报道的Y/Yb比值小于10 ,则应该怀疑数据分析的质量,可以通过Y/Ho 比值对数据分析质量进行检验。
Y和Ho的离子半径和电价(+3)相同,因此,除了水热流体的作用之外,Y/Ho比值在多数地质作用如部分熔融和结晶分离条件下不会发生明显改变,绝大多数岩石(包括金伯利岩和花岗岩)与球粒陨石有相同的Y/Ho比值(平均为28)。
(9)高143Nd/144Nd、低87Sr/86Sr、低206Pb/204Pb。
埃达克岩的87Sr/86Sr 约为0.7028,143Nd/144Nd=0.5135,206Pb/204Pb=17.9,N-MORB的地球化学特征为43Nd/144Nd=0.51313、87Sr/86Sr=0.70264、206Pb/204Pb=18.3,这些特征使其具有N-MORB的特征。
虽然可以用地球化学特征来判断岩石形成的源区和特点,但其地球化学特征并不能反映一个特定的构造环境,如果没有放射性成因同位素数据、详细野外观察和地球物理的证据,单用地球化学特征来判断岩石形成的构造环境就可能会出错。
2.埃达克岩的分类王强等(王强等;2001)将埃达克岩分为Ⅰ类埃达克岩和Ⅱ类埃达克岩。
Ⅰ类埃达克岩由俯冲板片熔融形成的埃达克岩,国外发现的Ⅰ类埃达克岩主要分布于环太平洋周围的现代火山弧中;其地球化学特征与经典型的埃达克岩相同,岩石组合一般为中酸性岩,但可与高Nd或富Nd玄武岩共生,物质来源不是单纯的玄武质洋壳(王强等,2001)。
Ⅱ类埃达克岩玄武质下地壳熔融形成的埃达克岩(Ⅱ类埃达克岩),Gromet等(Gromet等,1987)认为轻重稀土分异明显且重稀土元素(HREE )强烈亏损的北美西部的半岛山脉(Penin sular Ranges)中酸性侵入岩可能由底侵(underplating)的玄武质下地壳岩石在榴辉岩相的条件下熔融形成。
这种分类是按照埃达克岩形成的构造环境分的。