巖石成因與構(gòu)造環(huán)境讀書報告

1、埃達(dá)克巖的成因分類及構(gòu)造環(huán)境判別摘要：埃達(dá)克巖自20世紀(jì)90年代被Defant and Drummond提出后，一直倍受 研究者的青睞。埃達(dá)克巖最初是用來定義那些富硅、高Sr/Y和La/Yb的源于 俯沖帶玄武質(zhì)洋殼部分熔融形成的火山巖和侵入巖。近年來隨著埃達(dá)克巖的研究 的深入產(chǎn)生了一些讓人困惑的地方，有關(guān)埃達(dá)克巖的成因分類部分顯得尤為突 出?，F(xiàn)在有必要對其系統(tǒng)的整理和總結(jié)，使我們的對它的認(rèn)識更加深刻全面。經(jīng) 研究發(fā)現(xiàn)這類巖石具有獨(dú)特的地球化學(xué)特點(diǎn)以及隱含的特殊巖石成因機(jī)理和成 礦機(jī)制，因而在回復(fù)巖石形成的大地構(gòu)造背景方面發(fā)揮著重要的作用。對其成因 目前普遍認(rèn)為可分為兩派：極力主張板塊熔融派和多

2、成因派，亦即板塊熔融并非 產(chǎn)生埃達(dá)克巖組成特征的惟一機(jī)制。通過俯沖玄武質(zhì)洋殼的熔融可產(chǎn)生埃達(dá)克巖 熔體已被實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)觀察證實(shí)。關(guān)鍵詞:埃達(dá)克巖；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境引言：20世紀(jì)70年代末，Kay在美國阿留申群島中的Adak島發(fā)現(xiàn)了顯生宙的 板片熔融事件，但當(dāng)時并沒有引起足夠的重視Adakite （埃達(dá)克巖）是由Defant 和Drummond在20世紀(jì)90年代初期提出的。由于這類巖石首次是在阿拉斯加阿留 申群島中的埃達(dá)克島（Adak Island）發(fā)信并被確認(rèn)的，因而被稱之為埃達(dá)克巖。 Defant and Drummond認(rèn)為，當(dāng)?shù)貧は鄬δ贻p和溫度升高時，俯沖板片發(fā)生部分 熔融，產(chǎn)生在地球化

3、學(xué)成分上具有特殊標(biāo)記的一類巖石（安山質(zhì)和英安質(zhì)），他們 把這些巖石稱為埃達(dá)克巖。埃達(dá)克巖是一套火山巖和侵入巖組合，而并非僅僅是 一種巖石類型?，F(xiàn)在的研究表明，符合Defant等原始定義的埃達(dá)克巖有兩種成因類型：一 類是由俯沖的年輕大洋板片發(fā)生部分熔融形成，另一類是由新底侵的玄武質(zhì)下地 殼熔融形成。雖然目前都有關(guān)于這兩類埃達(dá)克巖方面的報道，但是在前人所有有 關(guān)埃達(dá)克巖的研究中，都只是針對某一種成因類型的埃達(dá)克巖進(jìn)行研究，沒有討 論如何區(qū)分和判別這兩類埃達(dá)克巖。兩類埃達(dá)克巖的成因不同，它們所指示的 地球動力學(xué)意義也不一樣。1埃達(dá)克巖的特征Adakite是是指與年青（25Ma）俯沖大洋巖石圈有關(guān)的新

4、生代島弧環(huán)境中 的火山巖或侵入巖，形成于島弧地區(qū)。埃達(dá)克巖主要是根據(jù)巖石的地球化學(xué)特點(diǎn) 來定義的，亦即，以其高Sr/Y和La/Yb比值，低Y和Yb含量來定義，并用Sr/Y-Y 和La/Yb-Y圖解來判別。埃達(dá)克巖具有以下特征：SiO2N56%，Al2O3N15%（很少 低于這個值），通常MgO6), Na2O/K2O1。與正常的島弧安山巖-英安巖-流紋巖相比，具有低HREE 和丫(如 Yb為1.9X10- 6),高Sr( 400X10- 6 ), Y(18X10- 6),正Eu， 正Sr異常，Sr/Y和La/Yb比值分別為40和20。83.2兩類埃達(dá)克巖的判別統(tǒng)計40個O型埃達(dá)克巖、19個C型

5、類埃達(dá)克巖樣品的常量元素含量后發(fā)現(xiàn) 二者常量元素含量差別不大，在常量元素氧化物含量，二者具有很強(qiáng)的相似性(相 關(guān)系數(shù)0.9986)。因此通過常量元素是無法對兩類埃達(dá)克巖做出判別的。兩類埃 達(dá)克巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境不同，必然會在一些微量元素特征上有所反映。毒鑿莢埃達(dá)克巖與一些典型看石的野元素抻征. r*Tdli k 1 Ten t cMl . 1rid dk Iles rind 鬼h p kal rocki1楚成班克齊4 IF楠II賽歧迅克程 (D= HDcbnl (if 5iLm= KU垸詁克峋涅成齊(BT *卜StA1 Et 滯 1TTG(b= JSS1玄MIn- 21K堆克TMM 041? 0

6、0瑚 K3? 5i 11 md1 29(0 MlI 99- 2 彌 (ui 14舶4伸L Id4.如0鄧1 7S2 WL 203軻YJ-2 M10 7515戕IQ翻13 6412id m5心10 012 W-瀕 H $1 g軸 44$1 E *勻了4 H714X OTM 53Hl 2715 91HL 293帥LiArbIQ4i T$ lUk1* ；ir-器網(wǎng) f m Jli64 57M 4J1# gIQ 9-J非IN孫26IJ MD盹結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1)II(C型)類埃達(dá)克巖中w(Sr)高于I (O型)類埃達(dá)克巖，而 II類埃達(dá)克巖的w(Y)含量明顯低于I類埃達(dá)克巖，前者與下部地殼接近，后者 與上

7、部地殼相當(dāng)。從I，II類埃達(dá)克巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境分析中可知：頗-4003002000-球粒隕石 上部地完 下部地殼 II類埃達(dá)克巖 SrA=185.071og(Y)+544.61 舫。.818 3 I類埃達(dá)克巖Sr/Y-3 739, 79(-L615 7) 時,?70 5 簡Nb玄武巖Def ant埃達(dá)克君 Mart M埃達(dá)克巖(81) 埃達(dá)克質(zhì)深成巖(9) 島弧英安巖(80) 島孤花用閃長巖(25。) TTG(355)+0.01& 020,039.040.050.0*(Y)/UT圖2兩類埃達(dá)克巖在Sr/()散點(diǎn)圖上的分布*寺征(數(shù)據(jù)來源：見表1)Sr/Y-w(Y)散點(diǎn)圖Sr/Y-w(Y)圖解較

8、好地分開了第1,11類埃達(dá)克巖(圖2)。 I類埃達(dá)克巖Y較高，Sr/Y比值低，主要位于圖解下部，II類埃達(dá)克巖Sr/Y比值 高，位于圖解左邊部分。I類埃達(dá)克巖的形成與上部地殼關(guān)系密切，而II類埃達(dá)克巖與下部地殼有成 因聯(lián)系。I，II類埃達(dá)克巖的形成明顯不同于島孤英安巖。Sr-YX10-Zr三角圖，如前所述，Zr代表了源區(qū)成分，而Sr在俯沖作用形成 的火山巖中較富集。該圖解上，I類埃達(dá)克巖主要分布在25%YX1075%和Zr 25%的范圍內(nèi)，而II類埃達(dá)克巖則主要分布在YX1025%和Zr25%的區(qū)域內(nèi)(圖 3)。+上部地殼 F部地斃 口球粒隕石 X U0RB。亨 100O【I類埃達(dá)克巖OI類埃

9、達(dá)克巖. Dfant (5)任高Nb玄武巖100.、/，、一 ：/ , 一/y0 25 湖 75IS 3! . !l埃達(dá)克巖的Sf -Y X 10事r三角圖j數(shù)據(jù)來源：見表I)注：數(shù)據(jù)經(jīng)過同一樣品Nh標(biāo)準(zhǔn)化后再用原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化在Sr-YX10-Zr三角圖中(圖3),與1, II類埃達(dá)克巖有成因聯(lián)系的上部地 殼和下部地殼落點(diǎn)也分別位于各自對應(yīng)的區(qū)域。通過Sr/Y-w(Y)散點(diǎn)圖、Sr-Y X 10-Zr三角圖基本上能夠?qū), II類埃達(dá) 克巖做出正確判別。4兩類埃達(dá)克巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境最初，人們認(rèn)為埃達(dá)克巖僅形成在年青且尚未冷卻的大洋板塊俯沖會聚帶， 但隨后的研究表明埃達(dá)克巖也可以形成于島孤的一些

10、特殊環(huán)境。對各類巖石形成 過程來說，構(gòu)造環(huán)境起著溝通物源、約束過程發(fā)生場所和運(yùn)移途徑，以及制約熱 動力學(xué)條件的作用。巖石類型與其產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境之間具有特定的對應(yīng)關(guān)系，其 成分受構(gòu)造環(huán)境的制約。因此，要正確判別埃達(dá)克巖的類型，必須對形成埃達(dá)克 巖的構(gòu)造環(huán)境有清楚的認(rèn)識。4.1 C型埃達(dá)克巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境C型埃達(dá)克巖不止分布在中國東部，世界大陸范圍內(nèi)的新生代埃達(dá)克巖主要 分布在青藏高原和安第斯兩個地區(qū)5-。許多學(xué)者認(rèn)為，增厚陸殼下的底侵玄武巖部分熔融也可以形成埃達(dá)克巖，這 種由地侵玄武質(zhì)下地殼形成的C型埃達(dá)克巖常常發(fā)生在造山作用的后碰撞階 段。該階段增厚的巖石圈地幔部分因密度大而發(fā)生拆沉作用，構(gòu)造

11、體制從碰撞期 擠壓轉(zhuǎn)變后碰撞期拉張，此時熱的軟流圈地幔物質(zhì)上涌，因減壓發(fā)生部分熔融， 產(chǎn)生的地幔巖漿上升到地殼幔界面附近和下地殼中，發(fā)生底侵作用。幔源巖漿的 底侵作用導(dǎo)致地殼增厚，改變地殼的熱狀態(tài)，使地?zé)崽荻仍龃?，新底侵玄武質(zhì)巖 石由于高熱狀態(tài)和地?zé)崽荻鹊脑黾?，在地殼增厚的情況下發(fā)生部分熔融，形成C 型埃達(dá)克巖巖漿。因此，地殼增厚的火山弧或火山弧晚期是形成C型埃達(dá)克巖的 主要構(gòu)造環(huán)境。比較典型的地方如西天山阿吾拉、中國安徽沙溪等地。4.2 O型埃達(dá)克巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境實(shí)驗(yàn)研究表明與地幔正常的脫水熔融作用相比，來源于俯沖板片熔融作用的 埃達(dá)克巖巖漿一般會發(fā)生在更淺的部位。Defant等認(rèn)為俯沖板片

12、的年齡和俯沖 作用發(fā)生的時間是O類埃達(dá)克巖形成的關(guān)鍵因素。他們認(rèn)為非常年輕（一般25 Ma）的俯沖大洋板片發(fā)生部分熔融才能形成埃達(dá)克巖，然而已有大量證據(jù)表明， 俯沖板片的年齡并不是形成埃達(dá)克巖的決定性因素，一些地區(qū)老的（可達(dá)始新世） 洋殼在俯沖作用初期也能形成埃達(dá)克巖。模擬計算表明只有在俯沖作用初期，即 大洋板片的俯沖量不超過200 km時，才能發(fā)生板片的部分熔融，而當(dāng)大洋板片 的俯沖量超過200 km時，不可能發(fā)生板片熔融。Defant等認(rèn)為，俯沖板片在火 山弧下接近75 km85 km深度發(fā)生部熔融，形成埃達(dá)克巖巖漿，而正常的島弧 火山巖巖漿則形成于120km150 km。因此，俯沖環(huán)境火

13、山弧下75 km85 km處 俯沖板片發(fā)生部分熔融形成了 O型埃達(dá)克巖巖漿。這種類型最典型的例子是St Helens山的埃達(dá)克巖。除此之外，弧-弧碰撞帶之下被加熱的年輕地殼或板片發(fā) 生部分熔融也可以產(chǎn)生O型埃達(dá)克巖，如弧-弧碰撞環(huán)境下巴布亞新幾內(nèi)亞的 Arid Hills和北部海岸以及菲律賓Mindanao中部的埃達(dá)克巖可能就是這種類 型。由于C，O型埃達(dá)克巖產(chǎn)出構(gòu)造背景上的差異，使得通過地球化學(xué)數(shù)據(jù)對其 做出正確判別成為可能5結(jié)論島弧環(huán)境是埃達(dá)克巖產(chǎn)生的重要大地構(gòu)造背景。埃達(dá)克巖是一個相對新的巖 石學(xué)概念，它的本意是指俯沖大洋板塊洋殼玄武巖部分直接熔融形成的一組富硅 的島弧火山巖。它的定義主

14、要依靠巖石的化學(xué)特征，特別是高Sr/Y和La/Yb比 質(zhì)及低Y和Yb含量。埃達(dá)克巖曾被認(rèn)為主要是由年輕洋殼直接熔融的產(chǎn)物。含 水玄武巖體系的高壓熔融實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及一些野外和礦物學(xué)的資料也支持板塊熔 融的可能性9。不過，實(shí)驗(yàn)研究也表明初始板塊熔體在通過地幔楔時會迅速固結(jié) 而喪生，因此現(xiàn)代島弧的大部分埃達(dá)克巖可能主要是巖漿混合物、或者是熔體交 代的地幔楔的熔融產(chǎn)物。無論如何，板塊熔融很可能在俯沖帶發(fā)生，因此至少是 俯沖帶組分的重要來源。有關(guān)埃達(dá)克巖成因的混亂起因于埃達(dá)克巖定義的擴(kuò)大化。就目前而言，它也 包括原先被認(rèn)為是幔源的島弧火成巖。此外，化學(xué)特征是現(xiàn)在判斷埃達(dá)克巖為板 片熔體的惟一證據(jù)，但是諸多

15、在島弧或是非島弧環(huán)境下形成的火成巖也具有類似 的化學(xué)特征。這些特征是因巖漿源區(qū)有石榴石或/和角閃為殘留相的緣故10。詳 細(xì)的研究表明，這些埃達(dá)克質(zhì)巖以及一些先前被認(rèn)為是“埃達(dá)克巖”的巖石至少 有一些并不是由板塊熔融產(chǎn)生。它們可以通過周期性補(bǔ)給的巖漿房內(nèi)含角閃石玄 武巖漿的低壓結(jié)品分異形成，可以在下地殼條件下玄武巖漿高壓結(jié)品分異形成， 可因變質(zhì)玄武巖分熔形成，也可因鎂鐵質(zhì)下地殼熔融形成。這些多種成因模型也 與實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究、野外觀察、微量元素模擬的結(jié)果相一致，并且得到放射性同 位素資料的支持。綜上所述，高Sr/Y和La/ Yb比值以及低Y，Yb含量的火成巖并不一定是板塊熔融的產(chǎn)物，在研究時我們需

16、要格外小心11參考文獻(xiàn)：1朱弟成，段麗萍，廖忠禮等.兩類埃達(dá)克巖(adakite)的判別J.礦物巖石，2002, 22( 3): 5-9.2王焰，張旗，錢青.埃達(dá)克巖(adakite)的地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義J.地質(zhì)科學(xué)， 2000， 35(2):251-256.3張旗，王焰，王元龍.埃達(dá)克巖與構(gòu)造環(huán)境J.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2003，(2):3-10.4張旗，王元龍，張福勤等.埃達(dá)克巖與構(gòu)造環(huán)境J大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2003, 27:101-108.5張旗，錢青，王二七等.2001a .燕山中晚期的“中國東部高原”：埃達(dá)克巖的啟示地質(zhì) 科學(xué) 36:248-255.6張旗，王焰，錢青等.2001b.中國東部燕山期埃達(dá)克巖的特征及其構(gòu)造-成礦意義.巖石學(xué) 報17:236-244.7朱弟成，廖忠禮，潘桂棠等.正確使用構(gòu)造判別圖解和地球化學(xué)數(shù)據(jù)的一些建議J.地質(zhì) 地球化學(xué)，2001，29(3):152-157.8熊小林，趙振華，白正華等. 2001.西天山阿吾拉勒埃達(dá)克質(zhì)巖石成因：Nd和Sr同位 素組成的限制.巖石學(xué)報17:514-522.9吳福元，葛文春，孫德有. 2002.埃達(dá)克巖的概念、識別標(biāo)志及其地質(zhì)意義.見