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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
2、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一英安岩一流纹岩相比，低重稀土 元素和 Y （如 YS18xlO-6?g/g， Yb S1.9xl0-6?g/g ），高 Sr （大多数 400x10-6?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
3、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
4、闪长岩-英安岩（高-A1TTD/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+角闪石土黑云母土辉石土不透明矿物。这样，埃达克岩从一 开始命名就与构造环境挂上了钩。D
5、efant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
6、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
7、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
8、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A12O3。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
9、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、M0RB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
10、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25）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HFS
11、E，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/M
12、gO比值低（0.9-1.3），Cr 和 Ni 含量高，分别达到 85x10-6?g/g 和 43x10-6?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
13、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=
14、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
15、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（u nderplating）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。张旗等（张旗等，2001）埃达克岩分为O型埃
16、达克岩和C型埃达克岩，分 别与王强等（王强等，2001）划分的I类埃达克岩和II类埃达克岩相当。张旗等 （张旗等，2004）又将埃达克岩分（1）典型的埃达克岩（2）高镁埃达克岩（3） TTG岩套（4）高钾钙碱性埃达克岩（5）高钾和镁的埃达克岩（6）钾质埃达克 岩六类。他根据埃达克岩的Na2O/K2O比值、Sr-Nd同位素特征和产出位置把埃 达克岩分为O型（Na2O/K2O2，产于洋内）和C型（Na2O/K2O 1或1，产于 陆内），似乎O型代表典型的与板片俯冲有关的埃达克岩，而C型为大陆下地 壳熔融形成的。C型埃达克岩产于加厚陆壳的底部，而O型埃达克岩并非统统 产于板块消减带环境，典型的埃达克岩（第1类）和高镁埃达克岩（第2类）与 板块俯冲有关，但TTG第5类则不然，TTG是O型的，它很可能是加厚下地壳 部分熔融形成的。同样，显生宙产于陆壳底部的埃达克岩也可以具有O型埃达 克岩的地球化学特征，如西天山阿吾拉勒、辽西以及安徽沙溪的埃达克岩；看来
