埃达克岩成因研究进展概述

田 涛，万丽娟，刘 瑶

(成都理工大学地球科学学院，成都 四川 610059)

引 言

埃达克岩是美国地质学者Defant和Drummond在研究阿留申岛弧火山链西部的埃达克岛时发现了一类有着特殊地球化学特点岩石(Defant，1990)，最初定义中确切的提出埃达克岩是俯冲的洋壳板片部分熔融的产物。这类岩石在提出后二十余年间引起了其他研究者们的广泛兴趣。在产生的系列研究成果中，对于埃达克岩认识的不同观点也逐渐显现出来，比如在埃达克岩形成的年龄和构造环境，埃达克岩分类，埃达克岩成因，埃达克岩和太古代TTG杂岩、赞岐岩的联系等方面产生了很多分歧。

埃达克岩之所以存在诸多争议，主要是下面几个原因：①埃达克岩定义相当宽泛，并主要依化学特征(Defant，1990)，其矿物学和岩石学特征不固定，这就增加了与有着相对固定的岩相学特征的其他岩石区分的难度。②将含水体系下玄武岩的高压熔融实验结果作为板块熔融存在的确凿证据。现有的研究证实，地球化学特征似乎并不能反映特定的构造环境[3]。③存在有与板块熔融无关的埃达克岩，这些年来在全球范围内发现了许多特殊岩石[4]，这些岩石与板块熔融有关的埃达克岩地球化学特征相似，它们出现在地质历史上没有板块俯冲或者汇聚的构造环境中。当然，还存在其他方面的讨论，比如埃达克岩与华北克拉通破坏以及地壳减薄方面的研究[2]。

1 埃达克岩的提出

埃达克岩提出之初指的是Aleutian火山岩系中一类少见的Mg质安山岩类，Kay[3]认为，俯冲的玄武质板块经部分重熔会生成含水英安质熔液，这种岩浆富含LILE，具高Sr、高Sr/ Y，及高La/ Yb，同位素方面I(Sr)和N(206Pb)/N(204Pb)值都低；含挥发组分熔液(4%)上升并和上覆亏损LILE的高温地幔楔橄榄岩(约96%)相互作用，在H2O不饱和状态下与亏损橄榄岩中橄榄石和斜方辉石处于平衡，并进一步演化产生岩浆，喷发形成安山岩。这种由英安质熔液与橄榄石反应生成的安山岩称为埃达克岩[1，3]。

Defant 和Drummond[1]在Kay[3]的研究基础上，把埃达克岩定义如下：它是新生代年轻的(≤25Ma)与俯冲弧有关的洋壳(榴辉岩相)重熔形成的火山岩或深成岩。这些岩石具有以下特征：SiO2≥56%，Al2O3≥15%(很少低于这个值)，通常MgO<3%(很少高于6%)，同岛弧安山岩—英安岩—流纹岩系列

(ADRs)相比，Y(≤18ug/g)和HREE(Yb≤1.9ug/g)，Sr含量很高(≥400ug/g)，并且87Sr/86Sr通常小于0.7040。

2 埃达克岩的成因观点

自埃达克岩的概念提出以来，对于埃达克岩成因的研究从未间断过，总的来说有以下几种观点：俯冲大洋板块的部分熔融[5，6]；增厚的下地壳部分熔融[7，8]；玄武质母岩浆的分异[4，10]；还有玄武质岩浆与陆壳混染及岩浆混合成因见解[11，12]等。

2.1 俯冲玄武质洋壳的熔融

实验岩石学研究表明，水饱和熔融或角闪石脱水熔融可产生埃达克岩熔体[13]。最初Defant和Drummond[1]认为，只有在年轻(<25Ma)热的玄武质洋壳热的俯冲板片在75km～80km深处(相当于角闪岩N榴辉岩过渡带)发生部分熔融形成俯冲时才能产生，因为小于25Ma的洋壳的热流值为2.8～8，而老于25Ma年的洋壳的热流值则相对稳定在1～2.5之间，有可能只有热流值大于2.8的俯冲洋壳才可能在俯冲过程中产生埃达克岩浆，以及他们发现埃达克岩的地质构造环境就是俯冲的岛弧环境(图1)。

图1 埃达克岩浆形成示意简图[1]

随着实验岩石学和实地地质环境研究的不断深入，板块熔融形成原生的埃达克岩[1]的观点已经逐渐发展为埃达克岩的形成有地幔橄榄岩直接或是间接的参与。阿留申群岛西部的一些镁质安山岩具有高Sr 含量和高La/Yb 比值[14]，这两个数据一般是板块熔融的证据，而中等MgO和高Ni，Cr 含量似乎又显示出原始的成分特征。因此有些学者认为这类埃达克岩是俯冲板块与地幔橄榄岩相平衡的产物。近期的一项研究表明有一种原始镁质安山岩，它被认为是经过原生板块熔体交代的地幔橄榄岩熔融作用的产物[15]。

2.2 增厚的下地壳部分熔融和拆沉下地壳熔融

还存在许多埃达克岩，它们具有与俯冲成因的埃达克岩有着相似的地球化学特征(如表2)，但并不是板块熔融的产物。这些岩石有可能的成因是增厚的下地壳部分熔融[8]，镁铁质下地壳在石榴石为稳定相或残留相的条件下熔融形成埃达克岩也得到了高压下玄武岩熔融实验的支持。这种埃达克岩也可能是与地幔橄榄岩发生了平衡或是反应的产物。地壳熔融产生的熔体里面MgO含量不高，却发现了部分源于地壳的埃达克岩表现出高得MgO含量，镁含量更高的埃达克岩被一些学者认为是源于拆沉下地壳熔融的产物，当榴辉岩+岩石圈地幔密度超过软流圈地幔密度时，就可能引起下地壳和岩石圈地幔拆沉。拆沉下地壳熔融产生的埃达克岩浆在上升过程中与地幔橄榄岩发生了反应，导致熔体的MgO和相容元素(Cr，Ni)含量增高。

图2 有关在中国报道的埃达克岩的87Sr/86Sr-143Nd/144Nd图[17]

近几年在包括中国在内的全球范围内发现了很多增厚下地壳部分熔融和拆沉作用的成因的埃达克岩[7，8]。再者，Sr和Nd同位素比值以及埃达克岩形成时的大地构造背景和其他地球物理证据(图2)，它们可以反映其岩浆源区的成分特征。中国东部埃达克岩的同位素比值虽与大陆地壳不完全等同但非常相似，并与俯冲板块洋壳熔融形成的埃达克岩的同位素组成差异颇大。如图2所显示，其他地方报道的埃达克岩，其主要源于俯冲板块洋壳熔融，具有与洋壳类似的Sr和Nd同位素成分特点。这些证据证明了中国的大部分埃达克岩的形成与岛弧环境关系不大[8]。

2.3 玄武质母岩浆的分异

在菲律宾南部Camiguin岛上发现的埃达克岩呈玄武岩、玄武安山岩的夹层产出，偶尔与流纹岩共生[10]，根据其地球化学特征认为是板块熔融的产物。在之前的很多研究已经发现，板块熔融的埃达克岩很少与玄武岩和玄武安山岩共生。埃达克岩主要是与富Nb玄武岩或是与碱性系列的玄武岩共生，伴有强烈的富集LILE[1，5]，所以板块熔融成因模式很难解释这类埃达克岩的成因。在Camiguin岛上不同熔岩流之间密切时空分布以及熔岩统一的地球化学和同位素的特点清楚的表明它们的形成与岩浆的结晶分异以及混合有关[9]。

菲律宾Surigao半岛上先前被Sajona等人[4，10]报道的埃达克岩并不是板块熔融的产物。这些埃达克岩的岩浆演化更像是上地幔顶部条件下初始岛弧岩浆高压结晶分异的产物。结合大地构造方面的证据，Surigao半岛的埃达克岩很可能是来自交代地幔楔的原始岛弧玄武岩浆进入下地壳形成了岩浆房，并在高压下结晶分异的产物。另外也有可能这些埃达克质岩是幔源岩浆在高压岩浆房内结晶演化的直接结果[16]。

3 讨 论

埃达克岩的深入研究丰富了我们对于大洋板块俯冲进入地幔之后的变化和此后在汇聚板块边缘地壳物质以及陆内地壳物质循环过程的理解。在研究埃达克岩时，就不可避免的涉及到这类岩石的成因问题，许多学者提出多种成因模型的同时，也带来了埃达克岩命名上的混乱。Defant[18]在2002年指出，adakite只是一个一般意义上的岩石术语，指的是具有adakite地球化学特征的那些岩石。岩石的命名是一种描述手段，不应该和成因以及构造环境捆绑在一起。现在地球上发现的岩石也没有哪种只固定形成于一种特定成因和构造环境。

对于埃达克岩成因分歧的讨论是具有积极意义的，这几个成因模型均建立在详细的野外调查、大地构造考虑、全面的地球化学和同位素分析以及严格的地球化学模拟基础上，目前并没有哪种成因模型可以解释所有类型埃达克岩的形成。埃达克岩的研究同样提供了一个研究花岗岩与压力关系的新思路，将花岗岩的地球化学特征与源区熔融残留相联系起来。

高Mg埃达克岩含有地幔组分加入，可以是拆沉下地壳的熔体与地幔反应、壳幔岩浆混合、或者俯冲洋壳熔体与地幔反应，实验岩石学方法鉴定这类埃达克岩确切属于哪种成因比较困难。而低Mg埃达克岩由下地壳熔融产生，成因相对单一，可以提供下地壳源区岩石组成、岩浆产生温度和压力等信息。

近年来华北克拉通北缘发现了许多埃达克岩，有些学者[2，19]将埃达克岩同克拉通破坏和地壳减薄的联系起来。华北克拉通破坏导致了大约120km的岩石圈减薄，虽然其中是否涉及拆沉作用和地壳减薄还存在争论，较厚地壳的存在是发生拆沉作用的前提，华北广泛分布的中生代埃达克岩，为研究限定是否存在或者存在多厚的地壳提供了一种重要手段。熊小林等[2]通过实验岩石学的手段进行了基性变质岩体系相平衡、长英质熔体TiO2溶解度、埃达克质岩石Nb/La随La/Yb变化规律等研究论证华北克拉通北缘下地壳岩浆形成深度超过50km，从而揭示华北克拉通破坏涉及超过15km的地壳厚度遭减薄或下地壳拆沉。为后续研究华北克拉通破坏和地壳减薄提供了理论上的支撑。

4 总 结

(1)埃达克岩经过近20多年的研究，已经形成了多种成因模式，除了俯冲洋壳熔融，一些其它的形成机制也可以产生具有埃达克岩地球化学特征的岩石，如增厚下地壳熔融，拆沉下地壳熔融，玄武质岩浆的地壳混染和低压分离结晶(AFC)过程、高压分离结晶，岩浆混合作用以及地幔橄榄岩的直接熔融等等。

(2)近几年来，将埃达克岩同华北克拉通破坏和地壳减薄联系起来的研究已取得一些成果，低Mg埃达克岩可以很好地揭示下地壳源区岩石组成、岩浆产生温度和压力等信息，并且已经得到实验岩石学的支持。

参 考 文 献

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