劉麗萍　張麗萍

摘要：大青山發(fā)育的石英閃長(zhǎng)巖在地球化學(xué)上具有埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的特點(diǎn)。它們以較高的硅（SiO₂一般大于56%，較高的鋁（Al₂O₃一般大于14%），富鈉（Na₂O通常大于4%），低K₂O/Na₂O比（分子數(shù)）（通常小于0.4）。它們還富大離子親石元素（如Rb、Sr）、過(guò)渡元素（如Cr、Ni）虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（如Nb、Ti）為特征。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土圖譜顯示輕稀土富集型，并具有明顯的正Eu異常。鋯石U-Ph SHRIMP的測(cè)年，結(jié)合野外地質(zhì)和前寒武紀(jì)消減帶花崗巖演化特征，推斷埃達(dá)克質(zhì)花崗巖形成于2435±12Ma。表明該區(qū)古元古代存在真正意義的板塊構(gòu)造，俯沖作用已經(jīng)發(fā)生。

關(guān)鍵詞：大青山 埃達(dá)克質(zhì)花崗巖 巖石學(xué) 地球化學(xué) 古元古代

自從Defaut&Drummond于1990年提出埃達(dá)克（adakites）以來(lái)，埃達(dá)克在國(guó)內(nèi)外巖石學(xué)研究中成為熱點(diǎn)，過(guò)去研究主要集中在現(xiàn)代板塊邊緣，自2003年法國(guó)Nice會(huì)議以來(lái)人們更多的視線集中到地殼的早期演化上。在成因上adakites往往和俯沖洋殼的熔融作用聯(lián)系在一起，它們一般產(chǎn)于年輕、熱的板片，或板塊邊緣。異常高的Sr/Y和La/Yb通常認(rèn)為是①熔融時(shí)殘余礦物組合為榴輝巖相的，石榴子石是關(guān)鍵殘余礦物；②石榴子石對(duì)重稀土元素優(yōu)先相容，產(chǎn)生釔、鐿和重稀土元素的虧損和強(qiáng)分餾式樣的稀土元素；③斜長(zhǎng)石從源區(qū)中的消失使熔漿富Al₂O₃，同時(shí)使富集于斜長(zhǎng)石中的鍶、銪（同時(shí)，它們是石榴子石榴輝巖所不相容的）進(jìn)入熔漿，使埃達(dá)克巖巖漿富鍶、銪。在現(xiàn)代島弧帶，adakites的產(chǎn)生往往和許多特殊的構(gòu)造環(huán)境和階段聯(lián)系起來(lái)，如：俯沖作用開(kāi)始，先于洋脊俯沖的年輕板塊俯沖，復(fù)雜多階段島弧——地幔過(guò)程，島弧轉(zhuǎn)換部位板塊邊緣和后碰撞巖石圈拆離。對(duì)于地質(zhì)歷史中的巖漿巖系統(tǒng)，adakities及其相關(guān)的巖石的與眾不同的地球化學(xué)特性已用來(lái)推斷古島弧系統(tǒng)（Polat and Kerrich 2001）。張旗等（2004，2005）對(duì)贊岐巖研究進(jìn)行了綜述。陰山地塊固陽(yáng)一帶有贊岐巖報(bào)道，取得了鋯石SHRIMP年齡（2，520-2，556Ma），同時(shí)也獲得了2.2～2.45Ga的年齡信息（簡(jiǎn)平等，2005；Jian et al.，2012；馬旭東等2013）。鐘長(zhǎng)汀等（2014）對(duì)固陽(yáng)——武川斷裂南側(cè)古元代近東西向分布的一套閃長(zhǎng)巖——石英閃長(zhǎng)巖——花崗閃長(zhǎng)巖研究發(fā)現(xiàn)，這些巖石和埃達(dá)克巖、贊岐狀巖（sanukitoids）、Closepet花崗巖具有十分相似的特征并取得了2，416-2，435 Ma年齡，其中愛(ài)達(dá)克質(zhì)花崗巖形成2435±12Ma（MSWD=1.7）（鐘長(zhǎng)汀等，2014）。本文就大青山紅召附近有關(guān)埃達(dá)克巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)及形成環(huán)境進(jìn)行探討。

1 地質(zhì)概況

本區(qū)埃達(dá)克質(zhì)花崗巖主要分布在固陽(yáng)——武川斷裂帶附近，主要集中在固陽(yáng)縣下濕壕村空山和卓資縣紅召地區(qū)（鐘長(zhǎng)汀等，2006，2007，2014）。斷裂帶南側(cè)主要出露新太古界烏拉山群斜長(zhǎng)角閃巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石英巖、變粒巖和大理巖；北側(cè)主要分布新太古界色爾騰山花崗——綠巖帶和古元古代火山沉積巖（但詳細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，在色爾騰山群中同樣發(fā)現(xiàn)大量由二道洼群組成相同的火山沉積巖系，由于詳細(xì)的研究程度不夠，故以新太古代——古元古代通稱(chēng)）。紅召地區(qū)的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖（adaktic granitoids）主要呈復(fù)式巖體產(chǎn)出，規(guī)模一般十幾至幾十平方千米，其中分布于紅召南口子村——廠漢腦包巖體規(guī)模最大，達(dá)95km²（圖1）。巖體侵入古元古界二道洼群變沉積火山巖系，被中元古界查爾泰群覆蓋。巖體中含大量不規(guī)則暗色包體，包體邊界一般不太清楚。我們?cè)谧抠Y縣紅召地區(qū)采集的具有埃達(dá)克巖性質(zhì)的石英閃長(zhǎng)巖——閃長(zhǎng)巖——二長(zhǎng)花崗巖，在1：5萬(wàn)區(qū)域填圖被認(rèn)為具有1.9～2.3Ga的年齡（內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)院，1997），屬古元古代。

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，太古宇和古元古界構(gòu)成結(jié)晶基底，廣泛發(fā)育各種褶皺變形、透入性片理和片麻理構(gòu)造、韌性剪切帶，且自中、上太古界至古、中元古界，變質(zhì)程度從麻粒巖相遞變?yōu)榈途G片巖相，變形程度也逐漸減弱。蓋層構(gòu)造主要表現(xiàn)為一系列的逆沖推覆構(gòu)造和伸展斷裂構(gòu)造，其主要是燕山運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。推覆構(gòu)造廣泛發(fā)育，表現(xiàn)為前寒武紀(jì)地質(zhì)體推置于新地層之上，局部形成封閉、半封閉式構(gòu)造，由于一系列推覆構(gòu)造將不同時(shí)代的地層相分隔，各時(shí)代地層展布很不協(xié)調(diào)。伸斷裂構(gòu)造也較發(fā)育，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)中生代斷陷盆地的邊界，特別以分布在研究區(qū)南部邊界的陰山山脈山前大斷裂最為著名。

2 巖石學(xué)特征

紅召地區(qū)的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖（adaktic granitoids）主要呈復(fù)式巖體產(chǎn)出。巖體侵入古元古界二道洼群變沉積火山巖系，被中元古界查爾泰群覆蓋。巖體中含大量不規(guī)則暗色包體，包體邊界一般不太清楚。

石英閃長(zhǎng)巖具變余中細(xì)?；◢弾r結(jié)構(gòu)、斑雜狀一片麻狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石和石英，含黑云母少量。斜長(zhǎng)石，含量60%～80%，大小0.5mm～2mm，半自形粒狀，強(qiáng)絹云母、綠簾石化；角閃石，含量5%～20%，0.5mm～3.5mm，柱狀，綠泥石化發(fā)育；石英，5%～10%，0.5mm～3.5mm，不規(guī)則狀；部分樣品含少量輝石。副礦物主要為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦、鋯石、磷灰石。

3 地球化學(xué)特征

3.1常量元素特征

埃達(dá)克質(zhì)花崗巖類(lèi)的巖石類(lèi)型為石英閃長(zhǎng)巖。常量元素組成特征為：w（SiO₂）>56%（56.98%～59.40%），屬中性巖范圍，具有較高的Al₂O₃（17.45%～18.50%）、Na₂O（3.89%～5.23%）含量和較低的K₂O含量（1.12%～1.87%），大部分樣品的K₂O/Na₂O（分子數(shù)）<0.4（0.23-0.48，MgO含量中等（2.5%～3.37%），具有埃達(dá)克巖的組成特征（表1）。TiO₂和P₂O₅含量較低，分別為0.76%-0.88%和0.28%～0.43%；Mg^#[100×MgO/（FeO+Fe₂O₃）]分子數(shù)比】為（47-49）；A/CNK[Al₂O₃/（CaO+Na₂O+K₂O）分子數(shù)比1多在0.94-1.03之間，表現(xiàn)偏鋁質(zhì)巖石的特征，與TTG具有相似的特點(diǎn)。按SiO₂含量，屬低硅埃達(dá)克質(zhì)花崗巖（LSAG：low-SiO₂adakitic granitoids）（SiO₂=60%為界，Martin et al，2005），在SiO₂-MgO圖、Sr-（K/Rb）-（SiO₂/MgO）*100圖、（K/Rb）-（SiO₂/MgO）圖和TiO₂vs.SiO₂圖（圖2）上，接近世界主要低硅埃達(dá)克巖分布區(qū)。

3.2微量元素特征

微量元素見(jiàn)表1。微量元素總的特點(diǎn)是：高Sr（1143×10^-6～1165×10^-6）、Ni（17.3×10^-6～22.8×10^-5）、Cr（41.6×10^-6～81.9×10^-6），隨著SiO₂升高，Rb、Ba升高，Cr、Sr、Zr、Hf降低。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，顯示與典型埃達(dá)克巖相同特征，Nb、Ti（P）相對(duì)虧損，Sr相對(duì)富集（圖3A）。

3.3稀土元素特征

本區(qū)埃達(dá)克質(zhì)花崗巖稀土元素含量及相關(guān)參數(shù)列于表1。巖石稀土含量總體較低（∑REE=144.1×10^-6-169.89×10^-6），輕重稀土分餾明顯（（La/Yb）_N=18.7-35.11），重稀土虧損，Yb<1.2×10^-6（0.73×10^-6-1.2×10^-6），Y<18×10^-6（9.86×10^-6～15.4×10^-6）（圖3B），大部分樣品都具有明顯正銪異常，少量銪異常不明顯（Eu^*/Eu=0.98-1.19），與埃達(dá)克巖稀土組成特征十分類(lèi)似。在（La/Yb）_N-Yb_N和Sr/Y-Y圖解中都投在埃達(dá)克巖區(qū)（圖4A，B）。在Sr-100*（SiO₂/MgO）-K/Rb三角圖解和SiO₂/MgO-K/Rb圖中大部分投在低硅埃達(dá)克巖中（LSA）（圖2）。

總之，石英閃長(zhǎng)巖具有埃達(dá)克質(zhì)花崗巖特征，且屬低硅埃達(dá)克質(zhì)花崗巖（LSAG）。

4 形成環(huán)境及地質(zhì)意義

4.1形成環(huán)境討論

埃達(dá)克巖成因也有不同意見(jiàn)：板片熔融派和多成因派，亦即板塊熔融并非是產(chǎn)生埃達(dá)克巖的唯一機(jī)制。通過(guò)俯沖玄武質(zhì)洋殼的熔融可產(chǎn)生埃達(dá)克巖熔體已由實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)觀察得到證實(shí)。實(shí)驗(yàn)研究表明，水飽和熔融或角閃石脫水熔融可產(chǎn)生埃達(dá)克巖熔體。Martin et al.（2005）把埃達(dá)克巖分為高硅埃達(dá)克巖（HSA）和低硅埃達(dá)克巖（LSA）兩種類(lèi)型。HSA和LSA不但組成和礦物組合不同，成因和來(lái)源也不同。HSA直接形成于俯沖含水玄武熔融體，在上升過(guò)程中這種熔融體和地幔楔橄欖巖混染而形成；而LSA的形成則有兩個(gè)不同的階段，首先是俯沖作用形成的板片熔融體在和地幔橄欖巖相互作用中全部消耗，然后這種受到交代的橄欖巖熔融形成LSA。

低硅埃達(dá)克巖（LSA）、贊岐巖（sanukitoids）和Closepet花崗巖在地球化學(xué)組成上存在區(qū)別，但很多組成和成因也有相似性。它們都是板片熔融、熔融體和地幔橄欖巖相互作用的產(chǎn)物。因此，低硅埃達(dá)克巖可以看成是贊岐巖和Closepet花崗巖的初始物，贊岐巖和Closepet花崗巖成分的不同反映其熔融深度不同和/或者演化、分異不同（Martin et al.，2005）。

4.2地質(zhì)意義

不同的地質(zhì)歷史時(shí)期，埃達(dá)克巖的出現(xiàn)卻具有一定的規(guī)律。新生代埃達(dá)克巖主要出現(xiàn)在環(huán)太平洋地區(qū)，與板片俯沖有關(guān)（Defant and Droumond，1990）。而在太古宙，具有與新生代埃達(dá)克巖組成特點(diǎn)一致的巖石較少出現(xiàn)，而是較多地出現(xiàn)TFG巖套。盡管不少學(xué)者認(rèn)為T(mén)FG形成于板塊俯沖機(jī)制，但太古宙板塊構(gòu)造和現(xiàn)代板塊構(gòu)造存在明顯差別。太古宙地溫梯度明顯偏高，板塊機(jī)制和現(xiàn)今不一致。Sizova（2010）通過(guò)數(shù)字模擬顯示，增加現(xiàn)代板塊上地幔溫度160℃～175℃和20℃0～250℃，可以從現(xiàn)代俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)榍案_（pre-subduction）和無(wú)俯沖（no-subdue-tion），并認(rèn)為第一次轉(zhuǎn)化時(shí)間在中太古代——新太古代（3.2-2.5Ga）。前寒武紀(jì)埃達(dá)克質(zhì)花崗巖——贊岐巖——Closepet花崗巖組合的出現(xiàn)恰巧說(shuō)明形成大量TTG的環(huán)境已經(jīng)變化，地殼演化從熱的環(huán)境變?yōu)檎５沫h(huán)境，板塊構(gòu)造從此進(jìn)入現(xiàn)代模式（Martin et al.，2010）。埃達(dá)克巖——贊岐巖——Closepet花崗巖正好是太古宙TTG向后太古宙鈣堿性花崗巖演化的中間類(lèi)型巖石，這些巖石為早期TTG向現(xiàn)在鈣堿性花崗巖轉(zhuǎn)變提供了很好的研究對(duì)象。

5 結(jié)論

大青山石英閃長(zhǎng)巖在地球化學(xué)上具有埃達(dá)克巖特征，為低硅愛(ài)達(dá)克質(zhì)巖。和其相關(guān)的贊岐巖及Closepet花崗巖構(gòu)成早期島弧花崗巖組合，形成于俯沖帶環(huán)境。可能的地質(zhì)過(guò)程為：早期板片的部分熔融形成埃達(dá)克質(zhì)巖漿；埃達(dá)克質(zhì)巖漿交代或者是混合作用形成贊岐巖巖漿；贊岐質(zhì)巖漿在上升過(guò)程中還有可能和地幔橄欖巖交代或熔融，形成Closepet花崗巖巖漿。它們是板片熔融和地幔楔橄欖巖相互作用的產(chǎn)物。代表了華北克拉通以TTG為代表的巖漿巖向現(xiàn)代鈣堿性花崗巖的時(shí)間轉(zhuǎn)折。