田 濤，萬麗娟，劉 瑤

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 四川 610059)

引 言

埃達(dá)克巖是美國地質(zhì)學(xué)者Defant和Drummond在研究阿留申島弧火山鏈西部的埃達(dá)克島時(shí)發(fā)現(xiàn)了一類有著特殊地球化學(xué)特點(diǎn)巖石(Defant，1990)，最初定義中確切的提出埃達(dá)克巖是俯沖的洋殼板片部分熔融的產(chǎn)物。這類巖石在提出后二十余年間引起了其他研究者們的廣泛興趣。在產(chǎn)生的系列研究成果中，對于埃達(dá)克巖認(rèn)識(shí)的不同觀點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)出來，比如在埃達(dá)克巖形成的年齡和構(gòu)造環(huán)境，埃達(dá)克巖分類，埃達(dá)克巖成因，埃達(dá)克巖和太古代TTG雜巖、贊岐巖的聯(lián)系等方面產(chǎn)生了很多分歧。

埃達(dá)克巖之所以存在諸多爭議，主要是下面幾個(gè)原因：①埃達(dá)克巖定義相當(dāng)寬泛，并主要依化學(xué)特征(Defant，1990)，其礦物學(xué)和巖石學(xué)特征不固定，這就增加了與有著相對固定的巖相學(xué)特征的其他巖石區(qū)分的難度。②將含水體系下玄武巖的高壓熔融實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為板塊熔融存在的確鑿證據(jù)?，F(xiàn)有的研究證實(shí)，地球化學(xué)特征似乎并不能反映特定的構(gòu)造環(huán)境[3]。③存在有與板塊熔融無關(guān)的埃達(dá)克巖，這些年來在全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了許多特殊巖石[4]，這些巖石與板塊熔融有關(guān)的埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征相似，它們出現(xiàn)在地質(zhì)歷史上沒有板塊俯沖或者匯聚的構(gòu)造環(huán)境中。當(dāng)然，還存在其他方面的討論，比如埃達(dá)克巖與華北克拉通破壞以及地殼減薄方面的研究[2]。

1 埃達(dá)克巖的提出

埃達(dá)克巖提出之初指的是Aleutian火山巖系中一類少見的Mg質(zhì)安山巖類，Kay[3]認(rèn)為，俯沖的玄武質(zhì)板塊經(jīng)部分重熔會(huì)生成含水英安質(zhì)熔液，這種巖漿富含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；含揮發(fā)組分熔液(4%)上升并和上覆虧損LILE的高溫地幔楔橄欖巖(約96%)相互作用，在H2O不飽和狀態(tài)下與虧損橄欖巖中橄欖石和斜方輝石處于平衡，并進(jìn)一步演化產(chǎn)生巖漿，噴發(fā)形成安山巖。這種由英安質(zhì)熔液與橄欖石反應(yīng)生成的安山巖稱為埃達(dá)克巖[1，3]。

Defant 和Drummond[1]在Kay[3]的研究基礎(chǔ)上，把埃達(dá)克巖定義如下：它是新生代年輕的(≤25Ma)與俯沖弧有關(guān)的洋殼(榴輝巖相)重熔形成的火山巖或深成巖。這些巖石具有以下特征：SiO2≥56%，Al2O3≥15%(很少低于這個(gè)值)，通常MgO<3%(很少高于6%)，同島弧安山巖—英安巖—流紋巖系列

(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 埃達(dá)克巖的成因觀點(diǎn)

自埃達(dá)克巖的概念提出以來，對于埃達(dá)克巖成因的研究從未間斷過，總的來說有以下幾種觀點(diǎn)：俯沖大洋板塊的部分熔融[5，6]；增厚的下地殼部分熔融[7，8]；玄武質(zhì)母巖漿的分異[4，10]；還有玄武質(zhì)巖漿與陸殼混染及巖漿混合成因見解[11，12]等。

2.1 俯沖玄武質(zhì)洋殼的熔融

實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)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[13]。最初Defant和Drummond[1]認(rèn)為，只有在年輕(<25Ma)熱的玄武質(zhì)洋殼熱的俯沖板片在75km～80km深處(相當(dāng)于角閃巖N榴輝巖過渡帶)發(fā)生部分熔融形成俯沖時(shí)才能產(chǎn)生，因?yàn)樾∮?5Ma的洋殼的熱流值為2.8～8，而老于25Ma年的洋殼的熱流值則相對穩(wěn)定在1～2.5之間，有可能只有熱流值大于2.8的俯沖洋殼才可能在俯沖過程中產(chǎn)生埃達(dá)克巖漿，以及他們發(fā)現(xiàn)埃達(dá)克巖的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境就是俯沖的島弧環(huán)境(圖1)。

圖1 埃達(dá)克巖漿形成示意簡圖[1]

隨著實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)和實(shí)地地質(zhì)環(huán)境研究的不斷深入，板塊熔融形成原生的埃達(dá)克巖[1]的觀點(diǎn)已經(jīng)逐漸發(fā)展為埃達(dá)克巖的形成有地幔橄欖巖直接或是間接的參與。阿留申群島西部的一些鎂質(zhì)安山巖具有高Sr 含量和高La/Yb 比值[14]，這兩個(gè)數(shù)據(jù)一般是板塊熔融的證據(jù)，而中等MgO和高Ni，Cr 含量似乎又顯示出原始的成分特征。因此有些學(xué)者認(rèn)為這類埃達(dá)克巖是俯沖板塊與地幔橄欖巖相平衡的產(chǎn)物。近期的一項(xiàng)研究表明有一種原始鎂質(zhì)安山巖，它被認(rèn)為是經(jīng)過原生板塊熔體交代的地幔橄欖巖熔融作用的產(chǎn)物[15]。

2.2 增厚的下地殼部分熔融和拆沉下地殼熔融

還存在許多埃達(dá)克巖，它們具有與俯沖成因的埃達(dá)克巖有著相似的地球化學(xué)特征(如表2)，但并不是板塊熔融的產(chǎn)物。這些巖石有可能的成因是增厚的下地殼部分熔融[8]，鎂鐵質(zhì)下地殼在石榴石為穩(wěn)定相或殘留相的條件下熔融形成埃達(dá)克巖也得到了高壓下玄武巖熔融實(shí)驗(yàn)的支持。這種埃達(dá)克巖也可能是與地幔橄欖巖發(fā)生了平衡或是反應(yīng)的產(chǎn)物。地殼熔融產(chǎn)生的熔體里面MgO含量不高，卻發(fā)現(xiàn)了部分源于地殼的埃達(dá)克巖表現(xiàn)出高得MgO含量，鎂含量更高的埃達(dá)克巖被一些學(xué)者認(rèn)為是源于拆沉下地殼熔融的產(chǎn)物，當(dāng)榴輝巖+巖石圈地幔密度超過軟流圈地幔密度時(shí)，就可能引起下地殼和巖石圈地幔拆沉。拆沉下地殼熔融產(chǎn)生的埃達(dá)克巖漿在上升過程中與地幔橄欖巖發(fā)生了反應(yīng)，導(dǎo)致熔體的MgO和相容元素(Cr，Ni)含量增高。

圖2 有關(guān)在中國報(bào)道的埃達(dá)克巖的87Sr/86Sr-143Nd/144Nd圖[17]

近幾年在包括中國在內(nèi)的全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了很多增厚下地殼部分熔融和拆沉作用的成因的埃達(dá)克巖[7，8]。再者，Sr和Nd同位素比值以及埃達(dá)克巖形成時(shí)的大地構(gòu)造背景和其他地球物理證據(jù)(圖2)，它們可以反映其巖漿源區(qū)的成分特征。中國東部埃達(dá)克巖的同位素比值雖與大陸地殼不完全等同但非常相似，并與俯沖板塊洋殼熔融形成的埃達(dá)克巖的同位素組成差異頗大。如圖2所顯示，其他地方報(bào)道的埃達(dá)克巖，其主要源于俯沖板塊洋殼熔融，具有與洋殼類似的Sr和Nd同位素成分特點(diǎn)。這些證據(jù)證明了中國的大部分埃達(dá)克巖的形成與島弧環(huán)境關(guān)系不大[8]。

2.3 玄武質(zhì)母巖漿的分異

在菲律賓南部Camiguin島上發(fā)現(xiàn)的埃達(dá)克巖呈玄武巖、玄武安山巖的夾層產(chǎn)出，偶爾與流紋巖共生[10]，根據(jù)其地球化學(xué)特征認(rèn)為是板塊熔融的產(chǎn)物。在之前的很多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，板塊熔融的埃達(dá)克巖很少與玄武巖和玄武安山巖共生。埃達(dá)克巖主要是與富Nb玄武巖或是與堿性系列的玄武巖共生，伴有強(qiáng)烈的富集LILE[1，5]，所以板塊熔融成因模式很難解釋這類埃達(dá)克巖的成因。在Camiguin島上不同熔巖流之間密切時(shí)空分布以及熔巖統(tǒng)一的地球化學(xué)和同位素的特點(diǎn)清楚的表明它們的形成與巖漿的結(jié)晶分異以及混合有關(guān)[9]。

菲律賓Surigao半島上先前被Sajona等人[4，10]報(bào)道的埃達(dá)克巖并不是板塊熔融的產(chǎn)物。這些埃達(dá)克巖的巖漿演化更像是上地幔頂部條件下初始島弧巖漿高壓結(jié)晶分異的產(chǎn)物。結(jié)合大地構(gòu)造方面的證據(jù)，Surigao半島的埃達(dá)克巖很可能是來自交代地幔楔的原始島弧玄武巖漿進(jìn)入下地殼形成了巖漿房，并在高壓下結(jié)晶分異的產(chǎn)物。另外也有可能這些埃達(dá)克質(zhì)巖是幔源巖漿在高壓巖漿房內(nèi)結(jié)晶演化的直接結(jié)果[16]。

3 討 論

埃達(dá)克巖的深入研究豐富了我們對于大洋板塊俯沖進(jìn)入地幔之后的變化和此后在匯聚板塊邊緣地殼物質(zhì)以及陸內(nèi)地殼物質(zhì)循環(huán)過程的理解。在研究埃達(dá)克巖時(shí)，就不可避免的涉及到這類巖石的成因問題，許多學(xué)者提出多種成因模型的同時(shí)，也帶來了埃達(dá)克巖命名上的混亂。Defant[18]在2002年指出，adakite只是一個(gè)一般意義上的巖石術(shù)語，指的是具有adakite地球化學(xué)特征的那些巖石。巖石的命名是一種描述手段，不應(yīng)該和成因以及構(gòu)造環(huán)境捆綁在一起?，F(xiàn)在地球上發(fā)現(xiàn)的巖石也沒有哪種只固定形成于一種特定成因和構(gòu)造環(huán)境。

對于埃達(dá)克巖成因分歧的討論是具有積極意義的，這幾個(gè)成因模型均建立在詳細(xì)的野外調(diào)查、大地構(gòu)造考慮、全面的地球化學(xué)和同位素分析以及嚴(yán)格的地球化學(xué)模擬基礎(chǔ)上，目前并沒有哪種成因模型可以解釋所有類型埃達(dá)克巖的形成。埃達(dá)克巖的研究同樣提供了一個(gè)研究花崗巖與壓力關(guān)系的新思路，將花崗巖的地球化學(xué)特征與源區(qū)熔融殘留相聯(lián)系起來。

高M(jìn)g埃達(dá)克巖含有地幔組分加入，可以是拆沉下地殼的熔體與地幔反應(yīng)、殼幔巖漿混合、或者俯沖洋殼熔體與地幔反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方法鑒定這類埃達(dá)克巖確切屬于哪種成因比較困難。而低Mg埃達(dá)克巖由下地殼熔融產(chǎn)生，成因相對單一，可以提供下地殼源區(qū)巖石組成、巖漿產(chǎn)生溫度和壓力等信息。

近年來華北克拉通北緣發(fā)現(xiàn)了許多埃達(dá)克巖，有些學(xué)者[2，19]將埃達(dá)克巖同克拉通破壞和地殼減薄的聯(lián)系起來。華北克拉通破壞導(dǎo)致了大約120km的巖石圈減薄，雖然其中是否涉及拆沉作用和地殼減薄還存在爭論，較厚地殼的存在是發(fā)生拆沉作用的前提，華北廣泛分布的中生代埃達(dá)克巖，為研究限定是否存在或者存在多厚的地殼提供了一種重要手段。熊小林等[2]通過實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)的手段進(jìn)行了基性變質(zhì)巖體系相平衡、長英質(zhì)熔體TiO2溶解度、埃達(dá)克質(zhì)巖石Nb/La隨La/Yb變化規(guī)律等研究論證華北克拉通北緣下地殼巖漿形成深度超過50km，從而揭示華北克拉通破壞涉及超過15km的地殼厚度遭減薄或下地殼拆沉。為后續(xù)研究華北克拉通破壞和地殼減薄提供了理論上的支撐。

4 總 結(jié)

(1)埃達(dá)克巖經(jīng)過近20多年的研究，已經(jīng)形成了多種成因模式，除了俯沖洋殼熔融，一些其它的形成機(jī)制也可以產(chǎn)生具有埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征的巖石，如增厚下地殼熔融，拆沉下地殼熔融，玄武質(zhì)巖漿的地殼混染和低壓分離結(jié)晶(AFC)過程、高壓分離結(jié)晶，巖漿混合作用以及地幔橄欖巖的直接熔融等等。

(2)近幾年來，將埃達(dá)克巖同華北克拉通破壞和地殼減薄聯(lián)系起來的研究已取得一些成果，低Mg埃達(dá)克巖可以很好地揭示下地殼源區(qū)巖石組成、巖漿產(chǎn)生溫度和壓力等信息，并且已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)的支持。

參 考 文 獻(xiàn)

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