埃达克岩的多样性

埃达克岩具有多样性,大体可分为下列几种:①典型的埃达克岩(adakite),源于贫K的拉斑玄武岩,大多是由俯冲板片熔融形成的;②高镁埃达克岩(high Mg adakite,HMA),以富Mg#和Cr、Ni为特征;③TTG岩套,不同于典型的adakite,太古宙的TTG更富Si和贫Mg;④高钾钙碱性埃达克岩(high-K calc-alkaline adakite,HKCAA),以富K和贫Mg、Cr、Ni为特征;⑤高钾和镁的埃达克岩(high K and Mg adakite,HKMA);⑥钾质埃达克岩(Super Kadakite,SKA).研究表明,只要达到形成埃达克岩所需要的高压条件,有足够的热源使源区物质发生部分熔融,所形成的熔体即具有埃达克岩的特征.而埃达克岩的多样性则是由于构造环境的差异(消减带或下地壳)、源岩性质的差异(基性岩或酸性岩)、压力的差异(地壳厚度的大小)以及围岩的差异(与地幔或地壳发生混合作用)造成的.     

深部过程对埃达克质岩石成分的制约

埃达克岩、太古宙TTG和中国东部广泛出露的燕山期埃达克质中酸性火山-侵入岩在岩石地球化学特征方面有许多相似之处,也有一些显著的差异。与典型的埃达克岩相比,太古宙TTG具有相对高Si和低Mg^#的特点：中国东部埃达克质岩石多表现为低Mg^#贫A120,和高K特征。埃达克岩相对高Mg^#是由于俯冲洋壳部分熔融产生的原生埃达克岩熔体受到了地幔橄榄岩的混染,太古宙TTG多无明显的地幔混染印记,反映其可能主要形成于下地壳底侵玄武岩的部分熔融,而与洋壳俯冲没有直接联系。中国东部埃达克质岩石相对低Mg^#畜K,暗示其可能是下地壳底侵玄武岩部分熔融或拆沉-熔融的产物,而幔源富钾熔体的混合、壳内分异和混染过程都有可能影响其成分特征中国东部部分地区的高镁埃达克质岩石可能揭示了下地壳拆沉一熔融和地幔混染过程。钾质埃达克岩的源区可能是被小比例软流圈熔体交代富集的底侵玄武岩层(增厚的下地壳)。结合燕山期岩浆作用和构造转换的特点来看,埃达克岩的形成是中国东部晚中生代岩石圈强烈减薄和大规模岩浆作用产物的一部分,这一重大构造体制的转换可能与地幔柱上涌对岩石圈的侵蚀和导致的伸展作用有关。     

埃达克岩的多样性

埃达克岩具有多样性,大体可分为下列几种：①典型的埃达克岩(adaldte),源于贫K的拉斑玄武岩,大多是由俯冲板片熔融形成的;②高镁埃达克岩(high Mg adakite,HMA),以富Mg^#和Cr、Ni为特征;③TTG岩套,不同于典型的adakite,太古宙的TTG更富Si和贫Mg;④高钾钙碱性埃达克岩(high-K calc-alkaline adakite,HKCAA),以富K和贫Mg、Cr、Ni为特征;⑤高钾和镁的埃达克岩(high K and Mg adakite,HKMA);⑥钾质埃达克岩(Super K adakite。SKA)。研究表明,只要达到形成埃达克岩所需要的高压条件,有足够的热源使源区物质发生部分熔融,所形成的熔体即具有埃达克岩的特征。而埃达克岩的多样性则是由于构造环境的差异(消减带或下地壳)、源岩性质的差异(基性岩或酸性岩)、压力的差异(地壳厚度的大小)以及围岩的差异(与地幔或地壳发生混合作用)造成的。     

南秦岭印支期花岗岩带的“地幔印记”

南秦岭印支期花岗岩带的岩石组合包括闪长岩、二长闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩等,岩体内广泛存在镁铁质微粒包体和脉体。大量(超过50%)样品具有高Mg#(<0.76),高Cr(>100×10-6,最高为1600×10-6)、Sr(>500×10-6)、Ba(>1000×10-6)的"地幔印记(mantle signature)"。含石榴石基性岩部分重熔模型可以解释部分样品的高LREE、低HREE和高Sr低Y特征,但无法合理解释"地幔印记"的存在。简单的地幔上涌、减压熔融模型虽然可以产生幔源岩浆并解释基性-酸性岩浆混合现象,但与具"地幔印记"样品的Sr、Nd同位素富集(ISr=0.7054～0.7085;εNd(t)=-1.52～-9.17)和区域地质特征相矛盾。具"地幔印记"样品与高Mg埃达克岩和太古宙sanukitoid岩系的相似性表明它们可以由含水富集地幔的直接熔融形成。     

Sanukite（赞岐岩）的地球化学特征、成因及其地球动力学意义

赞岐岩 (サヌカイト ,sanukite)是指发现于日本四国北部的一种富Mg的火山岩 ,主要产于日本中新世 (11～14Ma)Setouchi火山岩带 ,是一种黑色玻璃质的火山岩。其化学成分以富Si质 (安山英安质 )、具很高的Mg# 值 (>0 .6 )、高的Cr、Ni丰度和K/Na值 (0 .33～ 0 .5 2 )为特征。赞岐岩的形成与菲律宾海板块年轻的热的岩石圈俯冲和四国盆地的张开有关 ,产于岛弧的弧前或弧后盆地环境。赞岐岩不只代表火山岩 ,也包括侵入岩。Shirey和Hanson(1984 )将该术语引入太古宙 ,将太古宙具上述赞岐岩特征 (Si过饱和、Mg# 高和Ni、Cr、LILE含量高 )的深成岩和火山岩称为sanukite岩套。赞岐岩与埃达克岩具有大体类似的地球化学特征 ,但前者更富Mg、Cr和Ni,表明赞岐岩可以直接由地幔岩部分熔融形成 ,而埃达克岩只能由玄武岩部分熔融形成。现代的赞岐岩很少见 ,而太古宙的赞岐岩比较常见 ,暗示太古宙导致板片熔融的消减的岩石圈本身或上地幔可能具有更高的温度。赞岐岩集中出现在晚太古代 (<3.0Ga) ,表明板块消减作用可能在 3.0Ga之后才成为一个重要的过程 ,晚太古代赞岐岩的出现可能标志着现代类型板块构造的开始     

埃达克岩及其成矿作用和相关问题的讨论

本文初步探讨了埃达克岩与相关大型矿床的关系，指出与埃达克岩浆有关的分异同化作用在一定条件下可以形成大型矿床；同时也强调了成矿后矿床保存的重要性。由于造山带的剥蚀速率快，导致和埃达克岩浆演化密切相关的形成于地壳浅部的大型斑岩矿床的保存有时限。因此在中国东部及“三北”地区中生代以前的造山带中，埃达克岩能否作为寻找相关大型矿床的标志值得商榷；但在新生代的西藏地区则是有可能的。近十年的研究认为中国东部侏罗纪—白垩纪的类似岩石并不属于埃达克岩系列，而是橄榄安粗岩及高钾钙碱性岩石系列。它们主要来源于富集地幔的部分熔融(不排除有下地壳物质混染的可能)及其后的结晶分异；一些中生代的斑岩型铜—金矿床和浅成低温热液矿床与此有关。     

拉萨地体中北部尕尔穷晚白垩世早期高镁闪长玢岩地球化学特征指示:加厚下地壳的拆沉?

拉萨地体中北部革吉县尕尔穷矿区出露一套具有埃达克质岩特征的高镁闪长玢岩。野外观察表明,闪长玢岩与含矿斑岩(闪长玢岩、石英闪长岩、花岗闪长岩)在岩性上呈渐变关系,且共同侵位于石炭纪—二叠纪变沉积岩地层,因此它们很可能为同一岩浆事件的产物。尕尔穷埃达克质岩高镁闪长玢岩的地球化学特征显示,它们可能是拆沉下地壳部分熔融的结果。结合区域地质背景认为,在晚白垩世早期(90~86Ma),拉萨地体中北部可能因地壳加厚而发生拆沉,拆沉的下地壳部分熔融体在上升过程中与周围地幔橄榄岩发生反应,致使岩浆中的Mg O、Cr及Ni含量增加,从而形成尕尔穷高镁闪长玢岩的母岩浆。尕尔穷地区具有埃达克质岩特征的高镁闪长玢岩的岩浆作用进一步表明,在印度板块和欧亚板块碰撞之前青藏高原南部中北拉萨地体已经加厚并抬升。     

东天山晚古生代埃达克岩成因及铜金成矿意义

东天山晚古生代岛弧带位于古亚洲洋成矿域的腹地,该区发育许多埃达克质的英云闪长岩、斜长花岗岩和花岗闪长岩小侵入体,本文选择尾亚北、三岔口、312国道东、312国道西、土屋-延东和巴仑台等小岩体进行了地球化学研究。这些岩石具有高Sr、Na2O和Al2O3,低Y和HREE等特征,与埃达克岩地球化学特征一致。绝大部分样品的εNd(T)为正值( 1．80 - 8．47),且(87Sr／86Sr)i很低(0．7026-0．7051),与现代MORB以及新生代俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩的Nd和Sr同位素组成接近。东天山大部分埃达克质岩石具有高Mg#(>40)特点,且它们形成于晚古生代岛弧构造背景,暗示这些埃达克岩可能由俯冲洋壳熔融产生,并经历了与地幔楔橄榄岩的相互作用;三岔口英云闪长斑岩具有低Mg#(<40),且形成于碰撞后构造背景,可能是增厚下地壳熔融的产物。土屋-延东与埃达克岩有关的超大型斑岩铜矿的发现和突破使得东天山成为寻找斑岩铜金矿的重要靶区,本文新发现的埃达克岩无疑为在该区进一步寻找相关的矿床提供了有用的线索。特别是大部分埃达克岩由俯冲洋壳熔融产生,暗示其源区含有高丰度的Cu、Au和挥发份H2O、Cl等,且其岩浆可能在角闪岩相向榴辉岩相转变时产生,此时角闪石大规模分解有利于产生含丰富挥发份和成矿元素的埃达克质岩浆,暗示良好的成矿条件和成矿潜力。     

埃达克岩成因研究进展概述

埃达克岩提出之初是指那些源于俯冲带环境下,玄武质洋壳部分熔融形成的火山岩或者侵入岩.随后的研究发现,埃达克岩不仅仅只形成于岛弧环境,而具有多种成因模型：俯冲洋壳熔融、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）、高压分离结晶、岩浆混合作用以及地幔橄榄岩的直接熔融都可以形成与埃达克岩地球化学特征相同的岩石.这些研究成果丰富了我们对岛弧及下地壳岩浆活动的认识.     

埃达克岩的Na亏损及其对地幔Na交代的指示意义

埃达克岩是玄武质洋壳部分熔融的产物。然而,与实验室玄武岩部分熔融产生的埃达克质熔体相比,天然埃达克岩明显地高Mg、Cr和Ni,这表明埃达克岩浆在上升过程中有地幔成分的加入。本文的观察结果表明,全球新生代埃达克岩的Na2O含量低于5.8%,大约95%的新生代埃达克岩样品Na2O含量小于5.0%。然而,在埃达克岩产生的压力范围(1.5～3.0GPa),实验的玄武岩部分熔体大多数Na2O含量超过5.0%,最高达到9.0%,显示埃达克岩具有明显的Na亏损现象。我们认为这是埃达克熔体在热的地幔楔中与地幔橄榄岩反应的结果。在俯冲带,大洋板片熔融产生的熔体(埃达克熔体)上升并与地幔橄榄岩发生反应,原始的埃达克熔体获得MgO、Cr及Ni等地幔组分,但其Na2O和SiO2等通过反应进入地幔,导致地幔交代作用。根据长英质熔体与橄榄岩反应体系的相关系,我们认为,地幔单斜辉石、橄榄石、尖晶石的混染作用以及钠质角闪石和斜方辉石的分离结晶作用,是改变埃达克熔体组成并导致其Na亏损的一个重要的过程。埃达克岩的Na亏损为地幔Na交代作用和一些富Na的弧岩浆成因提供了重要证据。     

Major and trace element geochemistry of plutonic rocks from Francistown, NE Botswana: evidence for a Neoarchaean continental active margin in the Zimbabwe craton

The Neoarchaean Tati granite–greenstone terrane occurs within the southwestern part of the Zimbabwe craton in NE Botswana. It comprises 10 intrusive bodies forming part of three distinct plutonic suites: (1) an earlier TTG suite dominated by tonalites, trondhjemites, Na-granites distributed into high-Al (Group 1) and low-Al (Group 2) TTG sub-suite rocks; (2) a Sanukitoid suite including gabbros and Mg-diorites; and (3) a younger high-K granite suite displaying I-type, calc-alkaline affinities.

The Group 1 TTG sub-suite rocks are marked by high Sr/Y values and strongly fractionated chondrite-normalized rare earth element (REE) patterns, with no Eu anomaly. The Group 2 TTG sub-suite displays higher LREE contents, negative Eu anomaly and small to no fractionation of HREE. The primordial mantle-normalized patterns of the Francistown TTGs are marked by negative Nb–Ti anomalies. The geochemical characteristics of the TTG rocks are consistent with features of silicate melts from partial melting of flat subducting slabs for the Group 1 sub-suite and partial melting of arc mafic magmas underplated in the lower crust for the Group 2 sub-suite. The gabbros and high-Mg diorites of the Sanukitoid suite are marked by Mg#>0.5, high Al₂O₃ (>>16%), low TiO₂ (<0.6%) and variable enrichment of HFSE and LILE. Their chondrite-normalized REE patterns are flat in gabbros and mildly to substantially fractionated in high-Mg diorites, with minor negative or positive Eu anomalies. The primordial mantle-normalized diagrams display negative Nb–Ti (and Zr in gabbros) anomalies. Variable but high Sr/Y, Sr/Ce, La/Nb, Th/Ta and Cs/La and low Ce/Pb ratios mark the Sanukitoid suite rocks. These geochemical features are consistent with melting of a sub-arc heterogeneously metasomatised mantle wedge source predominantly enriched by earlier TTG melts and fluids from dehydration of a subducting slab. Melting of the mantle wedge is consistent with a steeper subduction system. The late to post-kinematic high-K granite suite includes I-type calc-alkaline rocks generated through crustal partial melting of earlier TTG material. The Neoarchaean tectonic evolution of the Zimbabwe craton is shown to mark a broad continental magmatic arc (and related accretionary thrusts and sedimentary basins) linked to a subduction zone, which operated within the Limpopo–Shashe belt at 2.8–2.65 Ga. The detachment of the subducting slab led to the uprise of a hotter mantle section as the source of heat inducing crustal partial melting of juvenile TTG material to produce the high-K granite suite.     

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。     

Magnesian andesites, Nb-enriched basalt-andesites, and adakites from late-Archean 2.7 Ga Wawa greenstone belts, Superior Province, Canada: implications for late Archean subduction zone petrogenetic processes

Magnesian andesites (MA) occur with 'normal' tholeiitic to calc-alkaline basalt-andesite suites in four greenstone belts of the 2.7 Ga Wawa subprovince, Canada. Collectively, the magnesian andesites span ranges of SiO₂=56-64 wt%, Mg-number=0.64-0.50, with Cr and Ni contents of 531-106 and 230-21 ppm, respectively. Relative to 'normal' andesites, the magnesian andesites form distinct trends on variation diagrams, with relatively high Th and LREE contents, uniform Yb over a range of MgO, more fractionated HREE, and lower Nb/Th_pm and Nb/La_pm ratios. Niobium-enriched basalts and andesites (NEBA; Nb=7-16 ppm), and an Al-enriched rhyolite (adakite) suite are associated in space and time with the magnesian andesites. Nb-enriched basalts and andesites are characterized by high TiO₂, P₂O₅, Th, and Zr contents, variably high Zr/Hf (36-44) ratios, and more fractionated HREE (Gd/Yb_cn=1.3-4.1) compared to the 'normal' tholeiitic to calc-alkaline basalt-andesite suites. The adakite suite has the high Al (Al₂O₃=16-18 wt%), high La/Yb_cn (21-43), and low Yb (0.4-1.2 ppm) of Archean tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) suites and Cenozoic adakites, indicative of liquids derived mainly from slab melting. The basalt-andesite suites are not characterized by normal tholeiitic or calc-alkaline fractionation trends of major or trace elements. Rather, compositional trends can be accounted for by some combination of fractional crystallization and variable degrees of metasomatism of the source of basalt and/or andesites by adakitic liquids. The occurrence of magnesian andesites, Nb-enriched basalts/andesites, and adakites has been described from certain Phanerozoic arcs featuring shallow subduction of young and/or hot oceanic lithosphere. Adakites likely represent slab melts, magnesian andesites the product of hybridization of adakite liquids with mantle peridotite, and Nb-enriched basalts/andesites melts of the residue from hybridization. Geological similarities between the late-Archean Wawa greenstone belts and certain Cenozoic transpressional orogens with the MA-NEBA-adakite association suggest that subduction of young, hot oceanic lithosphere may have played an important role in the production of this arc-related association in the late Archean.     

埃达克岩：关于其成因的一些不同观点

埃达克岩的概念是十多年前提出来的,指由俯冲的年轻洋壳熔融形成的火成岩。自从最初在现代岛弧近十几个地方报道埃达克岩以来,新近又在几个地方发现有埃达克岩（如日本西南部,外墨西哥火山岩带,等等）。但是,过去十 多年的研究也表明,埃达克岩可以由俯冲期间的其它过程产生（例如,沿俯冲板片的撕裂边,留在上地幔中的板片残余等）。另外,埃达克岩似乎与一些岩石呈共生组合,这些岩石包括高镁安山岩、富Nb的弦玄武岩（NEAB）,还可能有玻安岩（几个研究者已在玻安岩中发现有埃达克岩的组分）。高镇安山岩不是来自埃达克与地幔的相互作用（Adak-type),就是来自此相互作用期间地幔的熔融（Piip-type);富Nb的弦玄武岩,据认为是来自一种被埃达我岩广泛交代的地幔的部分熔融。作为一个新的岩套,埃达克岩交代火山岩系列已被建议用来解释各种岩石组合。此外,大量的富Pb弧玄武岩也已被发现包含有超镁铁质的地幔包体,而这些包体有高亏损地幔与埃达克反应的明显证据。关于主要与下地壳熔而不是冲板片有关的埃达克岩的起源已提出几种假说,一个模型认为,下地壳熔融出现在玄武质岩浆底侵下地壳时。但是,有许多理由似乎可以排除这种模式。另一种模型认为,在大陆地壳很厚的区域,下地壳可能变成榴辉岩,从而拆离并下沉到地幔中（拆沉）。这个拆沉过程将导致下地壳下中拆沉的下地壳的上部与相对热的地幔接触,进而可引起下地壳熔融和埃达克岩的形成。这使我们认为,在中国东部发现的与俯冲作用无关的白垩纪埃达克可能是下地壳熔融与拆沉作用的产物。我们 还要强调,如果下地壳熔融与拆沉作用真能形成埃达克岩,那么埃达克岩这一术语不应该仅仅局限于与板片熔融有关的过程,而应包括那些与下地壳熔融有关的过程。太古宙的大陆地壳主要由奥长花岗岩、英云闪长岩和英安岩（TTD）组成。这种大陆地壳是来自板片熔融还是下地壳熔融仍是有争议的。然而,我们认为,太古宙期间地幔的较高温度会导致较多的洋中脊的形成,从而产生比今天“更多”的年轻洋壳的俯冲。据此,我们认为,太古宙TTD大陆地宙主要由板片熔融形成。我们也注意到,太古宙是广泛金矿化的时期。有些研究者还发现,金和铜的矿化与埃达克质交代火山岩系列有关。因此,该火山岩系列可能会寻找金属矿床的一个重要标志。     

变质玄武岩体系相平衡及矿物 熔体微量元素分配：限定TTG/埃达克岩形成条件和大陆壳生长模型

埃达克质岩石是高Na、Al和Sr、低Y和HREE以及Nb、Ta亏损的钠质花岗质岩石,奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩(TTG)是早期(太古宙)大陆壳主要组分,成分与埃达克质岩石相似,这些成分独特的岩石总体上认为是俯冲洋壳、下地壳和拆沉的下地壳中变质玄武岩部分熔融的产物。文中综述我们近年来在变质玄武岩体系相平衡和矿物-熔体微量元素分配实验研究成果:相平衡实验和熔体微量元素特征研究表明,变质玄武岩部分熔融过程中金红石是导致TTG/埃达克岩浆Nb、Ta亏损的必要残留矿物,从而否定了前人“TTG由无金红石的角闪岩熔融产生”的观点;证实金红石仅仅在压力1.5GPa以上才能稳定存在,从而限定TTG/埃达克岩熔体必定产生在大约50km以上,表明TTG/埃达克岩是在相对较深的含金红石榴辉岩相条件下熔融产生的。矿物(石榴子石、角闪石,单斜辉石和金红石)-熔体微量元素分配系数测定和部分熔融模拟结果进一步限定俯冲洋壳和下地壳起源的TTG/埃达克岩浆由含金红石角闪榴辉岩熔融产生,而拆沉下地壳起源的埃达克岩浆的产生要求软流圈地幔高温,由无水或含有少量含水矿物的榴辉岩熔融产生。     

俯冲带复杂的壳幔相互作用

俯冲带除俯冲板片脱水形成的富大离子亲石元素流体、交代地幔楔形成的岛弧钙碱性玄武岩安山岩-英安岩-流纹岩及相应侵入岩组合外，还存在由俯冲扳片熔融形成的埃达克质熔体交代地慢楔形成的埃达克岩-富铌玄武岩-富镁安山岩组合，从而构成了俯冲带的流体交代与熔体交代两大类壳慢相互作用体系及相应的岩石组合。熔体交代作用的显著特点是Mg、高场强元素Nb、Ti、P等含量增加，Nd／Sr值增高，而Si、K、Na及La／Yb降低。洋壳板片或洋脊俯冲、玄武质岩浆底侵使地壳增厚，或板片断离、撕裂等作用均可产生埃达克质熔体并随之产生熔体交代作用。流体和熔体与地幔橄揽岩的相互作用构成了俯冲带复杂的地球化学体系。     

Early Precambrian Earth history: Plate and plume tectonics and extraterrestrial controls

The Hadean and Archean geologic history of the Earth is discussed in the context of available knowledge from different sources: space physics and comparative planetology; isotope geochronology; geology and petrology of Archean greenstone belts (GB) and tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) complexes; and geodynamic modeling review to analyse plate-tectonic, plume activity, and impact processes. Correlation between the age peaks of terrestrial Hadean-Early Archean zircons and late heavy bombardment events on the Moon, as well as the Hf isotope composition of zircons indicating their mostly mafic sources, hint to an important role of impact processes in the Earth’s history between 4.4 and 3.8 Ga. The earliest continental crust (TTG complexes) formed at 4.2 Ga (Acasta gneisses), while its large-scale recycling left imprint in Hf isotope signatures after 3.75 Ga. The associations and geochemistry of rocks suggest that Archean greenstone belts formed in settings of rifting, ocean floor spreading, subduction, and plume magmatism generally similar to the present respective processes. The Archean history differed in the greater extent of rocks derived from mantle plumes (komatiites and basalts), boninites, and adakites as well as in shorter subduction cycles recorded in alternation of typical calc-alkaline andesite-dacite-rhyolite and adakite series that were generated in a hotter mantle with more turbulent convection and unsteady subduction. The Archean is interpreted as a transient period of small plate tectonics.     

中祁连党河南山碱性系列岩浆岩-埃达克岩成因及其对俯冲带壳幔相互作用的启示

碱性系列岩浆岩和埃达克岩是通常产生于汇聚板块边缘的特殊岩石类型,记录了俯冲物质与地幔橄榄岩相互作用的过程.笔者对中祁连南缘党河南山地区贾公台杂岩体和鸡叫沟岩体进行了岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,鸡叫沟岩体中的二长闪长岩形成于(467±4.7)Ma,贾公台岩体花岗闪长岩...     

Growing primordial continental crust self-consistently in global mantle convection models

The majority of continental crust formed during the hotter Archean was composed of Tonalite-Trondhjemite-Granodiorite (TTG) rocks. In contrast to the present-day loci of crust formation around subduction zones and intra-plate tectonic settings, TTGs are formed when hydrated basalt melts at garnet-amphibolite, granulite or eclogite facies conditions. Generating continental crust requires a two step differentiation process. Basaltic magma is extracted from the pyrolytic mantle, is hydrated, and then partially melts to form continental crust. Here, we parameterise the melt production and melt extraction processes and show self-consistent generation of primordial continental crust using evolutionary thermochemical mantle convection models. To study the growth of TTG and the geodynamic regime of early Earth, we systematically vary the ratio of intrusive (plutonic) and eruptive (volcanic) magmatism, initial core temperature, and internal friction coefficient. As the amount of TTG that can be extracted from the basalt (or basalt-to-TTG production efficiency) is not known, we also test two different values in our simulations, thereby limiting TTG mass to 10% or 50% of basalt mass. For simulations with lower basalt-to-TTG production efficiency, the volume of TTG crust produced is in agreement with net crustal growth models but overall crustal (basaltic and TTG) composition stays more mafic than expected from geochemical data. With higher production efficiency, abundant TTG crust is produced, with a production rate far exceeding typical net crustal growth models but the felsic to mafic crustal ratio follows the expected trend. These modelling results indicate that (i) early Earth exhibited a “plutonic squishy lid” or vertical-tectonics geodynamic regime, (ii) present-day slab-driven subduction was not necessary for the production of early continental crust, and (iii) the Archean Earth was dominated by intrusive magmatism as opposed to “heat-pipe” eruptive magmatism.