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。     

江西会昌盆地晚白垩世站塘高钠埃达克质岩石的地球化学特征及岩石成因

江西会昌盆地晚白垩世喷发的站塘安山岩,其形成与晚中生代岩石圈伸展和玄武质岩浆的底侵作用有关。这些岩石是高Na(6.59%～8.46%Na2O)、高Al的奥长花岗质岩石,具有与埃达克岩相似的高Sr和Ba、低Y和HREE、高Sr/Y和La/Yb比等特点。与埃达克岩相比,它们的Na2O较高而CaO较低,其εNd(t)值-2.3～-3.8和87Sr/86Sr初始比值0.707～0.708也与具大洋同位素组成特征的埃达克岩有明显区别。这些化学的和同位素特征,表明它们并非消减板片部分熔融的产物。站塘埃达克质岩浆可能源自底侵玄武质下地壳,其异常的高Na和低Ca特点反映其源岩成分的特殊性。因其成分与由实验产生的富碱玄武岩部分熔融体组成相当,因此,我们认为站塘高钠安山质岩浆可能是富碱玄武质岩石部分熔融的产物。     

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。     

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。     

华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程：岩浆底侵、置换与拆沉作用

最近研究表明，华北中生代岩石圈减薄不仅是岩石囤地幔减薄，而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换。本文强调下地壳过程，如岩浆底侵、置换和拆沉作用是理解岩石囤减薄机制的关键因素之一。火山岩及其捕虏体的信息似乎支持在华北东部南、北缘存在局部造山带型的下地壳与岩石囤的拆沉作用。但是华北东部整体上的减薄机制难以用造山带的拆沉模式来解释。华北东部克拉通内部的火山岩中的下地壳捕虏体有两类，一类是经历了麻粒岩相变质的底侵辉长岩和辉石岩以及榴辉岩相变质的石榴辉石岩，形成时代约在140～120Ma；另一类是经过了中生代变质叠加的前寒武纪麻粒岩。中生代华北东部曾发生过大规模的岩浆底侵作用，现今的下地壳很可能已大部分不是前寒武纪的下地壳，它们由中生代变质的辉长岩、镁铁质岩石以及经历了很强烈改造的前寒武纪下地壳麻粒岩组成。此外，在华北东部普遍存在着化学成分类似于“埃达克岩”的中生代高锶花岗岩类岩石，它们的形成与岩浆底侵作用和镁铁质下地壳的部分熔融有关，其熔融残留应是榴辉岩或石榴角闪岩。尽管如此，要通过下地壳部分熔融形成一个厚的密度很大的榴辉岩层，由它的重力不均衡来带动80～120公里厚的岩石圈地幔一起拆沉进入软流圈的机制很难发生在华北克拉通内部。岩浆底侵和置换作用是下地壳过程非常重要的形式，与岩石圈的减薄具有密切联系，其具体机制尚不完善。     

埃达克岩的特征及其意义

讨论了中国东部C型埃达克岩与环太平洋典型埃达克岩的异同点及其不同的产出背景,认为中国东部中生代具埃达克岩特征的中酸性火成岩是陆内岩浆作用的产物,推测是来自岩石圈地幔的玄武质岩浆底侵到加厚的具克拉通性质的陆壳(>50km)底部导致古老的下地壳基性岩部分熔融形成的。论述了埃达克岩,尤其是C型埃达克岩的地球动力学意义,指出埃达克岩的发现开创了岛弧岩浆成因的新系列,是岩石学领域内一个重要的突破,开拓了花岗岩研究的新思路。探讨了埃达克岩可能的形成构造背景,指出利用埃达克岩可以追踪地质历史上的地壳增厚及其相关事件,反演下地壳组成。讨论了埃达克岩与成矿作用的关系。     

安徽铜陵地区中生代幔源岩浆底侵作用——来自矿物巨晶和岩石包体的证据

安徽铜陵地区中生代的岩浆岩岩体中产有多种矿物巨晶和岩石包体。笔者对产于曹山辉石冈长玢岩和鸡冠石花岗闪长岩中的辉石和角闪石巨晶及其堆积岩或堆积晶进行了详细的岩相学和矿物化学研究，并在此基础上估算了矿物平衡结晶的温压条件，讨论了安徽铜陵地区中生代幔源岩浆底侵作用问题。研究表明，铜陵地区大约在140Ma以前发生了碱性橄榄玄武质岩浆的底侵作用，辉石巨晶和角闪石巨晶及其堆积晶是由底侵的碱性橄榄玄武质岩浆在28～33km深处的深位岩浆房中与下地壳发生同化混染作用形成的中基性岩浆经结晶分异作用形成的，而辉石堆积岩是由中基性岩浆在19～21km深处的浅位岩浆房中与中地壳的浅变质岩系发生同化混染作用形成的中性岩浆经结晶分异作用形成的。     

铜陵地区狮子山矿田侵入岩地球化学特征及成岩机制探讨

铜陵地区是长江中下游成矿带中重要的矿集区,以燕山期大规模岩浆-热液活动形成的Cu-Fe-Au多金属矿产为主。以狮子山矿田3类侵入岩体为研究对象,通过手标本和显微镜观察,将狮子山3类侵入岩体定名为辉石闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩。对区内岩体地球化学组成、同位素资料及年代学数据的分析整理,推测出本区侵入岩的来源与成因:燕山期太平洋板块斜向俯冲欧亚大陆脱水产生的流体交代地幔楔并使其发生部分熔融形成上地幔玄武质岩浆,少部分与地壳物质发生了较低程度同化混染的玄武质岩浆上升侵位形成辉石闪长岩,大部分玄武质岩浆底侵下地壳熔融形成埃达克质岩浆,熔融作用产生的高温可以使中上地壳物质部分熔融形成浅部花岗质岩浆房。大部分埃达克质岩浆快速上升,直接侵位至地壳浅部并与地壳发生少量混染形成石英闪长岩,小部分埃达克质岩浆上升至浅部花岗质岩浆房与花岗质岩浆发生混合,侵位结晶形成花岗闪长岩。     

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。     

中国斑岩铜矿与埃达克(质)岩关系探讨

对比研究了中国26个主要斑岩铜矿的地球化学特征和年代学,结果表明其中25个矿床与埃达克(质)岩有成因联系,且多数与玄武质下地壳熔融形成的埃达克岩(C型)有关,现有数据表明土屋-延东和普朗斑岩铜矿可能与俯冲板片熔融形成的埃达克岩(O型)有关。容矿斑岩的初始锶值为0.7034～0.7090,均大于洋中脊玄武岩和亏损地幔的初始锶值,多数与EMI的初始锶值接近,推测其源区或源岩主要为玄武质下地壳,少数为洋中脊玄武岩,并受到中、上地壳不同程度的混染,这与两类埃达克岩的源区基本一致。虽然埃达克质岩浆具有形成斑岩铜矿的巨大潜力,但并非所有埃达克岩都能成矿,不同岩体需具体分析。     

华北燕山带:构造、埃达克质岩浆活动与地壳演化(英文)

埃达克质火成岩在中国东部,包括燕山带是很常见的,一般认为它们是下地壳不均匀的镁铁质岩石及/或富集的上地幔岩石在高压(≥1.5 GPa)下部分熔融的结果。在燕山带内埃达克岩浆的形成有一个很长的时间(约190～80 Ma),然而岩浆活动的峰期却与约170～130 Ma间有基底岩石卷入的陆壳收缩期相一致。尽管埃达克质岩浆活动的历史很长,但那种把岩浆活动与岩石圈的拆沉效应相联系的模式似乎是不适当的。在该带内,埃达克质与非埃达克质岩浆活动有一部分是同时的,而且在地理分布上也是相间的,这说明了在下地壳和上地幔岩石的部分熔融中成分是相当不均匀的。侏罗纪及白垩纪熔融作用的热源应当是与古太平洋板块俯冲相关的中生代板底垫托的玄武岩浆。除了局部例外,在燕山带,埃达克质岩浆活动的终结和碱性岩浆活动的开始约在130～120 Ma,在此时期收缩作用使东亚大达200万km~2以上的地区发生了NW—SE向的区域性伸展作用。强烈的地壳伸展仅局限于华北克拉通北缘分布的少数几个变质核杂岩中。陆壳的伸展减薄合理地解释了130～120 Ma间发生高压埃达克质熔融条件的终结,尽管还有局部年轻的埃达克火山活动(约120～80Ma)可以在伸展规模有限而厚的地壳依然存在的地区继续出现。燕山区早白垩世的碱性侵入体中的锆石不存在前寒武纪?     

华北克拉通东部中生代高Mg闪长岩——对岩石圈减薄机制的制约

在华北克拉通东部鲁西—徐淮地区,存在一套辉石闪长岩-二长闪长岩-花岗闪长岩组成的adakitic岩石。锆石SHRI MP和LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明它们形成于早白垩世(130~132Ma)。该类岩石具有较高的MgO含量(质量分数为1·46%~9·76%)、高的Mg#值(0·46~0·68)和高的Sr/Y值(主体介于30~52之间,个别高达410)。这些特征类似于由俯冲大洋板片部分熔融形成的adakitic岩石。然而,它们所表现出来的相对较高的87Sr/86Sr初始比值(0·7051~0·7077)和较低的εNd(t)值(-4·43~-15·92)则反映岩浆形成或演化过程中应有陆壳物质的参与。徐淮地区该类岩石中榴辉岩类捕虏体和石榴石捕虏晶的存在和鲁西辉石闪长岩中众多地幔橄榄岩捕虏体的发现,以及这些捕虏体中普遍发育富硅质交代作用,由此可以判定该类岩浆应起源于拆沉下部大陆地壳的部分熔融及其在上升过程中与地幔橄榄岩的反应,石榴石作为残留相。华北克拉通东部早白垩世adakitic岩石的存在以及榴辉岩类捕虏体的年代学表明,中生代早期曾存在一次重要的陆壳加厚过程,之后相继出现的加厚岩石圈的拆沉应是中生代岩石圈减薄的主导机制。     

桂北—湘南中生代玄武质岩石及其深源包体的地球化学性质和岩石成因探讨

桂北-湘南中生代玄武质岩石中含有丰富的深源包体，它们分别为橄榄岩、变形的辉长岩和中酸性片麻岩三大类，本文在论述上述岩石地球化学性质的基础上，探讨了它们之间的成因关系；寄主的中生代玄武质岩石为地幔楣榄岩部分熔融的产物，与辉长岩和中酸性片麻岩并无成因联系，后者属偶然包体，值得注意的是，深源包体中的变形辉长岩与片麻岩之间为分离结晶的成因关系，它们均为元古宙壳、幔间底侵玄武质岩浆的演化产物，其中辉长岩为底侵岩浆的堆积相，而片麻岩则为底侵岩浆经历分离结晶的堆积作用之后所剩下的残余岩浆的变质产物。     

俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆

在岛弧背景,埃达克质岩浆形成于俯冲洋壳板片的部分熔融已得到共识,但在大陆碰撞背景,埃达克质岩浆是否形成于俯冲陆壳的部分熔融尚未有研究报导。对祁连山东南部关山花岗岩（229 Ma）的地球化学和岩石成因研究提供了俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆的一个实例。关山花岗岩以高K（K2O=4.12%~5.16%,K2O/Na2O=0.97~1.64）、高Sr/Y比值（13.6~84.1）、低Y （6.8×10-6 ~15.7×10-6 ）和低HREE（eg. Yb=0.62×10-6~1.31×10-6）为特征,并具有强分异的稀土元素组成模式[（La/Yb）N=17.5~41.6]和演化的Sr-Nd同位素组成[初始87Sr/86Sr=0.70587~0.70714, εNd（t）=-10.9~-5.16, tDM=1.10~1.49 Ga]。这些地球化学特征表明关山花岗岩属于大陆型（C型）埃达克质岩石,而明显不同于俯冲洋壳板片或底侵玄武质下地壳部分熔融形成的埃达克岩。关山花岗岩Pb-Sr-Nd同位素组成与商丹断裂北侧的祁连山前寒武纪基底岩石、早古生代火山岩和花岗岩类存在显著差异,但类似于商丹断裂南侧秦岭早中生代花岗岩类的Pb-Sr-Nd同位素组成,由此认为具有埃达克质的关山花岗岩的岩浆来自于南部俯冲陆壳物质的部分熔融,并提出了大陆碰撞背景中埃达克质岩浆产生的一个新的地质模型。     

埃达克质岩的构造背景与岩石组合

本文介绍了埃达克质岩形成的构造背景与岩石组合。埃达克质岩可以形成于不同的构造背景并与不同类型的岩石同时出现：1）火山弧环境中常出现埃达克质岩一高镁安山岩-富Nb玄武质岩组合,它的形成可能与板片熔融以及熔体一地幔橄榄岩的相互作用有关;2）大陆活动碰撞造山带环境（如羌塘）中埃达克质岩常与同期钾质或橄榄玄粗质岩共生,这可能与俯冲陆壳熔融和俯冲陆壳熔体交代的地幔橄榄岩熔融有关;3）造山带伸展垮塌环境（如大别山）中埃达克质岩会伴随有镁铁质一超镁铁质岩浆出露,增厚下地壳产生埃达克质岩浆后的榴辉岩质残留体拆沉进入地幔,与地幔橄榄岩的混合可能形成后期镁铁质一超镁铁质岩浆的源区;4）大陆板内伸展环境中埃达克质岩常与同期橄榄玄粗质的岩石共生,增厚、拆沉下地壳,以及富集地幔的熔融或岩浆混合在岩石的成因中发挥了重要作用。     

大兴安岭中段突泉盆地高Mg#火山岩激光全熔~(40)Ar/~(39)Ar测年与地球化学特征

对大兴安岭中段突泉盆地中出露的高Mg#火山岩进行了详细的岩石学、激光全熔40Ar/39Ar测年及地球化学研究,讨论了该组火山岩成因、岩石物质来源及其地质意义.突泉盆地高Mg#火山岩为一套中酸性岩石,化学成分显示其主要为安山岩与英安岩.岩石激光全熔40Ar/39Ar测年结果显示火山岩年龄为136.0±2.0 Ma,形成于早白垩世早期.火山岩地球化学特征总体表现出了埃达克质岩石的地球化学特征:SiO2≥57.50%,A12O3≥16.66%,MgO<3.31%,Mg#>45,贫Y(平均值17.53×10-6),贫Yb(平均值1.84×10-6),高S(r>534×10-6),高Ba(789×10-6⁹25×10-6);Sr/Y=22.71925×10-6);Sr/Y=22.71⁷3.54,Y/Yb=8.9573.54,Y/Yb=8.95¹1.32;REE分异明显,富集LREE,亏损HREE;无明显Eu异常(平均Eu/Eu*=0.94).该套高Mg#火山岩可能是加厚基性下地壳发生部分熔融并与底侵的基性岩浆混合的产物.结合大兴安岭中生代盆岭构造演化的特点,突泉盆地早白垩世高Mg#的埃达克质火山岩形成于蒙古-鄂霍茨克洋(古太平洋)闭合造山阶段碰撞构造背景,岩浆源区性质主要归因于增厚的造山带下地壳部分熔融作用.     

湘东地区板杉铺加里东期埃达克质花岗闪长岩的成因及地质意义

湘东地区板杉铺加里东期岩体是一套具埃达克岩性质的花岗闪长岩。该岩石具有高的SiO2(~70%)和Al2O3(~16.5%)、中等高的Na2O/K2O比值(普遍大于1.0,可达1.4)和低但可变的Mg质指数(Mg#= 37-59)。相对高的Sr(均值: 520 ppm)和Ba(1052~1502 ppm)以及低的Y(<12 ppm)和Yb(<1 ppm)丰度,导致该岩石具有低的Rb/Sr(0.17~0.42)、高的Sr/Y(34~64)比值,以及LREE强烈富集[(La/Yb)N= 27 ~ 71]而铕弱负异常(Eu/Eu*= 0.76 ~ 0.91)的稀土配分模式。因此,板杉铺岩体源区岩可能为石榴角闪岩或石榴角闪岩-角闪榴辉岩过渡相。但低Nd和高Sr同位素组成[?Nd(t)= -6.7 ~ -8.4],(87Sr/86Sr)i= 0.7078 ~ 0.7140]说明它们并不来源于俯冲的玄武质洋壳或亏损地幔;而高放射性成因Pb[(206Pb/204Pb)i=18.22~18.78]、高微量元素比值(如Ba/La=~15-28、Th/Ce=0.29-0.36)暗示深海沉积物及再循环的陆源沉积物可能已卷入这些岩石的成因。结合区域地质、地层和构造事件,我们认为,早古生代可能的陆-弧-陆碰撞是导致研究区埃达克质花岗闪长岩产生的重要机制,而源于先前富集地幔的玄武质岩浆底侵则诱导了加厚的中酸性弧下地壳岩石部分熔融。部分熔融产生的岩浆可能经同化混染和分离结晶作用过程最终形成了板杉铺埃达克质花岗闪长岩。华南埃达克质花岗闪长岩的厘定不仅揭示早古生代时期华南地区经历了地壳增生事件,对正确理解华南、特别是扬子板块东南缘Au-Sb-W-Cu等多金属成矿作用还具有重要的意义。