含水大陆下地壳的部分熔融：大别山C型埃达克岩成因探讨

       根据大陆下地壳的成分、含水基性岩体系部分熔融的基本原理和实验岩石学资料,本文对大陆下地壳的熔融机制展 开了讨论,并在此基础上对比实验熔体与大别山C 型埃达克岩的成分,进而探讨约束源岩成分、熔融的温压条件和部分熔 融程度。研究结果表明,大陆下地壳总体上是中- 基性（SiO2　50%~60% ）和含少量水的,在缺乏流体相条件下伴随含水 矿物脱水的部分熔融是下地壳产生含水长英质熔体和无水残留体的主要机制。角闪岩在中等压力下（1.0~1.2 GPa,相当于 35~40 km）理论上能够产生石榴石含量超过~20% 的熔融残余,从而使得与之平衡的长英质熔体具有低Y,高Sr/Y 和La/Yb 比值等埃达克岩特征。基于水活度模型和变质基性岩p -t 相图的估算显示,含有40%~60% 角闪石的源岩（含水0.8%~1.2%） 在~950 ℃能够得到最大为15%~20% 的熔体,该熔体分数满足熔体分离的要求。大别山C型埃达克岩主要为高钾钙碱性系 列（K2O 3.5%~5%）,与实验熔体成分的对比可知,其无法由低钾源岩在合理的部分熔融程度形成。根据钾在角闪岩部分熔 融过程过表现为强不相容元素的原理,利用合理假设的残余体组合得到的分配系数,估算K2O 含量为~1% 的源岩在熔融程 度为15%~20% 的情况下能够得到类似大别山C 型埃达克岩成分的熔体。     

“C型埃达克岩”富钾原因辨析

<正>对华北克拉通及其周边中生代"C型埃达克岩"高钾含量的成因,不少学者强调其源于源岩钾含量高以及钾在熔体中的强不相容元素行为。有人认为,在设定残留相矿物组合及其比例的情况下,含1.0%左右K2O的源岩在部分熔融程度F=15%~20%时,能够得到类似大别山"C型埃达克岩"成分的高钾(w(K2O))=3.5%~5.0%)熔体[1]。汪洋和程素华[2]指出,当源岩的钾含量增加到一定程度时,钾在     

涉及埃达克岩实验的若干基本概念与问题辨析

根据热力学原理,部分熔融是相变的一种表现形式。当岩石沿p-T轨迹穿过固相线时即可发生熔融。自然界岩石常见的不一致熔融行为可以导致残留相具有不同于源岩的整体成分与矿物组合。残留相与源岩可以属于不同的变质相,岩性也可以不同。"C型埃达克岩"含有含水矿物,它们不是干体系熔融的产物。实验岩石学研究表明,基性成分(SiO_250%)体系较中性、酸性体系在1.0~2.0 GPa压力条件下失水熔融时更易于形成"榴辉岩质"的残留相。源岩除SiO_2以外的其它主要氧化物会影响残留相中各矿物的比例,进而影响熔体的Sr、Y及HREE含量。因此,"C型埃达克岩"高Sr低HREE特征的形成取决于熔融温压条件以及源岩的主量元素、微量元素组成等多重因素。高钾含量(K_2O≈1.0%)的基性、中基性源岩形成的熔体成分与"C型埃达克岩"相比过于富Al或富Na。中等富钾的基性源岩的低程度熔融可以形成高硅的"C型埃达克岩",但无法形成中性的"C型埃达克岩"。     

大兴安岭北端漠河地区早古生代埃达克质岩特征及地质意义

笔者近期在大兴安岭北端漠河地区早古生代花岗岩的研究中发现了埃达克质岩,岩石类型主要为二长花岗岩及少量花岗闪长岩,岩石富K但相对略富钠（NaO/K2O＞1）,富SiO2;高Sr低Y、Yb,Sr/Y＞40;富集LREE,亏损重稀土元素,La/Yb＞20,Eu呈弱负异常或轻微正异常（δEu=0.71～1.1）.与典型的俯冲板片熔融形成的埃达克岩相比更为富硅和钾,属高钾钙碱性系列,具有低的Mg#（31.1～34.9）及不同于Ⅰ型埃达克岩的Nd、Sr同位素组成,属Ⅱ型埃达克质岩,推测形成于加厚的中基性下地壳的部分熔融.漠河早古生代埃达克岩的确认表明额尔古纳地块早古生代有过陆壳加厚过程,大陆发生过垂向的增生.同时在德尔布干成矿带中段的本区寻找与埃达克岩有关的斑岩型铜、金矿床是一个新的找矿方向.     

关于C型埃达克岩成因的再探讨

文中回顾了对C型埃达克岩认识的过程,归纳了C型埃达克岩的产出特征、存在问题、研究意义及今后研究的方向,指出中国东部C型埃达克岩是高钾钙碱性的,可能是变质的中钾和高钾的中基性岩在高压条件下部分熔融形成的。不同于O型埃达克岩,它的成因、源区特征、熔融机制,是今后研究的重点,需要大量实验研究的支持。钾质的C型埃达克岩是新的大陆构造学研究的切入点,比钠质的O型埃达克岩具有更重要的意义。     

中国东部燕山期埃达克岩的特征及其构造—成矿意义

埃达克岩是一套中酸性的火成岩，以亏损HREE和无负铕异常为特征，表明其形成深度很大，源区有石榴石残留。中国东部燕山期有许多中酸性岩浆岩类似埃达克岩的地球化学特征，但其形成环境却与消减作用无关。因此，本文将埃达克岩分为O型和C型两类：O型埃达克岩富Na，其成因与板块的消减作用有关；C型埃达克岩富K（大部分仍然是钠质的，少数为钾质的），可能是玄武岩底侵到加厚的陆壳（＞50km）底部导致的下地壳麻粒岩部分熔融的产物。C型运行达克岩对解释中国东部燕山期许多地质现象是有启发的。由于C型埃达克岩保存了下地壳的许多印记，因此，还可以利用C型埃达克岩来反演下地壳的组成，探讨与下地壳及壳－幔过程有关的成矿作用问题。     

“C型埃达克岩”:一个基于误解的概念?

原始定义的埃达克岩是钠质火成岩,其全岩化学成分相当于英云闪长岩、奥长花岗岩和(富斜长石的)花岗闪长岩(TTG);而富钾的"C型埃达克岩"全岩化学成分相当于(狭义)花岗岩、石英二长岩和(富碱性长石的)花岗闪长岩。现有的失水部分熔融实验岩石学表明,中等富钾程度的贫硅(高Mg#值)玄武质源岩的低比例部分熔融条件下可以形成酸性"C型埃达克岩";玄武质源岩部分熔融不会形成那些SiO2含量中等而又不具备高度富碱特征的"C型埃达克岩"。高Sr低Y特征并非判别"C型埃达克岩"高压(p≥1.5 GPa)熔融成因的决定性标志,仅仅基于高Sr低Y特征而认为"C型埃达克岩"形成于高压熔融的成岩机制是值得商榷的。     

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。     

中国东部中生代钾质火成岩研究中的几个问题

本文探讨当前中国东部中生代钾质火成岩研究中存在的几个问题，即：“C型埃达克岩”的成因、无负Eu异常粗面岩—正长岩的成因、火成岩组合的K60值推算造山带地壳厚度的可信度，和玄武岩构造环境判别图解对中国东部中生代钾质基性岩的适用性。本文认为：①中国东部中生代“C型埃达克岩”有多种成岩过程，并非仅仅源于下地壳物质的部分熔融。②加厚下地壳部分熔融不能形成无负Eu异常的粗面岩—正长岩，同时“C型埃达克岩”与玄武质岩石高压条件下部分熔融产物在钾含量方面具有显著的差别。③火成岩组合的K60值不能用于估算中国东部中生代造山带地壳厚度。④一些常用的玄武岩构造环境地球化学判别图解并不适用于中国东部中生代钾质基性岩。     

铜陵地区中生代中酸性侵入岩的地球化学特征及其成矿-地球动力学意义

本文对铜陵地区晚侏罗世-早白垩世高钾钙碱性中酸性侵入岩进行了研究,发现该类岩体具有埃达克岩的地球化学特征,具体表现为:SiO2≥56％,Al2O3含量高(>15％),Na2O/K2O>1,亏损HREE,(La/Yb)N>12,负Eu异常不明显(Eu*/Eu=0.71-0.96),Sr含量高(>750μg/g),Sr/Y比值高(>38)。但是,由于岩石的K2O含量较高、εNd(t)较低和ISr值较高,又不同于典型的与板块俯冲有关的埃达克岩,而与中国东部中生代的C型埃达克岩比较类似,暗示铜陵地区的高钾钙碱性岩可能是加厚的下地壳底部基性岩部分熔融的产物。本文主要依据铜陵埃达克质岩的HREE特征,将其分为三类:第一类岩体为HREE平坦型,Yb含量较高(>1.8μg/g);第二类为HREE平坦型,Yb<1.8μg/g,(Ho/Yb)N≈1;第三类岩体HREE亏损,Yb<1.8μg/g,(Ho/Yb)N<1.2。上述三类岩石地球化学性质上的差异不太可能是分离结晶作用或地壳混染的 结果,而可能是由于幔源岩浆与下地壳物质混合的程度不同引起源区成分不同形成的。铜陵地区及中国东部埃达克质岩石可能代表了中国东部中生代时的地壳增生和加厚过程。铜陵埃达克岩主要是古老下地壳和底侵玄武岩不同比例混合部分熔融形成的,在岩浆演化过程中可能还不同程度地叠加了分离结晶作用和岩浆混合作用的影响。铜陵埃达克岩具岛弧特征,但并不表明其     

甘肃黑石山早古生代埃达克质岩的发现及其构造动力学意义

笔者近期在甘肃黑石山地区早古生代火成岩的研究中发现了埃达克质岩,埃达克质岩的岩石类型为奥长花岗岩、花岗闪长岩及花岗癍岩,侵入于北祁连东段的白银陆缘弧火山岩中。岩石具高Sr低Y,Sr／Y>40;富钠贫钾(Na2O／K2O>2), 富SiO,但含量变化不大;富集LREE,亏损重稀土元素,La／Yb>20,无Eu负异常或轻微正异常(δEu=1．0-1．19)。与典型的俯冲板块熔融的埃达克岩比较,黑石山埃达克质岩具有更高的SiO2含量和更低的MgO、Mg#(-46)、Cr(均11．6μg／g)、Ni(均 6．52μg／g),未显示出初始埃达克质熔体与地幔橄榄岩明显的交代过程,因而不大可能由俯冲板块直接熔融形成的;与中国东部燕山期高钾钙碱性埃达克岩相比,具有较高的Na2O(Na2O>4．0％;Na2O／K2O=1．97-2．59),但类似Cordilera Blanca岩基的(非板片熔融成因的埃达克质岩),推测形成于加厚的陆缘弧中基性下地壳的部分熔融。黑石山埃达克质岩的发现表明, 在早古生代晚期,北祁连东段经历了洋盆闭合、板块碰撞、陆缘弧地壳加厚、玄武质岩浆底侵作用及下地壳再造作用的构造演化过程。同时指出,在本区寻找与埃达克质岩有关的斑岩型铜、金矿可能是一个新的有希望的找矿方向。     

内蒙古赤峰地区蒙古营子花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb 年龄及成因

赤峰蒙古营子岩体位于华北板块以北的兴蒙造山带南端,岩性主要为花岗闪长岩。其SiO2含量介于56.88%~68.82%之间,Na2O含量为4.32%~4.54%,K2O含量为2.3%~3.86%,且Na2O>K2O。里特曼指数σ=2.4~3.29,Al2O3含量介于15.1%~16.8%之间,A/CNK=0.81~0.92,属于高钾钙碱性I型花岗岩。富集轻稀土元素（LREE）、亏损重稀土元素（HREE）和高场强元素（HFSE）。Sr含量为782×10-6~1230×10-6,Y和Yb平均值分别为20.1×10-6和1.77×10-6,(La/Yb)N值为19.84~22.03,δEu=0.81~1.04,Eu异常不明显。岩体总体显示出C型埃达克岩的地球化学属性,暗示岩浆可能源于加厚的下地壳部分熔融。采用LA-ICP-MS 技术测得的锆石206Pb/238U年龄为252.8±2.4Ma,表明该岩体形成于古生代末期—早中生代。结合兴蒙造山带的构造演化历史,认为蒙古营子花岗闪长岩应为西伯利亚板块和华北板块后碰撞阶段的产物,具有幔源岩浆底侵诱发地壳生长的指示意义。     

埃达克岩与斑岩铜矿

埃达克岩与斑岩铜矿有着密切的关系,世界级的斑岩铜矿大多与O型埃达克岩有关,表明板片部分熔融形成的（O型）埃达克岩最有利于成矿,而我国的斑岩铜矿大多与C型埃达克岩有关。埃达克岩可以作为找矿标志来使用,从而开辟了一条新的打矿思路,对寻找超大型和超巨型斑岩铜矿会有所启发。文中指出,中国北方造山带、吉黑东部和冈底斯地区具有寻找斑岩铜矿的广阔前景。     

西藏西部地区埃达克质侵入岩及铜金找矿意义

本文报道的西藏西部地区中酸性侵入岩,其形成时代为11.8～25Ma,滞后于洋壳俯冲作用,具有高Si02(56.00%～70.62%)、Al2O3(14.23%～16.85%)、K2O(1.74%～4.33%)、Na2O(一般Na2O/K2O>1)、Sr(420～938μg/g),贫Y(7.16～16.0μg/g),低MgO和CaO,富集LILE元素及LREE,亏损HREE等特征,表现出与埃达克岩相似的地球化学特征。结合其形成时代和地质背景分析,其成因与俯冲洋壳熔融无关,而与藏北埃达克质火山岩及中国东部C型埃达克岩成因相似,符合加厚地壳熔融模型。文中指出西藏西部地区埃达克岩的厘定具有重要的地球动力学意义和铜金矿找矿意义。     

中国不同时代O型埃达克岩的特征及其意义

中国出露从太古代-中生代各个时期的O型埃达克岩。中国太古代TTG大多类似喜马拉雅型花岗岩的特征,少数是埃达克岩,主要是加厚下地壳熔融形成的。中国新元古代埃达克岩大多分布于扬子板块的西缘和北缘,古生代埃达克岩主要分布于中亚造山带和秦祁昆造山带。中亚造山带早古生代和部分晚古生代的O型埃达克岩可能产于板块消减带环境,晚古生代晚期的O型埃达克岩可能与碰撞有关。冈底斯晚白垩世的O型埃达克岩可能产于活动陆缘环境。O型埃达克岩最重要的意义在于其与金铜成矿作用的密切关系。埃达克岩很难判断其形成的构造环境,即使是O型埃达克岩。O型埃达克岩贫钾,说明它来源于贫钾的玄武质源岩,可以产于板块消减带,也可来自下地壳底部;但是,那些富Mg#且Mg#变化大的埃达克岩很可能来自板块俯冲带。     

中亚造山带东段南缘早志留世岩体锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义

本文报道了分布于中亚造山带南缘苏尼特右旗太古生庙地区太古生庙岩体和库伦哈达岩体的岩相学、地球化学和年代学特征,以讨论该岩体的形成时代、岩石成因及其构造环境。锆石U-Pb定年结果显示,太古生庙英云闪长岩结晶年龄为442.6±2.4Ma,库伦哈达石英闪长岩结晶年龄为434.2±2.2Ma,说明太古生庙地区早古生代存在岩浆活动。其中太古生庙岩体地球化学特征类似于典型的埃达克岩,其Si O2含量56%(70.02%~70.51%),Al2O3含量≥15%(15.99%~16.37%),Mg O3%(0.56%~0.83%),Na2O3%(4.33%~4.66%),K2O/Na2O比值0.5(0.3~0.4);在微量元素特征方面,Sr400×10-6(681×10-6~783×10-6),Yb1.9×10-6(0.6×10-6~0.9×10-6),Y18×10-6(5.4×10-6~9.3×10-6),无明显的Eu异常。库伦哈达岩体与太古生庙岩体相比,Si O2含量较低(57.92%~66.78%),Al2O3为相当(14.91%~18.26%),MgO含量为1.17%~2.31%,Na2O含量为3.29%~4.36%,K2O含量为1.43%~3.09%;在微量元素判别图解中,库伦哈达岩体的岩石样品投图位于埃达克岩和典型的岛弧型火山岩的叠加区域,而太古生庙岩体样品全部落入埃达克岩区域内,太古生庙岩体可能是洋壳部分熔融的产物,而库伦哈达岩体可能是早期俯冲的洋壳部分熔融的产物混染了部分熔融的地幔楔之后形成了这种具有正常岛弧岩浆特征的岩石,其形成的环境为岛弧环境。     

大兴安岭扎兰屯地区晚古生代格根敖包组埃达克岩的发现及地质意义

大兴安岭中段扎兰屯地区晚古生代埃达克岩主要岩石类型为安山岩、粗面安山岩、英安岩和粗面英安岩,取得一个安山岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(316.9±2.4)Ma,代表火山岩喷发的年龄.岩石具有较高Si(Si O2=54.97%~63.80%),富碱并相对略富Na(Na2O/K2O1),富Al(Al_2O_3=14.97%~17.69%),高Sr(715.98×10~(-6)~2100×10~(-6)),低Y(12×10~(-6)~18.41×10~(-6))和Yb(1.02×10~(-6)~1.91×10~(-6))的特点.在原始地幔标准化蛛网图中,富集LREE,亏损HREE,Eu呈微弱正异常(δEu=0.97~1.30).同时Mg值介于0.35~0.57,平均0.46.总体特征属于高钾钙碱性埃达克岩(为C型埃达克岩的一种),来源于增厚的玄武质下地壳的部分熔融.扎兰屯地区晚古生代高钾钙碱性埃达克岩的发现,为兴安地块与松嫩地块的拼贴作用提供了新的线索,对正确认识区域地壳演化有着重要的构造意义,为本区寻找与埃达克岩有关的矿产提供了线索.     

含水中基性大陆下地壳部分熔融能形成C型埃达克岩吗？——与张超等商榷

中基性（SiO2= 50%~60%）成分源岩在中等压力（p =1.0~1.2 GPa,相当于35~40 km）下的失水部分熔融残留相中斜 长石比例大,而石榴子石的比例不超过20%,与之平衡的中酸性熔体难以具备埃达克岩的地球化学特征。富钾源岩部分熔 融体系中钾的地球化学行为不遵循稀溶液的Henry 定律,基于强不相容假设的模拟计算很可能会过高估计熔体中的钾含量。     

华北克拉通北缘尚义地区新太古代TTG成因分析:洋壳玄武岩不同深度下熔融的产物

尚义玄武岩为尚义-赤城新太古代洋壳残片的组成端元,地球化学性质指示其源于富集地幔。根据稀土元素分配特征,尚义玄武岩可被分为TH1型(稀土元素平坦型)和TH2型(稀土元素分异型)。尚义TTG属于中钾偏铝质钙碱性岩类,其Al2O3含量与低铝型TTG相近,同时微量元素Rb、Sr、Y和REE表现出俯冲板片熔融成因的埃达克岩的性质。根据主量元素SiO2、K2O、Na2O、Al2O3和微量元素Rb、Sr、Y、REE等指标判别和微量元素平衡熔融模式计算得出,尚义TTG形成压力遍及低压—高压范围,是洋壳玄武岩(TH1型)在深度压力变化的条件下部分熔融形成的,其中的低铝型TTG形成于低压熔融。     

内蒙古梅劳特乌拉蛇绿岩中早二叠世埃达克岩与古亚洲洋东段洋内俯冲

贺根山缝合带东部晚石炭世梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中的埃达克岩,岩性为安山岩和英安岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,埃达克岩的形成时间为294.1±2.2 Ma,时代为早二叠世。地球化学特征显示,该埃达克岩属于低钾拉斑系列和中钾钙碱性岩石,具有高硅(Si O_2=64.12%～69.12%)、高铝(Al_2O_3=16.05%～18.59%)、富钠贫钾(Na_2O=5.08%～6.80%,K_2O=0.70%～1.22%,Na_2O/K_2O=4.50～7.26)、高Sr (291.22×10~(-6)～762.20×10~(-6)),低Yb (0.74×10~(-6)～1.28×10~(-6))、低Y(7.33×10~(-6)～12.74×10~(-6))等特征。相对富集大离子亲石元素(如K、Rb和Sr),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Ti和P),稀土元素总量较低(40.97×10~(-6)～108.69×10~(-6)),贫重稀土元素,无明显的负Eu异常,为典型的埃达克岩。梅劳特乌拉埃达克岩形成于俯冲带岛弧环境,可能为俯冲洋壳部分熔融而形成的埃达克质熔体,经俯冲带上升过程中与地幔楔橄榄岩发生相互作用而形成。埃达克岩和梅劳特乌拉蛇绿岩(308 Ma)的蛇纹石化方辉橄榄岩、层状-块状辉长岩、枕状拉斑玄武岩、玻安岩、富Nb玄武岩和高镁安山岩等构成洋内初始俯冲作用形成的较丰富且完整的岩石组合序列。研究结果表明,晚石炭世—早二叠世古亚洲洋东段开启了洋内初始俯冲作用。