埃达克岩的特征与斑岩型矿床的成矿联系

2015-02-20王一帆

新疆有色金属 2015年4期

关键词：造山斑岩熔融

王一帆

（中国地质大学武汉430074）

埃达克岩的特征与斑岩型矿床的成矿联系

王一帆

（中国地质大学武汉430074）

近年来，关于埃达克岩的研究越来越多，adakite（埃达克岩）是一种特殊的岛弧安山岩，英安岩，流纹岩（英安岩中最为常见）。其地球化学特征表现为高的二氧化硅（SiO2＞56%），高的氧化铝（Al2O3＞15%），氧化镁3%（很少＞6%），丰富的钠，一般Na2O＞K2O，Y，和Yb含量低（分别＜15μg/g，＜1.9μg/g），锶含量较高（＞300μg/g），具有锶异常，重稀土元素分馏较强等特点。本文总结了学者对埃达克岩和斑岩铜矿的形成与埃达克岩的分类，以及它们的起源研究进展，并对近年来世界和中国范围内的时空分布特征进行研究，通过总结其地球化学特征，探讨其原因。在斑岩型矿床和低温热液矿床接触埃达克岩成矿分析讨论中，内蒙古白音宝力金矿床作为一个具体的例子存在的同时，进一步阐述了两者之间的关系。给国内众多学者总结了斑岩铜矿找矿方向。

埃达克岩斑岩型矿床时空分布找矿方向

1 前言

kay于1978年在阿留申群岛发现埃达克岩（kay，1978），但其确切的条款是通过Defant等人（1990）提出。张旗等（2001年A，2001年B，2001年C）2001年，把中国东部中生代埃达克岩中酸性火山岩和侵入岩定为埃达克岩岩型（C）;2001年在中国地质大学（北京）举办了”埃达克质岩（adakite-like）及其地球动力学意义学术研讨会”。自2002年以来，国内埃达克岩研究进入了一个新阶段，在理论和实践上取得了更大的进步。

斑岩铜矿是最重要的铜之一——钼和铜自动矿床类型，研究发现，大陆边缘弧环境不仅是产生碰撞造山带环境，更是产生世界级规模的斑岩铜矿岛弧的环境，最具斑岩矿成矿潜力的矿床通常与埃达克岩存在大规模的岩浆亲和力。埃达克岩（adakite）与斑岩型铜，铜，钼，铜矿床及浅成低温热液型Au-Ag矿床有密切的关系

2 埃达克岩的研究起源与现状

2.1 埃达克岩的定义及分类

王焰（2000）把它引进到中国，并翻译成埃达克岩。形成于火山岛弧环境是其原始定义，由于火成岩熔体的年轻（＜25Ma）海洋板块俯冲，它们具有以下特征：岩石类型为酸性钙碱性岩，缺失基性端元，共生组合岩是岛弧安山岩、英安岩、钠质流纹岩和相应的侵入岩;“辉石+斜长角闪石+黑云母”是主要矿物组合;SiO2质量分数56%，氧化铝质量分数15%或更高，氧化镁质量分数通常＜3%（很少＞6%）;与正常岛弧岩石组合相比，低重稀土元素Yb和Y（Y15μg/ g，Yb1.9μg/g或更少），高锶（大多数＞400μg/g），高场强元素（HFSES）;87SR/86SR值通常低于0.7040（冷成彪，2007年）。

由于埃达克岩只有地球化学唯一标志，也没有明确的岩石学和矿物学标志。关于岩石定名和野外的识别，有很大的困难，导致许多学者争议，因此Defant（2002年）解释埃达克岩的定义：埃达克岩只是一个一般意义上的术语，是指岩石的埃达克岩地球化学特征，并没有具体的建构意义。kay（2002）也指出，与榴辉岩相矿物残留物（富石榴石和贫斜长石）平衡的任何安山质和英安质岩浆都是典型的埃达克岩。

2.2 埃达克岩分布和形成时间和空间背景

我国的埃达克岩的分布很广，几乎遍及全国各地。东北的埃达克岩，大多数在吉林，内蒙古和黑龙江东部较少，分别形成古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和环太平洋3个构造带。根据构造环境和造山带分布，主要集中在古亚洲洋造山带和环太平洋地区的造山带（吉林黑龙江东部），其次是秦岭-祁连-昆仑造山带；新特提斯造山带，一个在安徽省南部中国东北造山带，这是在中生代和新生代的青藏高原，只有零星分布在中国南部（张旗，2003年）。

2.2.1 造山带

暴露在与造山带岩石相关的板块俯冲带的埃达克岩，主要是少数板块碰撞后的大陆地壳增厚产物。根据区域位置，可分为：

⑴古亚洲洋埃达克岩可以分布在奥陶系，二叠系。如东准噶尔、新疆阿尔泰、老山口、北山、金山，花岗岩闪长岩型的南缘泥盆纪火山岩;西准噶尔包古图地区的花岗岩，和泰斜长花岗斑岩，东天山小屋阿东花岗斑岩等。

⑵秦岭-祁连-昆仑造山带：发现埃达克岩大多在早古生代形成，如北部的西昆仑山地区的阿尔金山，甘肃雷公山北祁连一毛毛山，老虎山英云闪长岩。

⑶新特提斯造山带，只有零星的埃达克岩岩石裸露，如冈底斯带的曲水(41～56Ma），云南腾冲的那邦(55Ma)，班公湖一怒江带的日土花岗岩80Ma)。

2.3 埃达克岩岩石地球化学特征及成因

2.3.1 德岩石地球化学特征

最早的埃达克岩被定义为一组火山岩和侵入岩，形成于岛弧区，25个或更少的百万年，由俯冲洋壳部分熔融形成;斜长石和角闪石为其主要成分，但也可出现黑云母、辉石和不透明矿物。这些岩石的地球化学特征如下：埃达克岩SiO2≥56%、Al2O3≥15%和MgO通常小于3%为其特点，Y和重稀土元素含量低（Y＜18×10-6，Yb≤1.9×10-6），Sr含量高（很少小于400×10-6），(87Sr/86Sr)i＜0.7040，富钠(3.5%≤Na2O≤7.5%)及低的K2O/Na2O(＜0.42)。在Na2O和K2O—二氧化硅图形埃达克岩落在钙碱性区，并没有显示与钙碱性趋势有任何关联。

Defant等人（2002）指出，它的典型的高锶的特性（＞400×10-6），最高达3000×10-6，稀土图呈现强烈轻重稀土分异((La/Yb)N＞10)和重稀土类元素的含量很低（Y≤18×10-6）特点。

2.3.2 埃达克岩岩层

目前有两种埃达克岩成因观点：即板块熔融派（Defant等，1990）和多成因派（张旗，2001年A，2001年B，2001年C;kay，1978）。熔融玄武岩洋壳俯冲可生产埃达克岩消融已被实验和地质观测证实。实验研究表明，水饱和熔融或角闪石脱水熔融可以产生埃达克岩融化。埃达克岩玻璃包裹体在岛弧火山岩中，涉及到火山岩石包体中的矿物和他们的蛇绿岩混合酸的俯冲堤已被发现。此外，在离子探针分析氧化镁单斜辉石安山岩时,在阿留申区域显示Mg和Sr、Nd/Yb之间具有典型的相关性，这意味着，在平衡板的地幔，橄榄熔化用于产生典型的埃达克岩是必须的（Martin，1999）。

⑴板块熔化原因

Defant等人对于埃达克岩的原始定义要求是低于25Ma，且没有出现玄武洋壳俯冲冷却。但随后的研究发现，下地壳熔融也可以产生类似的效果，而且还发现，在一些地区埃达克岩从相对较老的（＞25 Ma）洋壳俯冲产生。可能是因为他们有特殊的构造环境和地温梯度异常。埃达克岩体通常和富Nb玄武岩共生，此共生关系，可以被看作是所述俯冲熔化的证据。虽然岩浆中最现代化的俯冲带被认为是来自地幔楔的部分熔融交代，但最近的研究表明也可以通过熔融的玄武质洋壳俯冲带（喻良繁，2008年）产生。

目前埃达克岩定义是从强调板块熔融形式有了重要的改变，例如Yogodzinski（1995）在西部阿留申一些氧化镁安山岩确实具有很高的锶含量和高La/ Yb比值，但它们有中等MgO和高Ni、Cr含量的特征，被认为是俯冲带和地幔的产物有橄榄相平衡。

⑵地壳下玄武使得部分熔融

Athertonetal（1993）认为埃达克岩也可以通过地壳部分熔融增厚的玄武岩产生，而南美，北美和新西兰的中生代和新生代花岗岩和中国东部埃达克岩具有相似特性。在镁铁质下地壳中石榴石稳定相或三相残留熔融形式的条件下，俯冲也一直是高压下玄武岩熔融实验的支持。通常地壳熔融的MgO的含量不高，这些特征清楚地揭示了熔体和地幔橄榄岩的平衡。

⑶玄武质母岩浆的分异

埃达克岩母岩浆的另一种形成的可能方式是通过玄武岩浆分化。例如，菲律宾棉兰老岛(Mindanao)东部的马帕瓦半岛更新世的埃达克岩，这些并不是板块熔融的产物（余良范，2008）。更新世埃达克岩和那些有关的上新世岛弧熔岩有类似的不兼容的元素比率，但除了轻稀土元素。

Castillo（2002）认为，在埃达克岩中SiO2含量与微量元素的变化有浓度和比例之间的良好关系。结合地质构造证据：这些埃达克岩，最终由熔融地幔楔产生。由地幔楔熔融岩浆产生的原始岛弧岩浆，在高压下（约35km）上地幔的差异结晶石榴石和角闪石，重熔的液相和结晶的分化后在同一时间最终形成埃达克岩质玄武岩岩浆。在岩浆上升的过程中上升到莫霍面和地幔，形成高镁的埃达克岩浆，岩浆最后侵位到地壳结晶分化（包括石榴石相），形成了一系列埃达克岩。

3 埃达克岩（质）的岩石和斑岩型矿床成矿

从构造环境上看，埃达克岩岩层和斑岩型矿床具有类似的环境，张旗（2002年）总结的结论是，与斑岩铜矿构造相关的环境一般有三种：⑴岛弧环境，如北美，菲律宾;⑵浅海环境，如安第斯山脉和巴布亚新几内亚;⑶陆内环境，如德兴和玉龙。根据中国了解的发现-超大型斑岩铜矿，除少数外（如泥土，宝山，被吐山等），大多属于第三构造环境。而世界上最大的斑岩铜矿被发现在与消减作用有关的构造环境。

从岩浆岩特征的分析，冷成彪（2007）总结了埃达克岩有利于大规模的岩浆矿化的三个因素：

（1）与正常长英质岩浆不同，埃达克岩岩浆含水量高，高氧逸度和含硫的特性（Oyarzún，2001）。在这种高温，高压和富水和高氧逸度的条件下，S主要存在于+6价，-2价硫含量降低，从而导致硫化物岩浆不饱和。在氧化状态，铜硫化不饱和，岩浆结晶分化，金成矿元素变成不兼容的元素，所以在后期岩浆活动中，最后富集沉淀形成矿床的成矿元素。Mungall（2002）指出，地幔亲铜元素通过岩浆移动时，熔融岩浆源区发生岩石脱硫。只有来自板块的埃达克质岩浆或是超临界的流体才有高的氧化潜力产生浅成热液和斑岩Cu－Au矿床（余良范，2008）。

（2）无论是O型埃达克岩还是C型埃达克岩，其源区都为基性岩，控制Cu－Au成矿作用的因素是亲铜元素的可用性。铜成矿过程中地幔起到了至关重要的作用，元素如铜、金、银、钼在丰度上很高，而且埃达克质岩浆在上升过程中与地幔岩石或熔岩发生反应，或与地幔混合时会发生混合作用，这也可能导致埃达克岩质量和岩浆成矿金属元素（侯增谦，2002）的富集。

（3）实验岩石学研究表明，埃达克岩岩浆的形成需要较高的温度（850℃ 1100℃）和压力（为1.2 GPa～4.0GPA）（Proutesu，2001），在其形成过程中，角闪岩相变成榴辉岩相，角闪石分解的同时，释放出大量的水。大量的流体萃取，对金属元素的富集和矿床的形成是非常有利的。

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