皖南中生代高钾钙碱性埃达克岩地球化学特征及岩石成因

翁望飞，支利庚，蔡连友，徐生发，王邦明

(安徽省地质矿产勘查局332队地调院，安徽黄山 245000)

皖南中生代高钾钙碱性埃达克岩地球化学特征及岩石成因

翁望飞，支利庚，蔡连友，徐生发，王邦明

(安徽省地质矿产勘查局332队地调院，安徽黄山 245000)

皖南晚侏罗世-早白垩世早期酸性岩浆岩产于扬子陆块江南古隆起东段，岩体类型为花岗闪长岩，主矿物组合为斜长石+石英+钾长石+角闪石±黑云母，副矿物有磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、钛铁矿。岩石主量元素含量(%)具有高SiO2、Al2O3、K2O/Na2O，低TiO2、MgO、CaO、P2O5的特征，A/CNK≈1.06，σ≈1.97，为弱过铝钙碱性系列。稀土元素表现为LREE富集，HREE亏损，具弱的负Eu异常，元素Y和Yb(×10-6)含量低，但具有较高的Sr/Y和(La/Yb)N比值;微量元素表现为富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和亏损HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0。通过岩石学及地球化学特征分析，认为皖南晚侏罗世-早白垩世早期酸性岩浆岩为“C”型、高钾钙碱性埃达克岩。晚侏罗世-早白垩世早期，皖南地区大地构造环境处于由挤压到伸展的转折时期，埃达克岩浆来源于印支期加厚的下地壳受地幔物质上涌影响而拆层熔融形成。皖南埃达克岩的发现，可为该地区寻找与之有密切成因联系的Au、Ag、Mo及斑岩铜矿等提供理论依据。

埃达克岩;地球化学特征;岩浆岩;中生代;加厚地壳;皖南

埃达克岩(Adakite)是1990年Defant和Drummon在研究Aleutian(阿留申群岛)的Adak(埃达克岛)新生代火山岩基础上引入地学领域的一个岩石学术语[1]，它的提出在地学界引起了广泛的关注[2-13]。2000年，王焰[14]、王强[15-17]、张旗[18-20]等将埃达克岩引入国内。张旗等在研究中国东部中生代火成岩的基础上，将埃达克岩划分为“O”型(太平洋及其周边)和“C”型(中国东部中生代火成岩)两类。并认为“O”型埃达克岩由年轻洋壳俯冲熔融形成，而“C”型埃达克岩的形成则与玄武岩浆底侵到加厚陆壳(＞50 km)底部导致下地壳部分熔融有关。对埃达克岩研究运用过程中扩展而来的“C”型埃达克岩，是近年来我国埃达克岩研究中充满争议性的话题，焦点集中在Defant和Drummond厘定的埃达克岩概念是否可以扩展?埃达克岩产出的构造背景是否仅仅局限于年轻洋壳俯冲带?不同学者对此提出了众多的看法和认识[21-36]。笔者赞同张旗等学者的理解，“认为埃达克岩的命名只是一种描述性的表述，不应当与其成因及其形成的构造环境联系起来”[32-33]；“埃达克岩只是一个一般意义上的术语，指的是具有埃达克岩地球化学特征的那些岩石，而没有特定的构造含义”[12]。

皖南地区作为中国长江中下游成矿带及扬子陆块江南古隆起成矿带的一部分，前人曾对本区及其周边中生代火成岩体的地球化学特征、构造环境、侵入时代等进行了很多有益的探讨[37-47]，但论及埃达克岩的文献则较少[16，36]。本文从岩体的地质特征、主量元素、稀土及微量元素等方面，探讨了皖南晚侏罗世－早白垩世早期钙碱性埃达克岩的地化特征、形成机制及地质意义，以期为皖南乃至中国东部地区中生代埃达克岩的研究及Cu、Au、Mo等多金属矿床的地质勘探提供一些依据。

1 地质概况

皖南地区大地构造位置隶属扬子陆块江南古隆起东段，涵盖了下扬子地块、江南地块及浙西地块三个构造单元，主体区域为江南地块的江南造山带和太平褶断带，包括历口构造区、障公山隆起区和白际岭岛弧区三个次级构造单元。区内地质构造演化较为复杂，经历了晋宁、加里东、海西、印支、燕山及喜山期构造运动，不同构造运动时期的沉积特征、岩浆活动、变质变形及成矿作用均各具特色，且后期构造对前期构造形迹多加以叠加改造，其中中生代构造运动表现最为强烈，奠定了现今的构造格局。印支期，江南古隆起自南东向北西挤压造山，在皖南地区发育了一系列逆冲－推覆构造，致使前南华纪(中、新元古代)基底岩系和古生代盖层岩系相互叠置、缩短并隆升造山。燕山期，中国东部地区进入了大陆边缘滨太平洋构造域发展的大陆边缘活动带阶段，地壳构造由挤压造山转变为应力伸展阶段，伴随着区域内北东向断裂的活动，发生了大规模钙碱性岩浆侵入与喷发活动。而晚侏罗世－早白垩世是区内最重要的岩浆活动时期。

依据现有的岩石年龄数据[37-41]，皖南地区燕山期花岗岩类可以划分出两个较大规模的侵入(喷发)幕次，第一幕在130～170 Ma，平均年龄为145 Ma，时代是晚侏罗世－早白垩世早期，岩性为花岗闪长岩，典型岩体有太平、旌德、黟县岩体等(图1)；第二幕在109～132.2 Ma，平均年龄123.5 Ma，时代为早白垩世中－晚期，以花岗岩为主，如黄山、九华山、伏岭花岗岩等。燕山期先后两个幕次形成的花岗岩，在岩性、侵入层位、地球化学特征及构造环境等方面均各不相同，已有学者注意到这两幕燕山期花岗岩的迥异，并进行了相关研究[41-45，48-49]。笔者通过对这两幕花岗质岩体地球化学数据分析，认为晚侏罗世－早白垩世早期形成的花岗闪长岩为一套“C”型、高钾钙碱性埃达克岩，发育于由挤压造山到伸展变形这一转折时期，岩浆来源于印支期加厚下地壳在燕山早期的部分熔融；而早白垩世中－晚期的花岗岩则可能为A2型，产生于造山后的完全伸展环境。下文笔者仅就皖南“C”型埃达克岩的地球化学特征及构造成因详加探讨。

2 岩石地球化学特征

2.1 岩石学及主量元素

2.1.1 岩石学特征

皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩体在TAS图解(图2)中投影显示以花岗闪长岩为主。造岩矿物为斜长石、石英、钾长石，斜长石An排号在30～50之间，属中长石，暗色矿物普遍含有黑云母，角闪石，副矿物有磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、钛铁矿。岩石具块状构造、斑状结构，斑晶主要为融蚀后的颗粒石英、斜长石、黑云母；基质呈显微花岗结构，由斜长石、石英、黑云母以及金属硫化物、碳酸盐等组成。岩石普遍遭受蚀变，多为绢云母化、碳酸盐化、硅化。

图1 皖南地区构造及岩浆岩分布图Fig.1 Distribution map of the structure and magmatic rock in south Anhui

2.1.2 主量元素

岩浆岩的主量元素地球化学分析数据及有关参数见表1，其与表2、表3中有相同资料来源及岩体编号的为配套分析数据。皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩体SiO2含量较高，为63.0%～71.66%，平均67.22%，均大于56%；Al2O3含量亦较高，为14.26%～16.46%，平均15.23%，大于15%；MgO含量较低，为0.75%～2.43%，平均为1.4%，均小于3%；岩体富K2O，含量为2.49%～4.2%，平均3.52%，贫Na2O，含量为2.96%～3.88%，平均为3.37%，因此K2O/Na2O比值较高，可达0.76～1.31，平均1.05，表明岩体为钾质火成岩。铝饱和指数A/CNK值0.97～1.26，平均1.06，岩石呈弱过铝质；全碱含量ALK值为5.77～7.76，平均6.89；里特曼指数σ为1.62～2.39，平均1.97，为钙碱性系列，与SiO2-K2O图解(图3)一致。SiO2-CaO图解(图4)及SiO2-MgO(图4)图解显示岩体均落入埃达克岩区。通过岩石矿物、主量元素含量及图解判断，皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩体明显具埃达克岩特征。

2.2 稀土与微量元素

图2 皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩TAS分类图解Fig.2 TAS diagram of magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

图3 皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩钙碱性图解Fig.3 Calc-alkaline diagram of the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

图4 皖南晚侏罗世－早白垩世早期埃达克岩主量元素图解(右图中缺少投影点)Fig.4 Major element diagram for the Adakite of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩体稀土及微量元素地球化学分析数据见表2、3。岩体稀土元素总量ΣREE为（55.95～184.74）×10-6，平均141.35×10-6，其中LREE为（51.74～168.23）×10-6，平均129.48 ×10-6；HREE 为 4.21×10-6～16.66× 10-6，平 均 仅11.87×10-6，LREE/HREE比值为7.74～18.72，平均11.5，明显呈轻稀土富集、重稀土亏损的特点，稀土元素球粒陨石标准化蛛网图(图5)显示为显著陡右倾型，说明轻、重稀土元素分异明显。岩体Yb元素含量普遍较低，为（0.61～2.16）×10-6，平均1.53 ×10-6，小于1.9×10-6；δEu值在0.61～1.12，平均0.76，具弱的负Eu异常；εNd＜0，平均为-8.18[40，50-51]。从元素比值看，La/Yb值较大，为 13.82～68.31，平均23.42；(La/Yb)N比值亦较高，为9.34～35.14，平均15.35；(La/Sm)N比值平均为4.14，表明轻稀土元素分馏明显；(Gd/Yb)N比值2.12，表明重稀土元素分馏不明显。岩浆岩体微量元素表现为富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和相对亏损HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，在微量元素球粒陨石标准化蛛网图上呈现明显的Nb、Ta、Y负异常谷(图5)。特征元素Y含量较低，为（5.04～22.2）×10-6，平均14.77×10-6，小于18×10-6；富集元素Sr，其含量为（227.5～861）×10-6，平均429.66×10-6，大于400×10-6。且具有较高的Sr/Y比值，为13.1～134.72，平均达32.99；较高的Y/Yb比值，为5.21～36.39，平均11.06；岩体的(87Sr/86Sr)i值为0.70040～0.72267，平 均 0.70920[40，50-51]，稍 大 于0.704。在Sr/Y-Y图解及(La/Yb)N-YbN图解(图6)中，多数岩体落入埃达克岩区内，表明皖南晚侏罗世－早白垩世早期花岗闪长岩具埃达克岩性质的稀土与微量元素特征。

图5 皖南晚侏罗世-早白垩世早期岩浆岩稀土元素及微量元素蛛网图Fig.5 Spider diagrams of rare earth elements and trace elements of the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui

表2 皖南晚侏罗世-早白垩世早期侵入岩微量元素含量(×10-6)Table 1 Trace element content(×10-6)of the intrusive rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

表3 皖南晚侏罗世-早白垩世早期侵入岩稀土元素含量(×10-6)Table 3 Rare earth element content(×10-6)of the intrusive rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

2.3 与“O”型及“C”型埃达克岩对比

皖南晚侏罗世－早白垩世早期的埃达克岩地球化学特征与“O”型(即Defant所定义的经典埃达克岩)及“C”型埃达克岩对比(表4)，其主要的地化指标十分近似。岩石主元素SiO2、Al2O3、MgO等含量均在埃达克岩的限制范围内；微量元素及稀土元素显示富集LILE和LREE，而相对亏损HREE及HFSE，Y和Yb含量较低，富集Sr，且具Sr/Y、La/Yb高比值等特征，符合埃达克岩的地化特征。两者主要区别在于:

（1）“O”型埃达克岩K2O/Na2O比值比较小，为＜0.5，而皖南埃达克岩普遍富K贫Na，因而其K2O/Na2O比值相对较大，平均为1.05，这与张旗所提的“C”型埃达克岩相符。高K2O/Na2O比值也合理地解释了皖南埃达克岩中通常含有一定量的钾长石，而含有Na元素的角闪石含量较“O”型埃达克岩要低。其高K2O特点可能是源区成分的差异、富钾幔源熔体的大量参与和地壳物质混染造成的。

（2）“O”型埃达克岩的(87Sr/86Sr)i＜0.704，εNd＞0，富含相容元素Mg(Mg#平均为71)、Cr(平均165×10-6)、Ni(平均为125×10-6)等。而现有资料表明皖南埃达克岩的(87Sr/86Sr)i值普遍较大，平均为0.7092；εNd也多小于0，平均为-8.18；相容元素含量较低，其Mg#平均32.48、Cr含量为30.55×10-6、Ni含量为8.62×10-6。这明显与“C”型埃达克岩相一致，分析其原因为“O”型埃达克岩形成过程中受到地幔楔物质的混染，而皖南埃达克岩则是源自加厚下地壳的部分熔融，其混染源为中、上壳源物质。

（3）“O”型埃达克岩的熔融残留相为榴辉岩，而皖南埃达克岩源区残留相为角闪榴辉岩。皖南埃达克岩亏损HREE和HFSE，表明源区残留相为石榴石，而Y/Yb比值(平均11.06)大于10，(Ho/Yb)N比值平均为1.16，也指示残留相以石榴石为主，但存在有少量的角闪石；其稀土元素蛛网图中HREE表现为较为平坦的配分模式，同样表明其残留相中有角闪石存在。这说明皖南埃达克岩来源自加厚下地壳的部分熔融，但是其厚度不大，深度(≈50 km)亦不及形成“O”型埃达克岩的地幔楔混染板片熔体(75～85 km)。

综上所述，皖南晚侏罗世－早白垩世早期埃达克岩属于“C”型、高钾钙碱性埃达克岩。

3 岩石成因及地质意义

3.1 岩石成因

图6 皖南晚侏罗世－早白垩世早期埃达克岩微量元素与稀土元素图解Fig.6 Trace element and rare earth diagram for Adakite of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

表4 皖南埃达克岩与“O”型及“C”型埃达克岩地球化学参数对比表Table 4 Comparison of geochemical parameters between two types of Adakite and Mesozoic Adakite in South Anhui

两种成因类型(“O”型和“C”型)的埃达克岩均由玄武质岩石在榴辉岩相或角闪岩相向榴辉岩相过渡条件下发生部分熔融形成，因而具有十分相似的地球化学特征。张旗等[18-20]学者认为，除了年轻洋壳板片俯冲熔融形成埃达克岩外，加厚的下地壳底部基性岩部分熔融也可以形成埃达克岩。这种由加厚地壳部分熔融形成的埃达克岩常常发生在碰撞造山作用的后期阶段，其构造体制处于碰撞期挤压环境转变为碰撞后期拉张环境的转折时期。此时热的软流圈地幔物质受应力状态的改变而上涌，玄武质岩浆底侵至下地壳的底部，由于处于高热状态及地热梯度的增加，促使加厚下地壳底部基性岩发生部分熔融，从而形成“C”型埃达克岩岩浆。可见，碰撞造山地壳增厚是形成“C”型埃达克岩的前提，而应力的转变(挤压－伸展)是其重要的触发条件，地壳增厚产生的火山弧是形成“C”型埃达克岩的主要构造环境。

印支期构造旋回是我国乃至全球挤压造山运动最为活跃、剧烈的时期。早、中侏罗世，皖南江南古隆起发生自南东向北西的挤压逆冲活动，基底岩系和古生代盖层岩系相互叠置、缩短并隆升。因此有理由相信，在印支期构造挤压造山作用后发生了地壳加厚现象。到晚侏罗世，印支运动逐渐停止，皖南的大地构造环境开始由板内挤压造山转变为伸展变形阶段，而增厚的高密度地壳在软流圈物质上涌减压熔融作用下随即发生拆沉形成埃达克质岩浆，并且伴随着区域内众多北－东向断裂的活动，发生了岩浆的侵入与喷发，从而形成了现今的埃达克岩。国内已有多位学者也关注过中国东部中生代曾经存在过地壳加厚的问题[54-56]，张旗等[18，27，31]研究认为中国三叠纪以来曾经存在过7条大型古山脉和3个古高原，中国东部曾经存在过中侏罗世的湘赣山脉、早白垩世的浙闽山脉以及中侏罗－早白垩世的中国东部高原。湘赣山脉大致从湘东北延伸至赣东北，时代在160～171 Ma；中国东部高原最大范围北起内蒙古赤峰－辽宁彰武，西抵陕西华县，南达长江中下游，东部进入东海之下，时代从165～125 Ma。皖南地区即在古湘赣山脉和古中国东部高原范围内，从岩石年龄上看，皖南埃达克岩为＞145 Ma，与古山脉、古高原存在的时间相当。可以推测古山脉、古高原大约在中侏罗世开始整体抬升，晚侏罗世－早白垩世早期埃达克岩形成时开始发生塌陷，直至晚白垩世古山脉、古高原完全湮灭消亡。

3.2 地质意义

对于“C”型埃达克岩，由于其形成于特殊的地壳加厚－拆沉消减的地球动力学背景，因此有着特殊的地质意义和指示。①可用于揭示壳幔相互作用的信息，追踪地质历史上地壳增厚、拆沉作用及其相关事件。皖南埃达克岩的发现，进一步证实了中国东部地区存在过地壳加厚现象，其隆升时代应该为早、中侏罗世。通过对中生代活动剧烈的北－东向深大断裂分析看，其挤压造山的方向是由南东向北西，这也是地质主应力的方向。随后(晚侏罗世－早白垩世)因应力由挤压转变为伸展变形，导致发生加厚地壳部分熔融而形成埃达克岩。中国东部埃达克岩发育时限大多在165～125 Ma，在113 Ma之后没有可靠的埃达克岩发现[18，27，31]，表明此时曾经存在的中国东部古高原已彻底塌陷，到晚白垩世中国东部地区开始正式进入大陆边缘滨太平洋构造活动阶段。②可用于研究埃达克岩与斑岩铜矿及Au、Ag、Mo等多金属矿产的成矿联系。国际上Thieblemont[8]，Oyarzun[10]，Bellon[11]等统计分析认为在全球规模上，多数埃达克岩省也是重要的成矿省；在地区规模上，多数矿床的主岩为埃达克岩；在矿区规模上，当埃达克岩与非埃达克岩共存时，成矿的主要是埃达克岩。国内张旗等[28，31]亦对我国主要的斑岩铜矿(如安徽沙溪、黑龙江多宝山、内蒙古乌奴格吐山、新疆乌伦布拉克和土屋、四川西范坪，江西德兴、西藏玉龙等)进行了初步研究，认为这些斑岩铜矿的成因均与埃达克岩有关。

4 结论

(1)皖南晚侏罗世－早白垩世早期岩浆岩主量元素具高含量SiO2、Al2O3，高K2O/Na2O比值，低含量TiO2、MgO、CaO、P2O5的特征，稀土元素表现为LREE富集，HREE亏损，具低Y和Yb的特征，且有较高Sr/Y和La/Yb的比值，具弱的负Eu异常；微量元素表现为富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和亏损HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0。据岩石地球化学特征分析，岩体为“C”型、高钾钙碱性埃达克岩。

(2)皖南“C”型埃达克岩的发现，表明皖南地区受印支期碰撞造山运动影响而存在过地壳加厚现象。燕山早期时，皖南地区处于陆内挤压造山转变为伸展变形这一转折时期，即在此构造背景制约下，埃达克岩浆来源于印支期加厚下地壳的部分熔融。

(3)埃达克岩是一种十分有利的成矿母岩，与Au、Cu、Ag、Mo等矿产有着密切的成因联系，我国及世界上绝大多数的大型－超大型的斑岩铜矿床和浅成低温热液型Au-Ag矿床均与埃达克岩有关。埃达克岩有利的成矿作用为皖南地区寻找斑岩铜矿床及Au-Ag-Mo等多金属矿床提供了一种新的思路和方向。

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Geochemical Characteristics and Petrogenesis of the Mesozoic Adakite in South Anhui Province

WENG Wang-fei,ZHI Li-geng,CAI Lian-you,XU Sheng-fa,WANG Bang-ming
(332 Geological Team ofAnhui Bureau of Geology and Mineral Exploration，Huanghshan 245000，China)

The Acidic magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui are indigenous to the eastern part of Jiangnan paleouplift in Yangtze landmass，and the rock type is calc-alkaline granodiorite with the major mineral assemblage being plagioclase+quartz+potassium feldspar+amphibole±biotit and some accessory minerals being apatite，zircon，titanite，magnetite，ilmenite.The magmatic rocks belong to calc-alkaline series with geochemical characteristics of higher SiO2，Al2O3，K2O/Na2O and lower TiO2，MgO，CaO，P2O5.They are also obviously rich in LREE and LILE(Rb，La，Ba，Sr)，and deplete in HREE and HSFE(Nb，Ta，Zr，Y)with slightly negative δEu，higher Sr/Y and La/Yb，lower Y and Yb，and meanwhile(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0.Through the analysis of petrological and geochemical characteristics，the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui are“C”type，high-K calc-alkaline adakite(HKCAA)，which formed from partial melting of the thickened lower crust by delamination in Mesozoic in eastern China.Discovery of the Adakite in south Anhui can provide theoretical evidence for the exploration of its closely related Au，Ag，Mo and porphyry copper in this area.

Adakite;geochemical characteristic;magmatic rock;Mesozoic;thickened lower crust;southAnhui

P581;P588;P591

A

1672－4135(2011）02－0098-10

2011-02-21

安徽省国土资源厅公益性地质调查

闪里幅(H50E013014)1/5万区域地质矿产调查(2010-g-11)

翁望飞(1980-)，男，工程师，硕士，毕业于西北大学地质学系构造地质学专业，现从事构造地质及区域地质、矿产调查工作，Email:fiyan@163.com。