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埃达克岩(adakite)自1990年被Defant and Drummond(1990)正式提出以来,其研究一直是地学界关注的前沿课题。埃达克岩不是指某一种具体的岩石,而是具有特定地球化学性质的一套中酸性火成岩组合的术语。其地球化学标志是:SiO2≥56%、高铝(Al2O3≥15%)、MgO<3%(极少>6%),贫Y和Yb(Y≤18,Yb≤1.9),高Sr(Sr>400),LREE富集,Eu正异常或无明显负异常。近20年的研究表明,许多埃达克岩具有不同的特征,来自不同的原岩,产于不同的构造环境,具有不同的成因,显示出多样性。高镁埃达克岩是一类以富Mg#和Cr、Ni为特征的埃达克岩,有别于原始的埃达克岩、下地壳直接来源的埃达克岩及其它低镁埃达克岩。高镁埃达克岩因其独特的壳、幔双重地球化学特征,成为研究地壳物质循环、壳-幔相互作用等地球动力学问题的重要“岩石探针”。
位于中朝-塔里木板块和西伯利亚板块之间的兴蒙造山带是中亚造山带的东延部分,其以独特的构造位置和显生宙地壳增生的特征,成为探索陆壳生长、演化及物质循环、壳-幔相互作用等大陆动力学问题的极佳场所。本文对采自内蒙古林西地区的高镁安山岩进行了系统的年代学、主量元素、微量元素、Sr-Nd及锆石Hf同位素研究,查明了其形成时代和地球化学特征,讨论了岩石成因及其蕴含的壳-幔相互作用信息,并以此探讨了兴蒙造山带中生代地壳增生和壳-幔相互作用。取得以下主要认识:
1.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,本研究中的采自内蒙古林西地区的火山岩形成年龄为244±2Ma,属于早三叠世火山岩。
2.对火山岩样品的地球化学研究表明,其具有大洋型高镁埃达克岩的元素和同位素地球化学特征(SiO2=57.89%~63.97%、Al2O3=15.4%~16.2%、Na2O/K2O=1.48~2.24(除一个为0.91)、A/CNK=0.83~0.97、Mg#=49~64、Cr=91~209μg/g、Ni=52~111μg/g、Sr=551~1018μg/g、Yb=1.18~1.71μg/g、 Y=12.61~17.67μg/g、 Eu/Eu*=0.86~0.94;εNa(t)=3.6~4.9、(87Sr/86Sr)i=0.703799~0.703944)。
3.综合利用林西高镁达克质安山岩的锆石U-Pb年代学、主微量元素特征、Sr-Nd及锆石Hf同位素特征,并结合前人在研究区所做的地球物理工作,认为林西高镁埃达克质安山岩是源于残留在地幔中的古亚洲洋壳物质部分熔融,最终由残余洋壳熔体与地幔橄榄岩相互作用形成。
4.本研究表明洋壳来源的埃达克岩不仅可以随俯冲同时产生,而且也可以在非俯冲环境下由保存在古俯冲带地幔中的残留洋壳部分熔融产生。
5.本研究所揭示的古亚洲洋残片在兴蒙造山带中生代地壳生长和地幔演化中扮演着重要角色。一方面,残余洋壳部分熔融熔体会向上迁移,且在上升过程中与地幔橄榄岩作用获得幔源成份(如Mg、Cr和Ni),最后喷发到地表形成高镁埃达克质安山岩;另一方面,残余洋壳部分熔融熔体更有可能在地幔中就被消耗殆尽。前者不仅为兴蒙造山带中生代地壳增长提供了幔源物质,而且促进区域地壳向“富Mg的安山质地壳”方向演化;后者则通过富Si熔体与地幔橄榄岩反应改变地幔成份,长期的这种作用将导致地幔性质的改变,进而影响到后续幔源岩浆的性质。