1、 1 中文 2750 字 埃达克岩与斑岩铜矿 摘 要 岩是一种成因方式特殊的钙碱性系列岩浆岩 ,其典型特征是 :二氧化硅 56% ,三氧化二铝 15 % ,MgO 通常小于 3 % ,贫 Y 和 Yb(Y 18 10 - 6 ,Yb 1. 9 10 - 6) ,高Sr (多数大于 400 10- 6) ,LREE 富集 ,无 Eu 异常或仅有轻微的负 Eu 异常。其成因主要有两类 :一类由俯冲板片的部分熔融成因 (O 型 ) ；另一类由玄武质岩浆底侵下地壳时发生部分熔融或下地壳拆沉作用成因 (C 型 ) 。两类埃达克岩都与斑岩铜矿的成 矿作用存在着密切的关系。世界上大多数超大型的斑岩铜矿与 O
2、 型埃达克岩有关 ,而 世界的斑岩铜矿则大多数与 C 型埃达克岩有关。埃达克岩可作为一种重要的找矿标志 ,将为斑岩铜矿的找矿提供新的方向。 关键词： 埃达克岩；斑岩铜矿；找矿勘探 1 埃达克岩研究 1. 1 关于埃达克岩 Green 等 (1968) 提出 ,大洋玄武岩在岛弧俯冲带转变为榴辉岩后可以发生部分熔融 ,形成钙碱性安山岩 12 。然而 ,Stern (1974) 和 Gill (1981) 的实验研究证明 ,绝大多数岛弧安山岩不可能由俯冲的大洋玄武岩部分 熔融产生 。今天各大洋周围俯冲洋壳的平均年龄为 60Ma,已基本冷却。由于俯冲带的地热梯度较低 ,冷的洋壳在俯冲过程中不能直接熔融
3、 ,而是发生变质而逐步脱水。富含大离子亲石元素的水热流体向上运移 ,交代地幔楔 ,并使之发生部分熔融 ,形成岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩。岛弧玄武岩经过分离结晶作用等 ,形成典型的岛弧玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩系列 。 Defant 等 (1990) 年重新提出 ,某些岛弧钙碱性安山岩和英安岩为俯冲板片部分熔融形成的。在某些地区 ,如果年轻的和热的洋壳发生俯冲 ,则沿俯冲带的地热梯度较高 ,洋壳可能发 生脱水熔融 ,形成高铝的中 酸性岩石。由于这类岩石最早被 Defant(1978) 发现于美国阿留申群岛的 Adak 岛 ,因此被命名为 Adakite (埃达克岩 ) 1. 2 埃达克岩的
4、形成方式 新生代以来形成的埃达克岩主要分布于环太平洋周边 ,并主要与年轻地壳的俯冲有关 ,其源区深度为 70km - 90km ,岩石的 Nd、 Sr、 Pb 同位素地球化学与大洋玄武岩相似 1 。在俯带的变质玄武岩中还发现了具埃达克岩成分特征的混合岩化脉体 19 ,均说明埃达克岩可能是由年轻的俯冲板片部分熔融形成。实验也证明角闪岩 、榴辉岩的熔融可以产生具有埃达克岩成分特征的岩石。然而 ,近年来的研究成果表明 ,埃达克岩还可能有多种形成方式。至今认识到有关埃达克岩的形成方式有 (1)年轻的、热的板片俯冲时发生部分熔融 :如 St . Helens、智利南部以及巴拿马的 La Yeguada
5、和 ElValle 的埃达克岩 。 2 (2) 早期洋壳斜向俯冲后的部分熔融 :如 Adak岛和 Komankkorsky 岛的埃达克。 (3) 已经消亡俯冲板片的部分熔融 : 如 AridHills、 Jaraquay 的埃达克岩。 (4) 老洋壳在俯冲开始阶段发生的部分熔 融 :如菲律宾 Mindandao 的东部埃达克岩。 (5) 底侵玄武岩的部分熔融 :如埃塞俄比亚西部的 Birbir 杂岩。 (6) 俯冲角度平缓的洋壳的部分熔融 :如秘鲁和厄瓜多尔的埃达克岩 。 (7) 下地壳的拆沉作用 : 如 世界东部的埃达克岩 。 2 埃达克岩与斑岩铜矿 2. 1 埃达克岩与成矿作用 过去研究发
6、现 ,一些俯冲板片熔融成因的埃达克岩与 Au、 Cu、 Ag、 Mo 等浅层低温热液矿床及斑岩铜矿的密切共生 ,他们认为这些矿床的成矿物质来源于埃达克岩浆。 (1) 地幔和基性岩中 Au、 Cu、 Ag、 Mo 等元素 的丰度值高 ,由于埃达克岩的形成与壳幔交换作用有关 8 - 9 ,35 ,因此 ,在埃达克岩形成过程中 ,有利于与下地壳及地幔交换作用相关的金属元素从中熔出 ,并在后期有利的地质和物化条件下富集成矿。 (2) 实验研究表明 ,埃达克岩浆的形成需要很高的温度 ( 850 - 1100 ) 和压力 ( 1. 2 -4. 0Gpa) 30 ,38 。在埃达克岩浆形成过程中 ,由于角闪
7、岩相转化为榴辉岩相而释放出大量的水 2 。较高的温度和压力 ,特别是富含水 ,十分有利于岩浆 (热液 ) 对金属元素的萃取 ,并有适当的条 件下富集成矿 35 。 (3) 在高温、高压、富水和高 fo2 状态下 ,岩浆中的 S 主要以 S6 + 形式存在 ,S2 - 很少 ,这种状况容易导致硫化物在岩浆中不饱和。在氧化状态下 ,硫化物不饱和岩浆的结晶分异作用使成矿元素成为不相容元素而在岩浆中富集 ,最后释放出富 Cu、 Au、 Ag 的岩浆热液 ；反之 ,如果硫化物饱和 ,则变成相容元素保留在残留相中。基于上述原因 ,完全有理由认为埃达克岩是一种十分有利的成矿母岩 ,尤其对斑岩型 Cu 矿以及
8、浅成低温热液型 Cu - Au 矿床。但必须说明的是 :埃达克岩有利于形成某些金属矿床 ,但并不意味着 ,有埃达克岩就一定能成矿 ,因为矿床的形成除岩浆条件外 ,还需要适当的构造和物化等条件与之配套。配套条件不好 ,难以形成相关矿床。 2. 2 埃达克岩与斑岩铜矿 (1) 主要进展 :Thieblemont 等 (1997) 统计了全球 43 个 Au、 Ag、 Cu 和 Mo 低温热液和斑岩型铜矿 ,发现其中 38 个与埃达克岩有关 ,因此 ,他们得出结论 :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其
9、存时 ,成矿的主要是埃达克岩 9 。 Oyarzun 等 (2001) 通过对智利北部斑岩铜矿的研究发现 ,古新世 - 早中新世正常的钙碱性中酸性火成岩与较小的规模的斑岩铜矿有关 ,而晚中新世 - 早更新世大型 - 超大型的斑岩铜矿则与埃达克岩有关 。Bellon 等 (2001) 调查了菲律宾 16 个斑岩铜矿 ,发现其中 14 个在时间和空间上与埃达克岩有关。 bellon等 (2002) 对 世界主要的斑岩铜矿进行了初步的研究 ,认为这些斑岩铜矿的成因均与埃达克岩有关 。 3 斑岩铜矿的找矿方向 由于埃达克岩与斑岩铜矿的成矿作用存在着密切关系 ,这为世界斑岩铜矿找矿开辟了 新 3 的方向
10、 ,即从寻找埃达克岩入手去寻找斑岩型铜矿。目前具体的找矿方向有 :(1) 在埃达克岩出露区寻找斑岩型铜矿床 :由于埃达克岩与斑岩型铜矿在时间、空间和成因上存在着密切的关系，因此 ,埃达克岩可作为找矿的标志使用。 Defant 等 (2002) 指出 :埃达克岩对于勘探金铜矿床的作用可以与金铂利岩寻找金刚石矿床相提并论 26 。因此 ,通过在埃达克岩出露天区开展工作 ,有望在较短时期内取得斑岩铜矿找矿的新突破。未来斑岩铜矿的找矿一方面要加强埃达克岩的研究工作 ；另一方面 ,可以利用被确证的埃达克岩为线索 ,开展相关找矿工 作。 (2) 与板片俯冲消减作用有关的斑岩铜矿的找矿 :据统计 ,世界主要
11、的大型 - 超大型斑岩铜矿主要与板片俯冲有关的 O 型埃达克岩有关这是铜矿的战略方向。 4 结语 (1) 埃达克岩是一种成因方式特殊的钙碱性系列岩浆岩 ,其主要判别特征是 : SiO2 56 % ,Al2O3 15 % ,MgO 通常小于 3 % ,贫 Y和 Yb (Y 18 10 - 6 ,Yb 1. 9 10 - 6) ,高 Sr (多数大于 400 10 - 6) ,LREE富集 ,无 Eu 异常或仅有轻微的负 Eu 异常。按成因机制 ,埃达克 岩可分为 O 型和 C 型两种基本类型。 O 型埃达克岩主要由俯冲板片的部分熔融形成 ,C型埃达克岩主要由下地壳折沉作用形成。 (2) 埃达克岩是一种十分有利的成矿母岩 ,无论 O 型或是 C 型埃达克岩 ,均能形成大型 - 超大型的斑岩铜矿床和浅成低温热液型 Au - Ag 矿床 ,因此 ,世界上绝大多数的斑岩型铜矿均有埃达克岩有关。 (3) 埃达克岩与斑岩铜矿成矿作用存在着密切的关系 ,这为斑岩铜矿找矿开辟了一条新的方向 ,即从埃达克岩入手寻找斑岩型铜矿。基于目前的现状 ,在埃达克岩出露区寻找斑岩型铜矿床、寻找与 O 型埃达克岩相关的 斑岩铜矿 ,是世界斑岩铜矿重要的找矿方向。
