高压物理学报

埃达克岩来自高压背景 —— 一个科学的、可靠

 

埃达克岩(adakite)最早是由美国学者Defant and Drumoond(1990)发现的,而中国最早涉及埃达克岩的报道晚了整整10年(王焰等,2000;王强等,2000)。其实,比上述作者更早知道adakite的人很多,只是没有发表文章而已。埃达克岩是一种独特的岩石类型,主要根据地球化学标志定义(Defant and Drummond, 1990; Castillo, 2006)。学术界对埃达克岩的形成机制存在许多不同的认识,如俯冲板片熔融、拆沉的下地壳熔融、有石榴石参与的高压分离结晶作用、在正常岛弧背景角闪石的熔融以及异常富水的原始岩浆的高压分离结晶作用等,还有人认为,玄武质岩浆经过同化-混染作用(AFC)或MASH过程的含水和氧化作用也可以形成埃达克岩(Kay and Kay, 2002; Castillo, 2006, 2012; Richards and Kerrich, 2007; Gaoetal., 2009; Lietal., 2013; Zhangetal., 2013; Maetal., 2015)。许多人认为埃达克岩的形成不需要高压条件,C型埃达克岩没有特殊的含义(张超等,2012; Lietal., 2013; Zhangetal., 2013; Maetal., 2015)。有人坚持埃达克岩形成于岛弧背景,是消减的板片MORB部分熔融形成的,把埃达克岩与岛弧/俯冲紧密联系起来(Defant and Drumoond, 1990; Kay and Kay, 2002)。其实,埃达克岩只是一个术语,泛指具有一定地球化学特征的中酸性岩石,其主要指标是:Sr>300×10-6,Y<20×10-6,Yb<2×10-6,MgO<3%(Castillo, 2006; 张旗等,2008)。埃达克岩高锶低钇的特征主要与部分熔融之后留下的残留相组成有关,埃达克岩与榴辉岩处于平衡,形成于高压背景,要么产于板块俯冲带的深部,要么产于加厚地壳的底部(Atherton and Petford,1993; Rapp and Watson, 1995; 张旗等,2001a, b)。Defant一直坚持埃达克岩产于岛弧背景,后来在出席了2001年在北京召开的全球第一次(也是唯一一次)埃达克岩学术研讨会上,他在了解了中国各地埃达克岩的情况后转变了认识(Defant, 2002),承认埃达克岩除了产于岛弧环境之外,还可以处于加厚地壳的底部,例如中国东部和安第斯(据张旗等,2008)。

自笔者提出埃达克岩产于高原的见解(张旗等,2001b)以来,笔者查阅了全球和中国许多地方报道的埃达克岩的资料,分析了各种各样不同的见解,发现埃达克岩形成于高压背景的结论不仅可信,而且已具备条件从假说上升为理论了。什么是理论?理论是科学的、可靠的、具有预见性的。本文认为,“埃达克岩形成于高压背景”是一个近似正确的理论。为简便起见,笔者称其为“埃达克理论”,其含义即 “埃达克岩形成于高压背景”。一个理论是否正确,不取决于有多少人承认它,不决定于是否存在激烈的争论,在学术界也不存在少数服从多数的原则。一个理论是否正确取决于它是否反映了真实的情况,是否符合真理,是否经得住实践的检验。因为,实践,而且只有实践,才是检验真理的唯一标准。笔者相信,埃达克岩理论是符合真理的,是经得起实践的反复的检验的。当然,在检验中也可能出现各种复杂的情况,即也可能出现违反上述理论的实例,对此,则建议对这些实例进行认真的再研究(包括详细的野外研究,岩石年代学和地球化学的精细研究),如果经过认真的核实,的确出现违反上述理论的情况,那可能是又一个“黑天鹅事件”。由于地质条件的千变万化,什么情况都可能发生,出现小概率事件的可能性是存在的,我们的认识也应当随着更多现象的揭露而改变。

1 埃达克岩究竟受什么因素控制?

Martinetal. (2005)将埃达克岩分为低硅埃达克岩和高硅埃达克岩两类,其中,低硅埃达克岩富镁,而高硅埃达克岩贫镁。本文讨论的是SiO2>56%的所有埃达克岩,无所谓低硅高硅,不包括赞岐岩(张旗等,2008)。

对埃达克岩的形成机制存在许多不同的认识,如俯冲板片熔融(Kay and Kay, 2002)、拆沉的下地壳熔融(Xuetal., 2002)、有石榴石参与的高压分离结晶作用(Castillo, 2006; Macphersonetal., 2006; Gaoetal., 2009)、在正常岛弧背景下角闪石的熔融(Richards and Kerrich 2007)等等。Richards (2002)评论了埃达克岩的俯冲大洋板块熔融模型,强调埃达克岩也可以由来自正常软流圈的拉斑玄武岩和钙碱性弧玄武岩岩浆经由地壳的相互作用和分离过程或加厚地壳的熔融形成,而无需板片熔融模式(该观点见Rabbiaetal., 2002; Richards and Kerrich 2007)。许多人认为玄武岩岩浆的同化-混染结晶(AFC)作用即可形成埃达克岩(Macphersonetal., 2006; Richards and Kerrich, 2007; 张超等,2012; Lietal., 2013; Zhangetal., 2013; Maetal., 2015),还可以由经过MASH过程的含水和氧化的弧岩浆作用形成(Richards and Kerrich, 2007)。看来,关于埃达克岩的形成机制,学术界还很难取得共识。