2001年4月地 质 科 学检索消除
CHIN ESE JO U RN A L OF GEO L OG Y 36(2):248—255
*国家自然科学基金(49872027)和中国科学院知识创新工程基金(KZCX 1-07)资助的项目。 张 旗，男,1937年9月生，研究员，火成岩石学专业。
2000-12-07收稿,2000-12-27改回(f)。
埃达克岩的启示*
张 旗 钱 青 王二七 王 焰 赵太平 郝 杰 郭光军
(中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029)
摘 要 中国东部燕山期岩浆岩广泛发育，其中有一类具埃达克岩的特征，并根据埃达
克岩的成因提出中国东部在燕山中晚期可能为一个高原。本文就中国东部高原的范围、高原存在的依据
t10钢、高原隆升和减薄的机制进行了讨论，指出中国东部高原大规模的抬升事件大约发生在中-晚侏罗世期间，在早白垩世之后塌陷。高原的隆升与板块消减作用无关，是陆内事件的产物。高原的塌陷是下地壳拆沉作用的结果。拆沉作用不仅可以解释高原的减薄，而且可以解释新生代玄武岩喷发和中国东部盆地的形成。
汤加利关键词 中国东部高原 燕山中晚期 埃达克岩 高原隆升机制 拆沉作用
1 引 言
研究表明，现今中国地形是西高东低，而在中生代时则是东高西低。近年来，有越来越多的人开始探索中国东部燕山期高原问题。任纪舜等(1990)最早提出中国东部高原问题，邓晋福等(1996)认为燕辽地区无负铕异常的中生代火成岩标志了一个加厚的陆壳，推测地壳厚度约为60～70km ，类似现今的青藏高原，是一个具山根的造山带。最近他们又把高原的范围扩大到整个中国东部(邓晋福等,2000)。任纪舜(1999)认为在晚侏罗世晚期-白垩纪初在亚洲东部存在一个“宏伟的中生代高原-山脉系统”，该高原的范围在贝加尔湖-鄂尔多斯盆地-四川盆地以东的亚洲东部，推测是西太平洋古陆与古亚洲大陆碰撞造成的。董树文等(2000)也提出了中生代东亚高原问题。笔者最近在中国东部工作时，发现燕山中晚期的一部分岩浆岩类似埃达克岩的特征。埃达克岩的来源很深，至少大于50km ，据此笔者推测中国东部在燕山中晚期时可能为一高原。我们限定的高原范围远小于前述作者，高原抬升和塌陷的时间也不同于董树文等(2000)的估计。
中国现在是西高东低，而晚中生代时是东高西低，这种变化的机制是什么?它们之间存在什么联系?中国中-新生代地质构造这种翻天覆地的变化，是中国和国际地球科学界今后研究的重大课题。本文从岩石学角度探讨燕山中晚期的中国东部高原问题，目的是抛砖引玉，希望得到大家的批评和指正。
2 中国东部埃达克岩的特征及其成因
中国东部燕山期岩浆活动异常发育，许多作者对岩浆的系列、演化、成因作过广泛的讨论(吴利仁等,1985；邓晋福等,1996；王德滋等,1996；徐志刚等,1999)。燕山期岩浆作用有不同的岩石类型，笔者最近在考察中国东部燕山期岩浆作用时，发现其中的一部分中酸性火山岩和侵入岩具有埃达克岩的特征。
埃达克岩是具有特定地球化学特征的一套中酸性火山岩和侵入岩组合。其地球化学标志是:SiO 2≥56%，高铝(Al 2O 3≥15%),Mg O <3%(很少>6%)，贫K 、Y 和Yb
(Na 2O /K 2O >2、Y ≤18×10-6、Yb ≤1.9×10-6),Sr 含量高(>400×10-6),LREE 富集,
无Eu 异常或有轻微的负Eu 异常,87Sr /86Sr <0.705, N d >0(Defant and Drumm ond ,1990;Drummo nd and Defant,1990)。埃达克岩的上述特征类似于太古宙的高铝T TG 岩套。据现有资料，埃达克岩主要出露在太平洋及其周边地区，通常解释为年青的(<25M a ，因此是热的)俯冲的M ORB 在75～85
km 深处部分熔融形成的，少数是底侵的玄武岩部分熔融的产物(Defant and Dr um mond,1990;Atherton and Petford,1993;Peacock et al.,1994)。
中国东部类似埃达克岩的中酸性火山岩和侵入岩主要是晚侏罗-早白垩世的，包括京冀地区晚侏罗世的髫髻山组、晚侏罗-早白垩世的张家口组和早白垩世的大北沟组以及花吉营组火山岩，燕辽、山东和辽东地区的火山岩和部分花岗岩类，辽西火山岩，北淮阳火山岩和侵入岩、南大别花岗岩以及长江中下游地区的中酸性火山岩和侵入岩等(图1)。上述岩浆岩以高钾钙碱系列为主，少数落入橄榄玄粗岩系列和钙碱系列，主要岩石组合为安粗岩-粗面岩-粗面安山岩-流纹岩；侵入岩为闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-花岗岩。
与典型的埃达克岩比较，中国东部埃达克岩更富K 2O (Na 2O /K 2O =0.9～1.3),87Sr /86Sr >0.704,
N d <0(很少>0)。中国东部具埃达克岩特征的火山岩是陆相的，显然与板块的消减作用无关，是陆内岩浆作用的产物，本文称为“C 型埃达克岩”，推测是来自软流圈地幔的玄武岩底侵到加厚的陆壳(>50km )底部导致下地壳基性岩部分熔融形成的。相应地，太平洋及其周边的埃达克岩则称为“O 型埃达克岩”。
从图2看出，中国东部埃达克岩(均为C 型的，下同)亏损HREE ，暗示下地壳部分熔融形成埃达克岩的残留物是辉石和石榴石。埃达克岩无负铕异常，暗示残留物中无斜长石。埃达克岩富Al 和Sr 也与此
有关。实验研究和地质证据表明，埃达克岩可以在较宽的压力范围内(10～26kbar )由低钾拉斑玄武岩脱水熔融形成，但是在大多数情况下形成的压力较高(18～26kbar )，大约相当于60～85km 深度(Dr um mond and Defant,1990;Rapp et al.,1991;Peacock et al.,1994)。因此，埃达克岩有确定的成因和构造含义：它是镁铁质岩石在高压下部分熔融形成的。根据实验岩石学资料推测，中国东部燕山中晚期埃达克岩的源区深度至少大于50km 。按照地壳均衡作用原理，在燕山中晚期中国东部可能是一个高原，与现今青藏高原的高度可以类比。
根据埃达克岩的分布和其它相关资料，中国东部高原的大体范围见图1。北部在冀北-辽西的张家口-北票-彰武一带，该区有晚侏罗-早白垩世埃达克岩的分布，其北出露在内蒙扎鲁特旗和天山县-带的同时代火山岩(陈义贤等,1997)不具备埃达克岩的特征(图2)。
249 2期张 旗等：燕山中晚期的中国东部高原：埃达克岩的启示
图1 燕山中晚期中国东部高原范围及相关地质事件
说明见正文。附图引自Davis et al.(1998)，从北向南的3条构造界线依次为：鄂霍茨克-蒙古缝合带,
阴山-燕山推覆构造带和秦岭-大别碰撞带，秦岭-大别带转换为NNE 方向的郯庐断裂带
Fig .1 Range of E ast China Plateau in mid -late Yanshanian period an d the relative geological events
辽东半岛和胶东半岛有埃达克岩出露(林景仟等,1992)。朝鲜的资料很少，据“朝鲜地质”(Geol.Inst.,Acad.Sci.,D R P Ko rea,1993)介绍，晚侏罗-早白垩世的火山岩以安山岩、英安岩、石英斑岩和凝灰岩为主，白垩纪的Amnokgang 杂岩(100Ma)主要由闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩组成，富集LREE 和Sr (但未见数据)，推测可能相当于埃达克岩的特征，朝鲜可能处于高原范围内。山东青山组火山岩(K 1)和许多中生代侵入岩属于埃达克岩，但在莱阳、诸城和蒙阴地区有侏罗纪晚期-白垩纪的恐龙分布(甄朔南,1997)，也许该区正处于高原的边界。高原的东界可能从朝鲜的南端折向胶东，胶东至上海一段被第四系和海水掩盖，情况不清。埃达克岩的南界在长江中下游一线(毛建仁等,1990)，浙闽和南岭中生代火山岩和侵入岩据笔者初步判断非埃达克岩。西界未见到可靠的埃达克岩出露，推测高原范围限于鄂尔多斯盆地以东。需要指出的是，高原的范围应大于埃达克岩的分布区，因此，高原的范围还有许多不确定的地方，尤其是其东界。
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图2 中国东部燕山中晚期埃达克岩类M OR B 标准化的蛛网图
a .辽西北票大黑山和彰武德惠营子火山岩(陈义贤等,1997);
b ，胶东昆嵛山和玲珑花岗岩(林景仟等,1992);
c ，南大别司空山和大同花岗岩(金成伟，未刊);d，鄂东南铁山(马昌前等,1993)。阴影区为O 型埃达克岩范围(Defant et al.,1991;Kay et al.,1993;Sajona et al.,1993;M orris ,1995;M uir et al.,1995;Stern an
d Kilian,1996)
Fig.2 M ORB-normalized spid erdiagram for adak itic r ocks of mid-late Yanshan period from easter n Ch ina
3 中国东部高原可能存在的其它证据
高原抬升必然对高原及周边地区的古地理、古气候、古环境、古生物等产生直接的影响。据笔者目前的认识，下面一些零星的资料或许是有启发的。
高原抬升导致大规模的剥蚀作用，除了大片新生界沉积物覆盖外，高原范围内主要由前震旦系、少量
古生界和零星的中生界组成。据石油钻井资料，华北平原的前第三纪地层主要由中上元古宙、太古宙和下古生界组成，上古生界和中生界零星出露(刘前志,1987)。相比之下，高原周边晚侏罗-早白垩世地层分布较多。中国的晚侏罗-早白垩世地层主要分布在西部地区。
高原抬升的剥蚀物堆积在何处?鄂尔多斯盆地和川滇盆地可能接受了来自高原的部分沉积物，但上述盆地规模较小，推测大部分剥蚀物有可能向东堆积在东海地区。
高原的隆升对古生物种及其分布有明显的影响。以早白垩世的“热河生物”为例,251
2期张 旗等：燕山中晚期的中国东部高原：埃达克岩的启示
它发源于冀北-辽西地区可能并非偶然(王思恩,1990,1999；洪友崇,1993)。“热河生物”主要分布在中国北方(东北、内蒙、西北)、西伯利亚和蒙古等地，中国南方仅零星分布，推测可能与中国东部高原对气候的隔挡有关。中国北方和南方侏罗系生物区系的不同，也可能受高原的影响。
恐龙等大型食草型动物需要大量的食物，不会生活在寒冷贫瘠的高原地区。中国侏罗-白垩纪的恐龙大体均分布在中国东部高原范围之外，如：山西天镇，河北万全，辽宁北票、朝阳，山东莱阳、诸城、蒙阴，安徽宣城，江西弋阳，湖北郧西及河南西峡等地(甄朔南, 1997)，可能从另一个侧面限制了高原的范围(图1)。
海水87Sr/86Sr同位素演化与构造作用的关系:Richter et al.(1992)和How arth and M cArthur(1997)发现，从40M a至今，海水Sr初始值急剧升高，表明有大量Sr初始值高的物质加入，推测可能是青藏高原抬升的影响(Richter et al.,1992)。我们注意到，在120～150M a(中侏罗世晚期-早白垩世中期)期间,Sr初始值曲线也有一个明显增高的区段
应对方式问卷(图3)，该区段与中国东部高原抬升的时限吻合,
或许是中国东部高原抬升事件的反映。
图3 206M a以来全球海水平均Sr初始值随时间演化曲线(Ho w arth and
M cA r thur,1997)
以人为本的管理理念>haipadFig.3 (87Sr/86Sr)i ratios vs.time diagr am for global seaw ater since206Ma 4 中国东部高原隆升和减薄机制种种迹象表明，以大别地块的折返为标志，中国东部高原可能在三叠纪晚期已经开始抬升了(董树文等,2000)。中国东部高原大规模抬升大约在早侏罗世门头沟煤系发育之后和晚侏罗-早白垩世埃达克岩形成之前，埃达克岩的形成导致下地壳的拆沉作用，推测大规模拆沉作用发生在晚白垩世，高原在晚白垩世之后才开始大规模塌陷。
侏罗-白垩纪时期，中国东部高原周围有3个缝合带(图1及附图)：一个为鄂霍茨克-蒙古缝合带，板块向北消减(引自Dav is et al.,1998)；另一个是东面的伊泽奈崎板块，可能在晚侏罗世时开始向东俯冲(引自董树文等,2000)，它远离中国东部，对中国东部的影响很小；还有一个远在西南地区的班公湖-丁青-怒江缝合带，对中国东部高原几乎没有什么作用。因此，中国东部高
原的隆升可能与上述板块消减作用无关，而是陆内事件的产物。
华北地区从中元古宙-三叠纪为连续稳定的沉积，至侏罗纪开始“活化”，因此,“燕山运动”主要表现为大
规模的岩浆活动和地壳大范围的升降作用。高原内部燕山期的变形作用主要表现为宽缓的褶皱和断裂，比较强烈的变形主要发育在高原边部，如阴山-燕山EW向推覆构造带(和政军等,1998;Davis et al.,1998)。高原内部变形弱而边部变形强，说明晚侏罗-早白垩世的陆内缩短作用可能主要被高原周边吸收了。Yin and Nie(1993)提出了扬子板块在三叠纪时与华北板块碰撞的模式，该模式未讨论扬子板块下插到华北板252地 质 科 学2001年
