厄立特里亚中部Adi Keyh A型流纹岩成因及地质意义

曾国平，王建雄，向文帅，童喜润，邵 鑫，胡 鹏，吴发富，姜军胜，向 鹏

中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心），武汉 43205

自南而北贯穿在东非高原上的东非裂谷系统（EARS）经历了始新世（～45 Ma）以来长期的地幔柱活动（姚华舟等, 2018），形成了规模与峨眉山（Xu Y G et al., 2008; 夏林圻等, 2012）、西伯利亚（夏林圻等, 2012; Reichow et al., 2005）和德干高原（Peng Z X and Mahoney, 1995; Sheth et al., 2001）相当的埃塞俄比亚大火成岩省（LIP）（Ayalew and Gibson, 2009），包含了地球上最年轻的、出露最好的大洋溢流玄武岩（CFB）-大洋岛弧玄武岩（OIB）-洋中脊玄武岩（MORB）-流纹岩火山岩序列。EARS形成于地幔柱有关的大陆裂解过程（Marty et al., 1996），是一个由地幔柱大陆板内裂谷演变为初始大洋（红海和亚丁湾）的典型范例（姚华舟等, 2018），其构造环境及成因具有全球对比意义。

EARS经历了前-裂谷期（45～32 Ma）、裂谷期（26～12 Ma）和后-裂谷期（5～0 Ma）三个演化阶段（Stewart and Rogers, 1996; 姚华舟等, 2018）。已有研究主要侧重于前-裂谷期基性岩浆活动（Stewart and Rogers, 1996; Pik et al., 1998; George and Rogers, 2002; Kieffer et al., 2004; Meshesha and Shinjo, 2007），以及埃塞俄比亚大裂谷（MER）（Furman et al., 2006a; Caricchi et al., 2006; Rooney et al., 2007）和阿法（Afar）洼地（Barrat et al., 2003）的后-裂谷期火山作用，而对于裂谷期岩浆岩的地球化学研究有限（Kieffer et al., 2004; Furman et al., 2006b）。并且，前人研究也主要集中于埃塞俄比亚大裂谷、阿法洼地及其南部肯尼亚裂谷（KR）（姚华舟等, 2018），对于EARS北部厄立特里亚境内的新生代火山岩研究十分有限（Teklay et al., 2005; Abbate, 2014）。目前的观点普遍认为，大多数火成岩省的岩浆活动主要源自岩石圈地幔和软流圈地幔的部分熔融（Baker et al., 1996; Hawkesworth et al., 1999），双峰式火山岩套中的流纹岩可能有地壳物质贡献的记录，如Paraná-Etendeka（Kirstein et al., 2000）、峨眉山（Xu Y G et al., 2008）和Chon Aike（Riley et al., 2001）。前人针对EARS中新生代基性岩开展较多研究，而对其中的流纹岩研究较为薄弱。

2011年，中国地质调查局武汉地质调查中心（以下简称武汉中心）在对厄立特里亚中南部地区开展地质地球化学调查时，于Adi Keyh地区识别出一套古近纪-新近纪火山岩。2019年，武汉中心针对区内出露的玄武岩-流纹岩双峰式火山岩组合开展了详细的野外调查和系统的采样工作。本文主要针对厄立特里亚中部Adi Keyh地区流纹岩，通过地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf-Sr同位素的研究，分析其成因类型和成岩机制，探讨其构造意义，为该区新生代岩浆作用和构造背景等提供参考。

1 地质背景与岩石学特征

1.1 地质背景

厄立特里亚地处非洲东北部，区内地质特色是出露大面积的新元古代变质岩和新生代火山熔岩，其间断续夹有少量古生代和中生代的沉积物（Abbate et al., 2014）。新元古代变质岩形成于东、西冈瓦纳拼合过程（Johnson et al., 2011; Stern et al., 2011），新生代火山熔岩则与EARS有关。东北非地区的新生代火山熔岩分布极不均匀，超过90%分布于埃塞俄比亚（图1a）。岩性以玄武质熔岩、流纹质熔结凝灰岩和火山碎屑岩为主，玄武质火山碎屑岩和流纹质熔岩较少。流纹岩主要为普里尼式-超普里尼式火山喷发形成（Pik et al., 1998; Ayalew et al., 2002；Ayalew and Gibson, 2009）。现存的火山熔岩面积超过600万平方千米，总量约35万立方千米，据估计其原始体量可达100万立方千米。EARS开始于始新世晚期，最早形成的火山熔岩是45～40 Ma的拉斑玄武岩和～35 Ma的碱性玄武岩，主要分布于埃塞俄比亚南部和西南部。随着渐新世（31～29 Ma）阿法地幔柱的活动，红海南部大陆裂解，短时间内（～1 Ma）喷发了大量玄武熔岩和流纹岩，同时形成拉斑质和碱性火山岩（Ayalew and Gibson, 2009）。大约11 Ma时，随着岩石圈伸展向南迁移，形成埃塞俄比亚主裂谷和图尔卡纳（Turkana）凹陷，伴随大量流纹质和玄武质火山活动，玄武质熔岩为弱碱性，流纹质岩石为过碱性。厄立特里亚位于EARS北侧，受影响相对较弱，新生代火山岩主体分布于其中南部和东部（图1a）。

Adi Keyh位于厄立特里亚中部，北距其首都阿斯马拉（Asmara）约80 km，有公路联通。区内出露地层主要为新元古代Tsuliet岩群，为一套变火山岩、变火山碎屑岩、变沉积岩构成的层状岩石，岩层走向近南北向，从东向西按岩性组合可划分为四个组级非正式岩石地层单元。其次为古生代—新近纪沉积地层，主要由砾岩、砂岩、泥岩以不规则状分布于山体顶部。火山岩主要为一套渐新世陆相火山喷发组合，主要岩性为溢流玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩组合。溢流玄武岩位于底部，是本区最老的火山喷出物，被火山碎屑岩嵌入和覆盖，并被上新世的碱性岩、粗面岩岩颈切割。Adi Keyh东南部Kerbesa村内可见火山角砾岩、流纹岩集中分布于破火山口及其周缘。新元古代粗粒二长花岗岩呈不规则状产出于研究区西北侧，侵入体长轴近南北向分布。研究区构造发育较少，仅见北部少量推测断层（图1b）。

图1 非洲东北部新生代火山岩（a）（据Abbate et al., 2014）和厄立特里亚中部Adi Keyh地区（b）（据陈开旭等, 2013）地质图Fig. 1 The Cenozoic volcanic rocks in NE African (a) (after Abbate et al., 2014) and geological map of the Adi Keyh in Central Eritrea (b) (after Chen K X et al., 2013)

1.2 岩石学特征

Adi Keyh流纹岩呈浅肉红色，流纹构造明显（图2a），具斑状结构，局部为霏细结构（图2b）。斑晶主要是石英（含量＜1%）、火山玻璃和岩屑。基质部分为隐晶质，部分为长英质微晶。

石英斑晶无色透明，它形粒状，粒径0.2-0.7 mm，正低突起，边部被熔蚀，且有裂纹和窄的反应边，与基质接触边部为细小毛发状长英质颗粒或者隐晶质（图2b）。火山玻璃为无色透明，脱玻化明显，多为纤维状或隐晶质玉髓（图2c）。岩屑为褐铁矿化长英质岩屑，内含沸石（图2d）。

基质主体为隐晶质-微晶长英质矿物，其中长石主要为斜长石，局部长英质呈放射状晶簇（图2b，c，d），未见碱性长石。薄片中间有少量不透明矿物，主要呈棕褐色，可能是褐铁矿，含量少于3%。

图2 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩岩石学特征Fig. 2 Hand specimen and micrographs of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritreaa. 流纹岩手标本；b. 石英斑晶与流纹构造（镜下正交偏光）；c. 脱玻化的火山玻璃（镜下正交偏光）；d. 长英质岩屑（镜下正交偏光）；Qz-石英，Pl-斜长石

2 样品与测试方法

本次研究在厄立特里亚中部Adi Keyh地区共采集了5件流纹岩样品，样品较新鲜，且采样位置分布均匀，具有较好的代表性。5件样品均开展了全岩主量、微量和稀土元素以及Sr同位素分析，选取其中1件样品（KB1901-b04，采样位置：N14°43′10″，E39°25′03″）进 行LA-ICP-MS锆 石U-Pb和Hf同位素测试，所有分析均在自然资源部中南矿产资源监督检测中心完成。

全岩地球化学分析需将新鲜流纹岩样品先去除风化面，再破碎、研磨至200目。主量元素分析采用帕拉科生产的AXIOS型X-荧光光谱仪（XRF），分析精度高于1%。微量元素分析运用美国热电公司生产的X Ⅱ Series型等离子体质谱仪（ICPMS），分析过程中采用与来样岩性相近的国家一级标样控制分析质量。主、微量元素分析具体流程详见赵凯等（2020）、刘超然等（2021）。稀土元素分析流程：称取50 mg样品于塑料坩锅中，用H2SO4、HClO4、HF和HNO3于控温电热板上加热消解，蒸干。以（1+1）王水和H2O，加热溶解盐类后定容至100 mL。以103Rh和185Re作内标元素直接测定稀土各分量。

锆石同位素分析的前期准备主要由广州拓岩检测技术有限公司完成，首先将岩石样品粉碎淘洗后用电磁选和重液浮选法分选，镜下选出无明显裂痕且晶形和透明度较好的锆石，然后均匀粘贴在环氧树脂表面，打磨抛光并露出近中心部位，进行反射光、透射光和阴极发光显微照相。在此基础上选择包体和裂痕少，环带较好的锆石作为分析对象，采用GeoLas 2005（Lambda Physik，德国）为激光剥蚀系统。锆石U-Pb定年的激光束斑为32μm，ICPMS为Agilent 7500a，详细的仪器操作条件和数据处理方法参见Liu Y S et al.（2008, 2010a, 2010b）。在锆石U-Pb分析的相同点位或附近分析Hf同位素，激光束斑为50μm，MC-ICP-MS为Neptune Plus (Thermo Fisher Scientific，德国)，详细仪器操作条件和分析方法参见Hu Z C et al.（2012）。采用软件ICPMSDataCal（Liu Y S et al., 2008, 2010a）离线处理分析数据。锆石U-Pb年龄谐和图绘制、年龄权重平均计算以及Hf同位素计算等均采用Isoplot/Ex_ver3软件（Ludwig, 2004）进行。

全岩Sr同位素组成分析采用热电离质谱仪Triton（00682T）完成。整个分析过程用标准物质NBS987和GBW04411分别对仪器和分析流程进行监控。仪器标样NBS987的87Sr/86Sr同位素组成测定平均值为0.71028±0.00002（2σ），流程标样GBW04411（钾长石）的87Sr/86Sr同位素组成测定平均值为0.75999±0.00020（2σ），全流程Sr空白为3×10-10g。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年龄

Adi Keyh流纹岩的锆石U-Pb同位素测试结果见表1。锆石多呈不规则菱形，少量为短柱状，它形-半自形，锆石粒径为60～150μm。锆石表面裂隙较少，振荡环带清晰且窄细（图3）。测试点的Th含量为95.6×10-6～1977×10-6，U含量为128×10-6～ 1439×10-6，Th/U比值变化范围为0.69～1.37（均值1.03），表明其为岩浆成因。23个测试点的谐和度均超过95%，均位于谐和曲线及附近，表明锆石未遭受明显的后期热事件影响。206Pb/238U年龄范围为25.7～27.0 Ma，其年龄加权平均值为26.1±0.2 Ma（MSWD=0.45），代表其成岩年龄（图4a）。

图3 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩锆石阴极发光照片Fig. 3 Zircon CL images of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea红圈及黑色数字代表U-Pb年龄点位及年龄值，黄圈及黄色数字表示Hf同位素分析点位及εHf (t)值

图4 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩锆石U-Pb年龄谐和图（a）和锆石REE球粒陨石配分模式图（b）Fig. 4 Zircon LA-ICP-MS U-Pb isotope Concordiadiagram (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) from the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea

锆石的稀土元素整体显示出重稀土元素富集、轻稀土元素相对亏损的左倾模式，且具有明显的负Eu异常和正Ce异常，Y/Ho比值为26.73～27.88（均值27.53），具有典型岩浆锆石的特征（Hoskin, 2005）。锆石Ti含量温度计估算的结晶温度为672～859℃，均值为795℃。

3.2 全岩地球化学特征

1σ 0.5 0.4 0.3 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.3 0.5 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.4 0.6 0.4 0.5 0.5(Ma)206Pb/238U 26.2 26.6 26.4 26.0 26.6 26.1 26.0 25.9 25.7 26.2 25.9 25.7 26.0 25.7 25.8 26.0 26.3 26.2 26.1 27.0 26.0 26.2 26.1果结试U-Pb测石锆岩纹Adi Keyh流部中亚里特立1 厄表Table 1 LA-ICP-MS U-Pb data of zircons from the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea龄年1σ 1.5 0.6 0.6 1.2 1.2 1.3 0.7 0.7 1.2 1.0 1.1 0.7 1.0 1.0 1.3 0.6 1.3 1.0 0.8 1.9 0.8 1.6 1.1 207Pb/235U 27.5 26.9 27.3 25.5 25.8 26.2 26.6 26.8 26.7 27.5 25.0 26.3 26.0 25.9 25.0 26.0 26.8 25.9 25.6 26.0 27.2 25.5 24.9 1σ 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 206Pb/238U 0.0041 0.0041 0.0041 0.0040 0.0041 0.0041 0.0040 0.0040 0.0040 0.0041 0.0040 0.0040 0.0040 0.0040 0.0040 0.0040 0.0041 0.0041 0.0041 0.0042 0.0040 0.0041 0.0041值1σ比0.0015 0.0006 0.0006 0.0012 0.0012 0.0013 0.0007 0.0007 0.0012 0.0011 0.0011 0.0007 0.0010 0.0010 0.0013 0.0006 0.0013 0.0010 0.0008 0.0019 0.0008 0.0016 0.0011素位同207Pb/235U 0.0275 0.0268 0.0273 0.0254 0.0257 0.0262 0.0265 0.0268 0.0266 0.0275 0.0249 0.0262 0.0259 0.0258 0.0249 0.0259 0.0267 0.0258 0.0255 0.0259 0.0272 0.0255 0.0248 1σ 0.0030 0.0010 0.0010 0.0021 0.0021 0.0024 0.0012 0.0013 0.0022 0.0020 0.0022 0.0012 0.0019 0.0021 0.0024 0.0010 0.0025 0.0020 0.0013 0.0039 0.0014 0.0034 0.0020 207Pb/206Pb 0.0497 0.0472 0.0483 0.0456 0.0455 0.0475 0.0476 0.0484 0.0487 0.0494 0.0462 0.0476 0.0472 0.0476 0.0456 0.0465 0.0479 0.0466 0.0456 0.0469 0.0488 0.0468 0.0451 Th/U 0.80 1.37 0.89 1.32 1.08 0.81 1.14 1.09 1.14 0.83 1.17 1.03 1.06 1.18 1.35 1.19 0.92 0.89 1.03 0.69 1.12 0.74 0.77 238U10-6）（×242 1439 1021 326 248 209 1033 822 283 373 306 1286 289 371 317 1033 184 433 900 143 928 128 259 232Th10-6）（×192 1977 910 430 268 169 1178 896 324 309 358 1331 306 436 429 1230 169 387 925 99.1 1043 95.6 199号点KB1901-b04 - 1 KB1901-b04 - 2 KB1901-b04 - 3 KB1901-b04 - 4 KB1901-b04 - 5 KB1901-b04 - 6 KB1901-b04 - 7 KB1901-b04 - 8 KB1901-b04 - 9 KB1901-b04 - 10 KB1901-b04 - 11 KB1901-b04 - 12 KB1901-b04 - 13 KB1901-b04 - 14 KB1901-b04 - 16 KB1901-b04 - 18 KB1901-b04 - 19 KB1901-b04 - 20 KB1901-b04 - 22 KB1901-b04 - 23 KB1901-b04 - 24 KB1901-b04 - 25 KB1901-b04 - 26

Adi Keyh流纹岩的全岩地球化学结果及相关参数列于表2。总体上显示出高硅、富碱、富钾的特征，SiO2变化范围为72.97%～73.53%，平均值为73.15%。在TAS图解中5件样品均落入流纹岩区域内（图5a），属于高硅流纹岩系列；碱质含量较高，ALK（Na2O+K2O）为8.94%～9.12%，平均值为9.05%，同时K2O/Na2O的比值为1.15～1.18，平均值为1.17。在SiO2-K2O图解中，样品均落入高钾钙碱性区域，显示出高钾钙碱性特征（图5b）。Al2O3含 量 为12.35%～12.66%（均 值12.54%），铝指 数A/CNK为1.00～1.02（均 值1.01），A/NK为1.03～1.03（均值1.03），属弱过铝质岩石（图5c）。5件样品均有富铁（FeOT=3.50%～3.73%）、相对贫镁（MgO=0.08%～0.103%）和 钙（CaO=0.09%～0.21%）的特点，FeOT/MgO的比值为33.01～46.67，属于铁质系列岩石（图5d）。

表2 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩主量（wt.%）、微量和稀土（×10-6）元素测试结果Table 2 Major oxides (wt.%) and Trace elements (ppm) of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea

图5 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩主量元素特征图解Fig. 5 Major element diagrams of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea(a) 火山岩TAS分类图解（底图据Le Maitre, 1989）；(b) K2O-SiO2图解（底图据Peccerillo nad Taylor, 1976）；(c) A/NK-A/CNK图解（底图据Maniar and Piccoli, 1989）；(d) FeOT/( MgO+ FeOT)-SiO2图解（底图据Frost et al., 2001）.

Adi Keyh流纹岩的ΣREE为809.16×10-6～ 1003.51×10-6，平 均 为914.4×10-6，远 高 于 地 壳平 均 值（117.98×10-6）（Taylor and Mclennan, 1981）。LREE为668.04×10-6～814.85×10-6，平均为747.75×10-6，HREE为141.12×10-6～188.66×10-6，平均为166.64×10-6。LREE/HREE为4.32～4.73，平均为4.49。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线总体右倾，LREE富集，HREE相对亏损，其中La/Sm和Gd/Yb比值分别为6.30～6.67和1.85～1.93，表明轻稀土分馏程度较重稀土更为显著（图6a）；Eu负异常强烈（δEu=0.28～0.30，平均为0.29），说明岩浆演化过程中发生了长石的结晶分异或部分熔融过程中源区有斜长石残留。微量元素原始地幔标准化蛛网图（图6b）显示，岩石较富集Th、La、Ce、Nd、Zr元素，略微亏损Ta、Nb，强烈亏损Ba、Sr、P、Ti元素。

图6 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（a）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）（标准化值据Sun and McDonough, 1989）Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea (The chondrite and PM normalizing values are from Sun and McDonough, 1989)

3.3 锆石原位Hf同位素特征

在锆石U-Pb测年的基础上，进一步开展了原位Hf同位素分析。锆石Hf同位素的分析点位及对应的εHf(t)值（黄色数字所示）见图3，Hf同位素组成、相关参数及计算结果列于表3。结果显示，Adi Keyh流纹岩锆石的176Hf/177Hf比值变化在0.283096～0.283335之间，εHf(t)值较为集中，显示为异常高的正值（+12.0～ +20.4）。在锆石εHf(t)频率直方图（图7a）上，Adi Keyh流纹岩具有单峰组成特征。

表3 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩锆石Hf同位素分析结果Table 3 Lu-Hf isotopic compositions of zircons from the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea

图7 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩锆石Hf同位素图解Fig. 7 Hf isotope diagrams for the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea（a）锆石εHf(t)直方图；（b）锆石εHf(t)-年龄（Ma）图解.

3.4 全岩Sr同位素特征

本次研究分析了5件流纹岩的全岩Sr同位素组成（表4），结果显示Adi Keyh流纹岩具有较为均一的Sr同位素初始值（0.70424～0.70477），且初始值较低（均值为0.70460），揭示了其与地幔的亲缘性。

表4 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩Sr同位素分析结果Table 4 Sr isotopic compositions of the Oligocene rhyolite in Central Eritrea

4 讨论

4.1 岩石类型

A型流纹岩代表产于伸展构造背景（非造山或裂谷环境）中高温无水的岩浆岩（＞760℃），其以“富碱”、“高温”、“无水”为特征（Loiselle and Wones, 1979; 吴福元等, 2007; 张旗等, 2012），具有较高的SiO2、Na2O+K2O、FeOT/MgO和较低的CaO含量，富集Ga、Zr、Nb、Ta、Y、Ce、F、REE等元素，亏损Ba和Sr。从岩石类型上，A型流纹岩可以是碱性流纹岩，也可能是钙碱性、弱碱-准铝质、弱过铝质流纹岩（许保良等, 1998）。

Adi Keyh流纹岩具有较高的硅含量（SiO2=72.97%～73.53%），P2O5含量极低（0.056%～ 0.057%），A/CNK比值也较低（1.00～1.02）（表2），且未见富铝矿物等特征，基本排除S型流纹岩的可能。同时，岩石富钾（K2O/Na2O=1.15～1.18）、铁质（FeOT=3.50%～3.73%）等也明显不同于I型流纹岩（贾小辉等, 2009）。其富碱（ALK均值9.05%）和稀土元素（REE均值914.39×10-6），贫Al2O3（均值12.54%）和Sr（均值10.56×10-6）等特征与A型流纹岩的吻合度较高（Loiselle and Wones , 1979; Whalen et al., 1987; 张旗等, 2012）。样品10000×Ga/Al 为3.42～3.58，均大于2.6；Zr+Nb+Ce+Y为1688.1× 10-6～1984.6×10-6，远大于350×10-6。在流纹岩岩石类型判别图解中（图8），均落入A型流纹岩区域。锆石Ti含量温度计估算的结晶温度中值为795℃，也呈现出较高的成岩温度下限。综上所述，Adi Keyh流纹岩应属于A型流纹岩。

图8 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩类型判别图解（据Sun and McDonough, 1989）Fig. 8 Adi Keyh Rhyolite samples plotted in the discrimination diagrams for A-type granitoids（after Sun and McDonough, 1989）(a) Nb-10000×Ga/A1图解；(b) Zr-10000×Ga/A1图解；(c) (K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)图解；(d) FeOT/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y)图解；A-A型流纹岩；I&S-I型与S型流纹岩；FG-分异的流纹岩；OGT-未分异的M、I、S型流纹岩.

4.2 成岩机制

A型流纹岩可能的形成机制主要有幔源岩浆与壳源岩浆混合（Yang J H et al., 2006）、幔源岩浆结晶分异（Eby, 1992）以及地壳物质部分熔融（Skjerlie and Johnston, 1992; Patiño Douce, 1997）三种。Adi Keyh流纹岩的标本和显微镜下的特征显示，其缺乏镁铁质暗色微粒包体，Hf（表3）和Sr（表4）同位素组成及全岩地球化学成分都较为均一，与壳幔岩浆混合作用产生的相对分散的同位素特征（Griffin et al., 2002; Eiler, 2007）明显不同。显然，地质和地球化学特征都不支持Adi Keyh流纹岩为壳幔混合成因。

幔源玄武质岩浆结晶分异通常形成过碱质岩浆（Patiño Douce, 1997），这与厄立特里亚Adi Keyh流纹岩弱过铝质的特征不一致。此外，Adi Keyh流纹岩外围虽发育大面积玄武岩，但是缺失安山岩等一系列过渡岩石类型，这与幔源岩浆结晶分异作用的岩石类型组合也明显不同（Litvinovsky et al., 2002）。并且当前的共识也认为流纹岩来自幔源岩浆也极少见（吴福元等, 2007）。因此，Adi Keyh流纹岩由幔源岩浆结晶分异形成的可能性不大。

研究表明，不同地壳物质的部分熔融都可以形成A型流纹岩，如变质沉积岩（Collin et al., 1982）、无水下地壳残留体以及新生镁铁质下地壳（雷勇亮等, 2021）等。Adi Keyh流纹岩的弱过铝质特征，较高的相容元素含量（Cr：4.78×10-6～14.90×10-6、Ni：2.76×10-6～4.96×10-6、Co：0.36×10-6～2.20×10-6）和Nb/U、Ce/Pb比值（均值36.61和19.90）（Hofmann et al., 1986）等，均有别于变质沉积岩部分熔融形成的岩浆岩。此外，Adi Keyh流纹岩的高TiO2/MgO比值（1.90～2.43）、高（Na2O+K2O）/Al2O3比值（0.72）和高SiO2（72.97%～73.53%）含量等与无水下地壳残留体部分熔融形成的岩浆岩也不一致（Skjerlie and Johnston, 1992）。

吴福元等（2007）指出，具有正εHf(t)值的花岗岩基本上都是初生地壳再造的产物，花岗岩中所包含的地幔地球化学信息很可能与新生镁铁质地壳有关，新生镁铁质下地壳的部分熔融可以产生A型流纹岩。Adi Keyh流纹岩εHf(t)值集中于亏损地幔演化线附近（图7b），Sr同位素初始值[(87Sr/86Sr)i=0.70424～0.70477]接 近 地 幔 值（Lindberg and Eklund, 1988），并具有较高的K2O（4.81%～4.92%）和相容元素（Cr、Ni、Co）含量等，均指示其可能为新生镁铁质下地壳部分熔融产物。综上所述，Adi Keyh流纹岩可能形成于东非EARS渐新世新生镁铁质下地壳的部分熔融。Adi Keyh流纹岩的MgO含量偏低、Fe/Mg比值较高，并且贫Ca，强烈亏损Ba和Sr，Eu负异常较强，反映源区经历了低程度部分熔融，斜方辉石和斜长石成为残留相（于玉帅等, 2011; 马超等, 2019）。

4.3 构造意义

研究表明，A型流纹岩的形成需要高温低压条件（张旗等，2012），主要形成于大陆弧后、后碰撞以及板内伸展等一系列地壳伸展减薄的构造环境（Whalen et al., 1996；Yang J H et al., 2006），因此A型流纹岩是判断伸展背景的重要岩石学标志（吴福元等, 2007）。伸展背景又可分为板片俯冲的弧后或碰撞造山后伸展背景和非造山环境中的大陆裂谷与板内热点、地幔柱等伸展背景（吴福元等, 2007）。俯冲-造山环境中大陆地壳或镁铁质下地壳物质的部分熔融通常形成A2型流纹岩（吕昭英等, 2019; Yan J M et al., 2019），非造山环境通常形成与洋岛玄武岩类似的A1型流纹岩（Yang J H et al., 2006）。Adi Keyh流纹岩5件样品在Nb-Y和Rb-（Yb+Ta）图解（图9a和b）中均落入板内区域，指示为非造山环境产物。并且，样品的Y/Nb比值为0.74～1.19，均小于1.2，在Nb-Y-Ce和Yb/Ta-Y/Nb图解（图9c和d）中也均落入A1型流纹岩区域，说明其属于A1板内型流纹岩（Yang J H et al., 2006）。姚华舟等（2018）在总结EARS的新生代火山作用地球化学标志过程中，指出区内流纹岩在Al2O3-SiO2哈克图中均落入裂谷+大陆造陆隆升的构造环境内，暗示其形成于陆内非造山环境。本文结合锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果（26.1±0.2 Ma），可以厘定Adi Keyh地区流纹岩为渐新世板内岩浆活动的产物。

图9 厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩构造环境判别图解（底图据Pearce et al., 1984和Yang J H et al., 2006）Fig. 9 Tectonic discrimination diagrams of the Adi Keyh Rhyolite in Central Eritrea (after Pearce et al., 1984 and Yang J H et al., 2006)

地幔剪切波速异常（Ritsema et al., 1999）、新生代岩浆活动（George et al., 1998）以及稀土元素地球化学（Schilling, 1973）等证据表明，从始新世（～45 Ma）以来，东北非地区经历了地幔柱大陆板内裂谷演变为初始大洋的构造活动过程（姚华舟等, 2018），形成了贯穿东非高原的EARS，并以双峰式火山岩组合为特色。厄立特里亚中部Adi Keyh地区的玄武岩-流纹岩双峰式火山岩组合基本符合EARS的火山岩组合特征。结合其成岩年龄，本文认为该流纹岩的形成与EARS地幔柱活动有关。虽然，学界对于是一个还是多个地幔柱活动导致EARS形成还存在争议（George et al., 1998；Ebinger and Sleep , 1998; Meshesha and Shinjo, 2008），但是一个基本的共识是连接红海、亚丁湾和东北非裂谷东支的三角点阿法地区在32～25Ma之间为地幔柱活动中心[也叫阿法地幔柱（Schilling, 1973）]，随 后 区 域 上 进 入 裂 谷 演 化 阶 段（26～12 Ma）。 综上可知，渐新世EARS裂谷期阿法地幔柱活动引发了岩石圈伸展，进而形成了厄立特里亚中部Adi Keyh地区的A型流纹岩。

5 结论

（1）厄立特里亚中部Adi Keyh流纹岩成岩年龄为26.1±0.2 Ma，属渐新世，具有A型流纹岩地球化学特征：高硅、富碱、富钾，并富集Th、La、Ce、Nd，Zr，而 强 烈 亏 损Ba、Sr、P和Ti，且Zr+Nb+Ce+Y含量和10000×Ga/Al比值高。

（2）岩石地球化学和Hf-Sr同位素特征指示，Adi Keyh流纹岩可能为新生镁铁质下地壳部分熔融的产物。

（3）微量元素地球化学图解指示Adi Keyh流纹岩为A1型板内流纹岩，构造背景为渐新世EARS裂谷期阿法地幔柱活动环境下引发的岩石圈伸展。

成文过程中与邱啸飞研究员、周佐民高级工程师及杨奇荻助理研究员等进行了有益探讨，在此致以诚挚谢意。感谢两位匿名审稿专家提出的建设性意见。