花岗岩类的成因及成因分类
发布网友
发布时间：2022-04-26 01:20
共1个回答
热心网友
时间：2022-06-19 09:40
1.花岗岩类的成因
花岗岩是*壳中分布最广泛的岩石，与其他火成岩一样，是研究地球内部的“探针”，其形成演化与地球板块构造的成生演化、*壳生长、地球动力学有着紧密的联系，同时伴生丰富的矿产。因此，一直是地质学研究的热点。
在花岗岩类的研究中，人们常常较关心两个方面的问题:其一是岩体是以什么方式形成的;其二是一些大型的岩基是如何占据巨大的空间的。对这两个问题的长期研究，形成了花岗岩类岩浆成因和交代成因两种观点，这就是早期简单的二分法，即将花岗岩分为岩浆的(异地花岗岩，有单岩浆花岗岩和双岩浆花岗岩之分)和花岗岩化的(原地花岗岩，有深熔花岗岩和交代花岗岩之分)两大类。岩浆说已得到广泛公认，而交代说则众说纷纭，有水热交代说、岩汁交代说、岩浆交代说等。
交代成因论亦称为变成论，认为花岗岩类岩石是通过水热熔液、透岩浆熔液、岩汁等不同方式交代先成固态岩石形成的，即所谓的花岗岩化作用(granitization)。其形成机制更接近变质作用，岩体是在原地经交代作用形成的，又称原地(insitu)花岗岩。
花岗岩化理论 用超变质作用或深熔作用解释花岗岩的成因，深熔作用定义为先存岩石经熔融形成花岗岩的过程。花岗岩化理论最难以解释的是混合岩。区域变质作用与花岗岩成因(超变质作用)的关系远复杂于现有的认识，如华南大规模中生代花岗岩，形成于无区域变质作用的时期，是与板块消减有关的地壳缩短、增厚、岩石圈拆离等机制形成的，地壳的局部增厚使深部地温升高到足以使增厚地壳部分熔融形成花岗质岩浆。
岩浆成因与交代成因分歧的焦点在对深位大型花岗岩岩基的认识上，这些岩体与围岩的接触边界常呈现渐变过渡关系，无冷凝边，岩体内部尚残存与围岩区域构造相连续的片理或变余层理。花岗岩化观点认为，这些岩体是在不出现熔体的情况下，通过变质交代作用形成的，带入组分为K、Na、Si，带出组分为Fe、Mg、Ca，将偏基性的变质岩交代成花岗岩。但是否能形成大规模的岩体尚存异议。实验证明，在固态条件下，元素的扩散速度很慢，即便在岩浆温度条件下，也难产生大范围的成分变化。产于深变质岩区的混合花岗岩具十分明显的火成结构，围岩中可见大量因岩浆贯入而形成的岩脉。目前一般认为这类岩体是变质岩重熔的产物，只是岩浆未经迁移就地固结成岩，残余构造基本保持与围岩构造连续一致。因此用“原地花岗岩”来取代“交代花岗岩”更为贴切。
深熔作用或部分熔融作用可以用来解释花岗质岩基和其他侵入体成因，因为花岗质岩浆主要是由中、下地壳的岩石深熔(或部分熔融)形成的。深熔作用模式解释花岗岩类成因的优点在于:能容纳花岗岩类岩浆成因和花岗岩化成因的一些特征，能较好地解释花岗岩类在化学成分上具有较大变化范围的特点，且得到了实验岩石学研究的支持。
岩浆论 认为花岗岩类岩石是由花岗质岩浆冷凝形成的。其主要依据是这类岩石的野外产状、物质组成、共生组合关系以及高温高压实验所得的温压数据和相平衡关系等。地球上，特别是陆壳上确实存在相当于花岗岩类成分的火山岩，有时二者相共生，如我国东部某些地区流纹岩和花岗岩共存，次火山岩状的花岗斑岩存在于流纹岩系中，流纹质的火山碎屑岩大面积分布，这些都说明在地质历史的不同时期和阶段确实有花岗质岩浆的火山活动。其次，对花岗岩系(Q－Or－Ab－H2O系)的实验研究所指出，如果将标准矿物Q－Or－Ab≥80的花岗岩投影在该实验所得的相图中(图3－8)，其大部分都集中于最低熔点附近的带状部分内，表明花岗岩类的形成有着类似的结晶－液体的相互作用，即花岗岩类岩石是从岩浆或再生岩浆(深熔岩浆)的液相中结晶出来的。至于花岗岩浆的来源，可以有不同的形成方式，但就高温高压实验来看，在地壳的局部热流值较高的部分，某些深埋的沉积岩和变质岩，在一定的温压条件下造成深熔是完全可能的。
图3－8 花岗岩Q－Ab－Or相图及投点
据推断花岗岩浆的熔化温度可能在640～730℃之间，如果地热增温率为30℃/km，则在21km深处可产生花岗岩浆。如果地热增温率升高，其形成深度还可以更浅。这些深熔的花岗岩浆就可在地壳的不同部位形成各种花岗岩类岩石。
岩浆侵位形成的花岗岩与原地花岗岩(或交代花岗岩)的判别标志见表3－1。
表3－1 岩浆花岗岩与原地花岗岩的特征及区别
(据Hyndman，1985，修改)
岩浆成因的花岗岩类是指由岩浆侵位冷凝形成的花岗岩，主要强调在岩体的形成过程中经历过岩浆(熔体)阶段。由于其一般都是从岩浆源区分凝、上升迁移到异地就位形成的，亦称为异地花岗岩。绝大部分中浅成相的花岗岩与围岩之间具明显的侵入接触关系，如岩体切割围岩层理、片理，岩体具冷凝边和接触变质带等。
单纯从野外观察到的基性岩浆的活动规模上看，由玄武质岩浆分异形成的花岗质岩石似乎可以形成岩基规模的岩体，但岩浆的分异作用还受到岩浆动力学条件的制约，因此，在作出某个大型花岗岩类岩基是由玄武质岩浆分异形成的结论之前，需慎重。
2.花岗岩类的分类
(1)铝－碱分类
Clarke(1981)提出“过铝”的概念，用铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(摩尔比值)表达那些通过结晶分异和岩浆晚期及岩浆期后的热液蚀变所获得的“过量铝”。用该比值将花岗岩类岩石划分为过铝、偏铝和过碱性三类花岗岩(表3－2)。
表3－2 过铝、偏铝和过碱性三类花岗岩的特征
(2)构造分类
Pitcher(1984)提出，不同成因类型的花岗岩代表了不同的板块构造活动带，据此分为:①分布于*岛弧主要为斜长花岗岩的M型(幔源型)花岗岩;②以辉长岩－石英闪长岩－英云闪长岩组合为代表的属于板块边缘的科迪勒拉Ⅰ型花岗岩;③以花岗闪长岩和花岗岩为代表的造山期后隆起*下形成的加里东Ⅰ型花岗岩;④克拉通之上褶皱带和*碰撞褶皱带的过铝质花岗岩组合的S型花岗岩;⑤稳定褶皱带、克拉通膨胀处及裂谷的碱性花岗岩(A型花岗岩)。Pitcher的分类明确指出了花岗岩类和板块构造环境的相互作用关系，相对较全面地反映了花岗岩类的空间演化规律。Pitcher(1983)认为，花岗岩的成因类型能够鉴别源岩，而源岩一经鉴别出来就能识别大地构造环境。M型花岗岩浆可能来源于幔源物质或俯冲到火山弧之下的洋壳;Ⅰ型花岗岩浆来源于会聚板块边缘的陆壳下部，源岩可能是幔源底侵物质;S型花岗岩是*碰撞带和克拉通韧性剪切带的产物，地壳构造加厚使深部温度升高，地壳物质发生重熔;A型花岗岩既是地盾区与裂谷有关的岩浆活动产物，也是造山带稳定后的深成活动产物。
(3)综合分类
Barbarin(1999)在系统总结有关花岗质岩石分类特点的基础上，依据花岗质岩石的野外地质学、矿物组合、岩相学和岩石地球化学、地球动力学环境等特征，将花岗质岩石分为7种类型:含白云母的过铝质花岗岩类(MPG)、含堇青石的过铝质花岗岩类(CPG)、富钾的钙碱性斑状钾长石花岗岩类(KCG)、富角闪石钙碱性花岗岩类(ACG)、岛弧拉斑系列花岗岩类(ATG)、洋中脊拉斑质花岗岩类(RTG)、过碱性和碱性花岗岩类(PAG)。归纳总结了7类花岗质岩石的主要矿物组合、野外地质学和岩相学特征、主要元素和同位素特征和地球动力学环境，并指出2类过铝质花岗岩(MPG和CPG)完全或基本是壳源的;2类钙碱性花岗岩(KCG和ACG)是混源的;3类拉斑系列花岗岩或碱性花岗岩(ATG或RTG和PAG)完全或主要是幔源成因的。但是橄榄玄粗系列花岗岩(SHG)以幔源成因为主，也有壳幔混源成因的。
(4)花岗岩类S－I－M－A字母分类
花岗岩物质来源是现代岩石学研究的重要内容，是地壳与地幔相互作用的地球内部动力学的重要研究课题。过去的30多年中提出了20余种花岗岩的分类，主要的分类见表3－3。早期的分类只是开拓性地提出了某种类型的概念，后期的分类则是综合的、系统的。
表3－3 花岗质岩石主要分类方案对比表
表中代号:杨超群:MM变质－交代型，CR地壳重熔型，MS混合源型，MD岩浆分异型;B.Barbarin:CST地壳剪切、冲断型，CCA地壳碰撞原地型，CCI地壳碰撞侵入型，HLO晚造山混染型，HCA*弧混染型，TIA岛弧拉斑系列，TOR洋脊拉斑系列，A碱性系列;Didier等:C型壳源型(淡色花岗岩)，M型混合源型或幔源型(二长花岗岩和花岗闪长岩);张德全等:Su副变质低熔无包体花岗岩，Se副变质低熔含包体花岗岩，SI正、副变质岩低熔花岗岩，Iu正变质岩高熔无包体花岗岩，Ie正变质岩低熔含包体花岗岩，Au、Aa壳幔混合源碱性花岗岩，MI壳幔混合源花岗岩，M玄武质岩浆分异花岗岩;Maniar等:CCG*碰撞花岗岩，POG后造山花岗岩，CAG*弧花岗岩，IAG岛弧花岗岩，OP大洋斜长花岗岩，RRG与裂谷有关的花岗岩，CEUG*造陆隆升花岗岩;Pearce等:COLG碰撞花岗岩，VAG火山弧花岗岩，ORG洋中脊花岗岩，WPG板内花岗岩。
花岗岩类S－I－M－A字母分类系统并非一次由一人提出，而是从事花岗岩研究的地质学家长期研究逐步形成的。其运用花岗岩类的综合特征将花岗岩分为4类，将它们赋予了各自的成因意义———源岩性质，并分别以各自源岩英文词的第一个字母命名，谓之S型、I型、M型、A型;各类花岗岩主要分类指标的特征如表3－4。各类花岗岩综合的矿物组成及化学成分特征如表3－5。
表3－4 各类花岗岩主要分类指标的特征
表3－5 各类花岗岩综合的矿物组成及化学成分特征
我国在花岗质岩石成因分类方面作过许多研究，其中最有代表性的有徐克勤等(1983)和杨超群(1980，1982)的分类。他们在研究华南花岗岩的基础上，按照花岗质岩石的物质来源、形成方式、大地构造部位及花岗质岩石岩石学和成矿作用特征将花岗质岩石划分为陆壳改造型、过渡型地壳同熔型和幔源型(表3－3)，这种分类方法与国外的分类有异曲同工之妙，在国内获得了比较广泛的传播，国际上也有一定的影响。
花岗岩的构造岩浆组合主要反映花岗岩的岩浆类型与大地构造环境之间的成因联系。王德滋、舒良树(2007)把花岗岩的构造岩浆组合区分出5种主要类型:①洋壳俯冲消减型，如太平洋两岸的*边缘;②陆—陆碰撞型，如喜马拉雅—冈底斯碰撞造山带;③陆缘伸展型，如中国东南部伸展型*边缘、北美西部盆岭省;④陆内断裂坳陷型，如长江中下游断裂坳陷、钱塘江—信江断裂坳陷;⑤裂谷型，如东非裂谷、攀西裂谷。
