花岗岩成因

Question

如题所述

Answer 1

关于花岗岩成因的争论已有很久的历史，主要有岩浆派和交代派（花岗岩化派或变质论派）两大派的分歧。

1.岩浆成因论

认为花岗岩是由花岗岩浆冷凝结晶而成的，或由玄武岩浆分异的派生岩浆直接冷凝结晶而成，后者被越来越多的事实所否定。岩浆成因论依据如下：

1）相当于花岗岩成分的火山岩-流纹岩正在一些地方溢出。花岗岩侵入体与酸性岩密切共生；

2）花岗岩具有侵入体的产状，与围岩接触处有明显的界线，在内接触带有细粒冷凝边，围岩具热变质现象；

3）岩体内部从中央到边缘，可明显分出中央相、过渡相和边缘相，且具有流动构造，说明是由岩浆冷凝而成；

4）岩石中的矿物，具有从液态岩浆中结晶出来的顺序和结构特征，它们与人工熔融实验所得结果大致相符。

根据G.Faure（1972）所作500多个花岗岩样品⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值和年龄值的投影（图6-4）可以看出，其中只有20%投影点落在陆壳增长线（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值随时间而增长曲线）以上或其附近，代表了硅铝层物质熔融成的陆壳型花岗岩；有50%的投影点落在玄武岩源区，说明很少或没有受硅铝物质的混染，它可能是地壳下部玄武岩质层或上地幔部分熔融的产物，属幔源型花岗岩；还有30%的投影点落在两者之间，成因复杂，熔体可能来自地壳下部或上地幔，但受壳硅铝层的混染。

图6-4 花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值和年龄关系

图中的“陆壳”是指陆壳增长线，阴影表示大洋玄武岩区近似的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，方框表示北美若干主要花岗岩岩基⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值和近似年龄（据G.Faure，1972）

2.交代成因论（花岗岩化）

该观点认为花岗岩类岩石是在一定条件下，来自地壳深处的富碱富硅稀薄溶液和变质热液以不同方式渗透交代原岩而形成。这种改造是在固体状态下进行的，无需经过岩浆状态，往往无空间位移，系原地形成，多分布于地槽褶皱回返的隆起区。

交代成因论的主要依据是：

1）能够解释巨大的花岗岩为什么能够占据庞大的空间问题，即现在被花岗岩占领的巨大的空间，原来是其他物质所充填，当花岗岩形成后，那么多的物质到何处去了？交代论认为早期形成的岩石经花岗岩化形成了花岗岩；

2）某些花岗岩体与周围的片麻岩呈渐变关系，岩体内部构造与周围的构造具有连续性；

3）岩体中的围岩交代残余体，与围岩方向一致，显然没有经过移动；

4）岩石的交代结构比较发育。

事实上，花岗岩体的形成同其他地质体一样，是长期、复杂地质作用的结果，地壳的不同部位所处的地质条件不同，经历的构造变动也不同，造成花岗岩成因的多样性。

3.花岗岩的成因分类

近年来，由于对花岗岩类岩石研究的不断深入，并运用了矿物共生分析、矿物地球化学和实验岩石学的大量资料，并结合板块构造理论，在国内外提出了不少有关花岗岩类岩石的成因分类，主要有以下几种。

（1）S型和I型花岗岩

怀特和查佩尔在研究了澳大利亚东南部拉克朗褶皱带的花岗岩类岩石后，于1974年提出了两种成因类型：一种是以壳层沉积物质为原岩（S型）；另一种是原岩的物质未经地表风化作用的火成岩（I型）。S型花岗岩一般为铝过饱和，富含石英及黑云母，含有钛铁矿，Fe³⁺/Fe²⁺比值低，δ¹⁸O值大于10‰，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值为0.709～0.718。I型花岗岩常含角闪石及磁铁矿，Fe³⁺/Fe²⁺比值高，δ¹⁸O值小于10‰，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值小于0.709。

（2）M型、I型、S型和A型花岗岩

皮切尔等根据花岗岩形成的构造环境，把花岗岩分成四种成因类型。

1）M型花岗岩：岩浆来自上地幔，为规模不大的大洋岛屿斜长花岗岩。

2）I型花岗岩：在活动大陆板块边缘和岛弧产出的、规模较大的辉长岩-石英闪长岩-英云闪长岩组合，以及在造山期后的隆起背景下生成的花岗岩和花岗闪长岩。

3）S型花岗岩：是地盾内部和大陆板块碰撞褶皱带内的铝过饱和花岗岩。

4）A型花岗岩：已稳定的褶皱带和地盾内隆起区的拉张性深断裂带及裂合带的碱性花岗岩。

（3）幔源型、同熔型和陆壳改造型花岗岩

我国一些学者通过对中国东南部花岗岩类进行系统分析、研究后提出，它们在岩石学、岩石化学、锶和氧同位素、形成时代、地质分布等方面具有明显差异，分成以下几种。

1）幔源型花岗岩类：沿元古宙江南地背斜西南侧（如东安期的桂北本洞英云闪长岩）和东南侧（如晋宁期的浙江绍兴西裘石英闪长岩）分布。与元古宙太平洋岩石圈板块俯冲带有关，该类花岗岩与超镁铁质侵入岩及基性火山岩有成因联系。有两种类型，一类是形成于超壳深断裂的碱性花岗岩，其岩石化学成分Na₂O＞K₂O，此类花岗岩常与稀土、铌矿床有关；另一类是英云闪长岩-斜长花岗岩-辉长岩组合，往往与蛇绿岩套或海相基性岩浆岩共生，岩石化学具有高Ca、Mg、Co、Ti、V的特征。它的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值小于0.705。δ¹⁸O值=6.7‰～8.1‰。

2）同熔型花岗岩类：由上地幔衍生物或地壳下部岩石部分熔融形成的岩浆，在上升过程中同化混染了硅铝物质或与由硅铝层熔融的岩浆混合而形成的岩石，往往与对应的火山岩共生。与西太平洋中生代板块活动有成因联系。它相对富Ca，其Al₂O₃/（Na₂O+K₂O+CaO）一般小于1，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.705～0.710。δ¹⁸O值一般小于10‰。常与Mo、Cu、Fe、Pb、Zn、W、Sn等矿床有成因联系，如江西德兴大型铜矿的形成与之有关。

3）陆壳改造型花岗岩：由地槽沉积物或变质岩经花岗岩化或熔融等形式反复改造而成。以花岗岩为主，很少有对应的火山岩伴生；该类花岗分布最广，在我国华南广大地区、东北长白山、西北阿尔泰、秦岭地区都有分布。岩体常含各种形态的暗色残留体，并常含有董青石、红柱石、硅线石等富铝矿物，在化学成分上，Al₂O₃/（Na₂O+K₂O+CaO）一般大于1，富钾，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr一般大于0.710，δ¹⁸O值＞10‰。该类花岗岩与W、Sn、Be、Nb、Ta、U、Th等矿有成因联系，如我国的W、Sn就产在该类花岗岩分布区。