花崗巖類分類方案及其在造山帶地質(zhì)填圖中的局限性

趙亮亮，劉 雷，吳 亮

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047）

花崗巖類分類方案及其在造山帶地質(zhì)填圖中的局限性

趙亮亮*，劉 雷，吳 亮

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047）

花崗巖類是巖石圈的重要組成部分，在造山帶分布尤為廣泛。而花崗巖類的分類理論決定了造山帶花崗巖類區(qū)的地質(zhì)填圖方法，由于花崗巖類在形成和演化過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)過程，必然導(dǎo)致了造山帶花崗巖類區(qū)填圖方法的精度和準(zhǔn)確度。因而提出了在造山帶花崗巖類區(qū)填圖的建議，以期提高造山帶花崗巖類區(qū)地質(zhì)填圖質(zhì)量。

花崗巖類；造山帶；地質(zhì)填圖

造山帶是地球上部由巖石圈劇烈構(gòu)造變動(dòng)和其物質(zhì)與結(jié)構(gòu)的重新組建使地殼擠壓收縮所造成的狹長強(qiáng)烈構(gòu)造變形帶，而花崗巖類是巖石圈的重要組成部分，在造山帶分布尤為廣泛，是指示造山帶深部殼幔組成等主要信息的巖石探針，也是研究造山帶地球動(dòng)力學(xué)的主要窗口和首選途徑[1]?；◢弾r類區(qū)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和填圖是造山帶研究的基礎(chǔ)性工作和先行步驟，填圖質(zhì)量事關(guān)造山帶研究的全局[2]。

1 花崗巖類的分類及地質(zhì)填圖方法現(xiàn)狀

花崗巖類地質(zhì)填圖與花崗巖類的分類密不可分，同時(shí)伴隨科學(xué)技術(shù)和填圖實(shí)踐不斷發(fā)展和完善。

1.1 花崗巖類常用分類方案

（1）基本分類方案。基本分類是以礦物學(xué)—巖石學(xué)為基本準(zhǔn)則對(duì)花崗巖類進(jìn)行的分類方案,以國際地科聯(lián)（IUGS）火成巖分類委員會(huì)推薦的方案[3]為代表,在具體操作中通常采用Q-A-P三角圖解和配套圖解進(jìn)行巖石學(xué)分類。是以主要常見造巖礦物為對(duì)象的巖石分類定名方法,定名在野外露頭尺度觀察即可完成（有時(shí)需要借助鏡下薄片觀察）,具有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,易掌握,不帶成因等分析性和推斷性分類因素,因而可用于非造山帶區(qū)和造山帶區(qū)的所有花崗巖類分類和定名[4]。

（2）I-S-M-A分類方案。這一分類方案是被眾多學(xué)者認(rèn)可和使用的，最早由Chappell和White（1974）[5]在研究澳大利亞拉克蘭（Lachlan）褶皺帶早古生代花崗巖類巖石時(shí)提出，他們認(rèn)為I型花崗巖的源巖為未經(jīng)地表風(fēng)化作用的火成巖，而S型花崗巖的源巖為經(jīng)歷過地表風(fēng)化作用的沉積物質(zhì)；Loiselle和Wones1979年提出了A型花崗巖的概念[6]，他們認(rèn)為這類花崗巖具有堿性（alkaline），貧水（anhydrous），非造山（anorogenic）的特性，由于這三個(gè)特性英文單詞的首字母均為A，所以稱之為A型花崗巖；White[7]于1977年提出了M型花崗巖的概念，認(rèn)為花崗巖中還有少數(shù)部分可能直接來自地幔，是由地幔巖漿經(jīng)長期分異演化的產(chǎn)物，稱為幔源（mantle-derived）花崗巖，即M型花崗巖。

（3）綜合性分類方案。在基本分類基礎(chǔ)上綜合了各派生分類方案建立的分類為綜合性分類。最新的花崗巖類綜合性分類方案由法國學(xué)者Barbarin（1997）[8]提出。這一分類方案廣泛吸收了近年來許多學(xué)者對(duì)花崗巖類的分類方案,并將花崗巖類的主要造巖礦物組合、QAP巖石類型和野外關(guān)系及重要的巖石化學(xué)、同位素特征相聯(lián)系,同時(shí)也將主要巖石類型與花崗巖的形成環(huán)境相聯(lián)系[9]。Barbarin稱這一方案不是僅僅根據(jù)化學(xué)和同位素準(zhǔn)則,也考慮了野外關(guān)系、巖石學(xué)和礦物學(xué)準(zhǔn)則,并對(duì)現(xiàn)行大多數(shù)分類做了補(bǔ)充,具有在野外即可區(qū)分不同花崗巖類型的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 花崗巖類地質(zhì)填圖方法研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60～70年代，我國1∶20萬區(qū)域地質(zhì)填圖，強(qiáng)調(diào)巖漿活動(dòng)時(shí)間順序以及與圍巖接觸關(guān)系，將每一個(gè)深成巖體看作一次巖漿上侵就位的簡單巖體。填圖中，有時(shí)只將深成巖內(nèi)部巖石在成分上、結(jié)構(gòu)及顏色等方面的變化劃歸不同的巖相帶（邊緣相、過渡相、內(nèi)部相）[10]，缺乏研究不同巖類間接觸關(guān)系，以至將一次巖漿熱事件多次涌動(dòng)上侵形成的多期復(fù)式巖體，認(rèn)為是一次侵入活動(dòng)的簡單深成巖體[2,10-11]，對(duì)具明顯穿切關(guān)系的不同深成巖體，僅限于巖體間識(shí)別；缺乏巖體內(nèi)部接觸關(guān)系的解剖及相鄰巖體間填圖標(biāo)志等對(duì)比；區(qū)域地質(zhì)填圖主要采用巖性—相變法，圖面僅反映了主體巖石的巖石類型和分布特征，表達(dá)內(nèi)容相對(duì)簡單。20世紀(jì)80年代后，國際上流行以巖石譜系為主的填圖方法，花崗巖類的巖基解體、侵入體識(shí)別、建立單元和歸并超單元的巖石譜系填圖方法，取得重要進(jìn)展。近年來《花崗巖類區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)填圖指南》的頒布，野外工作要求中已明確規(guī)定“花崗巖類要區(qū)分同源和混源巖類，研究其侵入順序，劃分并填繪不同時(shí)代、不同序列的侵入體。沿用涌動(dòng)、脈動(dòng)及躍動(dòng)關(guān)系,充分解體侵入體。但不歸并單元、超單元，并以巖性+時(shí)代+巖漿類型的方式標(biāo)注侵入體的代號(hào)。

2 巖漿混合作用導(dǎo)致的花崗巖類的復(fù)雜性

花崗巖類巖石學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征,不僅與其源區(qū)巖石成分和部分熔融程度有關(guān),而且也受控于從巖漿形成之后到上升侵位、冷凝成巖這一過程中所經(jīng)歷的各種復(fù)雜成巖作用。其中主要有分異作用、混合作用、液態(tài)不混溶與同化混染等作用。S型花崗巖類填圖方法體系側(cè)重于同源巖漿演化與分異結(jié)晶作用,但在造山帶地區(qū)混染作用和混漿作用則是普遍存在的。因此在混漿比例很低地段宏觀巖石類型與一般S型花崗巖相似，有結(jié)構(gòu)演化序列顯示,且其巖石化學(xué)、稀土與微量元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)和投影親S型，但在幔源基性巖漿混合比例較高地區(qū),其數(shù)據(jù)和投影又親I型，成分演化系列也有顯示。這樣,不同研究者依據(jù)不同的化學(xué)指標(biāo)和投影圖解，認(rèn)為該巖體有S型、I型、A型或混合型等不同認(rèn)識(shí)。

不平衡礦物共生組合現(xiàn)象在巖漿混合花崗巖中非常普遍，如常見角閃石、單斜輝石與長英質(zhì)礦物密切共生，二者間具有明顯的礦物反應(yīng)邊等構(gòu)造。據(jù)羅照華等研究，不平衡礦物共生現(xiàn)象在太行山及內(nèi)蒙古一帶花崗巖中也很普遍[12]。這些現(xiàn)象過去常用鮑文反應(yīng)原理和巖漿結(jié)晶分異作用解釋為不同世代礦物的共生，但實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)已經(jīng)否定了此解釋，現(xiàn)在認(rèn)為這種不平衡現(xiàn)象是非同源巖漿的混染和混漿等相互作用的結(jié)果。

除上述混漿作用外，巖漿在上升就位過程中，對(duì)巖漿流經(jīng)地段的上地殼復(fù)雜組分的混染作用也不容忽視[13]。在地殼成熟度發(fā)育較低地區(qū)，許多花崗巖在上侵過程中，都要穿越地殼上部的基性—偏基性火山巖或直接就位于這些基性火山巖中，在許多花崗巖中見到這些基性巖的頂蝕體、捕擄體、混熔殘留體和巖體邊部的混合帶。如果基性火山巖等成分的混入比例很高時(shí)并且對(duì)其熔融程度也很高時(shí)，導(dǎo)致花崗巖類巖漿成分偏基性則是肯定的。如果僅僅依靠化學(xué)成分和相關(guān)參數(shù)判別，必然導(dǎo)致對(duì)該巖體屬I型或S型的爭論，掩蓋了巖漿源巖區(qū)的地殼物質(zhì)組成，混淆了圍巖的混染與幔源巖漿的混漿作用。即僅僅依靠化學(xué)成分及其圖解是無法區(qū)別其成因的。

3 結(jié)論及建議

由于同源巖漿演化理論的不完善性,造山帶地殼結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造特征的復(fù)雜性、地質(zhì)作用過程的多樣性,導(dǎo)致了形成花崗巖類源巖組分的復(fù)雜性,使得I型、S型分類在造山帶具有不確定性,因而單元—超單元填圖方法在造山帶實(shí)踐中存在較多問題和矛盾，因此提出造山帶花崗巖類區(qū)填圖建議：

（1）針對(duì)造山帶花崗巖類的填圖，應(yīng)該首先做好客觀準(zhǔn)確的巖石定名工作，再進(jìn)行花崗巖類的劃分及填圖工作；

（2）對(duì)目前多種花崗巖的分類方案，要在使用前綜合考慮其提出的依據(jù)、適用的條件以及各分類方法之間的區(qū)別和聯(lián)系；

（3）在造山帶花崗巖類區(qū)地質(zhì)填圖過程中，要在野外宏觀特征的基礎(chǔ)上，利用所取得樣品的礦物學(xué)特征、共生組合特征以及各種地球化學(xué)數(shù)據(jù)，再綜合分析其地質(zhì)演化，最終確定填圖的圖面要素。

[1] 李永軍，趙仁夫，等.關(guān)于造山帶花崗巖類填圖方法的討論——以西秦嶺天水地區(qū)為例[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2003（1）:1-6.

[2]謝其山，李永軍，虞衛(wèi)東，等.花崗巖類填圖方法評(píng)述與建議[J].新疆地質(zhì)，2004（4）:357-361.

[3]邱家驤.國際地科聯(lián)火成巖分類學(xué)分委會(huì)推薦的火山巖分類簡介[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1991（04）.

[4] 李永軍，劉志武，付國民，等.花崗巖類I型S型分類在造山帶實(shí)踐中存在的問題——以西秦嶺地區(qū)為例[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2002（02）:1-7.

[5] Ajr C B A W.Two Constrating Granite Types[J].Pacific Geology.1974（8）:173-174.

[6] Loiselle Mc W D.Characteristics and Origin of Anorogenic Granites[J].Geological Society of America Bulletin.1979（11）: 468. [7] Harris N B W P J A T.Geochemical Characteristics of Collision Zone Magmatism/Coward M P,Ries A C[J].Collision Tectonics,Ged.Soc.Specai Publication,1986,19:67-81.

[8] B B.A Review of the Relationships between Granitoid Types, Their Origins and Their Geodynamic Environments[J].Lithos，1999（46）:605-626.

[9] B.Ronald Frost C G B,Al E.A Geochemical Classification for Granitic Rocks[J].Petrology，2001（42）:2033-2048.

[10] 廖瑞君，韓仲仁.關(guān)于花崗巖1∶5萬填圖中的幾個(gè)問題[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1998,17（3）:307-310.

[11]龐迎春，程順波.花崗巖分類問題研究現(xiàn)狀[J].資源環(huán)境與工程，2009（2）:119-122.

[12] 肖慶輝，邱瑞照，鄧晉福，等.中國花崗巖與大陸地殼生長方式初步研究[J].中國地質(zhì)，2005（3）:343-352.

[13] 張旗.花崗巖混合問題:與玄武巖對(duì)比的啟示[Z].2006：377-379.

P588.12

A

1004-5716（2015）02-00106-03

2014-03-06

趙亮亮（1988-），男（漢族），河南商丘人，新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)普查與勘探。