當(dāng)代花崗巖研究的若干問題

張騫

（吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130000）

摘要：花崗巖是大陸地殼的主要組成成分，研究歷史悠久，花崗巖成因的研究吸引著一代又一代的地質(zhì)人。通過綜合相關(guān)學(xué)者的研究成果，本文對當(dāng)代花崗巖成因的研究情況分以下4個方面進(jìn)行闡述：（1）花崗巖的結(jié)晶作用；（2）花崗巖的混合作用；（3）花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境；（4）花崗巖的源巖組成。通過分析認(rèn)為，花崗巖類型的多樣性與其源巖組成關(guān)系最大，地球上只有少數(shù)花崗巖可以探討其形成的構(gòu)造環(huán)境，花崗巖的構(gòu)造判別并沒有普遍意義；源巖可分為地殼源區(qū)，玄武巖源區(qū)和二者間過渡區(qū)；由于酸性巖漿黏度較大，結(jié)晶分離分離作用不易發(fā)生；花崗質(zhì)巖漿混合能力較差，多形成機(jī)械混合；本文還對花崗巖的地域分布進(jìn)行了簡要闡述。

關(guān)鍵詞：花崗巖；結(jié)晶分離；混合作用；構(gòu)造環(huán)境；源巖組成

花崗巖作為大陸地殼的主要組成成分，在地球的形成和演化中扮演著重要的角色。盡管對花崗巖成因被研究多年，但是在關(guān)于這個問題的許多方面仍然眾說紛紜，近年來現(xiàn)代儀器和測試方法不斷涌現(xiàn)，為進(jìn)一步解決花崗巖的成因問題提供了契機(jī)，本文根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究成果，試圖對這個問題進(jìn)行闡述。但由于作者的知識水平有限，有些問題的討論很不深刻，甚至出現(xiàn)錯誤，請讀者指正。

1花崗巖漿的結(jié)晶分離作用

分離結(jié)晶作用指巖漿中早結(jié)晶的高熔點(diǎn)礦物與熔體分離聚集，使之不能與熔體充分反應(yīng)而導(dǎo)致剩余巖漿成分連續(xù)變化。Bowen（1928）根據(jù)自然界一些硅酸鹽礦物間的反應(yīng)關(guān)系，提出了著名的鮑文反應(yīng)序列，主張原生巖漿一元論，認(rèn)為自然界所有的火成巖石都可以歸因于玄武巖漿的結(jié)晶分異作用，原始生成的玄武質(zhì)巖漿隨著溫度的下降而結(jié)晶分異，按玄武質(zhì)-安山質(zhì)-英安質(zhì)-流紋質(zhì)的方向演化，由基性最終演變?yōu)樗嵝詭r漿。但是根據(jù)野外的觀察，基性巖石的堆晶巖是常見的，常成似層狀侵入體產(chǎn)出，但酸性巖石的堆晶巖卻很少見，說明花崗質(zhì)巖漿并不能像玄武質(zhì)巖漿那樣發(fā)生結(jié)晶分異作用。首先熔漿中晶體足夠大時，才能克服巖漿的屈服強(qiáng)度而下沉（馬昌前，1989），花崗質(zhì)巖漿中細(xì)小的副礦物難以發(fā)生分異。而且隨著巖漿的酸性程度增加，黏度和屈服強(qiáng)度也隨之增大，造成造巖礦物的晶出也就變得愈加困難，礦物沉積分異所要克服的阻力也隨之增大（張旗等，2007）。主要的造巖礦物如斜長石等與酸性巖漿的密度相差無幾，也使得重力分異作用難以發(fā)生。這與實(shí)際觀察相符：花崗巖多數(shù)為花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造普遍，沒有重力分異的痕跡。因此，花崗巖漿不大可能發(fā)生結(jié)晶分異作用，究其原因，主要是花崗巖漿的粘度之高以及花崗巖漿和造巖礦物間的密度差很小造成。

2花崗巖的混合作用

巖漿的混合作用指兩種或兩種以上的不同成分的巖漿以不同比例混合，形成一系列過渡類型巖漿的作用。巖漿能否發(fā)生混合，以及混合的程度如何，取決于巖漿的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。巖漿混合可以發(fā)生在巖漿產(chǎn)生，侵入和噴發(fā)的各個階段。（路鳳香等，2002）。在野外經(jīng)常可以觀察到花崗巖中含有微粒閃長巖，基性巖包體，它們的出現(xiàn)被認(rèn)為是由于玄武巖漿和花崗巖漿的混合作用。由于基性巖漿溫度較高，和酸性巖漿接觸時，未及達(dá)到化學(xué)平衡就由于溫度驟降而發(fā)生淬冷作用，只以機(jī)械混合為主。但是輝長質(zhì)巖石中卻很少見到花崗質(zhì)的顆粒包體，這說明花崗巖的混合能力較差弱于玄武巖漿。因?yàn)樾滟|(zhì)巖漿的溫度較高（近1000度），能夠完全熔掉包含的少量花崗質(zhì)組分而看不到明顯痕跡，達(dá)到化學(xué)混合的效果。相反，由于玄武質(zhì)碎塊的熔融溫度更高，花崗質(zhì)巖漿溫度較低（700～800度），所以對夾雜于其中的玄武質(zhì)碎塊影響比較有限，因而花崗巖中保留有暗色偏基性的顆粒包體（張旗等，2007）。巖漿混合作用發(fā)生的地質(zhì)標(biāo)志是出現(xiàn)復(fù)合巖流和熔巖條帶，侵入酸性巖端元的基性巖墻及機(jī)械混合帶和成分過渡帶，網(wǎng)脈狀雜巖，但最普遍的是出現(xiàn)巖石包體（徐夕生和邱檢生，2010）。

3花崗巖的構(gòu)造環(huán)境

隨著板塊構(gòu)造理論的提出，我們可以鑒別出大多數(shù)火成巖與其形成的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，每個環(huán)境有其特定的源區(qū)，熱機(jī)制和地殼應(yīng)力類型。但是，板塊構(gòu)造并不是一直就有的，并不是所有的巖石組合都可以通過板塊構(gòu)造理論來解釋，例如某些太古宙的花崗巖，它們遠(yuǎn)老于板塊構(gòu)造的歷史，所以不能用板塊構(gòu)造理論來解釋其成因。而且花崗巖主要是陸殼的組成成分，關(guān)于板塊內(nèi)部正是板塊構(gòu)造理論的局限之處。但是，許多顯生宙尤其是許多中新生代的花崗質(zhì)巖石的分布與構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，例如，巨大的花崗巖基只在活動大陸邊緣出現(xiàn)，產(chǎn)于大洋邊緣的花崗巖源于洋殼玄武巖，會帶有地幔的印記（Nb高，Sr低）?；◢弾r產(chǎn)出的構(gòu)造按照全球花崗巖的分布，可以將花崗巖分為產(chǎn)于大洋及其邊緣的，產(chǎn)于板塊碰撞和產(chǎn)于陸塊內(nèi)部的三類花崗巖。張旗等（2007）指出，地球上只有10%的花崗巖可以探討其形成的構(gòu)造環(huán)境，20%的花崗巖需要研究它們與構(gòu)造事件的，其余70%無從考慮其形成的構(gòu)造環(huán)境和構(gòu)造事件，所以花崗巖的構(gòu)造環(huán)境判別不具有普遍意義。

4花崗巖源巖問題

花崗巖成因類型的主要控制因素是不同種類的源巖而非構(gòu)造環(huán)境，特定的原巖可以被不同的構(gòu)造作用活化，結(jié)果產(chǎn)生類似的花崗巖（李兆鼐等，2003）。流行的觀點(diǎn)將花崗巖源區(qū)分為殼源，幔源和殼?；旌显?。眾所周知，花崗巖不可能由地幔直接熔融而成，通常理解的幔源是指由地幔的部分熔融物（玄武巖）再次熔融形成，殼源則是地殼物質(zhì)直接熔融的產(chǎn)物。因此可以說，花崗巖都是殼源的，沒有幔源的，之所以有些花崗巖的元素組成帶有地幔印記，是因?yàn)槠涫怯傻蒯２糠秩廴诋a(chǎn)物-玄武巖再次熔融的產(chǎn)物，不能根據(jù)某些花崗巖的同位素特征介于幔源和殼源之間就判斷其為殼?；旌蟻碓矗◤埰斓龋?008）?；◢弾r類的源巖更多的是早先存在于地殼中的沉積巖和幔源火成巖以不同比例混合而成，實(shí)際上可能是一種幔源與地殼來源之間的連續(xù)譜系，可能有無限多個成因類型（李兆鼐等，2003）。根據(jù)花崗巖中的Nd/Sr比值，可以將花崗巖分為玄武巖源區(qū)和陸殼源區(qū)和二者過渡區(qū)，據(jù)肖慶輝等（2005）資料，在我國中亞造山帶花崗巖大多是玄武巖源區(qū)的，華北和華南的中生代花崗巖的Nb/Sr比值存在明顯差異，不同特征花崗巖的地域性分布也說明花崗巖的特征主要受源巖控制（張旗等，2008）。

結(jié)語：關(guān)于花崗巖成因的研究古老而現(xiàn)代，正如吳福元等（2007）所述：只有開展多學(xué)科的深入研究和實(shí)質(zhì)性的交融，花崗巖問題的進(jìn)步才有可能。 我國的花崗巖研究雖然取得了一些成就，但仍處于起步階段，對花崗巖的研究仍任重而道遠(yuǎn)，我輩責(zé)任重大，還當(dāng)砥礪前行！

參考文獻(xiàn)

[1]李兆鼐等.中國東部中、新生代火成巖及其深部過程[M].北京：地質(zhì)出版社， 2003路鳳香，桑隆康.巖石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2002

[2]盧良兆，許文良.巖石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2011

[3]馬昌前.結(jié)晶分異作用的巖漿動力學(xué)條件[J].地球科學(xué)，1989，14（3）：245-252

[4]吳福元，李獻(xiàn)華，楊進(jìn)輝，鄭永飛.花崗巖成因研究的若干問題[J].巖石學(xué)報， 2007，23（6）：1217-1238

[5]肖慶輝，邱瑞照，鄧晉福，李廷棟，莫宣學(xué)，洪大衛(wèi)，盧欣詳，王濤，吳福元，謝才富.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， 32（3）：343-352

[6]徐夕生，邱撿生.火成巖巖石學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2010

[7]張旗，潘國強(qiáng)，李承東，金惟俊，賈秀勤.花崗巖混合問題：與玄武巖對比的啟示——關(guān)于花崗巖研究的思考之一[J].巖石學(xué)報，2007，23（5）：1141-1152

[8]張旗，潘國強(qiáng)，李承東，金惟俊，賈秀勤.花崗巖結(jié)晶分離作用問題——關(guān)于花崗巖研究的思考之二[J].巖石學(xué)報，2007，23（6）：1239-1251

[9]張旗，潘國強(qiáng)，李承東，金惟俊，賈秀勤.花崗巖構(gòu)造環(huán)境問題——關(guān)于花崗巖研究的思考之三[J].巖石學(xué)報，2007，23（7）：2683-2698

[10]張旗，潘國強(qiáng)，李承東，金惟俊，賈秀勤.花崗巖源巖問題——關(guān)于花崗巖研究的思考之四[J].巖石學(xué)報，2008，24：（6）1193-1204

[11]Bowen N J.The Evolution of the Igneous Rocks[M].Princeton N J：Princeton University Press，1928