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1、! 一 #% & % & ( # ! )& ) 一 ( 庄 凡 . 叮 0+ 1 02 0+ 岩 石 学报 花 岗岩 成 因 研 究 的 若 干 问 题 吴 福 元 , 李 献 华 4 42 2 4 , 2 4 2 / 2 + , 3 4 5 6 7 8 0 7 9:; ?7; 卿 / 0 2 0 鳍 ) & 凡 , 肠 / . ,/ 尽 / 2? , 2 , + + . 2 , / 0. 2 2 , 02 +、 + , : + 哪 / 0 2 1 / / / 此 2 助 +0+ 2 一 0, 一 . 0, / +0+ 2 + 2 2 / , / 20 刀 可 色 ) & ( & # 02 &
2、 & )& 收稿 & 一 & 改 回 4 5 9 , 0 一 7 , 9 2 =7 2 ? 2 9 5 & ! 0 / 2 , + +,. / + 2 + 0 / . 2 0, : + , + 一 + , + / , , 。 + 4 / 2 / 0+ 1 02 0 & ( : # , ! . + )&) , )&( : / . + / / 2 + 2 , / + / 2 , 02 + 2 , , + . , , . 2 0, + + + + 2 + / + , + / , 0 / . 2 , 4 + + , 02 + / / + / 2 2 + + + 2 , / , 2 + 4 . 2 ,
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6、 , + 2 + ,+ 叮 , 0 . 0 0 6 0 0 5 0 6 0 沮 . 0 脚 0 0 . + 02 .+ +8 / . . + ” 太 阳 花 岗 岩是地球 大陆地 壳 的重要 组成 部 分 星 的 重 尽 是地 球 别 直 存 在 激烈 的 争 论 的 这 就 是 著名 的 _ + 的 2 。 2 近 系 内其他 行 型 石 , 要 标志 于 形 管花 岗岩 的组 成 矿 物 较 一 系 有 各 种 各样 花 岗岩 ! 开 问 ! 由 来 一 随 着 年来 其 他类 岩 简 单 但关 花 岗岩 成 与演化 的 列 问题 大陆 动力 学研 究的 展 花 岗 岩 题成为 新 轮 地
7、 球 科 学 研 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 , , ( & # , , & ( ( , !研 究成 果 , 3 4 0 第 一 作 者简介 吴 福元 男 ) # 年 生 研究 员 岩 石 学 与 地 球 化学 专 业 6 朋 / . + + ./ + 2 + 。 , , ) & ) : + ,. 娜 + 1 02 0+ 岩 石 学 报 & , &( # ! 究 的 热点 与重点 。 新 的 野外 观 察 和 高 质 量分析 资 料 的获得 , , 1 一 ; 同 位素等 指 标实 际 上 与 1 和 : 型 花 岗 岩 的 分类 无 关 , 使 人 们较 以 前对 花 。
8、岗 岩的认 识 有 了 很 大进 步 但 仍存 在很 多 因 为 这 些 同 位素 比 。 值 更 多地 反 映 的 , 是 岩 浆 源 区 的 时 代 及 其 亚 待 解 决 , 的 问 题 本 文 主 要 结合 近 年 来 我 国 花 岗 岩 研 。 究 的 同 位素 演化 特 : , 征 但 需 要 指 出 的 是 无论 是 , 型 型 或 者 是 情 况 对 当 前 花 岗 岩 研 究 中 的 若 干 问 , 题 进 行讨 论 但 由 于 型 当 它 们 经历 高 度分 异 结 晶 作 , 用 之 后 其 矿 物 组 成 和 化 受作 者 , 知 识 积 累 和 学 术 水 平 , 的
9、 限制 。 有 些 问 题 的 讨论 很 不 学 成 分 都趋 近 于 , 低 共结 的花 。 岗 岩 从 而 使 得 上 述 三 , 类 型 的 鉴 深 刻 甚 至 出现 错误 请读 者 指 正 定 出 现 出 以 困 难 铝 甚 至 不 可 能 ( % 首 先 是 / ; 和 1 型 的 划分 ! 早 期 研究 比 提 ) ) 含 指 数 + 2 0, + , ) 摩 尔 分 数 ) & 花 岗 岩 的 分 类 问 题 作为两者的分 界 ! 这 一 , , 指 标 虽 然 适 用 于 未 经强 烈结 晶 分 异 的 花 岗 岩 ) 。 图 左 ! 但 明 上 世纪 年 代 是 花 岗 岩
10、分类 研 究 的 鼎盛 时期 国 内外 显 在 高分 异 的花 岗 岩判 别 中失 效 , 图 、 右 ! 、 根 、 据 近 年 来 的 学 者从 不 同 侧 面 提 , 出 了 近 & 种 花 岗 岩 的 成 因 分 类 方 案 。 研究 0 ) & ! , _ 等元素 可 通 过 & 年 的 研 究 。 这 些 方案 中 的大 部 分 , 已 不 再 被有 关 研 究者 能 是判 断 上 述两 类花 岗岩 的 较 为 的 可 靠 的 标 志 但 的 石 最 可 因 靠 的 还 所 采 纳 和 应 用 相 比 之 、 下 以 岩 浆 源 区 性 质 区 分 的 是寻找与 高分 异花 岗岩
11、相关 偏镁铁 质 岩 , 为 它 们 较 02 + . , 或 0 2 + / 4 ! 4 . + . , 或 + 0 + 2 , 巧 ! 型 多 地 保 留 了 原 。 始 的 矿 物学 和 地 球 化学 特 征 在 分类 上 比 较 容 花 : 岗 岩分 类 被 大 多 数 学 者 0 . 0 所 2 接 受 6 . 。 4 加 上 目 前 经 常 讨 论 的 易 进行 花 岗岩 分 类 的 第 二 个 问 题 是 最 近 鉴 定 出 的 高分 异 型 具 2 , + 一 + .0 + , 和 : 、 、 ! 1 型 和 : 较 为 少 见 的 有 稀 土 元 素 四 分 组 效 应 ,
12、+ !花 岗 岩 的 成 因 类 型 判 用 因 !型 。 即 和 型 !是 文 目 前最 常 义可 以 定 。 实 际 上 , 该类 型 花 岗 岩 首 先是 在 我 国 华南 地 区 发 现 的 的花 岗 岩成 看 出 这 些分 类 分类 方案 的参照 系是 但从 它 们 的原 始英 不 同 的 定 4 。 2 。 : 0 , ) ! , 它经 常 与 , 区 内大 规模 成 矿 作 用 关 另 一 个有 别 于 上 述 成 因 分类 、 的 是 根 据 花 岗 岩化学 成 分 系 密 切 根 据 目 前我 们掌 握 的资料 。 我 国东北 地 区 有 两 类 此 而 确定 的准 铝 +
13、, 4 02 / 4 ! 过铝 +. 4 02 / 4 ! 和 过 碱 性 种 花 岗岩 出现 图 & ! 其 , 一 是 以 , 含 碱 性暗 色 矿 物 为特 征 的 . , 2 !的 成分 分类 。 由 、 于 花 岗 岩通常 具 有较 高 的 & 巴 尔哲 岩 体 = 2 。 , ) & ) ! 其 岩 石 稀 土 和 其 它 微 量 元 素 含量 一 般 岩 浆 岩 中 的 拉 斑 钙 碱 性 , 和 碱性 系列 的 划 分 在 花 含 量 明显 比 正 常 花 岗岩高 出许 多 第 、 二 是 以 含 2 白 云 , 母 岗岩 研究 中 并 不 经 常 被采 用 即 便 是 5 .
14、 , , & ) 最 近 石 为特 征 的 卧都 , ) 河 , 东清 和 香水 园子 岩 体 = ) & 一 & 根 据 铁 镁 相对 含 。 量 而 提 出 的 分 类 也 不 被 大 多 数 研 究 者 所 。 & ! 其 稀 : 土 和 微 量 元 素 含量 比 , 前者 低 个 青 睐 , 1 : 数量 级 : 按 照 目 前 。 型 花 岗岩 的判 别 图 解 这些 岩 体 均 属 于 到 目 前为 止 。 已 有 大 量的文献 论 述 和 型 , 花 岗 岩 的 , 型 花 / + 岗 岩 虽 , 然 目 前 对 这 类 ! 花 岗岩 的 成 因 还 存 在 争 议 区 别 及
15、石 成 、 因 机 制 和 我 们 对此不 必 作 更 多 上 的 论 述 三 只 是 强 调 型 流 体 的 强 & 烈 相互作 用 但大 多 认 为其 与岩 浆 结 晶 晚期 熔 体 有 关 角 闪 董青 石 学 碱性 暗 色 矿物是判 断 志 而 云 和石 石 述 不 是 大类 1 花 岗 岩 型 , ) ! 即 时 , 的 已 生 了 很 的重要矿 物 标 志 0 + . 白 , ) 母 ! 。 榴 , 并 很 鉴定 人经 花 岗 运 用 , & 因 它 在 晚期 结 晶 因 型 鉴 元 素 只 行 为 于 发 。 大变 巴 岩 的有 效 标 同 时 多 常 的 化 此对 们 成 类
16、的 定 能 借 助 其 它标 志 尔 、 , , , , , . , 。 , 、 + 。 , , , # = , , 图 ) 澳大 利亚 拉 克 兰 褶 皱 带 花 岗 岩含 铝 指 数 特 征 , ) ! , 50 ) : 4 02 04 1 , 4 , 0/ 2 2 + 8 / , + . 2 0 02 , + + 2 5 / + , 5 ! / : 4 , / 0 + 。 + ) ! 吴 福 元 等 花 岗 岩 成 因 研 究 的 若 干 问 题 ) & ) & ) 卧都河 吧 二 以 一 东 清 一 & % 叫 且 一 口卜 琳 香水园 子 ! 乡 ( ) ! 娜 ! ( ) 一 +
17、一 令 , . # # 一 一 一 , ( ) 一 门 么 一 , . # . 0 1 2 3 4 6 7 8 9 : ; ? 知 % % % , , / ) & & : + , , . 呼 + 1 02 0+ 岩 石 学报 & , &( # ! 有 限的 资 料 。 , 而 得 出 的 现 在 看 来 有 重新 评 介 这 些标 准 的 花 岗 岩 的 概念 , 属 于 型 因 为 型 花 岗 岩如果 经 8 一 # 历 强 烈 的结 晶 分 异 作 . 用 , 其 中 前 者 的温 度大 约在 左右 含 源 区 残 留 物较 少 其 形 其 含 量 甚 至 可 低 至 ) ) 左右 0 。
18、 , & ) ! 从 成 可 能与外来 热 的 加 人 有 关 而 后 者 , 的 温 度 不 超 过 而 表 现 出 与 高分 异 石 生 的 型 花 岗 岩相 同 : 型 的 特点 的 因 此 在 无 较 富 困 平均为 。 # 显 ! 含 , 源 区 强调 残 留 物较 多 其 形 成 源 的 主 要 天 与 流 体 加 上 于 镁铁质岩 , 伴 情 况下 , 花 岗岩 ! 确定 非常 是 难 : 尽 型 人有关 温 很 然 的 在 花 岗 岩形 成热 花 因 今 述 关 思 管 如此 我们认 为 , 的 指标仍 判定 花 岗岩 度 讨 论 将 为 , 。 岗 岩 的 成 研 究 提 供
19、 新 的 路 花 岗 岩最 有效 : 的 型 方法 部分 国 内 学 者采 。 用 的 其 他一些 判 别 图 0 / .2 + + 于 , & # ! 的 用 , 目 解 会 经 常使 无论 : 花 岗 岩的判 定扩 大化 型 花 岗 岩 怎 样 成 因 有 一 , : 点 大家 比 较 共 认 , 即 发表 关 花 岗 岩 中 错 石 钦 温 度计 , 使 + , 前 还 较 少 有 资料 # ! 、 该类 岩石的形成温度 较高 而 且 部 分 , 型 花 岗 岩形 成 压力 还 , 除上 述 方法 。 以 外 目 前采 用 的 还 有磷 灰 石 金 红 石 和 长 较低 即 来 源于 较
20、 浅部 的 中 上 地壳 ! 这不 仅有岩 石 , ) 学 依 据 02 / 石 等 温 度 计 7 /2 2 但 磷 灰 石 温 ) 度 计 , 不 适 用 于 高 硅 的 花 岗 岩 也得到实验岩石学 资料 ) 的 支持 1 # , . ! 长 石温 度计 给 出 的温 度 一 。 , 般较 4 ! 因 此 正 常 的 。 或 者 型 花 岗 岩 经 分 异 作 用 低 而 金红 石 温 度 计 , 目 前 还 。 较 少 有 资料 发 表 是形 成 不 了 : 型 花 岗 岩 的 & / 2 + . & 重 # ! 的 , 一 问 花岗岩中 第二 个 。 要 物理化 学 参 数 是压 力
21、 对这 & 花岗 岩 浆 起源 的 温 度与压 力 条件 题 的 讨论 难度更 大 我 们有 较好 的 办法 来获 得 岩浆 结 晶时 / ) 源 的 的压 力 目 或 深 度 !资料 。 2 近 ! 但 对 岩浆 起 的 时 这 花 岗 岩 研 究 中 。 一 个 较 难 获取 的 资料 是岩 浆 形 成 时 的温 , 深度 前所 知甚 少 了 重 几年 来 热 烈讨 论 于 花 源 主 对 一 压 条件 , 以 前人们认 为 混 合岩 一 可 能 是花 岗岩 形成 的初 级 阶 问 题 的解 决提供 基 的 石 要 信 息 主 由 石 岗岩 的 石 岩 和 要是 中 石 段 这样通过原地
22、半 原 地 和 异地 混 合 岩 中 原地 类 , 型 的 研 究 , 性 岩 它 们 在熔 融时 。 要受 学 榴 图 ( 角闪石 , 斜 长 源区 便 可 对 花 岗 岩 浆起 源 的 情 况有 所 了 解 但 现 在 人们 认识 到 , 等 矿 物 的 制 约 石 根据实验 岩石 资料 源 的 ! 如 果 岩浆 ) 混 合 岩在很 大程度 上 不 能代表 花 岗岩 浆 形 成 时的 情 况 , 或 最 存 在 斜 长 ( ! 则 表 明 岩 浆 起 源 区 , 压 力 较 低 显 或 。 多 只 能 代表 有 限 的 水饱 和 情 形 下 花 岗岩浆 的 形 成 因 此 我 们 特别 是
23、 , 但若 如 果源 区 中出现 石榴 石 中 不 存在 角 闪 石 其 形 成 的压力 明 则 形 成 的深 度 可 升 高 能 达 到 目 前 对花 岗岩浆 起 而 源 温度 压力 , 的 认识 差 主 要 是基 , 于 实 验 岩 不可 石 # 一 。 但 问 题 是 , 虽 然我 们 目前 可 以 较有把 握地 确 定 石 学 资料 的 然 问 题 是 花 岗 岩是千 石 。 万 别 的 我 们 因 能 对 的 匾 乏 榴 石 的 存 在 , 但 难 以 有有 效 的 手段来判 断 源 区 中 不 存 在角闪 所有 一 岩石 都 进 行 实验 岩 了 学工 作 因 此 温压 资料 ,
24、不 石 , 而角闪 石 又 是 判 断 源 区 含 水 量 的重 要 矿 物 。 在 于 定 程 度 上影响 面 的 花 岗岩成 问 题 的 讨论 。 我 们 不得 , 于 借 在 这 一 研 究 中 我 国 学 者熊 小 林 对 竹 7 , 前有两 . / 。 , 一 。 , 、 一 , 。 , , , 。 , + 2 + ) , , /2 , , , 。 , , , : , + 。 , , 。 , 。 , , , , _ 0/ 2 + , , & , # ! & , 为 ( 7 . 0 / 2 & ! !提 供 了 重 要 资 料 对 前者 其 基 本 理 是 + + , 这 ) 元 素
25、在岩 浆 中 的含 量 & 与温度 存 在相关性 澳大 利 亚 拉 克 兰 ,+ + . 4 地 区 花 ,+ 岗 岩 明 显 + . 4 可 以 !发现 划 分 为 高 温 。 ( 结 晶 分 异作 , 用 与 花 岗 岩成分演化 . ! 和 低 温 ? / . . !花 岗 岩两类 , 其 中 高 温 0 , 和 玄武岩 . , 不 , 同 花 岗质岩浆在 很 大 程 度 上 表 现 为 晶粥 体 , 花 岗 岩 ? . 在 早 期 由于 含 量 较 低 未 饱 和 ! 用 表 现 出 随温 度 增 ? 因 而 ) ! 反 其发 生 分离 结 晶作 用 的 用 可 能 性 大为 降 低 _
26、 + , , 加 量 含量增加 的规律 于 和 而 随 着 岩 浆结 晶 作 生 而 的 持 续进 行 花 含 的 ) 部分 学 者 ! 对 花 岗岩 的 分离结 晶 作 和 研究 由 留 达 到 过 饱 石 一 发 降低 时 ? . 低 温 到 了 岗岩 含 有较 多 和 因而 只 用 但野外实 际观 察 的 室 内 研 究发现有 大 量此 类 地 质作 以 因 目 残 错 岩 浆 ? 开 始 结晶 就 达 。 饱 , 表现 的温 存 在 证 据 用 的 两 ! 此 不 前 的 为结 晶过程 中 含量 降 低 的 特 点 , 很显 然 前者 计算 。 对花 岗质 岩 浆 分离 结 晶 作 。
27、 认 识 形 成 种 截 然 同 度 代 表 了 岩 浆 的最 低温度 而 后 者 反 映 的 是 最 高 温 度 观点 , 。 , , , , 。 。 , , , , 。 , 吴 福 元 等 花 岗 岩 成 因 研 究 的 若 干 问 题 )& ) + 图 & & _ 4 & & 情 形 下 %& & & 温度 # 拉斑玄武 岩 和 %+ & & 安 山 % 0 & & 岩相 图 据 = 6 % . + # 简化 # 2 8 2 2 : 4 / / 4 / 2 8 2 8 / / _ : 8 4 : = % .+ # # 3 2 等人 在一 系 列文 章 中强 调 残 留 体 与熔 体 的
28、分凝 / 体 它 是 镁 铁质 岩 浆 注 人 长 英 质 岩 浆 后 由 。 于 温度 的显 著降低 过程 是 控制 花 岗岩成分演化 的重要机 制 % 3 , 8 而 发 生 的 一 种 物理 现 象 另 一 个 重要 的 地质 现 象 是 同 深 成 . .+ 3 石 2 %. 不 # 按 照 这 一 学 术 思想 我 们 所获 , 岩墙 / 的 4 。 8 得的岩 化 学 成分并 。 代表 岩 浆 的 成 分 且 其中应 存 在 大 量 度混 合 体 现 。 但是 同 是 这 现象 同 的学 者 有截 然 , 的源 区 矿物残 留 , 但 详 细 的 岩 相 研 究并 没 有 发现 拟
29、应 存 在 。 , 同 的 认识 明 如包体 的 存 在 限 既 可 以 否 暗 示 存在岩浆 混 合作 用 但 的 源 区 矿 物 如 高钙 斜 长 石 残 4 留 等 , % 因 此 绝 大部 分 花 岗岩 : + 也 说 岩 浆 混 合 是有 。 的 则为 何包体 在后续 的岩 浆演 化 , 。 研 究 者并 不 , 赞 成这一 观点 3 . . 3 4 & & : # 过程 中仍 继 续保 留 出 的 , 真 是 仁者 见 仁 目 的 智者 见 智 运 6 图 但 是 最 近 美 国 学 者 对 内华 达 地 区 著 名 的 , , 岩 需要 指 是 前有大 量 。 研究 , _ 用
30、解来证 套 进行 , 了 仔 细的年 代 学 研究 4 : 一 2 2 + 以 0 # 结果发 一 2 明 岩浆结 晶 分 异 的 存 在 。 面 我 们 认 为 , 2 图 不 解 上 的 线 性变 现 该岩 套 中 不 , 同侵人体 的 错 石 ? 年龄变 化 在 0 。 . 化趋势 是多解 的 用 只 一 方 的 非线性 的变 化并 了 另 表 示 没 有结 晶 面 之间 并具 有 从外 向 内年 龄 渐 新 的 规 律 图 %. # 按 照 目 6 前 2 实验模拟 和 理 论计 算 的结 果 6 . / 变 化 趋势也 和室 由地 壳 混染 要 岩 浆混 合作 产 关 键 是 野 属
31、 + & = 2 + & # 单 个侵 人 体从 岩浆 形 成 到错 浆 分 离结 : 晶 作 用 的 , 结 果 。 而 更 可 能是 岩浆 源 区 成 分 的 反 映 对花 岗岩 而 言 它 是失 效 的 配 主 要 为 在 该体 系 中 稀 土 元 素 的 分 系 然 不 34 2 2 了 + & 的思 # , 这 一 研 究 不 仅 为 花 岗 岩 的 的 成分 变 重 要 受副矿物 控制 与玄 武岩 体 截 同 化研究提 供 示 用 2 新 2 启 作 4 : & 为 相 前 的研究 发现 的 许 多 0 花岗 岩成 因 与壳慢 演 化 岗岩 基 都 具 有 与 。 显 岩 套 重
32、似 年 代 学 变 化 规 律 区 人 , 。 , , , 2 , , , , 。 _ , , , 。 一 。 , , , , , 。 , , / + & # 然 对 后 要 花 岗 岩 中的 侵 体 进 从 有地 质 学 起 , 花 岗 岩 的 成 因 就 被 经 常讨 论 和 争论 , 在 行详 细 的 多 学 科 解 剖 仍 是 今 # 花 岗 岩 研 究 的 重 要 方 向 研究 的早 期 以 由于 发 现 自 然 主 界 中的 喷 出 岩 以 玄 武 岩为 主 而 而 在 花 岗岩成分演化研究 中 花 岗 质 岩 浆 是 否 可 以 发 生 混 侵人 岩 。 后 花 岗岩 为 人们
33、便 认为 花 岗 岩是 由玄 武 岩分 异 的 出 相 合作 用 是 目 前讨论 的另 一个重要话 题 。 32 / 6 。 / 2 % . # 来 但 , 来 的 研 究发现 下 与 花 岗 岩成分 相 当 出 喷 岩也 当 。 _ , 6 , 多见 , 有些 情 况 花 岗 岩 便 是 喷 岩 的 岩浆 通道 或 补 给体 , 就 提 出 一 些 学 了 混 合 型 花 # 花岗岩的概念 大 致 际 上 相 当 用 于 国 内 量 因 此 花 岗 岩并 不 是 由 玄 武 岩分 异 而 来 , 只 是 侵 人 岩 上 方 的 者提 出的浆混 , 岗岩 实 岩 浆混合作 有 大 喷 出 岩大
34、 , 多 已 被剥蚀 而 难 以 被 观察 到 即 花 。 岗岩 可 以 是独 立 的地质 和 岩 石 学 证据 其 中最 重 要 的 证 据 是所 谓 的 淬 冷 包 起 源 的 这就 是 岩石学 中二 元 论 的由来 后 来 的 实验 岩石 学 , 。 : + , , , , 。 , )& & & : + , ,. 叮 0+ 1 02 0+ 岩 石 学报 & , &( # ! 图 内 华 达 4 / 4 2 + 不 同侵 人 体 就 位年 龄 ! / + 2 2 + , & ! , 5) , + + 2 + 2 , 昭 + / , + 02 00 , 4 4 ,/ ,) 02 , + 4 / 4 2 + 4 0 ,+ / ; + , / + 2 +