花岗岩的成因(2014上)

三、花岗岩的成因问题•花岗岩浆产生的重要因素有：①温度（升高）；②水的加入（可以降低岩石的熔融温度）；③压力降低（减压使岩石的熔点降低，有利于岩石的熔融作用）。5.杂岩的概念杂岩的名称有两个概念，其一是在一个规模较大的岩基内出现几个深成岩体，或几个超单元及单元的岩石伴生在一起，彼此之间的关系不清楚；其二是由于地质条件复杂，研究程度所限还不能划分为确切的正式岩石谱系单位。因此，杂岩的等级是很不明确的，是不具等级意义的单位。•花岗岩的成因分类主要考虑两方面的问题：•①岩浆的源岩特征：花岗岩从物源角度进一步分为I型花岗岩、S型花岗岩、A型花岗岩和M型花岗岩4种成因类型，这也是目前国内外较普遍使用的划分方法。•②构造环境：Loiselle等（1979）从构造意义的角度，将花岗岩类分为造山花岗岩（O型）和非造山花岗岩（A型）。O型花岗岩：包括S型花岗岩和I型花岗岩两类，是造山带的产物。实例：江南造山带东段石耳山花岗岩（面积达500km2,属复式岩基，岩性主要为斑状花岗岩,其中碱长花岗岩较发育,其次有黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩等，次要矿物和副矿物较少,包括黑云母、白云母、磁铁矿、绿帘石和锆石等，岩石具有高硅、富碱、过铝等特点。重砂矿物中见石榴石,是花岗岩浆铝过饱和和沉积起源的矿物学标志）形成于距今约0.8Ga（形成时间在距今765-825Ma）前,是晚元古代江南造山带碰撞造山作用趋于结束或结束后不久的产物,具较典型的造山后花岗岩的特点.其岩浆起源于有当时年青基性岩组分参与的不成熟地壳物质,属地壳重熔形成的S型花岗岩。A型花岗岩：主要见于非造山带和造山期后。Collins等（1982）认为A型花岗岩为地幔玄武岩浆演化或玄武岩浆上升后受地壳不同程度混染或亏损地壳熔融的产物。一、根据源岩划分的花岗岩类型I型花岗岩：I型花岗岩（Itypegranite）是一系列准铝质钙碱性花岗质岩石的总称，主要是各种英云闪长岩到花岗闪长岩和花岗岩。这种花岗岩是未经风化作用的火成岩熔融形成的岩浆的产物，通常产于活动大陆边缘，简称I型花岗岩。这里“I”是英文火成岩(Igneous）一词的第一个字母。其特征是基本上由石英、数量不等的斜长石和碱性长石、普通角闪石和黑云母所组成，不含白云母。S型花岗岩：S型花岗岩（Stypegranite）是一种以壳源沉积物为源岩,经过部分熔融、结晶而产生的花岗岩。这里“S”是指英文沉积（sediment）一词的第一个字母。属造山期花岗岩，产于克拉通内韧性剪切带和大陆碰撞褶皱带内，以堇青石花岗岩和二云母花岗岩组合等过铝质花岗岩为代表。A型花岗岩：A型花岗岩（Atypegranite）是产于裂谷带和稳定大陆板块内部的花岗质岩石。这类岩石通常是弱碱性花岗岩，CaO和Al2O3含量较低，Fe/Fe+Mg值较高，K2O/Na2O值和K2O含量较高；由石英、钾长石、少量斜长石和富铁黑云母，有时有碱性暗色矿物等组成。另外，因富铁有时还会出现富铁橄榄石。因为这类花岗岩通常具有碱性(alkaline)、无水(anhydrous)和非造山(anorogenic)的特点，恰好这三个英文单词的第一个字母都是“A”。故把这种花岗岩叫做A型花岗岩(Loiselle等，1979)。A型花岗岩主要见于非造山带和造山期后，Collins等（1982）认为A型花岗岩为地幔玄武岩浆演化或玄武岩浆上升后受地壳不同程度混染或亏损地壳熔融的产物。M型花岗岩：M型花岗岩类（Mtypegranite）即幔源型花岗岩。是基性岩浆房分异形成的构成蛇绿岩套的浅色岩组。它由蛇绿岩套中的奥长花岗岩所组成，是大洋环境火山岛内地幔和大洋地壳两种岩浆混合的产物，取其首字“M”命名之。其空间分布一般与辉长岩的条带状构造走向相一致，岩体规模不大，多呈长条状或不规则状的小侵入体或悬浮体。M型花岗岩类包括产于不成熟岛弧的侵入花岗岩和洋壳型蛇绿岩套中的斜长花岗岩，以及洋岛玄武岩中的花岗岩（如冰岛）。M型花岗岩多呈偏铝质的斜长花岗岩小型侵入体与玄武岩伴生，属拉斑岩浆系列。•关于花岗岩分类的I、S、A、M型分别有怎样的大地构造意义?•根据花岗岩的源岩的不同，可将花岗岩分为I型A型、S型、A型和M型花岗岩。•I型是造山花岗岩，为未经风化的火成岩熔融形成的岩浆产物，产于造山带的构造环境，属于造山型花岗岩；•S型是造山花岗岩，为经过风化的沉积岩熔融形成的岩浆产物，产于造山带的构造环境；•A型是非造山花岗岩，地幔玄武岩浆演化，或玄武岩浆上升后与地壳混染或亏损地壳熔融的产物，主要见于非造山和造山后的地质环境；•M型为地幔和地壳的混合型，包括产于不成熟岛弧的侵入花岗岩和洋壳型蛇绿岩套中的斜长花岗岩，以及洋岛玄武岩中的花岗岩（如冰岛）。成因类型I-type花岗岩S-type花岗岩源岩起源于未经过风化的火成岩熔融形成的岩浆产物。起源于经过风化的沉积岩熔融形成的岩浆产物。岩石组合主要为英云闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩组合。成矿方面：Cu-Mo-w、Au、Pb-Zn堇青石花岗岩-二云母花岗岩组合。与W、Sn、Nb、Ta、Be、Li、U等有关矿物组合普通角闪石、黑云母（深棕色），不含白云母、堇青石、石榴子石等富铝矿物。可见褐帘石，榍石常见。岩性均匀。黑云母、白云母，含钛铁矿、堇青石、电气石、石榴子石红柱石等副矿物。榍石只有次生的。岩石常具片麻状构造。岩石化学Na2OK2O、富Na、高Ca;SiO2=53-76%富K、低Ca，Na2OK2O;SiO2=65-79%地球化学Eu无异常亏损或Eu异常不明显87Sr/86Sr0.708Eu异常亏损，常见负Eu异常明显87Sr/86Sr0.708锆石和包体同源包体，含角闪石较多，常见玻璃质包体。锆石一般为岩浆锆石异源包体（富云包体）。锆石除岩浆锆石外，还可见继承性壳源锆石氧逸度氧逸度较高，富磁铁矿氧逸度较低，钛铁矿相对较高伴生岩石常与中基性、中性火山岩伴生不与其它火山岩伴生，若有则为流纹岩铝饱和指数ASI1.0为准铝质，属I型ASI1.1为强过铝质，属S型无疑CIPW刚玉分子1%1%•花岗岩成因类型划分的依据及类型1）物质来源M型-地幔与地壳混合型I型-CI地壳中未经风化的火成岩S型-CS地壳中经过风化的沉积岩A型-地幔玄武岩浆演化、或玄武岩浆上升后，受地壳不同程度混染或亏损地壳熔融的产物2）构造背景造山花岗岩过渡型花岗岩非造山花岗岩•由于Na和Ca在风化过程中易于溶解流失，在沉积岩源岩中的含量会低于未经历风化作用的火成岩源岩中的含量。铝饱和指数（ASI）是区分I型花岗岩与S型花岗岩的重要参数。•ASI1.1为强过铝质，属S型无疑；•ASI1.0为准铝质，属I型；•ASI介于1.1与1.0之间为弱过铝，属S型抑或I型？应结合其他标志加以区别。例如：P2O5含量、Y、Th等微量元素含量。1.如何判别I型和S型花岗岩（续）？2、A型花岗岩的地球化学特征FeO/(FeO+MgO)0.446+0.0046×wt.%SiO2Frostetal.,2001NK/A0.85Whalenetal.,1987104×Ga/Al2.6Whalenetal.,1987Zr+Nb+Ce+Y350ppmForlowGa/Aland(Zr+Nb+Ce+Y):FeOT/MgO16Whalenetal.,1987zirconsaturationtemperatures(830℃)Kingetal.,2001注：富集高场强元素、稀土元素是鉴别A型花岗岩的重要标准；碱性暗色矿物，如：钠闪石、霓辉石、铁橄榄石等是重要的矿物学标志。•S型花岗岩的判别标准:S型花岗岩以矿物组合中出现堇青石、夕线石、白云母、铝质石榴子石等富铝矿物为主，全岩铝饱和指数A/NKC[Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)（分子数比）]＞1.1，CIPW标准矿物中出现刚玉（＞1％）分子的富铝、富硅花岗岩类为S型花岗岩（Chappell,1999）。•I型花岗岩的判别标准:组合中出现大量角闪石，副矿物组合中含有大量榍石，未见富铝矿物，CIPW标准矿物中不出现刚玉分子，A/NKC值均在1.0以下，综合考虑认为岩体西段中粗粒角闪正长岩类组合不属于A型花岗岩类，而应为I型花岗岩。•A型花岗岩的判别标准(1)A型花岗岩w(FeO*)/w(MgO)＞10（Whalenetal.，1987）显著富铁的特征(2)104×w(Ga)/w(Al)2.60（Whalenetal.，1987）(3)w(Zr＋Nb＋Ce＋Y)350×10－6（Whalenetal.，1987）不同成因类型花岗岩的特征对比表格花岗岩的成因类型A型花岗岩分异的S型花岗岩分异的I型花岗岩典型研究实例：冀北水泉沟碱性正长杂岩体图2-1冀北张宣地区区域地质图水泉沟杂岩体地质简图图4-5河北省东坪与后沟金矿田岩浆锆石与热液锆石BSE图解Xsht，YPD，CL图，TIF图1图5-5水泉沟碱性杂岩体西段角闪二长岩和角闪正长岩中的锆石U-Pb年龄谐和图3.K2O-SiO2图解图5-1水泉沟碱性杂岩体主要岩石类型的（Na2O+K2O）-SiO2（a）和K2O-SiO2（b）图解（a）岩石分类据Middlemost,1994，系列界线据Irvine等（1971）；（b）实线据Peccerillo等（1976），虚线据Middlemost，1985；1-东坪正长岩类；2-北沟正长岩类；3-石垛口碱长花岗岩；4-后沟石英正长岩-碱长花岗岩组合；5-中山沟角闪正长岩类；6-下两间房角闪正长岩类图5-7R1-R2多阳离子图解（据BatchelorandBowden,1985）1-幔源分异花岗岩；2-板块碰撞前消减地区；3-板块碰撞后隆起；4-晚造山期；5-造山后及非造山区；6-同造山期；7-造山后期A型花岗岩4.花岗岩的构造环境分类的微量元素判别图解•从花岗岩微量元素判别图上，区分4种主要大地构造环境的花岗岩类：洋脊花岗岩、火山弧花岗岩、板内花岗岩和同碰撞花岗岩花岗岩的化学成分受源岩的制约，投影经常超出确定的范围，或得到错误的结果图5-10SiO2-Log[CaO/(Na2O+K2O)]关系图解（据Rogersetal.,1981）注：岩石类型符号图例同图5-8图5-11水泉沟碱性杂岩体成因类型判别图解1（底图据Whalenetal.，1987）图例同图5-1图5-12水泉沟碱性杂岩体成因类型判别图解2（底图据Whalenetal.,1987）FG代表分异的长英质花岗岩区；OGT代表未分异的I、S和M型花岗岩区；图例同图5-1图5-13Ce/Y-Y/Nb和Rb/Nb-Y/Nb图解（据Eby，1992）注：岩石类型符号同图5-1根据Eby(1992)提出的A型花岗岩两个亚类的划分方案，Y/Nb＜1.2属于A1亚型；Y/Nb＞1.2属于A2亚型图5-14水泉沟碱性杂岩体的Yb/Ta-Y/Nb(a)和Ce/Nb-Y/Nb(b)图解（据Eby，1992）注：OIB和IAB分别表示洋岛玄武岩和岛弧玄武岩；C表示平均地壳；岩石类型符号同图5-1•综合考虑，关于碱性岩的成因有以下几种观点:①地幔减压低度熔融产物（邱家嚷，1991；Conceicao和Green，2004；Hollandaetal.，2006；肖庆辉等，2009）；②碱性玄武岩浆结晶分异的产物(邱家嚷，1991；Yangetal.,2005b；2007；肖庆辉等，2009）；③下地壳低度熔融产物(邱家嚷，1991；邓晋福等，2004；王中刚等，2006）；④花岗岩浆的分异产物(邱家嚷，1991）。由于角闪正长岩类Eu/Eu*=0.82～1.04，平均0.99,几乎不具有Eu异常（宋国瑞和赵振华，1996；李长民，2011），若斜长石经过明显的结晶分异作用，则岩石应具有明显的Eu负异常，这说明水泉沟岩体西段岩浆结晶分异作用不明显，因此，排除②、④两种情况。若是富集地幔低度熔融产物，附近应有数倍于碱性正长岩规模的镁铁质岩体存在，且模式年龄应与成岩年龄相近，εHf(t)值应较大，本区εHf(t)值很低（平均为-11.36）。这些结