花岗岩的成因与构造环境

花岗岩成因类型划分与板块构造环境根据研究内容的不同，岩浆岩石学又可分为岩类学和岩理学。岩类学又称描述岩石学、岩相学，主要研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题。岩理学又称理论岩石学、成因岩石学，主要研究岩石的形成条件、成因机理等方面的问题。（一）相关知识花岗岩有广义和狭义之分。狭义的花岗岩是指石英含量＞20%的侵入岩。广义的花岗岩称花岗岩类，是空间上与狭义的花岗岩相伴生，成因上与狭义的花岗岩有联系，石英含量一般＞5%的各类侵入岩。花岗岩的成因分类主要有3种类型：S-I-M-A型、壳幔同熔型－陆壳改造型－幔源型、磁铁矿系列－钛铁矿系列。这3种划分方案中，S-I-M-A型应用较广。花岗岩浆活动的板块构造背景一般划分为：火山弧花岗岩（VAG.）、板内花岗岩（WPG.）、同碰撞花岗岩（S-COLG.）、洋中脊花岗岩（ORG.）。花岗岩的S-I-M-A成因类型划分与花岗岩浆活动的板块构造背景有一定的对应关系（表1）。判别方法需采用地质产状、岩相学特征、岩石化学成分、含矿性等方面综合判断。岩石化学成分的特征参数和判别图解较多。主要参考资料如下。（1）高秉璋，洪大卫，郑基俭，等。花岗岩类区1∶5万区域地质填图方法指南[M]。武汉：中国地质大学出版社，1991。（2）李昌年。火成岩微量元素岩石学[M]。武汉：中国地质大学出版社，1992。（3）邱家骧，林景仟。岩石化学[M]。北京：地质出版社，1991。（4）陈德潜，陈刚。实用稀土元素地球化学[M]。北京：冶金工业出版社，1990。（二）成因类型与板块构造环境的判别图解岩石化学成分主要包括：岩石常量元素分析、岩石稀土元素分析、岩石微量元素分析、岩石同位素分析。利用岩石化学成分分析结果，进行特征参数计算与判别图解，是研究岩石成因的主要方法。在化学成分特征参数与判别图解中，常量元素应用较广。S型花岗岩与I型花岗岩的判别，是工作的重点与难点。在选用特征参数与判别图解中要注意3方面问题：①要同时选用岩石常量元素、岩石稀土元素、岩石微量元素、岩石同位素的特征参数与判别图解，避免单一图解导出的片面结论；②在选择判别图解中，不同成因类型和板块构造背景的投影区域不应有太多的重叠范围；③在选择特征参数中，各类参数要有明确的对比标准。表1花岗岩的成因与构造环境成因类型M型花岗岩I型花岗岩（科迪勒拉型）I型花岗岩（加里东型）S型花岗岩A型花岗岩幔源型壳幔同熔型陆壳改造型Liegu构造环境洋中脊花岗岩火山弧花岗岩同碰撞花岗岩板内花岗岩岩石种类斜长花岗岩英云闪长岩、闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、中性侵入岩花岗闪长岩、二长花岗岩及其中侵入性岩以二长花岗岩为主花岗岩、碱性花岗岩、碱性侵入岩暗色矿物普通角闪石、黑云母普通角闪石、黑云母黑云母黑云母（Ng′＝红棕色）、白云母黑云母（Ng′＝蓝绿色）副矿物辉石磁铁矿、榍石磁铁矿、钛铁矿钛铁矿、独居石、石榴石、菫青石碱性闪石、辉石A/NKC≤0.61.1～1.0≈1.0＞1.10.9～1.187Sr/86Sr＜0.704＜0.7060.705～0.709＞0.7080.703～0.712δ18O5.5～68～10＞108～10亏损元素Ba、Ti、P（较小）Sr、Ti、P（强烈）Ba、Ti、P（中等）Ba、Ti、P（中等）伴生岩石石英闪长岩、辉长岩安山岩、英安岩、辉长岩玄武岩、安山岩、闪长岩、辉长岩含菫青石的酸性火山岩碱性火山岩包体镁铁岩闪长岩混杂岩石变质的沉积岩同源岩石、镁铁岩产状小型复合岩体线型大型复合岩体分散、孤立的复合侵入体规模较小的复合岩基构造环境大洋岛弧、洋中脊安底斯型陆弧造山期后隆起带大陆碰撞褶皱带裂谷带和板块内部变质作用埋深变质埋深变质退变质低压变质矿化斑岩型铜、金矿斑岩型铜、钼矿少见钨、锡锡、萤石、铌铁矿岩浆成因超镁铁、镁铁岩浆分异形成由基性火山岩、下部地壳物质重熔形成。也可以由钙碱性玄武岩浆、洋岛玄武岩浆结晶分异形成硅铝层增厚重熔的产物，位于板块俯冲带上盘地幔低辟使地壳下部物质重熔而成A/NKC比值是：Al2O3/Na2O+K2O+CaO（分子数）或Al/Na+K+2Ca（原子数）的简写。1.常量元素的R1-R2图解R.A.Batchelor（1985）绘制了花岗岩的R1-R2图解（图1）中，图中R1、R2均为原子数的综合数据。该图不仅能判别花岗岩的构造环境，还能分析造山旋回中花岗岩碱质变化及板块碰撞的不同阶段特征。图1花岗岩成因类型与板块构造环境的R1-R2图解（仿R.A.Batchelor，1985；引自建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）R1＝4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)，R2＝Al+2Mg+6CaⅠ.地幔分离的花岗岩，Ⅱ.板块碰撞前花岗岩，Ⅲ.碰撞后抬升的花岗岩，Ⅳ.造山晚期花岗岩，Ⅴ.非造山花岗岩，Ⅵ.同碰撞期花岗岩，Ⅶ.造山期后花岗岩●燕山晚期花岗岩；■喜马拉雅晚期花岗岩图1中，各类花岗岩可作如下解释。（1）地幔分离的花岗岩包括：地幔斜长花岗岩（拉斑玄武岩质花岗岩）-幔源花岗岩（M型花岗岩）。（2）板块碰撞前花岗岩包括：钙碱性更长花岗岩（消减的活动板块边缘花岗岩）-板块碰撞前消减地区的花岗岩（I型科迪勒拉花岗岩）。（3）碰撞后抬升的花岗岩包括：高钾钙碱性花岗岩（加里东型深熔花岗岩）-板块碰撞后隆起区的花岗岩（I型加里东花岗岩）。（4）造山晚期花岗岩包括：二长岩（造山晚期花岗岩-晚造山期花岗岩）。（5）非造山花岗岩包括：碱性、强碱性花岗岩（非造山区加里东花岗岩）。（6）同碰撞期花岗岩包括：地壳熔融的花岗岩（同造山花岗岩）-同碰撞花岗岩（S型花岗岩）。（7）造山期后花岗岩包括：碱性、强碱性花岗岩（造山期后的A型花岗岩。该图解有2个明显的优点。一是参与作图的因数较多，二是在图解中可以区分7种不同类型的花岗岩。2.常量元素的ACF图解ACF图解（图2）中，A、C、F均为氧化物的综合数据。该图解参加作图的因素较多。在区分S型、I型花岗岩中，效果较好。图2判别花岗岩成因类型的ACF图解（仿中田节也，1979；引自建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）A＝Al2O3-Na2O-K2O，C=CaO，F=MgO+FeO●燕山晚期花岗岩；■喜马拉雅晚期花岗岩3.稀土元素分配型式图不同成因的花岗岩，稀土分配型式不同有明显差别（图3、表2）。图3霞石正长岩稀土元素分配型式（据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）表2稀土元素分配型式特征岩石类型铕异常稀土曲线形态S型花岗岩不同程度的负异常轻稀土富集型I型花岗岩无异常轻稀土富集型A型花岗岩明显的负异常M型花岗岩略具正异常或负异常平坦型4.微量元素蛛网图微量元素蛛网图是判别花岗岩板块构造环境的重要图解之一（图4）。不同板块构造环境的花岗岩的微量元素蛛网图特征有明显差别（表3），可作为判别花岗岩板块构造环境的参考资料。图4霓辉霞石正长岩的微量元素蛛网图（（仿高秉璋，1991；据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）表3不同板块构造环境的花岗岩的微量元素蛛网图特征岩石类型微量元素蛛网图多数各元素比值其他洋脊花岗岩平坦型0.5～5.0K2O、Rb的比值≤0.6火山弧花岗岩右倾型11～0.1板内花岗岩右倾型11～0.1同碰撞花岗岩右倾型14～0.1比值较火山弧花岗岩高用于标准化的洋脊花岗岩数值见表4。表4洋脊花岗岩的微量元素含量(biaozhun)元素符号K2ORbBaThTaNb数值0.44500.80.710元素符号CeHfZrSmYYb数值35934097080注：表中含量单位除K2O为%外，其余元素均为10-6。5.非活动元素图解非活动元素图解（图5）中，不同板块构造环境的投影点落入不同的区域内。图5判别花岗岩板块构造环境的非活动元素图解（仿Pearce，1984；据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）VAG.火山弧花岗岩，WPG.板内花岗岩，S-COLG.同碰撞花岗岩，ORG.洋中脊花岗岩，A-0RG.异常洋中脊花岗岩●燕山晚期花岗岩；■喜马拉雅晚期花岗岩（三）岩浆的形成与演化1.判别岩浆岩分离结晶的非活动元素图解此图解又称哈克图（图6），是判别岩浆岩分离结晶作用的重要图解之一。Fenliqushixian图6判别岩浆岩分离结晶的非活动元素图解●碱长正长岩，◆黑云霞石正长岩，▲霓辉霞石正长岩，＋黑榴霞石正长岩，■霞石正长岩2.判别岩浆岩岩源区的δEu-Sr图解此图解（图7）是判别岩浆岩源区的重要图解之一。图7判别碱性侵入岩源区的δEu-Sr图解（仿霍玉华，1986；据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）Ⅰ.壳源，Ⅱ.幔源●碱长正长岩，＋黑云霞石正长岩，▲霓辉霞石正长岩，◆黑榴霞石正长岩，■霞石正长岩