东昆仑造山带花岗岩类岩石的成因类型 花岗岩的成因分类

花岗岩成因类型的划分是一个长期有争议的话题，至今仍然没有一个统一的标准。但是纵观以往的分类，大多数都以三类来源:壳源、幔源和壳幔混合源作为分类的根本和基础。以往有的分类方法主要以地球化学资料为基础，但随着对花岗岩分类工作的深入，很多人注意到综合分类，即综合考虑花岗岩的岩石学、矿物学、地球化学以及野外产状、构造环境、与成矿作用的关系等，来对花岗岩的成因类型进行划分(肖庆辉等，2000)。本书主要采用综合分类方法，对东昆仑花岗岩类岩石的成因类型进行划分。

1)东昆仑地区花岗岩类的岩石组合普遍包括花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩及二长花岗闪长岩等，在一些地区还出现基性的角闪辉长岩或辉绿辉长岩与花岗岩类共生/伴生。

图5-128 东昆仑花岗岩Nb-Y图解(据Pearce et al.，1984)

图5-129 东昆仑花岗岩Rb-Y+Nb图解(据Pearce et al.，1984)

2)花岗岩类岩石中普遍出现角闪石、黑云母、磁铁矿和两种长石(即斜长石和钾长石)的共生，其中钾长石富Or分子，斜长石以更长石和中长石为主。岩石中较常出现闪长岩、花岗闪长岩或二长闪长岩的暗色微粒包体。

3)花岗岩中锆石晶形较好，以四方柱和四方双锥的聚形为主，也见四方柱状晶形，晶面完整，晶棱平直，环带清晰，显示了岩浆锆石的特征。

4)采用各种有关花岗岩构造化境判别图解确定本区绝大多数花岗岩属于造山花岗岩中的岛弧花岗岩、大陆弧花岗岩和大陆碰撞花岗岩，少数属于同碰撞或后碰撞花岗岩。

结合东昆仑造山带的造山历史，可以确定东昆仑地区花岗岩类的成因类型主要属于壳幔混合型。

花岗岩类的成因及成因分类~

1.花岗岩类的成因
花岗岩是大陆壳中分布最广泛的岩石，与其他火成岩一样，是研究地球内部的“探针”，其形成演化与地球板块构造的成生演化、大陆壳生长、地球动力学有着紧密的联系，同时伴生丰富的矿产。因此，一直是地质学研究的热点。
在花岗岩类的研究中，人们常常较关心两个方面的问题:其一是岩体是以什么方式形成的;其二是一些大型的岩基是如何占据巨大的空间的。对这两个问题的长期研究，形成了花岗岩类岩浆成因和交代成因两种观点，这就是早期简单的二分法，即将花岗岩分为岩浆的(异地花岗岩，有单岩浆花岗岩和双岩浆花岗岩之分)和花岗岩化的(原地花岗岩，有深熔花岗岩和交代花岗岩之分)两大类。岩浆说已得到广泛公认，而交代说则众说纷纭，有水热交代说、岩汁交代说、岩浆交代说等。
交代成因论亦称为变成论，认为花岗岩类岩石是通过水热熔液、透岩浆熔液、岩汁等不同方式交代先成固态岩石形成的，即所谓的花岗岩化作用(granitization)。其形成机制更接近变质作用，岩体是在原地经交代作用形成的，又称原地(insitu)花岗岩。
花岗岩化理论 用超变质作用或深熔作用解释花岗岩的成因，深熔作用定义为先存岩石经熔融形成花岗岩的过程。花岗岩化理论最难以解释的是混合岩。区域变质作用与花岗岩成因(超变质作用)的关系远复杂于现有的认识，如华南大规模中生代花岗岩，形成于无区域变质作用的时期，是与板块消减有关的地壳缩短、增厚、岩石圈拆离等机制形成的，地壳的局部增厚使深部地温升高到足以使增厚地壳部分熔融形成花岗质岩浆。
岩浆成因与交代成因分歧的焦点在对深位大型花岗岩岩基的认识上，这些岩体与围岩的接触边界常呈现渐变过渡关系，无冷凝边，岩体内部尚残存与围岩区域构造相连续的片理或变余层理。花岗岩化观点认为，这些岩体是在不出现熔体的情况下，通过变质交代作用形成的，带入组分为K、Na、Si，带出组分为Fe、Mg、Ca，将偏基性的变质岩交代成花岗岩。但是否能形成大规模的岩体尚存异议。实验证明，在固态条件下，元素的扩散速度很慢，即便在岩浆温度条件下，也难产生大范围的成分变化。产于深变质岩区的混合花岗岩具十分明显的火成结构，围岩中可见大量因岩浆贯入而形成的岩脉。目前一般认为这类岩体是变质岩重熔的产物，只是岩浆未经迁移就地固结成岩，残余构造基本保持与围岩构造连续一致。因此用“原地花岗岩”来取代“交代花岗岩”更为贴切。
深熔作用或部分熔融作用可以用来解释花岗质岩基和其他侵入体成因，因为花岗质岩浆主要是由中、下地壳的岩石深熔(或部分熔融)形成的。深熔作用模式解释花岗岩类成因的优点在于:能容纳花岗岩类岩浆成因和花岗岩化成因的一些特征，能较好地解释花岗岩类在化学成分上具有较大变化范围的特点，且得到了实验岩石学研究的支持。
岩浆论 认为花岗岩类岩石是由花岗质岩浆冷凝形成的。其主要依据是这类岩石的野外产状、物质组成、共生组合关系以及高温高压实验所得的温压数据和相平衡关系等。地球上，特别是陆壳上确实存在相当于花岗岩类成分的火山岩，有时二者相共生，如我国东部某些地区流纹岩和花岗岩共存，次火山岩状的花岗斑岩存在于流纹岩系中，流纹质的火山碎屑岩大面积分布，这些都说明在地质历史的不同时期和阶段确实有花岗质岩浆的火山活动。其次，对花岗岩系(Q－Or－Ab－H2O系)的实验研究所指出，如果将标准矿物Q－Or－Ab≥80的花岗岩投影在该实验所得的相图中(图3－8)，其大部分都集中于最低熔点附近的带状部分内，表明花岗岩类的形成有着类似的结晶－液体的相互作用，即花岗岩类岩石是从岩浆或再生岩浆(深熔岩浆)的液相中结晶出来的。至于花岗岩浆的来源，可以有不同的形成方式，但就高温高压实验来看，在地壳的局部热流值较高的部分，某些深埋的沉积岩和变质岩，在一定的温压条件下造成深熔是完全可能的。

图3－8 花岗岩Q－Ab－Or相图及投点

据推断花岗岩浆的熔化温度可能在640～730℃之间，如果地热增温率为30℃/km，则在21km深处可产生花岗岩浆。如果地热增温率升高，其形成深度还可以更浅。这些深熔的花岗岩浆就可在地壳的不同部位形成各种花岗岩类岩石。
岩浆侵位形成的花岗岩与原地花岗岩(或交代花岗岩)的判别标志见表3－1。
表3－1 岩浆花岗岩与原地花岗岩的特征及区别


(据Hyndman，1985，修改)
岩浆成因的花岗岩类是指由岩浆侵位冷凝形成的花岗岩，主要强调在岩体的形成过程中经历过岩浆(熔体)阶段。由于其一般都是从岩浆源区分凝、上升迁移到异地就位形成的，亦称为异地花岗岩。绝大部分中浅成相的花岗岩与围岩之间具明显的侵入接触关系，如岩体切割围岩层理、片理，岩体具冷凝边和接触变质带等。
单纯从野外观察到的基性岩浆的活动规模上看，由玄武质岩浆分异形成的花岗质岩石似乎可以形成岩基规模的岩体，但岩浆的分异作用还受到岩浆动力学条件的制约，因此，在作出某个大型花岗岩类岩基是由玄武质岩浆分异形成的结论之前，需慎重。
2.花岗岩类的分类
(1)铝－碱分类
Clarke(1981)提出“过铝”的概念，用铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(摩尔比值)表达那些通过结晶分异和岩浆晚期及岩浆期后的热液蚀变所获得的“过量铝”。用该比值将花岗岩类岩石划分为过铝、偏铝和过碱性三类花岗岩(表3－2)。
表3－2 过铝、偏铝和过碱性三类花岗岩的特征


(2)构造分类
Pitcher(1984)提出，不同成因类型的花岗岩代表了不同的板块构造活动带，据此分为:①分布于大陆岛弧主要为斜长花岗岩的M型(幔源型)花岗岩;②以辉长岩－石英闪长岩－英云闪长岩组合为代表的属于板块边缘的科迪勒拉Ⅰ型花岗岩;③以花岗闪长岩和花岗岩为代表的造山期后隆起体制下形成的加里东Ⅰ型花岗岩;④克拉通之上褶皱带和大陆碰撞褶皱带的过铝质花岗岩组合的S型花岗岩;⑤稳定褶皱带、克拉通膨胀处及裂谷的碱性花岗岩(A型花岗岩)。Pitcher的分类明确指出了花岗岩类和板块构造环境的相互作用关系，相对较全面地反映了花岗岩类的空间演化规律。Pitcher(1983)认为，花岗岩的成因类型能够鉴别源岩，而源岩一经鉴别出来就能识别大地构造环境。M型花岗岩浆可能来源于幔源物质或俯冲到火山弧之下的洋壳;Ⅰ型花岗岩浆来源于会聚板块边缘的陆壳下部，源岩可能是幔源底侵物质;S型花岗岩是大陆碰撞带和克拉通韧性剪切带的产物，地壳构造加厚使深部温度升高，地壳物质发生重熔;A型花岗岩既是地盾区与裂谷有关的岩浆活动产物，也是造山带稳定后的深成活动产物。
(3)综合分类
Barbarin(1999)在系统总结有关花岗质岩石分类特点的基础上，依据花岗质岩石的野外地质学、矿物组合、岩相学和岩石地球化学、地球动力学环境等特征，将花岗质岩石分为7种类型:含白云母的过铝质花岗岩类(MPG)、含堇青石的过铝质花岗岩类(CPG)、富钾的钙碱性斑状钾长石花岗岩类(KCG)、富角闪石钙碱性花岗岩类(ACG)、岛弧拉斑系列花岗岩类(ATG)、洋中脊拉斑质花岗岩类(RTG)、过碱性和碱性花岗岩类(PAG)。归纳总结了7类花岗质岩石的主要矿物组合、野外地质学和岩相学特征、主要元素和同位素特征和地球动力学环境，并指出2类过铝质花岗岩(MPG和CPG)完全或基本是壳源的;2类钙碱性花岗岩(KCG和ACG)是混源的;3类拉斑系列花岗岩或碱性花岗岩(ATG或RTG和PAG)完全或主要是幔源成因的。但是橄榄玄粗系列花岗岩(SHG)以幔源成因为主，也有壳幔混源成因的。
(4)花岗岩类S－I－M－A字母分类
花岗岩物质来源是现代岩石学研究的重要内容，是地壳与地幔相互作用的地球内部动力学的重要研究课题。过去的30多年中提出了20余种花岗岩的分类，主要的分类见表3－3。早期的分类只是开拓性地提出了某种类型的概念，后期的分类则是综合的、系统的。
表3－3 花岗质岩石主要分类方案对比表


表中代号:杨超群:MM变质－交代型，CR地壳重熔型，MS混合源型，MD岩浆分异型;B.Barbarin:CST地壳剪切、冲断型，CCA地壳碰撞原地型，CCI地壳碰撞侵入型，HLO晚造山混染型，HCA大陆弧混染型，TIA岛弧拉斑系列，TOR洋脊拉斑系列，A碱性系列;Didier等:C型壳源型(淡色花岗岩)，M型混合源型或幔源型(二长花岗岩和花岗闪长岩);张德全等:Su副变质低熔无包体花岗岩，Se副变质低熔含包体花岗岩，SI正、副变质岩低熔花岗岩，Iu正变质岩高熔无包体花岗岩，Ie正变质岩低熔含包体花岗岩，Au、Aa壳幔混合源碱性花岗岩，MI壳幔混合源花岗岩，M玄武质岩浆分异花岗岩;Maniar等:CCG大陆碰撞花岗岩，POG后造山花岗岩，CAG大陆弧花岗岩，IAG岛弧花岗岩，OP大洋斜长花岗岩，RRG与裂谷有关的花岗岩，CEUG大陆造陆隆升花岗岩;Pearce等:COLG碰撞花岗岩，VAG火山弧花岗岩，ORG洋中脊花岗岩，WPG板内花岗岩。
花岗岩类S－I－M－A字母分类系统并非一次由一人提出，而是从事花岗岩研究的地质学家长期研究逐步形成的。其运用花岗岩类的综合特征将花岗岩分为4类，将它们赋予了各自的成因意义———源岩性质，并分别以各自源岩英文词的第一个字母命名，谓之S型、I型、M型、A型;各类花岗岩主要分类指标的特征如表3－4。各类花岗岩综合的矿物组成及化学成分特征如表3－5。
表3－4 各类花岗岩主要分类指标的特征


表3－5 各类花岗岩综合的矿物组成及化学成分特征


我国在花岗质岩石成因分类方面作过许多研究，其中最有代表性的有徐克勤等(1983)和杨超群(1980，1982)的分类。他们在研究华南花岗岩的基础上，按照花岗质岩石的物质来源、形成方式、大地构造部位及花岗质岩石岩石学和成矿作用特征将花岗质岩石划分为陆壳改造型、过渡型地壳同熔型和幔源型(表3－3)，这种分类方法与国外的分类有异曲同工之妙，在国内获得了比较广泛的传播，国际上也有一定的影响。
花岗岩的构造岩浆组合主要反映花岗岩的岩浆类型与大地构造环境之间的成因联系。王德滋、舒良树(2007)把花岗岩的构造岩浆组合区分出5种主要类型:①洋壳俯冲消减型，如太平洋两岸的大陆边缘;②陆—陆碰撞型，如喜马拉雅—冈底斯碰撞造山带;③陆缘伸展型，如中国东南部伸展型大陆边缘、北美西部盆岭省;④陆内断裂坳陷型，如长江中下游断裂坳陷、钱塘江—信江断裂坳陷;⑤裂谷型，如东非裂谷、攀西裂谷。

1.传统成因分类
人们最早认识和研究花岗岩类时，尤其是对花岗岩进行填图时，大都认为一个岩体一般只经历了一次岩浆分异并上侵就位形成的，虽然认识到了花岗岩类成岩过程中的分异作用，但没有将这种分异与岩浆的上侵和就位相联系。20世纪60～70年代，随着构造—岩浆旋回的概念建立，才开始注意到按构造旋回对花岗岩类进行期次分类，即每一构造旋回都伴有相应的岩浆旋回。这种分类仅是花岗岩的粗略分类，在地质填图中一般按大的构造旋回确立和划分岩浆旋回（如加里东旋回、印支旋回、燕山旋回）。
2.花岗岩类的派生成因分类
在基本分类方案的基础上，附加各种成因的分类统称为派生分类方案。
第一类派生分类以源岩所在岩石圈的大致位置，并结合其他地质因素或增加某些有限的地球化学参数限定的分类。前者以我国科学家徐克勤先生的同熔型、改造型、幔源型分类为代表；后者以ISMA分类为代表。
I型和S型花岗岩类最早由Chappell和White（1974）在研究澳大利亚Lachlan褶皱带早古生代花岗岩类岩石时提出。最初的意义是，S型花岗岩（含火山岩）的源岩应以沉积岩或变质沉积岩等壳层沉积物为主，因而其特性继承了沉积岩和变质沉积岩的某些重要地球化学特征（S型取sedimentary首字母）。与其相对应的I型火成岩，源岩则主要由火成岩，尤其是基性程度偏高的火成岩、变质火成岩类（I型取igneous首字母）组成。此后，I型和S型分别代表了成熟度较高地区下地壳硅镁层（火成岩）和上地壳硅铝层（沉积岩）物质的重熔和简单成岩过程中形成的两类花岗岩类。
Collins（1998）的三源组分混熔模式被认为是现今对I型和S型花岗岩源岩的最合乎实际的解释。Collins指出Lachlan褶皱带的I型花岗岩是由玄武值岩浆与绿岩系部分混熔形式，当这种岩浆在地壳中又受到了大量沉积岩的充分混染，则I型花岗岩就变成了过铝质S型花岗岩类（图3-3）。可以看出，三源组分解释与Chappell最初的定义无本质上的区别。ISMA分类在此后的推广中，分类内容不断增补，但由于不同研究者在运用于其他花岗岩区的研究中，对其理解的差异以及各地花岗岩特征的差异性，尤其是Pearce等将其与构造环境相联系并加以改造原始分类，使这一分类更为混乱。

图3-3 花岗岩类三源组分混合模式图

（据Collins，1998）
Pearce指出“I 型、S型分类方案是有用的，但要将矿物分类和主要元素分类方案用于构造环境判别的效果一般较差，因为它们仅仅依赖于几个为数不多的变量，而且全部不能用来进行构造分类，在这些花岗岩类中并不存在环境之间的简单对应关系”。不难理解，I 型、S型最初的分类是以岩石学、矿物学标准的分类，并仅仅分析两类不同特征的岩石与源岩的关系，而大多数应用者试图努力寻找到该分类与构造环境的对应关系，必然引起很多争论。
较集中的争论是其定义混乱并且在不同地区尤其是造山带地区极难对比和应用。之所以混乱是因为这些成因类型是仅仅根据几个有限的地球化学参数确定的，地质过程如此复杂，要想用几个参数简单化、数字化加以概括和分类，几乎是难以置信的，也导致了许多矛盾；之所以极难对比和应用，从根本上说是因为I型、S型花岗岩分类的基础在造山带受到了置疑。
第二类派生分类以日本学者日原瞬三依据特征矿物磁铁矿、钛铁矿为标准的分类。已经证实岩浆中的SO2含量直接决定磁铁矿和钛铁矿的相对含量，不具推广意义。
第三类派生分类即是将花岗岩的形成环境与大地构造环境相联系的分类，主要有Maniar的造山型和非造山型分类；Pearce的洋脊、火山弧、板内、碰撞带分类以及对ISMA型的构造相联系的成因分类；杨树逢以板块边界为主的板块俯冲幔源型、板缘挤压型（岛弧型）、板缘拉张型、板内改造型、板内裂谷型分类；李永军等（1995，1996）将西秦岭造山带花岗岩划分为造山型包括俯冲（洋陆）碰撞型、陆陆碰撞型、造山期后型，非造山型包括板内裂谷型、板内浅熔型、板内深熔型等，也属于此类。

花岗岩的分类及岩石矿物学特征
答：因此可以认为,本区花岗岩包含三种成因类型,即以A型花岗岩为主,I型和S型花岗岩次之。在确定花岗岩种属的QAP图中,本区花岗岩主要属于碱长花岗岩、正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英二长闪长岩、石英闪长岩等。此外,本区还有辉长岩等基性岩墙或岩脉出露。这些基性岩脉/岩墙主要出现在造山旋回的晚期,代表一种...

环斑结构的成因
答：东昆仑造山带(莫宣学等,2002)的正常花岗岩也都发育了岩浆混合作用。问题是,为何这些花岗岩没有发育环斑结构?这主要是因为正常花岗岩相对富An组分,当岩浆含一定的An组分时,在Q-Ab-Or-H2O体系的相图中常常首先晶出斜长石。由于一般花岗岩斜长石首先被晶出,所以就不能形成环斑(罗照华,2003)。另外,也可能与岩体所处的...

东昆仑及邻区岩浆-构造演化与成矿作用
答：它将成为我们讨论东昆仑前寒武纪基底性质的一个主要依据。 4.东昆仑前寒武纪基底的性质 上述讨论告诉我们,前寒武纪基底可分出两大类,即克拉通基底与造山带基底,鉴别它们的依据主要有:①TT(G)形成的年龄;②显生宙花岗岩类的TNdDM;③地幔橄榄岩的Re 亏损年龄。东昆仑金水口群被认为是最老的变质岩系,形成于古元...

东昆仑造山带的岩浆混合作用
答：东昆仑造山带花岗岩中暗色微粒包体(图5-93～图5-95)非常发育,为研究岩浆混合作用提供了极好的天然实验室。本节以东昆仑东段香日德东南约格鲁杂岩体为研究对象,对东昆仑造山带岩浆混合作用进行立点研究。 1.东昆仑地区岩浆混合作用的野外证据 东昆仑东段香日德东南约格鲁杂岩体主要由花岗闪长岩和角闪辉长岩组成。

花岗岩的成因类型
答：此外，在花岗岩的εNd（t）-eSr（t）相关图解中（图2-17），诺尔特地区花岗岩位于年轻地壳演化线附近，与阿尔泰造山带花岗岩系列相类似，与典型I、S型花岗岩是有区别的。对比王中刚（1994）提出的新疆北部花岗岩的成因类型划分，诺尔特地区各期花岗岩与地壳重熔型花岗岩的特点比较相似，具体表现在岩石组合...

花岗岩类的分布与产出特点
答：图3-1 花岗岩类过渡种属关系示意图 （据高秉璋等，1991）1.花岗岩的分布 从全球和区域构造带（造山带）的角度看，花岗岩类具有明显的区域成带状分布的特点，在时间上则显示出花岗岩浆多旋回活动的特点。由于同一个岩带内在不同地质时期有不同的构造环境，所以，常常形成不同成因类型花岗岩的转化、叠置...

岩浆底侵作用
答：结合对该区地质构造、花岗岩岩石学和地球化学的研究,以及地球物理资料的综合分析,推测在东昆仑造山带晚三叠世可能存在一期广泛的幔源岩浆活动(罗照华等,2002)。 这一推论在东昆仑东段的加鲁河地区得到证实。加鲁河约格鲁花岗岩是一个发育了大量暗色微粒包体的复式花岗质杂岩体,也是一个典型的岩浆混合成因的花岗质杂...

造山型环斑花岗岩的研究现状及意义
答：造山带环斑花岗岩是否也具有相似或相同的构造动力学意义?如果不是典型的拉张环境，是否有可能是挤压向拉张环境转折过渡的构造环境?如果这样，环斑花岗岩有可能作为这种构造环境转折的岩石学标志，这无疑对认识构造环境转折、确定其时限提供了很好依据(卢欣祥等，1996)。(三)环斑的成因是一个长期争论的...

造山后脉岩组合问题的由来
答：对痕量元素分析之后，进一步指出岩浆来源于同一个岩浆房，由于分离结晶作用而形成了两个岩浆层，侵位后分别形成基性岩墙和酸性岩墙 ( 邵济安等，2001b) 。罗照华等 ( 2006c) 对太行山和东昆仑造山带花岗质岩基中的岩脉进行了分析对比，认为现有的成因解释存在重大的物理学障碍。例如，煌斑岩中常见幔源...

不同构造背景的花岗岩质岩石组合
答：关于太古宇英云闪长岩的成因，Rapp等（1989）提出了一种模式：幔源玄武岩经变质作用形成含石榴子石的角闪岩，部分熔融可形成英云闪长质岩浆，经分离结晶作用形成TTG组合。5.大洋-大陆会聚环境的花岗岩组合 花岗岩主要分布在会聚板块的边缘及大陆增厚的地区。造山带花岗岩可分为两大类，一是在造山运动时期...