当代花岗岩研究的若干问题

张骞

（吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130000）

摘要：花岗岩是大陆地壳的主要组成成分，研究历史悠久，花岗岩成因的研究吸引着一代又一代的地质人。通过综合相关学者的研究成果，本文对当代花岗岩成因的研究情况分以下4个方面进行阐述：（1）花岗岩的结晶作用；（2）花岗岩的混合作用；（3）花岗岩形成的构造环境；（4）花岗岩的源岩组成。通过分析认为，花岗岩类型的多样性与其源岩组成关系最大，地球上只有少数花岗岩可以探讨其形成的构造环境，花岗岩的构造判别并没有普遍意义；源岩可分为地壳源区，玄武岩源区和二者间过渡区；由于酸性岩浆黏度较大，结晶分离分离作用不易发生；花岗质岩浆混合能力较差，多形成机械混合；本文还对花岗岩的地域分布进行了简要阐述。

关键词：花岗岩；结晶分离；混合作用；构造环境；源岩组成

花岗岩作为大陆地壳的主要组成成分，在地球的形成和演化中扮演着重要的角色。尽管对花岗岩成因被研究多年，但是在关于这个问题的许多方面仍然众说纷纭，近年来现代仪器和测试方法不断涌现，为进一步解决花岗岩的成因问题提供了契机，本文根据相关学者的研究成果，试图对这个问题进行阐述。但由于作者的知识水平有限，有些问题的讨论很不深刻，甚至出现错误，请读者指正。

1花岗岩浆的结晶分离作用

分离结晶作用指岩浆中早结晶的高熔点矿物与熔体分离聚集，使之不能与熔体充分反应而导致剩余岩浆成分连续变化。Bowen（1928）根据自然界一些硅酸盐矿物间的反应关系，提出了著名的鲍文反应序列，主张原生岩浆一元论，认为自然界所有的火成岩石都可以归因于玄武岩浆的结晶分异作用，原始生成的玄武质岩浆随着温度的下降而结晶分异，按玄武质-安山质-英安质-流纹质的方向演化，由基性最终演变为酸性岩浆。但是根据野外的观察，基性岩石的堆晶岩是常见的，常成似层状侵入体产出，但酸性岩石的堆晶岩却很少见，说明花岗质岩浆并不能像玄武质岩浆那样发生结晶分异作用。首先熔浆中晶体足够大时，才能克服岩浆的屈服强度而下沉（马昌前，1989），花岗质岩浆中细小的副矿物难以发生分异。而且随着岩浆的酸性程度增加，黏度和屈服强度也随之增大，造成造岩矿物的晶出也就变得愈加困难，矿物沉积分异所要克服的阻力也随之增大（张旗等，2007）。主要的造岩矿物如斜长石等与酸性岩浆的密度相差无几，也使得重力分异作用难以发生。这与实际观察相符：花岗岩多数为花岗结构，块状构造普遍，没有重力分异的痕迹。因此，花岗岩浆不大可能发生结晶分异作用，究其原因，主要是花岗岩浆的粘度之高以及花岗岩浆和造岩矿物间的密度差很小造成。

2花岗岩的混合作用

岩浆的混合作用指两种或两种以上的不同成分的岩浆以不同比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。岩浆能否发生混合，以及混合的程度如何，取决于岩浆的物理性质和化学性质。岩浆混合可以发生在岩浆产生，侵入和喷发的各个阶段。（路凤香等，2002）。在野外经常可以观察到花岗岩中含有微粒闪长岩，基性岩包体，它们的出现被认为是由于玄武岩浆和花岗岩浆的混合作用。由于基性岩浆温度较高，和酸性岩浆接触时，未及达到化学平衡就由于温度骤降而发生淬冷作用，只以机械混合为主。但是辉长质岩石中却很少见到花岗质的颗粒包体，这说明花岗岩的混合能力较差弱于玄武岩浆。因为玄武质岩浆的温度较高（近1000度），能够完全熔掉包含的少量花岗质组分而看不到明显痕迹，达到化学混合的效果。相反，由于玄武质碎块的熔融温度更高，花岗质岩浆温度较低（700～800度），所以对夹杂于其中的玄武质碎块影响比较有限，因而花岗岩中保留有暗色偏基性的颗粒包体（张旗等，2007）。岩浆混合作用发生的地质标志是出现复合岩流和熔岩条带，侵入酸性岩端元的基性岩墙及机械混合带和成分过渡带，网脉状杂岩，但最普遍的是出现岩石包体（徐夕生和邱检生，2010）。

3花岗岩的构造环境

隨着板块构造理论的提出，我们可以鉴别出大多数火成岩与其形成的构造环境有关，每个环境有其特定的源区，热机制和地壳应力类型。但是，板块构造并不是一直就有的，并不是所有的岩石组合都可以通过板块构造理论来解释，例如某些太古宙的花岗岩，它们远老于板块构造的历史，所以不能用板块构造理论来解释其成因。而且花岗岩主要是陆壳的组成成分，关于板块内部正是板块构造理论的局限之处。但是，许多显生宙尤其是许多中新生代的花岗质岩石的分布与构造环境有关，例如，巨大的花岗岩基只在活动大陆边缘出现，产于大洋边缘的花岗岩源于洋壳玄武岩，会带有地幔的印记（Nb高，Sr低）。花岗岩产出的构造按照全球花岗岩的分布，可以将花岗岩分为产于大洋及其边缘的，产于板块碰撞和产于陆块内部的三类花岗岩。张旗等（2007）指出，地球上只有10%的花岗岩可以探讨其形成的构造环境，20%的花岗岩需要研究它们与构造事件的，其余70%无从考虑其形成的构造环境和构造事件，所以花岗岩的构造环境判别不具有普遍意义。

4花岗岩源岩问题

花岗岩成因类型的主要控制因素是不同种类的源岩而非构造环境，特定的原岩可以被不同的构造作用活化，结果产生类似的花岗岩（李兆鼐等，2003）。流行的观点将花岗岩源区分为壳源，幔源和壳幔混合源。众所周知，花岗岩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（玄武岩）再次熔融形成，壳源则是地壳物质直接熔融的产物。因此可以说，花岗岩都是壳源的，没有幔源的，之所以有些花岗岩的元素组成带有地幔印记，是因为其是由地幔部分熔融产物-玄武岩再次熔融的产物，不能根据某些花岗岩的同位素特征介于幔源和壳源之间就判断其为壳幔混合来源（张旗等，2008）。花岗岩类的源岩更多的是早先存在于地壳中的沉积岩和幔源火成岩以不同比例混合而成，实际上可能是一种幔源与地壳来源之间的连续谱系，可能有无限多个成因类型（李兆鼐等，2003）。根据花岗岩中的Nd/Sr比值，可以将花岗岩分为玄武岩源区和陆壳源区和二者过渡区，据肖庆辉等（2005）资料，在我国中亚造山带花岗岩大多是玄武岩源区的，华北和华南的中生代花岗岩的Nb/Sr比值存在明显差异，不同特征花岗岩的地域性分布也说明花岗岩的特征主要受源岩控制（张旗等，2008）。

结语：关于花岗岩成因的研究古老而现代，正如吴福元等（2007）所述：只有开展多学科的深入研究和实质性的交融，花岗岩问题的进步才有可能。 我国的花岗岩研究虽然取得了一些成就，但仍处于起步阶段，对花岗岩的研究仍任重而道远，我辈责任重大，还当砥砺前行！

参考文献

[1]李兆鼐等.中国东部中、新生代火成岩及其深部过程[M].北京：地质出版社， 2003路凤香，桑隆康.岩石学[M].北京：地质出版社，2002

[2]卢良兆，许文良.岩石学[M].北京：地质出版社，2011

[3]马昌前.结晶分异作用的岩浆动力学条件[J].地球科学，1989，14（3）：245-252

[4]吴福元，李献华，杨进辉，郑永飞.花岗岩成因研究的若干问题[J].岩石学报， 2007，23（6）：1217-1238

[5]肖庆辉，邱瑞照，邓晋福，李廷栋，莫宣学，洪大卫，卢欣详，王涛，吴福元，谢才富.中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究[J].中国地质，2005， 32（3）：343-352

[6]徐夕生，邱捡生.火成岩岩石学[M].北京：科学出版社，2010

[7]张旗，潘国强，李承东，金惟俊，贾秀勤.花岗岩混合问题：与玄武岩对比的启示——关于花岗岩研究的思考之一[J].岩石学报，2007，23（5）：1141-1152

[8]张旗，潘国强，李承东，金惟俊，贾秀勤.花岗岩结晶分离作用问题——关于花岗岩研究的思考之二[J].岩石学报，2007，23（6）：1239-1251

[9]张旗，潘国强，李承东，金惟俊，贾秀勤.花岗岩构造环境问题——关于花岗岩研究的思考之三[J].岩石学报，2007，23（7）：2683-2698

[10]张旗，潘国强，李承东，金惟俊，贾秀勤.花岗岩源岩问题——关于花岗岩研究的思考之四[J].岩石学报，2008，24：（6）1193-1204

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