當代花崗巖研究的若干問題

張騫

（吉林大學地球科學學院，吉林 長春 130000）

摘要：花崗巖是大陸地殼的主要組成成分，研究歷史悠久，花崗巖成因的研究吸引著一代又一代的地質人。通過綜合相關學者的研究成果，本文對當代花崗巖成因的研究情況分以下4個方面進行闡述：（1）花崗巖的結晶作用；（2）花崗巖的混合作用；（3）花崗巖形成的構造環境；（4）花崗巖的源巖組成。通過分析認為，花崗巖類型的多樣性與其源巖組成關系最大，地球上只有少數花崗巖可以探討其形成的構造環境，花崗巖的構造判別并沒有普遍意義；源巖可分為地殼源區，玄武巖源區和二者間過渡區；由于酸性巖漿黏度較大，結晶分離分離作用不易發生；花崗質巖漿混合能力較差，多形成機械混合；本文還對花崗巖的地域分布進行了簡要闡述。

關鍵詞：花崗巖；結晶分離；混合作用；構造環境；源巖組成

花崗巖作為大陸地殼的主要組成成分，在地球的形成和演化中扮演著重要的角色。盡管對花崗巖成因被研究多年，但是在關于這個問題的許多方面仍然眾說紛紜，近年來現代儀器和測試方法不斷涌現，為進一步解決花崗巖的成因問題提供了契機，本文根據相關學者的研究成果，試圖對這個問題進行闡述。但由于作者的知識水平有限，有些問題的討論很不深刻，甚至出現錯誤，請讀者指正。

1花崗巖漿的結晶分離作用

分離結晶作用指巖漿中早結晶的高熔點礦物與熔體分離聚集，使之不能與熔體充分反應而導致剩余巖漿成分連續變化。Bowen（1928）根據自然界一些硅酸鹽礦物間的反應關系，提出了著名的鮑文反應序列，主張原生巖漿一元論，認為自然界所有的火成巖石都可以歸因于玄武巖漿的結晶分異作用，原始生成的玄武質巖漿隨著溫度的下降而結晶分異，按玄武質-安山質-英安質-流紋質的方向演化，由基性最終演變為酸性巖漿。但是根據野外的觀察，基性巖石的堆晶巖是常見的，常成似層狀侵入體產出，但酸性巖石的堆晶巖卻很少見，說明花崗質巖漿并不能像玄武質巖漿那樣發生結晶分異作用。首先熔漿中晶體足夠大時，才能克服巖漿的屈服強度而下沉（馬昌前，1989），花崗質巖漿中細小的副礦物難以發生分異。而且隨著巖漿的酸性程度增加，黏度和屈服強度也隨之增大，造成造巖礦物的晶出也就變得愈加困難，礦物沉積分異所要克服的阻力也隨之增大（張旗等，2007）。主要的造巖礦物如斜長石等與酸性巖漿的密度相差無幾，也使得重力分異作用難以發生。這與實際觀察相符：花崗巖多數為花崗結構，塊狀構造普遍，沒有重力分異的痕跡。因此，花崗巖漿不大可能發生結晶分異作用，究其原因，主要是花崗巖漿的粘度之高以及花崗巖漿和造巖礦物間的密度差很小造成。

2花崗巖的混合作用

巖漿的混合作用指兩種或兩種以上的不同成分的巖漿以不同比例混合，形成一系列過渡類型巖漿的作用。巖漿能否發生混合，以及混合的程度如何，取決于巖漿的物理性質和化學性質。巖漿混合可以發生在巖漿產生，侵入和噴發的各個階段。（路鳳香等，2002）。在野外經常可以觀察到花崗巖中含有微粒閃長巖，基性巖包體，它們的出現被認為是由于玄武巖漿和花崗巖漿的混合作用。由于基性巖漿溫度較高，和酸性巖漿接觸時，未及達到化學平衡就由于溫度驟降而發生淬冷作用，只以機械混合為主。但是輝長質巖石中卻很少見到花崗質的顆粒包體，這說明花崗巖的混合能力較差弱于玄武巖漿。因為玄武質巖漿的溫度較高（近1000度），能夠完全熔掉包含的少量花崗質組分而看不到明顯痕跡，達到化學混合的效果。相反，由于玄武質碎塊的熔融溫度更高，花崗質巖漿溫度較低（700～800度），所以對夾雜于其中的玄武質碎塊影響比較有限，因而花崗巖中保留有暗色偏基性的顆粒包體（張旗等，2007）。巖漿混合作用發生的地質標志是出現復合巖流和熔巖條帶，侵入酸性巖端元的基性巖墻及機械混合帶和成分過渡帶，網脈狀雜巖，但最普遍的是出現巖石包體（徐夕生和邱檢生，2010）。

3花崗巖的構造環境

隨著板塊構造理論的提出，我們可以鑒別出大多數火成巖與其形成的構造環境有關，每個環境有其特定的源區，熱機制和地殼應力類型。但是，板塊構造并不是一直就有的，并不是所有的巖石組合都可以通過板塊構造理論來解釋，例如某些太古宙的花崗巖，它們遠老于板塊構造的歷史，所以不能用板塊構造理論來解釋其成因。而且花崗巖主要是陸殼的組成成分，關于板塊內部正是板塊構造理論的局限之處。但是，許多顯生宙尤其是許多中新生代的花崗質巖石的分布與構造環境有關，例如，巨大的花崗巖基只在活動大陸邊緣出現，產于大洋邊緣的花崗巖源于洋殼玄武巖，會帶有地幔的印記（Nb高，Sr低）。花崗巖產出的構造按照全球花崗巖的分布，可以將花崗巖分為產于大洋及其邊緣的，產于板塊碰撞和產于陸塊內部的三類花崗巖。張旗等（2007）指出，地球上只有10%的花崗巖可以探討其形成的構造環境，20%的花崗巖需要研究它們與構造事件的，其余70%無從考慮其形成的構造環境和構造事件，所以花崗巖的構造環境判別不具有普遍意義。

4花崗巖源巖問題

花崗巖成因類型的主要控制因素是不同種類的源巖而非構造環境，特定的原巖可以被不同的構造作用活化，結果產生類似的花崗巖（李兆鼐等，2003）。流行的觀點將花崗巖源區分為殼源，幔源和殼幔混合源。眾所周知，花崗巖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（玄武巖）再次熔融形成，殼源則是地殼物質直接熔融的產物。因此可以說，花崗巖都是殼源的，沒有幔源的，之所以有些花崗巖的元素組成帶有地幔印記，是因為其是由地幔部分熔融產物-玄武巖再次熔融的產物，不能根據某些花崗巖的同位素特征介于幔源和殼源之間就判斷其為殼幔混合來源（張旗等，2008）。花崗巖類的源巖更多的是早先存在于地殼中的沉積巖和幔源火成巖以不同比例混合而成，實際上可能是一種幔源與地殼來源之間的連續譜系，可能有無限多個成因類型（李兆鼐等，2003）。根據花崗巖中的Nd/Sr比值，可以將花崗巖分為玄武巖源區和陸殼源區和二者過渡區，據肖慶輝等（2005）資料，在我國中亞造山帶花崗巖大多是玄武巖源區的，華北和華南的中生代花崗巖的Nb/Sr比值存在明顯差異，不同特征花崗巖的地域性分布也說明花崗巖的特征主要受源巖控制（張旗等，2008）。

結語：關于花崗巖成因的研究古老而現代，正如吳福元等（2007）所述：只有開展多學科的深入研究和實質性的交融，花崗巖問題的進步才有可能。 我國的花崗巖研究雖然取得了一些成就，但仍處于起步階段，對花崗巖的研究仍任重而道遠，我輩責任重大，還當砥礪前行！

參考文獻

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