Question

花岗岩与压力的关系

Answer 1

许多现象说明,花岗岩可以形成在加厚地壳的深部很高的压力下(1.5～2.0 GPa,据Litvinovsky et al., 2000及其所附的参考文献)。 Patino Douce(1999)研究了各类花岗岩,认为花岗岩之所以存在不同,可能与熔融的源区组成和压力有关。在低压和源岩为变质泥质岩情况下,形成S型花岗岩;而高压和低Al的变质杂砂岩的地壳组分有利于形成科迪勒拉型过铝质花岗岩。他指出,花岗岩熔融后残留的镁铁质堆晶岩,在低压下为斜方辉石+斜长石组合,在高压下为单斜辉石+石榴石组合。近年来的研究表明,不仅变沉积岩在低压下(<1 GPa)部分熔融可以产生过铝花岗岩浆,长英质火成岩和变沉积岩发生高压(>2 GPa)熔融作用也可以衍生出过铝的A型花岗岩(Patino Douce and McCarthy, 1998;林广春和马昌前,2003)。

综上所述,按照残留相组成和花岗岩地球化学特征,大体可以将花岗岩形成的压力分为4个级别:

(1)高压下为埃达克岩,地球化学上显示高Sr低Yb的特点(图4.21A的左图)为右倾型REE分布,HREE明显亏损,无铕异常或有弱的正或负的铕异常(图4.21A的中图)。熔融的残留相为榴辉岩,组成矿物为石榴石+辉石+金红石(斜长石少或无),在玄武岩熔融相图中落入石榴石稳定出现的曲线之上(图4.21A的右图)。 石榴石稳定出现的压力至少>0.8～1 GPa,通常>1.5 GPa(以出现红石为标志,据Xiong XL et al.,2005),相应的模式见图4.22的A图。

(2)中等压力下为喜马拉雅型花岗岩,具低Sr低Yb的特点(图4.21B的左图),右倾型REE分布,HREE亏损,有明显或弱的负铕异常(图4.21B的中图)。残留相为麻粒岩(斜长石+石榴石+角闪石+辉石),在相图中落入石榴石+斜长石稳定区(图4.21B的右图),相应的模式见图4.22的B图。

(3)低压下为浙闽型花岗岩,低Sr高Yb(图4.21C的左图),右倾型REE分布,HREE略亏损(Yb>10倍球粒陨石含量),有中等或弱的负铕异常(图4.21C的中图),残留相为角闪岩(斜长石+角闪石+辉石),斜长石和角闪石稳定存在(无石榴石),在相图中落入斜长石稳定区(图4.21C的右图),相应的模式见图4.22的C图。

图4.21 花岗岩分类的Sr-Yb图(左)、示意的REE图(中)和相应的相图(右)

(4)压力更低形成南岭型花岗岩,非常低Sr高Yb是它的特点(图4.21C的左图),此外,还极度贫Ba、Ti、P和Eu,故REE常呈“燕式”分布(图4.21C的中图),在相图中落入低压高温区(斜长石稳定存在,角闪石有或无,见图4.21D的右图),相应的模式见图4.22的D图。

图4.22 不同类型花岗岩形成模式图

综上所述,从南岭型→浙闽型→喜马拉雅型→埃达克岩,花岗岩源区深度可能是逐渐增加的,如果源区性质和其他条件大体相同的话。上述现象可归纳在图4.23中,图中的曲线代表花岗岩随压力增加的趋势。