Question

岩石成因探讨

Answer 1

花岗质岩石的成因是历来被争论的焦点地质问题之一。关于其形成的构造环境及物质来源也有不少学者提出过各自的判别标志和分类方案。但在实际应用中都有其不足之处，如著名的S-I（－M-A）型分类方案就是如此，在自然界中，某些“S”型花岗岩可能是“I”型花岗岩演化而来的，相反“I”型花岗岩可以直接由上地壳火成岩熔融而生。这是因为花岗质岩浆既可以是单成因的，也可以是复成因的，同时岩浆成分的范围也可以随着源区的温度－压力－成分的变化而变化，岩浆的分异作用和准固相的蚀变作用也会扩大原始成分的范围。另一方面岩浆的来源也可以在两个以上，这样利用简单的判别推测岩浆的成因就会出现错误。同样，“壳源”—“壳幔同熔”—“幔源”的分类方案也有类似的缺陷。研究表明原来被认为具“幔源”或“壳幔”同熔性质的花岗岩，现在根据Pb、O、Nd、Sr等同位素示踪研究看来既不是直接来自地幔岩浆分异，也不可能是直接由地幔岩浆同熔地壳物质的产物（张理刚，1993,1994）。最新的研究资料（陈江峰，1993；张理刚，1994）揭示出我国东部中新生代花岗岩的地质、地球化学、同位素组成特征受构造基底岩石的控制，各类花岗岩中很大一部分都是地壳物质深熔或部分熔融的产物。

本区中生代中酸性侵入岩和次火山岩总的特征介于“I”型和“S”型花岗岩之间，如高SiO₂、高K₂O、低钙，部分岩石的铝过饱和等岩石化学特征接近于“S”型，特别是早期石英斑岩和晚期的中深成侵入岩具强烈的铕异常，Sr同位素初始比值大于0.707，δ¹⁸O（‰）大于10，更接近“S”型花岗岩特征，而花岗闪长（斑）岩、各类闪长岩的REE、Sr、O、S同位素等参数特征更近于“I”型。作者认为出现上述情况的原因一方面可能是岩浆演化（如分异作用、混染作用）的结果，也可能反映了受变质基底即花岗岩－绿岩地体特征的控制（火成岩和沉积岩并存）。

为了更进一步地探讨岩石成因，我们将本区中生代中酸性侵入岩－次火山岩与其太古宙和现代标准岩石的稀土元素配分的某些特征参数作了对比研究，从表1-13和图1-28中可以看出它们与太古宙同类岩石更加接近，而与后太古宙同类岩石差异更大，总体特征是轻稀土、重稀土以及轻重稀土之间出现强烈分馏，Eu异常不明显或出现弱的负异常。从图1-30中也可以看到本区该类岩石和西澳Norseman-Wiluna绿岩带中与金矿床密切伴生的新太古代长英质斑状侵入体组分相似。一般认为太古宙花岗岩、石英二长岩和FⅡ火山岩可能是杂砂岩、安山质麻粒岩或TTG岩系部分熔融形成（K.C.Condie,1982），正长闪长岩、石英二长岩也可由花岗闪长质岩浆与镁铁质围岩混染作用形成（Dawson,1966），而花岗闪长质岩浆可能是TTG质片麻岩和少量角闪岩部分熔融形成。这些源岩在花岗岩－绿岩地体中都可以找到。事实上，不少研究者根据实验模拟和化学成分特点也推断绿岩带晚期的富钾花岗质岩石很可能是插入下地壳的花岗岩－绿岩层序重新熔融的产物。Perring（1990,1992）根据野外证据，痕量、稀土及同位素元素数据推断富大离子亲石性元素的石英长石斑岩可能是壳源长英质岩浆分异形成的。在许多地方可见到由斑岩渐变为相似组分的花岗岩类，这些斑岩在侵入到绿岩层序后大大改变了其成分。本区中生代花岗质岩石与太古宙同类岩石的相似性说明了两者具有相似的来源和相似的形成机理，反映受基底花岗岩－绿岩地体影响或制约的特点。

表1-13　本区中生代花岗质岩石与太古宙和后太古宙同类岩石稀土元素特征对比

注：（1）太古宙、后太古宙据K.C.Condie,1982;（2）稀土标准化值用9个球粒陨石的组合样值（为与K.C.Condie统一起见）。

从图1-31中可以看到本区中生代的石英斑岩、花岗岩主要位于非造山区和造山期后A型花岗岩区内，并接近地壳熔融的花岗岩区（PM），闪长岩和花岗闪长斑岩位于造山晚期花岗岩区内。石英斑岩和花岗斑岩位于低共熔体Or、Ab和Q的连线上，是沿PM-C矢量形成的熔体，而偏中性的花岗闪长岩、石英二长闪长岩、石英二长岩和正长闪长岩的岩浆是在介于PM-B、PM-C之间的熔融矢量下形成的，代表了较深程度的熔融，其成分落于泥质岩成分范围。在Hoefs（1980）⁸⁷Sr/⁸⁷Sr－δ¹⁸O同位素体系图解上，各类岩石落于蚀变海洋玄武岩和地槽沉积物的范围内。这些特点均说明本区中生代花岗岩和次火山岩的主体来源可能是杂砂岩、长英质片麻岩，并受到了角闪质岩石的添加或混染，直接（部分融熔作用）或间接（混染作用）地与花岗岩－绿岩地体有关。

Sm-Nd同位素地质特征也表明了同样的结论。岩体的T_DM值较大有两种可能：一是这些岩体属壳幔混合的产物，即中生代深源岩浆活动受到了先存古地壳的混染，使T_DM值比岩浆侵入年龄高得多；二是这些岩浆活动是属于地壳活化再造的产物，它们的T_DM值继承了源岩的特征。从实际情况分析第一种可能较大，且混染的程度较高。

图1-30　本区中生代火山－次火山岩与太古宙绿岩带长英质小侵入岩成分对比图

（a）—西澳Kambalda和Narseman太古宙绿岩带中长英质小侵入体（据Perring等，1991）；（b）—本区中生代长英质次火山岩；其中1—石英斑岩；2—花岗斑岩；3—二长花岗岩；4—花岗闪长斑岩；5—石英正长闪长岩；4—闪长岩（正长闪长岩）

图1-31　R₁-R₂图

（据Batchelor,R.A和Bowden,P.,1985）

1—石英斑岩；2—花岗斑岩；3—花岗闪长斑岩；4—闪长岩类；5—黑云母花岗岩；a—滩上岩体；b—孙庄岩体；c—刁泉岩体