花岗岩的成因与结构环境

花岗岩成因类型划分与板块构造环境

根据研究内容的不同，岩浆岩石学又可分为岩类学和岩理学。岩类学又称描述岩石学、岩相学，主要研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题。岩理学又称理论岩石学、成因岩石学，主要研究岩石的形成条件、成因机理等方面的问题。

（一）相关知识

花岗岩有广义和狭义之分。狭义的花岗岩是指石英含量＞20%的侵入岩。

广义的花岗岩称花岗岩类，是空间上与狭义的花岗岩相伴生，成因上与狭义的花岗岩有联系，石英含量一般＞5%的各类侵入岩。

花岗岩的成因分类主要有3种类型：S-I-M-A型、壳幔同熔型－陆壳改造型－幔源型、磁铁矿系列－钛铁矿系列。这3种划分方案中，S-I-M-A型应用较广。

花岗岩浆活动的板块构造背景一般划分为：火山弧花岗岩（VAG.）、板内

花岗岩（WPG.）、同碰撞花岗岩（S-COLG.）、洋中脊花岗岩（ORG.）。

花岗岩的S-I-M-A成因类型划分与花岗岩浆活动的板块构造背景有一定的对应关系（表1）。判别方法需采用地质产状、岩相学特征、岩石化学成分、含矿性等方面综合判断。

岩石化学成分的特征参数和判别图解较多。主要参考资料如下。

（1）高秉璋，洪大卫，郑基俭，等。花岗岩类区1∶5万区域地质填图方法指南[M]。武汉：中国地质大学出版社，1991。

（2）李昌年。火成岩微量元素岩石学[M]。武汉：中国地质大学出版社，1992。

（3）邱家骧，林景仟。岩石化学[M]。北京：地质出版社，1991。

（4）陈德潜，陈刚。实用稀土元素地球化学[M]。北京：冶金工业出版社，1990。

（二）成因类型与板块构造环境的判别图解

岩石化学成分主要包括：岩石常量元素分析、岩石稀土元素分析、岩石微量元素分析、岩石同位素分析。利用岩石化学成分分析结果，进行特征参数计算与判别图解，是研究岩石成因的主要方法。在化学成分特征参数与判别图解中，常量元素应用较广。S型花岗岩与I型花岗岩的判别，是工作的重点与难点。

在选用特征参数与判别图解中要注意3方面问题：①要同时选用岩石常量元素、岩石稀土元素、岩石微量元素、岩石同位素的特征参数与判别图解，避免单一图解导出的片面结论；②在选择判别图解中，不同成因类型和板块构造背景的投影区域不应有太多的重叠范围；③在选择特征参数中，各类参数要有明确的对比标准。

表1 花岗岩的成因与构造环境

M型花岗岩

I型花岗岩

（科迪勒拉型）

I型花岗岩

（加里东型）S型花岗岩A型花岗岩

成因类型

幔源型壳幔同熔型陆壳改造型Lie gu

构造环境洋中脊

花岗岩

火山弧花岗岩

同碰撞

花岗岩

板内花岗岩

岩石种类斜长花岗岩英云闪长岩、

闪长岩、花岗

闪长岩、二长

花岗岩、中性

侵入岩

花岗闪长岩、

二长花岗岩

及其中侵入

性岩

以二长花岗

岩为主

花岗岩、碱

性花岗岩、

碱性侵入岩

暗色矿物普通角闪石、

黑云母

普通角闪石、

黑云母

黑云母

黑云母

（Ng′＝红棕

色）、白云母

黑云母

（Ng′＝蓝绿

色）

副矿物辉石磁铁矿、榍石磁铁矿、钛

铁矿

钛铁矿、独

居石、石榴

石、菫青石

碱性闪石、

辉石

A/NKC≤0.6 1.1～1.0≈1.0＞1.10.9～1.1 87Sr / 86Sr＜0.704＜0.7060.705～0.709＞0.7080.703～0.712δ18O 5.5～68～10＞108～10

亏损元素Ba、Ti、P

（较小）

Sr、Ti、P（强烈）

Ba、Ti、P

（中等）

Ba、Ti、P

（中等）

伴生岩石石英闪长岩、

辉长岩

安山岩、英安

岩、辉长岩

玄武岩、安

山岩、闪长

岩、辉长岩

含菫青石的

酸性火山岩

碱性火山岩

包体镁铁岩闪长岩混杂岩石变质的

沉积岩

同源岩石、

镁铁岩

产状小型复合

岩体

线型大型

复合岩体

分散、孤立

的复合侵入

体

规模较小的

复合岩基

构造环境大洋岛弧、

洋中脊

安底斯型陆弧

造山期后隆

起带

大陆碰撞

褶皱带

裂谷带和

板块内部

变质作用埋深变质埋深变质退变质低压变质

矿化斑岩型铜、

金矿

斑岩型铜、钼

矿

少见钨、锡

锡、萤石、

铌铁矿

岩浆成因

超镁铁、镁

铁岩浆分异形成由基性火山岩、下部地壳物质

重熔形成。也可以由钙碱性玄

武岩浆、洋岛玄武岩浆结晶分

异形成

硅铝层增厚

重熔的产物，位于板块俯冲带上盘

地幔低辟使

地壳下部物

质重熔而成A / NKC 比值是：Al 2O 3 / Na 2O+K 2O+CaO （分子数）或Al / Na+K+2Ca （原子数）的简写。

1. 常量元素的R 1-

R 2图解

R.A.Batchelor （1985）绘制了花岗岩的R 1-R 2图解（图1）中，图中

R 1、R 2均为原子数的综合数据。该图不仅能判别花岗岩的构造环境，还能分析

造山旋回中花岗岩碱质变化及板块碰撞的不同阶段特征。

图1 花岗岩成因类型与板块构造环境的R 1-R 2图解

（仿R.A.Batchelor ，1985；引自建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）

R 1＝4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)，R 2＝Al+2Mg+6Ca

Ⅰ. 地幔分离的花岗岩，Ⅱ. 板块碰撞前花岗岩，Ⅲ. 碰撞后抬升的花岗岩，Ⅳ. 造

山晚期花岗岩，Ⅴ. 非造山花岗岩，Ⅵ. 同碰撞期花岗岩，Ⅶ. 造山期后花岗岩

●燕山晚期花岗岩；■喜马拉雅晚期花岗岩

图1中，各类花岗岩可作如下解释。

（1）地幔分离的花岗岩包括：地幔斜长花岗岩（拉斑玄武岩质花岗岩）-

幔源花岗岩（M 型花岗岩）。

（2）板块碰撞前花岗岩包括：钙碱性更长花岗岩（消减的活动板块边缘花

岗岩）-板块碰撞前消减地区的花岗岩（I 型科迪勒拉花岗岩）。

（3）碰撞后抬升的花岗岩包括：高钾钙碱性花岗岩（加里东型深熔花岗岩）

-板块碰撞后隆起区的花岗岩（I 型加里东花岗岩）。

（4）造山晚期花岗岩包括：二长岩（造山晚期花岗岩-晚造山期花岗岩）。

（5）非造山花岗岩包括：碱性、强碱性花岗岩（非造山区加里东花岗岩）。