花岗岩的成因与构造环境

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（V AG.）、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

A / NKC比值是：Al2O3 / Na2O+K2O+CaO（分子数）或Al / Na+K+2Ca（原子数）的简写。

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R.A.Batchelor（1985）绘制了花岗岩的R1-R2图解（图1）中，图中R1、R2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R1-R2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）

R1＝4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)，R2＝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）。

（6）同碰撞期花岗岩包括：地壳熔融的花岗岩（同造山花岗岩）-同碰撞花岗岩（S型花岗岩）。

（7）造山期后花岗岩包括：碱性、强碱性花岗岩（造山期后的A型花岗岩。

该图解有2个明显的优点。一是参与作图的因数较多，二是在图解中可以区分7种不同类型的花岗岩。

ACF图解（图2）中，A、C、F均为氧化物的综合数据。该图解参加作图的因素较多。在区分S型、I型花岗岩中，效果较好。

图2 判别花岗岩成因类型的ACF图解

（仿中田节也，1979；引自建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）

A＝Al2O3-Na2O-K2O，C = CaO，F = MgO+FeO

●燕山晚期花岗岩；■喜马拉雅晚期花岗岩

3. 稀土元素分配型式图

不同成因的花岗岩，稀土分配型式不同有明显差别（图3、表2）。

图3 霞石正长岩稀土元素分配型式

（据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）

表2 稀土元素分配型式特征

4. 微量元素蛛网图

微量元素蛛网图是判别花岗岩板块构造环境的重要图解之一（图4）。不同板块构造环境的花岗岩的微量元素蛛网图特征有明显差别（表3），可作为判别花岗岩板块构造环境的参考资料。

图4 霓辉霞石正长岩的微量元素蛛网图

（（仿高秉璋，1991；据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）表3 不同板块构造环境的花岗岩的微量元素蛛网图特征

用于标准化的洋脊花岗岩数值见表4。

表4 洋脊花岗岩的微量元素含量(biao zhun)

注：表中含量单位除K2O为%外，其余元素均为10-6。

5. 非活动元素图解

非活动元素图解（图5）中，不同板块构造环境的投影点落入不同的区域内。

图5 判别花岗岩板块构造环境的非活动元素图解

（仿Pearce，1984；据建水县普雄矿区长岭岗矿段铌稀土矿勘探报告，2015）V AG. 火山弧花岗岩，WPG. 板内花岗岩，S-COLG. 同碰撞花岗岩，

ORG. 洋中脊花岗岩，A-0RG. 异常洋中脊花岗岩