岩石地球化学一些原理

花岗岩研究

一、花岗岩的系列划分

根据花岗岩化学成分划分为准铝(metaluminous)、过铝(peraluminous)和过碱性nous)和亚碱性(peralkaline)的成分分类。由于花岗岩通常具有较高的Si02含量，一般岩浆岩中的拉斑、钙碱性和碱性系列的划分在花岗岩研究中并不经常被采用。

所以花岗岩的系列划分时只用投K2O-SiO2 和ANK-ACNK就可以了。碱性-钙碱性-高钾钙碱性和准铝质-过铝质这些系列的划分，是因为通过大量数据证明，这些划分对岩石成因等方面有一些指示意义。例如：钙碱性花岗岩石是岛弧岩浆活动产物，碱性和过碱性与板内背景有关，过铝质花岗岩石（ACNK要大于

1.1）是沉积岩深熔作用形成，尤其是大陆碰撞时期。

二、花岗岩的成因分类MlSA

MlsA(即M、I、S和A型)是目前最常用的花岗岩成因分类方案。其英文分别是I(infraerustal或igneous)、s(supraerustal或sedimentary)、A(alkaline，anorogenie 和anhydrous)和M(mantle derived)。

分类依据：花岗岩的岩浆源区性质划分，及火成岩、沉积岩、碱性岩和有地幔参与成分的源区。

A型特征及成因

A型：岩石学和实验岩石学(Clemensetal.，1986;patino Douce，1997）证据表明，A型花岗岩形成温度高，而且部分A型花岗岩形成压力还很低（即较浅部的中上地壳）。因此，正常的I或者S型花岗岩经分异作用是形成不了A型花岗岩的。

A型花岗岩都表现出低Sr、Eu和富集Nb、Zr等元素的特点，反映其源区存在斜长石的残留(形成的压力较低)，因此它也不可能是慢源岩浆分异而来(在极端情况下，慢源岩浆的强烈结晶分异可能会产生有限的低Sr、Eu的碱性岩石，但此时应与大规模的镁铁质岩石伴生)，或来源于镁铁质源岩的部分熔融。

A型花岗岩的最重要之处是，如果浅部地壳能够发生高温部分熔融，显然暗示其深部存在热异常，而这大多只会在拉张情况下出现。因此，A型花岗岩是判断伸展背景的重要岩石学标志。

判别依据：从矿物学来讲，角闪石、董青石和碱性暗色矿物是判断上述ISA 型花岗岩的重要矿物学标志，而白云母和石榴石并不能有效鉴定S型花岗岩(Miller，1985)。特征矿物分别是：I型花岗岩—角闪石、S型花岗岩—堇青石、A型花岗岩—碱性暗色矿物例，如钠闪石一钠铁闪石、霓石一霓辉石、铁橄榄石等厘定A型花岗岩的重要矿物学标志。

从地球化学方面来判别不同类型花岗岩，首先根据花岗岩含铝指数ACNK=Al2O3/（CaO+ Na2O+ K2O）摩尔分数比＝1.1来区分I型和S型花岗岩，根据ANK-ACNK图解可以判别。但这个判别标志不能区分高分异I型和S型花岗岩（Chappell，1999；吴福元等，2007），Chappell（1992、1999）认为P2O5、Th、Ba、Rb、Pb等元素可用来判别I型和S型花岗岩（HARKER图解）。从P2O5 vs. SiO2和Pb vs. SiO2变化趋势图中可以看出，每个矿区岩体样品点大致与I型花岗岩变化趋势相似。需要更多图

I型和S型花岗岩演化趋势（据Chappell和White，1992）如果样品落入I型区域，进一步判别花岗岩属于I型还是A型。根据Whalen.et.al（1987）FeO*/MgO vs.（Zr +Nb + Ce +Y）和（K2O+Na2O）/CaO vs.（Zr +Nb + Ce +Y）图解。

图花岗岩Zr+Nb+Ce+Y- FeO T/MgO、Zr+Nb+Ce+Y-（K2O+Na2O）/CaO图解

（据Whalen.et.al.，1987）FG:分异花岗岩；OGT: 未分异花岗岩（I-S型）

Collins et al.（1982）提出A型花岗岩具有较高的Nb、Ga、Y和REE，故

也可以根据SiO2-Ce、SiO2-Nb、SiO2-Y和SiO2-Z，来判别A和I型花岗岩。

图I型和A型花岗岩SiO2-Ce、SiO2-Nb、SiO2-Y、SiO2-Zr判别图解（collins et al., 1982）ISMA对构造背景的指示意义：虽然ISMA花岗岩最初只是成因分类，但大

量研究表明花岗岩成因类型既可以反映岩浆源区的性质，而且还可以判别岩浆

形成时构造环境。不同成因类型的花岗岩都与特定的构造环境有关（Picher，1983）。

S型花岗岩是大陆碰撞产物，I型花岗岩是科迪勒拉山系和后造山抬升形成(e.g. Beckinsale, 1979; Pitcher, 1983)。为了强调区别，他又划分A和M型花岗岩

来分别区别非造山和洋弧背景。目前研究表明大多数A型花岗岩都形成于造山

后，属于I型里一种特殊类型。（M型包括大洋斜长花岗岩，洋脊形成的蛇绿岩

套中富钠的花岗岩）。

但是I S M A型花岗岩对构造背景的判别只是起到参考作用。

成因类型特征矿物岩石系列形成背景

碰撞花岗岩

黑云母，

角闪石作为暗

钙碱性，

准铝质到轻微

I型花岗

岩

花岗岩的构造背景判别

通常分为洋脊花岗岩（ORG），火山岛弧花岗岩（VAG），板内花岗岩（WPG）和碰撞花岗岩（COLG）。

构造判别图解常用的有以下几个：

图6 花岗岩微量元素构造环境图（底图据Pearce，1984）

VAG-火山弧花岗岩；ORG-洋中脊花岗岩；WPG-板内花岗岩；Syn-COLG-同碰撞花岗

岩；

①地幔斜长花岗岩；②破坏性活动板块边缘(板块碰撞前)花岗岩；③板块碰撞后隆起期花岗岩；④造山晚期花岗岩；⑤非造山区A型花岗岩；⑥同碰撞花岗岩；

⑦造山期后A型花岗岩