（地球化学专业论文）佛坪地区印支期花岗岩的地球化学研究及研究的地质意义.pdf

佛坪地区印支期花岗岩的 地球化学研究及研究的地质意义 王娟 ( 西北大学地质学系，西安7 1 0 0 6 9 ) 中文摘要 早三叠世，勉一略洋盆的消减闭合，扬子、秦岭微板块的碰撞拼接，使得南秦岭形成了大面积 的印支期花岗质岩石。其中。佛坪地区侵入的五龙及西岔河岩体较大，总出露总面积约占宁陕岩体 群的8 5 ，由于这些花岗质岩石的成因涉及秦岭一大别造山带的形成，特别是在中生代期间的地球 动力学过程与演化。因此，对这一问题的研究，有助于深化对秦岭造山带地质演化机理及模型的探 讨。本文拟对西岔河、五龙岩体进行系统的岩石学、岩石地球化学、s r - n d 同位素地球化学及锆石 u p b 年代学研究，重点讨论岩石成因、成岩物质来源及其地质意义。其研究结果表明： 1 锆石u p b 测年确定西岔河侵位于2 1 3 6 22 m a 、五龙岩体形成于2 5 3 6 m a 和2 0 8 5 2 2 m a ， 都稍晚于秦岭造山带的主造山期。 2 西岔河岩体主要岩性是石英闪长岩，岩石具有似埃达克岩的地球化学特征。具体表现： s i 0 2 = 5 6 9 8 - 6 4 4 0 、a b 0 3 = 1 4 8 7 1 8 3 7 、n a 2 0 k 2 0 、m g “= 5 3 0 , - , 6 6 4 4 7 ；富集l i l e 、 l r e e 元素，r e e 分馏显( l a y b ) n = 6 7 2 3 0 ；其中s r 8 0 0 鹏鹰，s 胛( 4 4 ：9 - 8 8 1 ) 平均值为 6 1 5 ，微弱的负e u 异常( 6 e u - o 6 5 1 1 0 ) ；相对较亏损h r e e 和y ( y = 1 0 3 9 g - 2 2 7 9 9 幢、 y b = 0 7 9 p g t g 2 1 5 聘幢，y y b = 1 0 3 1 2 9 ) ；岩石强烈富集c r 、c o 、n 等过渡族元素。 3 五龙岩体主要由二长花岗岩和似斑状黑云母花岗岩组成，岩体广泛发育不规则状指示岩浆混合 作用的暗色微粒包体。五龙主岩也具有似埃达克岩的地球化学特征：s i o f 6 5 2 9 0 1 3 0 、 a 1 2 0 3 = 1 3 9 6 1 9 1 2 ；s r = 6 4 2 u g 埕r 1 1 1 1 眦，y = 4 7 6 蚓g - 1 1 1 峨、y b = 0 3 3 9 g 0 9 6 0 g ， s 胛= 5 7 _ 8 1 6 0 0 。岩石具有轻重稀土分馏明显( l a y b ) n = 2 2 7 6 9 4 ，e u 微弱负异常 ( 8 e u = 0 7 0 o 8 2 ) 的特征。在微量元素蛛网配分模式图中。呈现明显的n b 、t a 等h f s e 元素 亏损和c s 、b a 、s r 等l i l e 元素的富集。暗色微粒包体与主岩地球化学特征有明显差异。暗色 微粒包体s i 0 2 = 5 28 6 5 5 7 6 、o 均值为3 1 、n 砌o + k 2 0 变化于5 0 7 1 之间，且 n a 2 0 k 2 0 。同时，包体强烈富集l i l e 、l r e e 元素。在h a r k 图解中，包体与主岩呈现明显的 成分间断和不同的演化趋势。在三元素共分母比值图解中，则表现为一定的混合趋势。这些特 征表明：暗色微粒包体代表的是一种来自与主岩不同源区的基性岩浆物质组成。五龙岩体是两 期岩浆混合的产物。 4 西岔河、五龙岩体的s t , n d 同位素组成类似，推测岩体可能有相似的源区。西岔河岩体 ( 1 4 n d ，1 4 4 n d ) i = 0 5 1 2 4 6 - 4 3 5 1 2 3 5 、喇d = 1 5 3 _ 2 6 、t d m = 1 1 6 g a - 1 3 8 g a 、( s t s r ：s r ) 产0 7 0 5 4 3 - 4 ) 7 0 6 4 5 ；五龙岩体( 1 4 3 n d ，1 柏d ) ，= 0 5 1 2 2 3 - 4 ) 5 1 2 2 5 、e n d 一2 2 6 2 6 6 、t d m = 1 0 1 g a 。1 0 2 g a 、 ( 8 7 s r ：s 0 i _ = 0 7 0 4 4 5 - 0 7 0 5 0 3 。两者的同位寨组成与耀岭河群变玄武岩数据较一致，其源岩的主 要端元组分玄武质基性下地壳应在1 1 g a 从地幔储库中分离。这种基性下地壳岩石部分熔融形 成的熔体与包体所代表的幔源岩浆，及古老下地壳物质熔融混合形成了西岔河及五龙岩体。 5 结合秦岭地区已有的研究成果，本文认为西岔河、五龙岩体的形成机制可能为：晚古生代勉略 洋的北向俯冲，先期洋壳断离作用导致软流圈物质上涌，引发增厚的基性下地壳部分熔融形成 具有部分似埃达克岩的花岗岩。 关键词：西岔河五龙埃达克岩底侵暗色微粒包体 a s t u d yo ng e o c h e m i s t r y o ft h e g r a n i t i cr o c k si nf u p i n gr e g i o no f s h a n x i p r o n v i n c ed u r i n ge a r l y t r i a s s i ca n di t sg e o l o g i c a ls i g n i f i c a n c e a b s t r a c t 磊q u a n t i t y 醴g r a n i t i cr o e k sh a db e e ng e n e r a t e d8 ar e s u l t 。fc o l l i s i o no ft h eq i n l i n ga n dy a n g z i p l a t ed u r i n ge a r l yt r i a s s i c p a r t i c u l a r l y , t h ew u l o n gp i n t o nl o c a t e di nf u p i n gm o o nh a da c c o u n t e df o r8 5 o f n i n g s 抽r o c k s “a sw ek n o w n 。t h eo r i g i no f t h e r o c k sb a dp l a ) b d “i m p o r t a n tr o l ei nt h ef o r m a t i o no f q i n l i n g - d a b i e , s p e e i f i ci nt h ep r o c e s so f d y n a m i c sa n de v o l u t i o n t h e m f o r e , m a k i n gaf n l t h l e l s t u d yt ot h i s f i e l dw i l lt r a c e e f f e c t i v e l yt h eg e o d y n a m i em e c h a n i s ma n dt h ef o r m a t i o no fq i t t l i n g t h ed a t ao f o e l a l l e 、p e t r o g r a p h y 、g e o e h a m i s t r y a n d z i r c o n u - p b c h r o n o l o g y a r e r e p o r t e d , t h e s o l m a n d g e o l o l g i e a l s i g n i f i c a n c eo f t h ep l u t o na r ed i s c u s s e di nt h i sp a p e r t h ec o n c l u s i o ni n d i c a t e s ： t h e z i r c o n l a - i c p - m s d a i n g f o r t h e x i c h a h e p t u t o n y i n l d s 2 1 3 + 6 v - 2 2 m a 。融a d d i t i o n 。t h e d a t i n g f o r t h e w u l o n g p i n t o n i s2 2 5 3 6 m aa n d 2 0 9 5 士2 2 m as l i g h t l a t e r t h eo r o g e n i cs t a g e o f q i n l i n g 2 l i t h o l o g i e a l l y , t h e x i c h a h e p i n t o nc o n s i s t s m a i n l y o f q u a r t z d i o r i t i e w h i c h i sc l o s e r t o t h ea d a k h a s i n g e o c h e m i s t r y i t sg e o c h e m i s t r yi sw i t hs i o 尹5 6 9 0 4 4 0 粥，a 1 2 0 3 = 1 4 8 7 - d 8 3 7 ，n a 2 0 k 2 0 ，m 矿 ( 5 2 9 - , 6 6 4 ) 4 7 ；a n de n r i c h e di nu l ea n dl r e e ，s r 9 0 0 v g g , h i g hs r yr a t i o n ( 4 4 9 8 8 1 ) ，s l i g h t l y n e g a t i v ee um q o r m a l y ( s e h = # 嬲一 ，1 0 ) ；f l a k e rd e p l e t e d 穗h r e ea n dy ( y = 1 0 。3 1 垮：g 2 2 + 7 9 9 g 、 y b = o ，7 9 p g g 一2 ，1 5 9 9 g ，y y b = 1 0 3 2 2 7 ) ，o b i v i o u sd i f f e r e n m i o n ( ( l a y b ) h 。6 7 3 0 0 ) b e t w e e n l r e ea n d h r e f i , h i g he n r i c h e d h c r 、c o a n d n i 3t h ew u l o n gp i n t o ni sm a i n l yc o m p o s e do fd a m e l l i t ea n ds p o t t e db i o t i t eg r a n i t ed a m e l l h aa a c c o m p a n y e db yaf e wo fm a f i cm i e m g r a n u l a re n c l a v e sw h i c hi n d i c a t e st h em i x i n ga n dm i n g l i n gp r o c e s s o ft w ok i n d so fm a g m a s 。a st h ex i c h a h ep l u t o n ，t h ew o l gp h r t o os h o w st h ep a r t i a lc h a r a c t e r i s t i c so f a d a k i t e s s i o z = 6 5 2 9 - - 7 1 3 0 , a 1 2 0 3 = 1 3 ，9 6 - 1 9 1 2 ；s r 6 5 0 t g g , h l g h s r wr a t i o n ( 5 7 8 - - 1 6 0 0 ) ， d e p l e t e di nh r e ef y = 4 7 6 , u g g - ! l 。1 t e g 、y i ：口- 0 3 3 9 9 g - - 0 9 6 l a g g ) , s l i g h t l yn e g a t i v ee ua n o r m a l y ( s e t r - - 0 7 0 - - 0 8 2 ) ；i nt h eb - a c ee l e m e n tp a t t e n ，m e k ss u g g e s tt h a tt h ed e p l e t i o no fh i g hf i e l ds t r e n g t h e l e m e n ta n dt h ee n r i c h m e n to fl i l e t h eg e o c h e m i s t r yo fm a f i cm i e r o g r a n u i n re n c l a v e si so b v i o u s l y d i f f e r e n tf r o mt h eh o s tr e e k sw h i c hi sw i t hl o w e rs i o z ( 5 2 9 6 5 5 7 6 ) , o - = 3 + 1 , n a 2 0 + k 2 0 = 5 。0 v p - 7 ，1 h i g he n r i c h m e n ti nl i l ea n dl r e e i nt h ed i a g r a mo fh a r k ，i ti n d i c a t e st h ed i f f r a n tv a r i a t i o na n d o b v o i l | s c o n t e n t d i s c o o f i n n i 啦o t h e i s e i t s u g g e s t s a e e r t a m m a g m a s m i x i n g f i e n d i n t h e n a o c a o - a 1 2 0 3 c a o t h e s ec h a r a c t e r i s t i cs h o wt h em a f i cm i c m g r a n u l a re n c l a v e sr e p r e s e n t e dam a n t l e - s o u r c e d m a g m a - 4 t w op l u t o n sh a das i m l a rc o m p o s i t i o ni ni s o t o p i cm i di tc o u l db ea s s u m e dt h a tt h e yh a dt h es 8 m e p r o t o l i t h 。t b e d a t a o f i s o t o p i e i s ( 1 4 n 彤“吣d ) 跚。5 1 2 4 6 - 0 5 1 2 3 5 , e n d 型- - 1 5 3 3 名6 ，斟；l 。1 6 g a - 1 。3 8 g a ， ( ”s r s 6 s r ) i - - 0 7 0 5 4 3 - - 0 7 0 6 4 5 ；t h e w u l o n gp l u t o ni s 尸4 4 n d ) i = 0 5 1 2 2 3 - - 0 。5 1 2 2 5 ，s n d 一2 。2 6 2 ，稻、 b 1 0 1 g a l0 2 g a 、( ”s 扩6 s r h = o 7 0 4 4 5 7 0 7 0 5 0 3 t h ei s o t o p i cc h a r a c t e r i s t i ca r ec l o s et os o m eo f t h e m e t a b a s a l ti ny a o l i a g h eg r o u p i ts u g g e s t e di t sr o c k s m c e sm a y b eh a v ea ni n t r g r e a t e dr e h t i o nw i t ht h e t m d e r # a t i o n o f q i i , i n gc o n t i n e n t i ni g a t h es o e 。e eo f r o c k s a s 颤l f l 辩p a r t i o n , i t i s t h e l o w e r c o n t i n e n t c r u s td e r i v i n gf r o mt h em a n t l ei nl ，1 g a , t h ep r i m i t i v eb a s i cm a g m an f t h el n 娟em i e r o g r a n u l a re n c l a v e s a n dt h ea n e i n e n t c o n t i n e n t c r u s t 。+ 5c o m b i n e dw i t hp r o v i n u ss t u d i e so fq i n l i n gb e l t w ec o n f e rm em a g a n i s mo ft h ew u l o n ga n dt h e x i e h a h ep l u t o nt h a tt h eb r e 磕o f f n e e a n l ec r u s tg e n e r a t e dt h ea p w c l i n ga s 也o s p h 髓e 鼯t h e b a s 协 s o b d u e t i o nt o w a r d st h en o w h t i mu p w e u i n ga s t h e n o s p h e r et r i g g e r e dt h et 1 1 0 1 2p a r t i t o no ft h et h i e k e d m a r i el o w e rc o n t i n e n t h e n c e , s u c hm a g a n i s mg a n e m t e dt h ew t t l o n ga n dx i c h a h ep l a t e nw h i c hh a da s i m i l a r g e c c h e , m i s t i c a l c h a r a c t e r i s t i c 8 w i t h a d a k i t er o c k s k e yw o r d s ：t h ew u l o n gp l u t o n t h ex i e h a h ep l u t o n a d a l d t em e k s t m d e r p l a t i o nt h em a r i e m i e m g r a n u l a re n c l a v e s 西北大学学位论文知识产权声明书y 8 9 3 5 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保 证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北 大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：至函 指导教师签名：握丝孽鳖 2 6 年6 月6 日7 矿衫年z 月莎日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：王蝎 2 加年月6 日 1 前言 1 1 本区研究历史与现状 秦岭造山带呈狭长带状横贯于中国大陆中部，是具有较长复杂演化历史的典型复合型大陆造山 带，因其特殊的大地构造位置和对整个东亚构造演化的特殊意义，具有较长的研究历史。关于秦岭 造山带的形成和演化，建国后，很多学者运用不同的构造研究理论，提出了各自不同的观点。5 0 6 0 年代，“槽台学说”是研究秦岭的主导思想，它主张将秦岭作为华北与扬子地台问的活动地槽。这一 时期，由于受到槽台学说的制约，不能从岩石圈动力学尺度探讨秦岭的形成与演化，但是它为以后 的研究累积了大量基础地质资料和见解。8 0 年代后，板块构造理论的应用，以及板块俯冲一碰撞造 山模式的建立，使得人们对秦岭的研究有了长足的进步。李春昱等学者对秦岭认识转变到秦岭是华 北和扬子两大板块俯冲碰撞造山作用的产物。在此基础上，不同学者对秦岭板块构造模式和演化过 程提出了不同的见解：m a r a u e r ( 1 9 8 5 ) 和许志琴等( 1 9 8 8 ) 从构造变形的观点认为，秦岭在加里东 期造山带的晚古生代进入陆内造山阶段。但多数研究者从区域构造演化角度研究认为，秦岭为印支 期造山带( s e g o re ta 1 ，1 9 8 5 ；张国伟等，1 9 8 8 ；王清晨等，1 9 8 9 ；r e i e h m a n n n ，1 9 9 0 ；o k a ye ta 1 ，1 9 9 3 ： k o m e r , 1 9 9 3 ) 。近年来，地质、地球化学和地球物理的综合研究明确了秦岭造山带的结构、构造、物 质组成、深部状态及在构造单元的划分上都取得了重大的突破。 最新的研究表明，秦岭造山带经历了三个主要大地构造演化阶段( 张国伟等，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) ： ( 1 ) 早期( a r - p t 2 3 ) 两类不同造山带基底形成阶段；( 2 ) 主造山期( p t 3 - t 2 ) 的多板块俯冲碰撞造山过程； ( 3 ) 中新生代陆内造山阶段。相应形成了秦岭造山带的三大套基本构造岩石地层单位：( 1 ) 两类不同基 底岩系：前寒武纪结晶基底( a r - p t - ) 和过渡性基底( p t 2 3 ) ：( 2 ) 主造山作用期间受板块和垂向增生 构造控制的相关构造岩石地层单元( - t 2 ) ；( 3 ) 后造山陆内构造岩石地层单元( m z r ) 。秦岭主造 山期的演化过程如下：早中古生代期间，南秦岭洋盆向北俯冲碰撞( m a t t a u e re l a l ，1 9 8 5 ) 形成了北 部商丹缝合带( m e n ge t a l ，2 0 0 0 ) ：古生代中期，南秦岭洋盆持续向北俯冲的同时，南秦岭勉略洋盆 逐渐打开，演化出独立的秦岭微板块。至古生代晚期，勉略古洋盆开始向北俯冲，并与中生代发生 秦岭微板块与扬子板块的碰撞，形成南部勉略缝合带。至此华北与扬子板块发生全面拼接与碰撞， 秦岭造山带的主要格局最终形成并开始转入全面的陆内造山阶段( 张国伟等，1 9 9 5 ，1 9 9 6 b ，2 0 0 2 ) 。后 主造山期，华北和扬子地块分别沿秦岭南北两侧向秦岭板块之下俯冲，白垩世1 0 0 m a 形成了北部沿 宝鸡撞关宜阳鲁山。淮南一线自南向北的逆冲推覆构造带。南部沿阳平关巴山弧青峰襄广断裂为 主滑脱面的自北向南的多层次逆冲推覆体系，并复合以佛坪穹隆为代表的穹隆构造，总体构成了造 山带现今不对称扇状陆壳叠置的构造几何学模型( 张国伟，2 0 0 1 ) 。 通过地球物理、地球化学沿横越秦岭的地学断面的多学科综合研究，它们共同反映出现今秦岭 造山带岩石圈的深部地幔结构纵横向不均一性，具有明显分层、分快结构。纵向上岩石圈分上、中、 下三层。结构上部以古东西向构造为主，经中部水平流变过渡层到深部南北向地幔流变结构与状态， 上下成近于直交或斜交关系，呈现非耦合的圈层关系。总体构成具流变学分层的“立交桥”式三维结 构几何学框架模型( 张国伟等，1 9 9 6 ，2 0 0 1 ) 。 南秦岭构造带中，只出露少量的新元古代花岗岩，如甘沟、三坪沟、封子山岩体及早古生代寒 武纪的板板山、迷魂阵等碱性花岗岩体。而沿勉略带北侧却集中分布了大量具晚碰撞型的印支期花 岗岩体。如光头山岩体群的新院、张家坝等岩体及五龙岩体群的五龙、西岔河、胭脂坝等岩体。新 的u - p b 同位素定年证明，它们的形成年龄稍晚于勉略构造带主碰撞运动( 2 4 2 m a - 2 2 1 m a ) 后的 2 0 m a - 3 0 m a 内( 孙卫东等，2 0 0 0 ) ，与大剐山超高压变质岩第一次快速冷却事件的结束时代一致( 李 曙光等，2 0 0 1 ) 。这些岩体的主要岩性为花岗闪长岩，以含有大量暗色微粒包体( m m e ) 为主要特征。 主岩以高s r y 、y y b 比值，亏损h r e e 元素及缺少s r 、e u 负异常为特征。暗色微量包体显示幔源 岩浆的特征。不少学者对这类花岗岩体的成因提出各自不同的模式。孙卫东、李曙光等认为岩体的 形成是勉略俯冲洋壳部分断离作用的相关岩浆事件的产物( 李曙光等，2 0 0 1 ) 。李三忠等结合该区基 性麻粒岩的发现，推断岩体的形成机制为勉略洋盆的闭合，扬子、秦岭微板块的拼接碰撞使得大陆 地壳增厚，达到甚至超过麻粒岩相变的温压条件，引发下部地壳物质发生熔融( 李三忠等，2 0 0 3 ) 。 尽管目前，还没有在南秦岭发现用以证明拆沉作用发生的榴辉岩。但有迹象表明：在秦岭地区，可 能存在中生代的拆沉作用( 高山等，1 9 9 9 ) 。张成立等结合光头山岩体群花岗质岩体的岩石学、地球 化学、年代学，提出：该区花岗岩的产出与印支期扬子和华北两大陆块碰撞后的岩石圈拆沉有关( 张 成立等2 0 0 5 ) 。 佛坪地区位于佛坪穹隆构造的核部秦岭造山带的中部，介于商丹和勉略缝合带之间的南秦岭 造山带。在长期的研究历史中，佛坪穹隆的形成演化及盖层、基底杂岩侵入的花岗岩体都有了较 全面的研究分析。结果表明：佛坪穹隆构造是在秦岭板块构造演化的晚古生代一中生代初，三个板块 沿两条缝合带俯冲碰撞造山过程中形成的。印支期花岗质岩浆的上升侵位是伴随佛坪穹隆形成的动 力和热源。中生代晚期沿秦岭南北界的相向推覆构造使本地区更加的急剧抬升和剥露，从而造成今 日秦岭造山带中独具特色的出露面貌( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。 本区基底杂岩形成于古元古代末的火山沉积岩系，并在中新元古代南秦岭的裂谷构造中，以地 垒抬升而缺失中上元古界。盖层是在元古宙基底上的z s 的扬子板块被动陆缘沉积体系和d - c 陆表 海沉积体系。盖层围绕基底发育从从黑云母相夕线石相连续递增的变质相带。大面积的多期花岗岩 体呈复式岩基侵入基底和盖层岩系中。八十年代李先梓、严阵等学者提出五龙岩体属于“混合交代 型”和“陆壳交代型”花岗岩( 严阵等，1 9 8 5 ；李先梓等，1 9 9 2 ) 。九十年代，张国伟等学者研究认为， 本区出露的大面积花岗岩体，从岩石矿物组成结构及地球化学特征都表明它们属于与部分熔融作用 相关的岩浆成因型花岗岩。同时，张本仁等学者运用岩石地球化学和同位素地球化学方法，进一步 的推断：南秦岭晚碰撞型花岗岩的源岩的物质组成可能与耀岭河群玄武岩具有较近的亲缘关系。( 张 宏飞等，1 9 9 7 ；张本仁等，2 0 0 1 ) 1 2 花岗岩的研究历史与现状 2 0 世纪7 0 年代以来，花岗岩地质研究随板块构造理论和大陆动力学概念的提出，已取得了重大 进展。继花岗岩的物质来源、构造环境的研究，又开创了将壳幔相互作用研究与花岗岩形成演化 紧密结合的新方向。目前，花岗岩的研究主要集中以下几个方面： ( 1 ) 花岗岩的形成与大陆生长和深部过程的关系 花岗岩在大陆生长中主要通过两种方式。第一种方式是通过幔源与壳源岩浆的混合作用使大陆 发生增生，即以幔源岩浆为载体的地幔物质通过岩浆混合作用形成混源花岗岩。这种方式为大陆生 长提供了物源( 肖庆辉等，2 0 0 3 ；c a s o ，1 9 9 1 ；c a s t r o ，1 9 9 5 ) 。第二种方式则是通过幔源玄武岩浆底侵作 用，下部大陆壳发生重熔形成花岗岩，从而大陆发生改造和垂向生长。 ( 2 ) 花岗岩形成的深熔作用和热源 从目前看，花岗岩类的形成可以有多种生热机制：俯冲加热，活动大陆边缘的岩浆系列由此 机制形成，如环太平洋岩浆带；大陆碰撞导致地壳增厚加热，地壳加厚1 0 k m 一1 5 1 0 n ，就可以产生 大量熔体( 王涛，1 9 9 8 ) 。许多碰撞造山带( 如喜马拉雅碰撞带) 的岩浆可能起源于此机制；地 幔柱加热，可以使上部岩石圈发生熔融；板块破碎作用，认为大陆岩片俯冲到地幔后破碎因浮力 作用返回地壳而产生大量热；减压熔融，由于岩石圈的伸展作用，压力减小，熔点降低，易于熔 融；助熔作用，即挥发份可降低熔点，易于发生熔融；底侵和拆沉，底侵( u n d e r p l a t e ) 是指幔 源地壳物质添加到大陆地壳底部的一种过程( 金振民等，1 9 9 6 ) ，这些地幔中的镁铁质岩浆侵入添加 于地壳底部，可提供大量热源，引起地壳熔融形成岩浆( h u p p e re t a l ，1 9 8 8 ) 。拆沉( d e m c h m e m ) 是指岩石圈下部拆离，沉到上地幔中，导致软流圈物质上涌及玄武质岩浆上侵，形成岩浆池，它为 地壳熔融提供热源。但就这几种生热机制来看，z e n ( 1 9 9 2 ) 通过计算机模拟也得出结论，无论俯冲、 地壳逆掩增厚或减薄都难以导致发生熔融作用。若这些研究符合实际，那么底侵和拆沉可能是花岗 岩浆形成的重要热源的供给机制。这也正符合目前人们的普遍认识，大多数花岗岩是大量的幔源岩 浆以底侵的方式囤积在地壳底部附近形成岩浆池。 大规模的变质作用和深熔作用，形成巨量花岗岩。 这种囤积作用带来的地幔热源引起下部地壳发生 从而大陆物质发生循环增生，并引发和维持地壳 岩浆系统。 ( 3 ) 具埃达克性质的花岗岩类的成因研究 埃达克岩( a d a k i t e ) 这一概念是i 扫d e f a n la n dd r u m m o n d 首次引入地质文献的( d e f a n ta n d d r u m m o n d ，1 9 9 0 ) ，是指年龄， 1 0 k b a r ) 条件下，当石榴石为残留相。 熔体将出现强烈亏损h r e e 和其他类似埃达克岩的地球化学特征。大量推测直接来源于增厚下地壳 物质熔融产生的埃达克质岩石有新西兰( m u de t a l ，1 9 9 5 ) 、中国东部( 王强等，2 0 0 1 a , b ；张旗等，2 0 0 1a b ； 许继锋等，2 0 0 1 ；b a r n e se ta t ，1 9 9 6 ；x ue la ，2 0 0 2 ) 和藏北地区( 赖绍聪，2 0 0 3 ；l a ie la t ，2 0 0 3 ；侯增谦 等，2 0 0 4 ；h o u e l a l 2 0 0 4 ) 。但是，国内研究的埃达克质岩石普遍具有富钾的特征，关于其成因机制r a p p 从实验岩石学角度进行了详细探讨，认为这是因为埃达克质岩浆在上升过程中经历了a f c 过程。 因此，对具有埃达克岩性质的花岗岩类研究，不仅涉及花岗岩的成因问题，而且还涉及到地壳 增生机制和地热梯度变化机理等重要问题，具有重要的研究意义。 4 ( 4 ) 岩浆摁台与悫幔翱嚣据用 荚：镁铁质蹬穗镦粒戴体( l 潍) 静戒弼一巍存在争议，一释躐点试为怒虢辩棒，试为遮蕊包 体楚端巍岩籍发生渫髂榫爝产生花粥精辩浆磊残留下来豹偏莲健的难熔娥求物( c h a p p e l ia n d w h i t e , 1 9 7 4 ，1 9 9 6 ) ；舅一神鼹燕鲻禳为，港鬯镦鞋雹俸越蒸靛鬻浆母酸镣老浆港台撵用过程的产物 ( c a n t a g r e le t 哦1 9 蓦辱；c a s t r oe t a l ，1 9 9 0 ，l 始1 汪德滋壤i 9 瓣；墒殉蒋释，i 姻4 ) 。避枣来对碴色徽靛舔 体贻诲霸地球化学研究袭翡( 朱蕊篷等，t 9 9 7 ；游褒鹈等，1 9 9 7 ) ，摄莎蟪嚣的暗色镞糯趣捧礴囊楚不褥 嚣瓣酸靛碧装鞘棼缝辫装裳燕混合作用静产物。对于遮释穗况下，绪色擞被包佑靛影戒$ 理，强辨 许多学者( s p a r k s a n d m a r s h a l l ，1 9 8 6 ；b l a n d y a n ds p a r k s ，1 9 9 2 ) 作了细致的研究。总结出两种岩浆钢始 黪瀑痊羞、瓴学撵璇。两种糟浆遮澍热平衡蕊，各自羽鳓穗髓藏憝麓浆濑台谗稿鹤菠镪爨豢。商赡， 磷僦猎媳注意戮黼辞糟浆辐对数藏羽多辍爱褥撩鲍岩浆艨韵为学杂搏对辫浆溅念箨瓣的枣效控制。 失黼经避暇辩辩蠛商蹭釜使葵俸积不新增大。磷戴袭明，大辩缀溉罐生主要遭过底稷终越来窭 巍，孺突陆攒内罐垒剃通过糖沸磁援捧璎宠斑。显然，彀疯骚撵耀搿成韵岩装漉台杂岩薅孛鬻食蠢 由麻便鞣蕊质岩浆转变的辉长瓣嘛粒糟质瓣体、岩块和包体。因此，可以通过辫浆混台的端冗装浆 者，并始台这燕黼长瓣。藤靛辫斌静转晶采撵蒙曩= 陆韵数菏瓒垒；馈游德攮莲# 鬟在凝块逑界澎戏岛馘、 选出繁。它毽耩繇强、遣啦带澎感镪期钙碱幢器装岛太幽遁遵魏越激瓣瓣浆滗奢。拦然，对辫浆滢 奢律糟蚋瓣究宥秘予探索夫鼯的横巍增熊枫理( 攀黧每, 2 0 0 2 ) 。 ( 5 ) 芘勰者斑髓融类型砖毒簪避繇境 旗岗岩成因袋烈和构造环蟪的关系一煮疑她球科掣涮窕中具程煎簧趣论秘襄鼯意义的瓣鼹，提 黧i ；臻袋观点分壤，竞孥激烈。在逡个翔邀的擎谂主+ 霹鹾分热嚣犬溅；一派试强藏浅舞黪媾球耗学 戡矮岛箕形成鳃构造拜境寄美，可鹾鞋嬲葵避球纯学标恚采剡新花鲻籍澎戒韵构造环境 ( p i t c h e r , 1 9 8 3 ；p e a r e e e t a ，1 9 $ 4 ；m a n i n a e t a l ，t 9 8 9 ；b a r b a r 女x 1 9 9 9 ) 。魑磷窥糟糕花岗誉梅遗邵撬静 划势銎侔怒藏鞴装戏鞭分类麴蘸础，这怒辫嫂菝爨老姘戴瓣赫沿镞蛾2 搿痰辉等，2 0 0 2 , 2 0 0 3 ) 另凇m 对此鼹点提出了质疑( t a y l o r e t 她，1 9 8 5 ；r a p p e t 毹，1 9 9 5 ) * 镌目j 镰港貔岗老不露予蠹藏澍； 其撼球织学娃壤童骚受瀑痰、懋力、源岩牲璇及筏辫褥瓣涮约，箍鸯蒸澎盛辩韵搦遥髓景没蠢擀然 联蒜( 誊嚣麓等，2 0 0 4 ) 。 试强禳薅岩姻撬球德学程鹱辩冀构造环壤毒程联蘩，赢都避菇崮鬻研究酏奎流蕊赢e2 0 畿绍 7 0 攀钱，献花糍辫裁辫物螽黼角麓努类，祷e b a p p e a n dw 馘拇( 1 9 7 4 ) 酶l 、s 型分粪效照菇静m 、a 型势蹙。戏舞豫竞懿磐撬硅；黯穗改造型、辩熔粼帮蠖源稳。年代i ! 浓，越来越多的诞据袭鞠l 型嚣 s 型，程 警成奔鞠囤继素蟪球豫攀上发垒燕藏，褥羹它# 辩：帮存在暗毡包俸。糊她，c a s t r o ( 1 9 9 4 ) 提潞了 誊簿舔型花筒者。嚣。鼙代，九们研究发现，不问成闭炎型的旋粥瓣离不开一定的构造环境。 其中，我国学者代表王德滋学提出了( 1 ) 俯冲0 减型( 包括m 、i 型) ( 2 ) 碰撞型( a 型俯冲，主要是过 铝质s 型) ( 3 ) 陆壳伸展减薄型( 包括双峰型火山岩与后造山a 型花岗岩) ( 4 ) 陆内断裂凹陷型( i 型和a 型) ( 5 ) 裂谷型( 板内a 型) 。这种分类的实质，是建立在动力构造环境与源区类型，存在固定对应关 系的简单化假设的基础之上，并没有从时间演化上认识花岗岩形成的构造环境，从而强调花岗岩是 多种地质因素及其相互作用的产物。9 0 年代，人们已认识到：大多数花岗岩是地壳和地幔相互作用 的产物。花岗岩形成与大地构造环境的关系实际上反映了大地构造演化某一阶段与壳幔相互作用的 联系。此外，人们认识到花岗岩是造山带的基本组成之一，它们的成分变化除受构造环境影响，还 受以下主要因素的制约：不同的源岩成分不同的熔融条件基性和酸性组分之间的化学和物理 反应地壳混染岩浆演化机理等。 因此，在用花岗岩的地球化学性质反演当时构造环境时应考虑其综合因素。在这方面，b a r b a r i n ( 1 9 9 9 ) 被认为是集大成者。他综合考虑了花岗岩类的矿物学、岩石学和地球化学特征，以海西造 山带演化为基础，将花岗岩划分为白云母过铝质花岗岩类( m p g ) 、堇青石过铝质花岗岩类( c p g ) 富钾钙碱性花岗岩类( k c g ) 、含角闪石钙碱性花岗岩类( a c g ) 、岛弧拉斑玄武质花岗岩类( a t g ) 和大洋中脊拉斑玄武质花岗岩类( r t g ) ，过碱质碱性花岗岩类( p a g ) 七大类。 ( 6 ) 从构造方面研究岩浆如何上升、定位、占据巨大空间，即定位机制，其核心问题是岩体的 空间问题 由于花岗岩在大陆地壳中广泛分布，特别是在造山带中占有巨大空间( 2 0 0 一9 0 ) ( p a t e r s o ne t a 1 ，1 9 9 3 ) 。此外，定位机制又与岩浆成因、区域构造作用、造山作用乃至板块作用有密切关系，一 直是一个备受重视并力图解决的问题( 王涛，1 9 9 8 ) 。从2 0 世纪6 0 年代的底辟上升、定位，到8 0 年代气球膨胀，再到到定量表达花岗质岩浆从源区的分凝、运移、上升，岩浆的对流冷凝及定位过 程，借用流体动力学中常用的概念和公式来描述岩浆行为，形成“岩浆动力学”这一新的分支学科 ( 王德滋等，1 9 9 9 ) 。近年，开始认识到各种定位机制的复合( p a t e r s o ne t a l , 1 9 9 3 ；3 c 涛等，1 9 9 8 ) ，并注 意到大尺度、远距离的区域构造对岩体定位的控制作用，强调构造驱动力对岩浆运移、定位作用。 最近王涛等( 王涛等，1 9 9 8 ；w a n ge t a l ，2 0 0 0 ) 注意到岩浆混合可以为岩体的形成和定位提供物质和空 间，据此又提出三元复合定位机制。该机制可概括为由主动膨胀( 围岩韧性压缩) 、构造扩展( 围 岩刚性位移) 、岩浆侵吞( g 括岩浆混合作用) 三种展基本、最有代表性的端元机制的复合。从另 一角度来说，这种综合研究必然可以提供有关区域构造、岩浆成因、围岩特征等方面更多的信息。 岩体获取空间的定量估算，不仅可以反演地壳中浅层次的构造动力学特征，而且还可以换算出地壳 中深部空间与物质的损失量。这种“得”与“失”、中浅部构造动力学与中- 深部构造动力学之问相互 作用必然有某种调整作用，而且这正是大陆动力学研究的问题之一( 王涛等，2 0 0 0 ) 。 6 ( 7 ) 研究花岗岩的物理特性 这青面韵研究主要解决岩浆分凝、上升、分异、冷凝、结晶及定位过程等理论拇题，褶继出现 了“岩浆物理学”、“岩浆过程物理学”( 马昌前* r , 1 9 9 4 ；朱兹峰等，1 9 9 3 ) 。此外，对花岗岩形成后的物 理特性，如弹性、磁性、热尊率、生热率、发射光谱替谯震开了研究( 杨树峰，1 9 9 6 ) 。这对撼巍结 构、地壳的物理特性，特别是地球物理资料的精确解释掷有重要意义( 王涛，1 9 9 8 ) 。 ( 8 ) 脱水嬉融实验对高锱花岗岩类源区的约束 近= 十年来，在低压及水饱和条件下熔融实验的基础上，开展了大量基于常见天然岩石，必然矿 豹人工混合物为初始物质，在贫水凭自由水条件下的中高压岩石熔融实验研究( p a t i n o d o u r , 1 9 9 5 ；p a t i n o d o u c * a n d h a r r i s ，t 9 9 8 ；r a p p a n d w a t s o n ，1 9 9 5 ) ，建立了一系列具霪要意义的相豳， 也积累了大量实验熔融体及其共存残留固相的成分数据。这些熔融实验，不仅证实了几乎所有常见 的地觉岩蔷发生部分搭融都可擞生成广义的裢岗质熔蒋，而且源岩缀成( 全岩成分、舍水矿秘擒成及 比例) 和温压条件对部分熔体性旗及成分具有强烈的约束。这些因素也是造成天然花岗质岩石类趟多 样性的重要原因。同时，认识到只有部分熔体的数量达划一定的程度时，才能有敲地发生熔俐残余 坷褶乏- 阔的分离并避移至离源区较远的高位岩浆房，最终形成较大攫横的岩浆侵入线喷发。否则，部 分熔体可能难以从源区发生有效的抽取，而是存留在源区附近形成类似于混合岩中的淡色体。 地蠢岩石部分熔融主要发生在中下地壳，尤其是下地壳底部及竞幔过渡带。程她条件下，且乎 不可能存在足以馒f 大规模熔融发生的饱和水条件。含水矿物的脱水部分熔融应当是形成绝大多数花 岗质熔体的主要机制。因此，天然地壳岩石的脱水熔融成为近二十年来，人 了解筢岗厦熔体澎成 条件的实验岩石学研究主流。在源岩和温鹾条件( 尤其是压力) 框絮下，对不同实验焙体成分的一些 标志性参数( 如c i p w 岩石类型、s i 吼含鬣、n a 2 0 k 2 0 、m c n k 等) 对比后，注意到一些对追溯高 锶花岗岩娄源匿性蕨非常有意义的实验现象( z a n d ta n da m m o n , 1 9 9 5 ；t h o m p s o n ，2 0 0 1 ) ：( 1 ) 当源岩为 玄武质