a型花岗岩的岩石学亚类及其物质来源.pdf

第 5 卷 第 3 期 1998 年 9 月 地学前缘( 中国地质大学, 北京) Earth Science Frontiers ( China University of Geosciences, Beijing) Vol. 5 No. 3 Sep. 1998 收稿日期: 1998?05 ?08? ? 修改稿收到日期: 1998 ?06 ?08 作者简介: 许保良, 男, 1953 年生, 教授, 博士生导师, 中国地质学会岩石专业委员会副秘书长, 从事岩石学教学和 研究工作 本研究系中国教育部博士点基金资助课题( 编号: 9500104) A 型花岗岩的岩石学亚类及其物质来源 许保良 ? ? 阎国翰 ? ? 张 ? 臣 ( 北京大学地质学系, 北京, 100871) 李之彤 ( 沈阳地质矿产研究所, 沈阳, 110032) 何中甫 ( 北京大学地质学系, 北京, 100871) 摘? 要 ?评述和总结了国内外 A 型花岗岩的岩石学特征, 指出目前被划归为这类的岩石至少 包括非造山和造山两种环境的 7种类型( 或组合), 即: ? 环状杂岩体中的碱性及准碱 准铝质岩 类; 斜长岩 微纹二长岩 紫苏花岗岩和钾质( 环斑) 岩花岗岩类; ! 层状杂岩体中的酸性岩 类; ∀正长岩 花岗岩类; # 二长 正长花岗岩类; ∃碱长 碱性花岗岩类; % 碱钙性花岗岩类。

认为这些岩石的差异本质上反映出它们物质来源的多样性, 亏损地幔、 原始地幔、 富集地幔、 壳 幔和地壳物质是这些岩石的潜在源岩 关键词?A 型花岗岩 ? 岩石学类型 ? 物质来源 CLC? P58, P59 A 型花岗岩是指出现于非造山环境, 具有碱性、 无水特征的花岗质岩石[ 1]它们出现于 包括中国、 加拿大、 澳大利亚、 新西兰、 美国、 奥斯陆、 格陵兰、 前苏联、 蒙古、 南美洲、 非洲、 欧 洲在内的世界各地; 形成于元古代、 古生代、 中生代、 新生代等不同时期; 研究内容涉及岩类 学、 造岩矿物学、 地球化学、 岩石成因学、 构造背景、 地壳增生以及地球动力学等, 是近 20 年 来结晶岩石学乃至地质学研究的热点课题 值得注意的是: 由于对术语理解的不同以及确定碱性标准的差异, 也由于研究中存在单 纯强调构造含义和/ 或使用 Whalen 和 Pearce[ 2~ 3]地球化学方法的倾向, 致使目前所限定的 A 型花岗岩与原来的概念有很大不同它们在岩类学上不仅包含碱性岩类, 还被扩大到碱 钙性、 准碱 准铝质、 微过铝质等多种类型, 或者说几乎包容了除 I, S 型以外的各种花岗岩; 在构造含义方面也从非造山环境延伸到造山期后环境。

对此, 有人提出 A 型花岗岩是否构 成独立类型的质疑, 有人建议取消这一术语, 也有人在接受这些概念的同时, 开展了亚类划 分的研究[ 4~ 10] 本文拟就 A 型花岗岩的岩石学类型及其物质来源问题进行评述和讨论文中的岩石 学名称采用国际地质科学联合会 1989 年建议的 QAP 实际矿物分类方案名称前贯以 存在岩浆期的钠钙质 钠质角 闪石、 霓辉石 霓石和富铁黑云母、 铁橄榄石, 构成标志矿物杂岩体中的碱性与非碱性花岗 岩的比例变化很大, 如尼日尔岩区以碱性花岗岩为主, 尼日利亚岩区中黑云母花岗岩则占统 治地位 图 1 ? 尼日利亚 A 型花岗岩类的 QAP 实际矿物分类图 ( 资料引自 Bowden, 1984) Fig?1? Classification diagram of QAP modal minerals of A?type granites from Nigeria 1 ?碱性花岗岩类; 2 ?伴生的准碱 准铝花岗岩类; 3 ?火山岩类; 4 ?准碱 准铝花岗岩趋势; 5 ?碱性花岗岩趋势; 奥斯陆、 科西嘉和燕山等地 A 型花岗岩也具有相似的岩石组合与变异趋势 奥斯陆岩区的岩石类型 成因关系模式是钙歪碱白榴正长岩 ∗二长岩 ∗碱性正长岩 ∗ ∋114∋ 前沿+边缘+分支+热点?? ?? ??地? 学? 前? 缘?? ?? ?? ?1998, 5( 3) ? 碱性花岗岩, 同时存在一个碱性正长岩 ∗歪霞正长岩亚系; 尼日利亚 ∋ 尼日尔岩区一个系列 是辉长岩 ∗正长岩∗铁橄榄石花岗岩∗绿钠闪石花岗岩∗绿钠闪石黑云母花岗岩∗黑云母 花岗岩, 另一个是橄榄辉长岩∗正长岩∗铁橄榄石花岗岩 ∗亚铁钠闪石花岗岩 ∗亚铁钠闪 石钠闪石花岗岩 ∗钠闪石花岗岩。

此外, 在橄榄辉长岩与铁橄榄石花岗岩之间还可形成拉 长 中长斜长岩; 燕山地区仅出现由碱长正长岩( 碱长粗面岩) ∗碱性石英正长岩( 碱流岩、 碱 性流纹质熔结凝灰岩) ∗碱性花岗岩构成的碱性系列博南根据科西嘉、 尼日利亚、 尼日尔 等地资料提出的综合模型是二长岩和正长岩 ∗绿钠闪石花岗岩 ∗蓝色闪石花岗岩∗钠铁闪 石花岗岩∗钠铁闪石霓石花岗岩∗钠闪石花岗岩, 由二长岩和正长岩演化出的另一个可能 的分支是黑云母超熔花岗岩∗黑云母透熔花岗岩 ∗黑云母低熔花岗岩 1?2? 亚类 ,: 层状杂岩体中的花岗岩类 是指出现于地台、 地盾等稳定构造环境, 发育于层状基性侵入杂岩中的花岗岩类, 南非 布什维尔德和格陵兰斯凯尔加德等杂岩中的碱长质花岗岩( 图 2) 是这类岩石的代表[14] 一般讲, 这类岩石的主体是层状超镁铁质、 镁铁质岩石, 晚期出现斜长花岗岩乃至碱长花岗 岩类 图 2 ? 一些非造山 A 型花岗岩实际矿物的 QAP 分类图 ( 据文献 14, 22~ 26, 29, 30 资料总结) Fig?2? Classification diagram of QAP modal minerals of some anorogenic granites 1 ?布什维尔德层状杂岩体中的花岗岩; 2 ?燕山钾质( 环斑) 花岗岩; 3 ?北美钾质( 环斑) 花岗岩; 4 ?加拿大斜长岩 微纹二长岩 紫苏花岗岩 花岗岩; 5 ?印度泛非花岗岩; 6?印度泛非正长岩 1?3? 亚类 −: 斜长岩 微纹二长岩 紫苏花岗岩和钾质( 环斑) 花岗岩类 1 000~ 1 800 Ma 的中新元古代全球可能曾处于与初生裂谷形成有关的拉张状态, 形 成了该时期特有的斜长岩 微纹二长岩 紫苏花岗岩和钾质( 环斑) 花岗岩等类岩石, 它们广 泛分布于挪威、 瑞典、 芬兰、 波兰北部、 拉脱维亚、 乌克兰、 伏尔加、 西伯利亚、 加拿大、 美国和 我国燕山等地( 图 3) , 并被作为 A 型花岗岩考虑[22~ 26]。

这类岩石的基本特征是: 在 QAP 实际矿物图解的分布范围较大( 图 2) ; 实际的花岗质岩石中既可以含有角闪石、 黑云母, 也 可以是白云母、 石榴石乃至堇青石; 环斑结构可以发育或不发育, 从而表现出性质与特点的 多样性即使如此, 这类岩石普遍显示出高钾的性质, 同时或具有板内花岗岩特点, 或具备 A 型花岗岩的化学特征, 或明显有别于钙碱性与过铝质花岗岩类, 或兼而有之上述诸多特 点反映出这类岩石与 A 型花岗岩的亲缘关系和明显的独特性, 故将其单独划出文献中亦 有人将其称之为钾质 A 型花岗岩 ∋115∋ 1998, 5( 3)?? ?? ?? ?地? 学? 前? 缘? ?? ?? ?前沿+边缘+分支+热点? 1?4? 类型 .: 正长岩 花岗岩类 以广泛出露于印度半岛西南部和东部、 斯里兰卡、 马达加斯加、 南极洲东部、 澳大利亚西 图 3 ? 一些元古代钾质( 环斑)花岗岩和斜长岩分布图 ( 引自 Ramo 等, 1993) Fig?3 ? Distributed map of some potassic ( rapakivi) granites and andorthosites 1 ?太古宙; 2 ?元古宙; 3 ?前寒武纪地区周围的地台区; 4 ?显生宙; 5 ?环斑花岗岩及伴生花岗质岩石; 6 ?斜长岩及伴生的镁铁质岩石 部, 同位素年龄在 750~ 550 Ma 的长英质岩石为代表( 图 4) 。

它们以及围岩普遍受到麻粒 岩相到角闪岩相变质作用, 被认为是东冈瓦纳超级古陆解体的热事件的产物[ 19~ 20,28~ 31] 图 4 ? 复原后的冈瓦纳超级古陆及其长英质岩石分布图 ( 引自 Rajesh 等, 1996) Fig?4? Map of reconstruction of East Gondwana and distribution of felsic rocks 1 ?泛非长英质岩体的出露位置; 2 ?主要构造线 有关岩体通常呈圆形、 椭圆形 或其它近等轴状形态, 出露面 积不大, 印度西南部的岩体一 般在 20~ 60 km2, 东南极洲的 为 50~ 150 km2此类岩石的 岩石组合和特征有待深入研 究, 现有的资料表明它们主要 由二长 正长 碱长花岗岩为 主, 并有可能进一步划分为正 长岩 碱长花岗岩、 二长花岗岩 碱长花岗岩等若干组合( 参见 图 2) 在马达加斯加, 泛非长 英质岩石存在碱长花岗岩、 正 长花岗岩和正长岩三种组合 ( 参见图 5) 在印度西南部还出露有含钠闪石、 霓石和霓辉石的碱性正长岩 花岗岩组合, ∋116∋ 前沿+边缘+分支+热点?? ?? ??地? 学? 前? 缘?? ?? ?? ?1998, 5( 3) ? 东部的 Eastern Ghat 亦存在有由霞石正长岩、 正长岩、 碱性石英正长岩和碱性花岗岩构成的 碱性系列; 在东南极洲 MacRobertson Land 和 Princess Elizabeth Land 出现有含石榴石、 白云 母或二云母的过铝花岗岩类。

这些情况表明该亚类的岩石类型范围较大, 需进一步研究 2 ? 造山期后 A 型花岗岩类 指出现于造山期后或活动大陆边缘两种构造环境中的高碱质花岗岩类, 总体特点是经 常与造山期的钙碱性和富铝、 过铝花岗岩伴生并形成其后如: 马里 Iforas造山期后A 型花 岗岩与泛非碰撞前英云闪长岩( 600 Ma ) 、 构造后期花岗闪长岩、 斑状和细粒二长花岗岩 ( 590 Ma/ ) 伴生[32]阿拉伯地盾造山( 俯冲) 期岩石包括钙碱性辉长岩、 闪长岩、 石英闪长 岩、 石英二长闪长岩、 英云闪长岩、 奥长花岗岩、 花岗闪长岩, 并可被归并于英云闪长岩和花 岗闪长岩两种岩套( 图 5) [ 33~ 34] 阿拉斯加同碰撞期岩石为石英二长岩、 二长岩、 黑云母花 图 5? 阿拉伯地盾和马达加斯加花岗岩的岩石组合特征 ( 引自Jackson 等, 1984; Nedelec 等, 1995) Fig?5? Petrological associations of A?type granites from Arabian shield and Madagascar 左: 阿拉伯地盾造山花岗岩类: 1 ?英云闪长岩; 2?花岗闪长岩; 3 ?二长花岗岩∋ 花岗闪长岩; 4 ?正长∋ 碱长花岗岩; 5 ?碱性花岗岩。

右: 马达加斯加泛非长英质岩石: 1?正长∋ 碱长花岗岩;2?碱长花岗岩; 3 ?石英正长岩 岗岩和二云母花岗岩等[ 35] 上述造山前和晚造山岩石通常显示有明显的变质、 变形特点 与此相比, 造山期后岩类更为富碱, 多为块状, 变形、 变质的迹象较弱乃至不甚明显 2?1? 类型 0: 二长 正长花岗岩亚类 以澳大利亚新英格兰和拉克兰褶皱带、 阿拉斯加中西部科迪勒拉造山带的岩石为代 表[35~ 38]它们主要以简单的小岩体形式出现, 岩石类型相对单一, 多为 w ( SiO2) 70% 的 高硅二长 正长质花岗岩( 图 6) 暗色矿物数量少, 以富铁云母为主, 可以出现白云母, 岩浆 期的碱性矿物很少出现在化学上主要表现出准碱、 准铝的特点, 岩体局部可以出现微过 碱、 微过铝的情况 2?2? 类型 1 : 碱长 碱性花岗岩亚类 新疆乌伦古河、 沙特阿拉伯等地( 图 。