贺振宇-花岗岩成因分类

1、花岗岩的成因分类花岗岩的成因分类 贺振宇贺振宇 南京大学南京大学 地球科学与工程学院地球科学与工程学院 20102010年年5 5月月2828日日 Page 2 of 25 花岗岩类是大陆上部地壳的主要组 成部分，大约86%的大陆上地壳由 花岗质岩石组成 研究大陆地壳的组成和演化的岩石 探针 与许多重要内生金属矿床具有密切 的成因关系 指示形成的构造背景，反演构造演 化过程 Page 3 of 25 Page 4 of 25 6370 5145 Upper Mantle Transition Zone Inner Core Lower Mantle (solid) Outer Core (li

2、quid) 形成岩浆的物质来源和构造环境 不同，决定了花岗岩成因类型具 有多样性 Page 5 of 25 IUGS分类分类 (International Union of Geological Sciences) QAPF 图解 Page 6 of 25 根据铝饱和指数和过碱指数根据铝饱和指数和过碱指数(Shand, 1927) Page 7 of 25 以以Fe-TiFe-Ti氧化物为标志的成因分类氧化物为标志的成因分类 Ishihara(1977)将花岗质岩石分为磁铁矿系列和钛 铁矿系列。 磁铁矿系列磁铁矿与钛铁矿共 存 相对氧化铜 金 钛铁矿系列仅为钛铁矿相对还原钨 锡 这一分类只适用

3、于岩浆弧有关的花岗质岩 石，而难于应用于其它大地构造环境下。 Page 8 of 25 构造背景、物质来源、形成机制、成矿作用特征构造背景、物质来源、形成机制、成矿作用特征 综合分类（徐克勤等，综合分类（徐克勤等，19831983；19891989） 成因系列 陆壳改造系列同熔系列碱性系列幔源系列 成因类型 混合岩和混合 花岗岩型 大陆边缘同熔 型 大陆裂谷A 型 上地幔分 异型 陆壳重熔型大陆内部深断 裂带同熔型 大陆板块 边缘A型 大陆板块碰撞 型 不成熟地壳重 熔型 Page 9 of 25 陆壳改造系列：由地槽或拗陷沉积物改 造而成 同熔系列：由地幔来的中-基性岩浆与 陆壳相互作用的产

4、物，是壳幔混合来源 的花岗岩类 碱性系列：与同熔系列花岗岩共生，时 间晚于后者，以碱性花岗岩，石英正长 岩为主；幔源岩浆混染地壳物质形成 构造背景、物质来源、形成机制、成矿作用特征构造背景、物质来源、形成机制、成矿作用特征 综合分类（徐克勤等，综合分类（徐克勤等，19831983；19891989） Page 10 of 25 矿物矿物- -地球化学特征综合分类地球化学特征综合分类Barbarin, 1999 两种过铝质花岗岩(MPG、CPG)为壳源，产于大陆碰撞构 造环境； 两类准铝质钙碱性花岗岩(ACG、KCG)是壳-幔混合起源， ACG产于俯冲带，KCG主要为碰撞后的松弛阶段 拉斑玄武岩

5、质、碱性和过碱性花岗岩类都属幔源，产于大 洋扩张或大陆穹窿和裂谷环境； Page 11 of 25 Frost et al., 2001 岩石地球化学分类岩石地球化学分类 铁镁比值：FeOtot/(FeOtot + MgO) 修改的碱钙指数(MALI)：Na2O+K2O-CaO ASI:Al2O3/CaO+Na2O+K2O (mol%) Page 12 of 25 花岗岩花岗岩I-S-M-A型分类型分类（化学成分和源岩类型）（化学成分和源岩类型） Chappell and White, 1974年在研究Lachlan 褶皱带花岗岩时 提出I和S型花岗岩分类 S型花岗岩为过铝质，含有相对低的Na

6、和Ca，起源于地壳 中变沉积岩的部分熔融； I型花岗岩为准铝质，含有相对高的Na和Ca，起源于地壳 中变火成岩的部分熔融； 1979年召开的 GSA年会上，White提出M型花岗岩，起源 于俯冲洋壳的部分熔融，M指地幔起源的源区。 在这次会议上，Loiselle and Wones (1979)提出了A型花岗 岩的名称，由经历混染的碱性玄武岩经分离结晶形成 A是指：anhydrous, alkaline, anorogenic；重要意义是将幔 源引入花岗岩的岩浆起源范畴 Page 13 of 25 如何判别如何判别I I型和型和S S型花岗岩？型花岗岩？ Page 14 of 25 由于Na和

7、Ca在风化过程中易于溶解流失，在沉积 岩源岩中的含量会低于未经历风化作用的火成岩 源岩中的含量。铝饱和指数（ASI）是区分I型花 岗岩与S型花岗岩的重要参数。 ASI大于1.1为强过铝质，属S型无疑； ASI小于1.0为准铝质，属I型； ASI介于1.1与1.0之间为弱过铝，属S型抑或I型？ 应结合其他标志加以区别。例如：P2O5含量、Y、 Th等微量元素含量。 如何判别如何判别I I型和型和S S型花岗岩？型花岗岩？ Page 15 of 25 A A型花岗岩的地球化学特征型花岗岩的地球化学特征 FeO/(FeO+MgO)0.446+ 0.0046wt.% SiO2 Frost et al.

8、, 2001 NK/A0.85Whalen et al., 1987 104Ga/Al2.6Whalen et al., 1987 Zr+Nb+Ce+Y350 ppm For low Ga/Al and (Zr+Nb+Ce+Y): FeOT/MgO16 Whalen et al., 1987 zircon saturation temperatures (830) King et al., 2001 富集高场强元素、稀土元素是鉴别A型花岗岩的重要标准 碱性暗色矿物，如钠闪石、霓辉石、铁橄榄石等是 重要的矿物学标志 Page 16 of 25 构造环境分类构造环境分类 从花岗岩微量元素判别图上，

9、区分4种主要 大地构造环境的花岗岩类：洋脊花岗岩、火 山弧花岗岩、板内花岗岩和同碰撞花岗岩 花岗岩的化学 成分受源岩的 制约，投影经 常超出确定的 范围，或得到 错误的结果 Page 17 of 25 Pither，1983，花岗岩的类型与构造环境，花岗岩的类型与构造环境 大洋岛弧型（太平洋型） 陆缘岛弧型（安第斯型） 大陆碰撞型（海西型） 后造山隆起型（加里东型） 大陆裂谷型 Page 18 of 25 （1）洋壳俯冲消减型，如太平洋两岸的大陆边缘； （2）陆-陆碰撞型，如喜马拉雅-冈底斯碰撞造山带； （3）陆缘伸展型，如中国东南部伸展型大陆边缘、 北美西部盆岭省； （4）陆内断裂拗陷型，如

10、长江中下游断裂拗陷、钱 塘江-信江断裂拗陷； （5）裂谷型，如东非裂谷、攀西裂谷。 花岗岩的构造岩浆组合花岗岩的构造岩浆组合( (王德滋等，王德滋等，20072007） Page 19 of 25 小结小结 野外地质调查和岩相学研究是基础； 注重岩石地球化学指标的内涵和提供的成因 信息； 花岗岩成因应该将物质来源、形成机制和构 造环境三者尽可能地结合研究； 构造环境应从火成岩组合的角度考虑。 Page 20 of 25 Page 21 of 25 地质概况地质概况 Page 22 of 25 岩相学特征岩相学特征 龙源坝黑云母花岗岩 矿物组成： 正长石 斜长石 石英 黑云母 龙源坝二云母花岗岩

11、 矿物组成： 斜长石 正长石 石英 白云母 黑云母 大峰脑正长岩 矿物组成： 条纹长石 少量填隙 状的石英 龙源坝杂岩体 Page 23 of 25 岩相学特征岩相学特征 陂头杂岩体 陂头碱性长石花岗岩 矿物组成： 条纹长石 石英 斜长石 黑云母 陂头含角闪石碱性 长石花岗岩 矿物组成： 条纹长石 正长石 石英 角闪石 等 塔背正长岩 矿物组成： 正长石 普通辉石 石英 等 Page 24 of 25 岩相学特征岩相学特征 黄埠正长岩 矿物组成： 正长石 角闪石 普通辉石 黑云母 石英 车步辉长岩 矿物组成： 斜长石An60 辉石 少量黑云母 程龙辉长岩 矿物组成： 角闪石 斜长石An70 黑云母 辉石 Page 25 of 25 花岗岩的成因类型花岗岩的成因类型 A型花岗岩 分异