花岗岩的成因
一、花岗岩成因类型的分类
除了上述根据矿物成分分类的各种岩石类型外，花岗岩还从其成因的角度进行分类。花岗岩的成因分类主要考虑岩浆的源岩特征及其形成的构造环境。
1.根据源岩划分花岗岩类型
沙佩尔&怀特(1974，1977)通过对澳洲拉克伦褶皱带花岗岩的研究，提出了S型和I型花岗岩的概念。s型花岗岩浆主要由风化沉积岩(以泥质岩为主)或变质沉积岩部分熔融形成，I型花岗岩浆由未风化火成岩部分熔融形成。从此，Loiselleetal。(1979)已经把A型花岗岩和I型花岗岩分开，主要指碱性花岗岩。无论S型还是I型，烃源岩都是地壳岩石。如果花岗岩岩浆来自地幔源区，则称为M型花岗岩。卡斯特罗塔尔。(1991)认为I型花岗岩是幔源(M型)和壳源(S型)两端岩浆混合形成的，并称之为H型花岗岩。花岗岩的I、S、M和A分类是目前常用的分类方案，其主要特征见表5-1。
◎I型花岗岩:化学成分以Na2O和CaO高，Na2O/K2O > 1，铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)< 1.1，刚玉不出现在CIPW标准矿物中，或含量小于65438。没有白云母、石榴石、堇青石等富铝矿物，只有角闪石和磁铁矿。
◎S型花岗岩:化学成分以富铝为特征，铝饱和指数A/CNK > 1.1。CIPW标准矿物中出现含量> 1%的刚玉，CaO含量低，Na2O/K2O < 65438+87Sr/86Sr初始比值> 0.708。富铝矿物，如石榴石、白云母、堇青石、红柱石等。，出现在实际矿物中，而闪石不出现。
◎M型花岗岩:主要指幔源岩浆的分异作用，有人把俯冲洋岛弧下洋壳熔融产生的花岗岩归为M型。A/CNK < 1.1，Na2O/K2O高，岩石中Cr、Co、Ni、V等过渡族元素含量高，87Sr/86Sr初始比值很低，小于0.705。
◎A型花岗岩:本义指一套富含碱和挥发分的花岗岩，碱性花岗岩是其典型代表。现在指的是富碱、无水、非成因花岗岩，包括一些变铝花岗岩。
表5-1I、S、M和A花岗岩特征对比
2.根据岩浆构造环境划分的花岗岩类型。
研究表明，不同构造环境条件下形成的花岗岩的特征和岩石组合是不同的，从而提出了花岗岩构造环境的分类。有许多这样的分类方案，如Pearceetal提出的脊状花岗岩、火山弧花岗岩、板内花岗岩、碰撞花岗岩和后造山花岗岩。(1984, 1987).Maniar & Piccoli (1989)将花岗岩分为造山花岗岩和非造山花岗岩两类。造山花岗岩分为四种类型:岛弧花岗岩、大陆弧花岗岩、大陆碰撞花岗岩和碰撞后花岗岩。非造山花岗岩分为与裂谷作用有关的花岗岩、与大陆造山作用有关的花岗岩和大洋斜长花岗岩。Barbarin(1990)根据花岗岩类的矿物组合、野外露头、岩性、定位特征以及地球化学和同位素特征，将花岗岩类划分为7种类型，不同类型的花岗岩类对应不同的地球动力学环境和源区(地幔源区、壳源区和壳幔混合源区)(表5-2)。Winter(2001)在Pitcher(1983，1997)和Barbarin(1990)对花岗岩研究的基础上，总结了不同构造环境下花岗岩及相关岩石的成因和特征(表5-3)。
表5-2花岗岩类型、岩浆来源及其与构造环境的关系
二、花岗岩的成因
关于花岗岩岩浆的形成主要有两种观点:岩浆分异和地壳岩石部分熔融。Bowen (1928)认为花岗岩浆是由玄武质岩浆分异演化形成的，但后来的研究证实大面积花岗岩主要出露在大陆地壳中，很少出露在海洋中，这与大陆和海洋中广泛存在玄武岩不一致，而且在大陆花岗岩的广泛出露区，很少出露当代玄武岩或辉长岩。这说明花岗岩岩浆应该有独立的起源，与地壳密切相关。花岗岩主要是地壳深熔的观点已经得到了广泛的认同。幔源花岗岩极其罕见。根据现有的研究，即使是蛇绿岩套中的大洋斜长花岗岩，也不完全来源于玄武质岩浆的分异，而是部分来源于大洋辉长岩的熔融。
实验岩石学研究表明，地幔橄榄岩部分熔融不能直接产生酸性岩浆，只能产生碱性岩浆。然而，地壳岩石可以熔融到不同程度，产生不同成分的花岗岩浆。最典型的实验是Winkler(1976)在PH2O=2×108Pa条件下对硬砂岩的熔融实验。加热时，坚硬的砂岩转化为片麻岩，矿物组合为:应时(36%)+斜长石(33%，An19。当加热到687 10℃时，片麻岩开始熔融，熔体成分(应时41%，钠长石28%，钾长石31%)相当于二长花岗岩。碱性长石在700℃完全熔化，熔化量达到30%。740℃时，斜长石完全熔融到熔体中，熔体量达到75%，熔体成分与花岗闪长岩相当。这个实验充分说明，大陆地壳物质的部分熔融可以产生花岗质岩浆，熔融程度随温度的升高而增加，产生的熔体成分不断变化。因此，相同成分的源岩在不同的温度下可以熔融形成不同成分的花岗岩。s型花岗岩是由这种风化陆壳沉积岩或变质沉积岩熔融产生的岩浆侵位形成的。不仅大陆硅铝地壳的熔融可以产生花岗质岩浆，基性火成岩下地壳的部分熔融也可以形成I型花岗岩，如中亚造山带的显生宙花岗岩(吴福元等，2007)。
表5-3不同构造环境下形成的花岗岩及相关岩石组合
地壳熔融形成块状花岗岩的一个重要问题是热源。目前主要有两种认识:一种是造山运动引起地壳增厚，进而导致地温梯度增大，岩石部分熔融；二是热源主要来自地幔，幔源基性岩浆以底侵形式聚集在地壳底部。这种高温岩浆带来的巨大热量造成下地壳大规模变质和部分熔融，形成花岗岩浆。来自地幔的基性岩浆不仅提供了花岗岩岩浆形成所需的热量，而且部分来自地幔的基性岩浆与下地壳熔融产生的酸性岩浆(Pitcher，1997)混合，形成不同类型的花岗质岩石，形成一系列成分连续过渡的岩石组合。这也是目前关于花岗岩浆搅拌的主流观点。
除了温度，花岗岩浆的形成还受加水和减压的控制。坎贝尔&泰勒(1983)曾指出“没有水就没有花岗岩，没有海洋就没有大陆”，深刻地解释了水在花岗岩形成中的重要作用，因为水的加入可以大大降低岩石的熔化温度。压力的降低使岩石的熔点降低，有利于岩石的熔化。汤普森(1999)甚至认为减压是花岗岩浆形成的重要机制。地壳的伸展是减压环境，使地壳变薄，有利于软流圈物质上涌和幔源岩浆底侵，导致地壳温度升高，地壳物质熔融。由于上述原因，大量花岗岩形成于俯冲带和造山后伸展构造环境。
思考问题
1.简述花岗岩、花岗斑岩和流纹岩的异同。
2.简述花岗岩的种源成因类型及特征。
3.简述花岗岩的构造成因分类及特征。
4.简述花岗岩浆的成因观点及其主要依据。