碱性花岗岩的构造环境分类及其鉴别标志.pdf

第?卷第 期中旧种李!辑#%&(%&()田(!+,+.#/0 0?年 月碱性花岗岩的构造环境分类及其鉴别标志1洪大卫?王式洗?韩宝福?靳满元!?中国地质科学院岩石圈研究中心,北京#以%&?北京大学地质 系,北京印(&冶金部天津地质研究院,天津%!)肠 摘要碱性花岗岩至少可 以分成非造山!+型和后造山!,+型 两类,但是两者很难区分文中从地质学、岩石学和地球化学上探讨 了它们的鉴别标志全球碱性花岗岩的对比说明,+型花岗岩的.,有很宽的变化范围!/#一%#,而,+型花岗岩较窄!0%#一01#前者的2 3 4+比值一般在5一6范围内,而后者在0一5范围内前者比后者有更高的7 8,9:,;和=含量 及 更低的=价化和;为了使问题 集中,本文仅限于讨论碱性花 岗岩,并以我国碱性花 岗岩为例对此作一探讨内蒙古中部碱性花 岗岩的地质概况和地球化学特点内蒙古 中部的碱性花岗岩分布于从二连浩特至东鸟珠穆沁旗一带,同钙碱性花岗岩密切共生,呈 北东东向展布,延长达5#?它们位于西伯利亚板块南缘早古生代增生褶皱带的边缘,受一条大型逆冲断层的控制,同索伦山一贺根山蛇绿岩带在空 间上 关系 十分密切该花岗岩带往西穿过蒙古国至我国新疆北部的准噶尔,总长0#多公里阎碱性花岗岩的.:一8同位素年龄为0&1一0(1 3,而索伦山一贺根 山蛇绿岩带形成于晚泥盆世末一早石炭世初,代表了西伯利亚板块同中朝板块碰撞拼合时代碱性花岗岩显然是板块碰撞拼合之后 的产物网它们在地球化学鉴别 图!图 上 明显落人+型花岗岩区,但是 明显不同于尼日利亚、苏丹、印度等地典型的非造山碱性花岗岩!+型,却同加拿大纽芬兰后造山的3 碱性花岗岩!,+型更相似0福建沿海碱性花岗岩的地质概况和地球化学特点福建碱性花岗岩出露在中国东南沿海中生代活动大陆边缘,同钙碱 性花岗岩 密切共生并属于岩浆演化晚期的产物,从闽粤交界一直延续到浙江的舟山群岛、嵘洒 列岛,沿 北东方向6 65一肠一以收稿,卯5一#(一0(收修改稿国家 自然科学基金和地质行业发展基金联合资助项目第 期洪大卫等2碱性花岗岩的构造环境分类及其鉴别标志分布,受长乐一厦门断裂的控制,总长34 4多公里5该带继续往北东方向跨越东海同韩国南端的佛国寺碱性花 岗岩相接,总长达/34 46 7叔刀54/,8 8 凡,飞“9曰尸:石令4;。气?/2:2,、扔,?盖?4 4/4 4%+?4 4“乙 瓜热十抢沁、从5碑尸产/44?4,卜褚户气留5奋、5;、巴尸后造山碱性花岗岩我 国福建碱性花岗岩的名,年龄为0/53一05?,3 型#,而 不 是 非造山花岗岩!型#5在地球化学鉴别图!图 7#上福建碱性花岗岩 也落于型花岗岩区5它们的,(,%+和含量比内蒙碱性花岗岩更低,明显不同于典型 的非造山碱性花岗岩5?4中国科学!辑#第?卷两类碱性花岗岩的对比非造山!型#和后造山!型#两类碱性花岗岩均 生成于 张性的构造环境,地球化学上具有十分类似的性质,因此极易混淆5但是两者间在 地质学、岩 石学上仍有一 系 列 差别可资鉴别!表/#5表7非造山和后造山构造类型典型实例造山作用的时代碱性花 岗岩的时代.卜?0+?/钙碱性花岗岩!型#沙特阿拉伯/?一 4岛弧与岛弧硷撞、汇聚到一起形成阿拉伯地盾西伯利亚板块同中朝 板块在晚泥盆世末一早石炭世初碰撞太平洋板块从中侏罗世晚期到早 白噩世向欧亚大陆俯冲中奥陶世!0一 0?司岩浆弧与北美碰撞/?一 4岛弧与岛弧碰撞,汇聚到一起形成阿拉伯地盾?4 一?侧西非克拉通同,+地盾 碰撞?4?4钙碱性花岗岩马里&,.?印一?粼钙碱性花岗岩第 期洪大卫等2碱性花岗岩的构造环境分类及其鉴别标志?/!/#型花 岗岩的生成系紧跟在板块俯冲和碰撞作用之后,型花 岗岩却与俯冲、碰撞作用完全 无 关5除开前述的内蒙古一新疆、福建一浙江 之外,例如西非克拉通同,+地盾在?4一?0 4 时发生碰撞,大洋消失,缝合带以蛇绿岩带为代表5而 同蛇绿岩带密切伴生的马里&,造山带的碱性花岗岩生成于?4一?4,乃是泛非运动结束时的产物 3 5阿拉伯碱性花岗岩的对比构造控制飞,龟,初始值7!7田4 4#型 叫做短期持续型,岩浆定位在新生 的大陆地壳中,标志着大陆岩 石 圈开始变得稳定5!?#型花岗岩倾向于 同长条状、狭窄的岩石圈裂谷伴生,而型花 岗岩 则常 同以蛇绿岩带为代表的板块缝合带伴生,并同板块碰撞之后萌生的宽 阔膨胀带、平推断层和剪切带伴生5!#型 花岗岩经常形成复式深成环状杂岩体,它们的定位受破火山口陷落的控制5而在我国新疆一内蒙古、福建一浙 江 和加拿大.7.等型 花岗岩发育地区至今尚 未 发 现这种构造样式5!#型花岗岩常同基性岩甚 至斜长岩和 正长岩 密切共生,并且随着 时 间 的演化,?/4?不饱和的正长岩愈来愈发育,甚 至 出现岩浆碳酸岩5型 花岗岩则多 是以正常的钙碱性 岩浆系 列为 主 的构造岩浆旋回的最后产物,一般不同基性岩和?/42不饱和 的正长岩共生,即使石英正长岩也很少见5!?#非造山环境的特点是由于裂谷作用而使地壳减薄,花岗岩容易沿着长期活动的狭窄地壳断裂上 升到地表5相反,后造山的环境则总是由于板块碰撞而使地壳增厚5花岗岩定位于广阔的地区5 两类碱性花岗岩的地球化学区别尽管有部分重叠,型花 岗岩和型 花岗岩在 图/上仍有不 同 的分布区5型 花岗7?/一/!(?#一?!+?#;%?;?&瓜赢氛。雍毓、的 抬升地怪分异造山晚期的月55 5555,一5,55月 月 5 叫勺,月,5月 55 5非造山 的偷骊雨 5目一一 95,、一一一 户一 一造山期后的?44/44 4/?44?444?44 44 4中国福建,?图;2一2图解口&中国内蒙古,加拿大纽芬兰 .7 ,沙特阿拉伯第 期洪大卫等二碱性花岗岩 的构造环境分类及其鉴别标志?/一/!(?#一?!+?#;%?卜 7启?&大一/4今,/43,_月性二八甘十口公叼闰/44 4陇撞后的抬升板块碰撞前的、尹、地怪分异王一众吵鲤鲍一之一电口产?协?一、?造山期后的!#!#!图%&一凡图解闭尼日利亚()扭,#尼日利亚)+,尼日利亚,扣。和./),0苏丹%1 23 4功风 加拿大156 147 6,8挪威 奥斯陆,9印度2)+:;也门,1岛?)2 1,!俄罗斯 7&1半岛,南格陵兰.坦岩居于,型 花岗和型、型花岗岩之间的过渡位置我 国内蒙古、福建和加拿大 721)&2以及沙特 阿拉伯的碱性花岗岩在%&一凡图解上图#均落在非造山区内这 同它们的地质特点显然不符合但是如果把它们同典型,型花岗岩在%&一%图解上的投影图 对比则可以看出,型花岗岩的%&有才 熨宽的变化范围!一!,但是大 部分均小于#!而,型花岗岩的%&变化范围较窄,集中在#!一#9!,绝大部分在#!一#8!范围内,反 映 了 它们相对高 硅 低 碱和低钦的特点以%,相对于 1?,&投影则 获得了,型和,型花岗岩的 明显分界 图 0 比较特殊 的 是 法 国=7 62)1岛?)2 1碱 性 花 岗岩在 图0上 它正好跨越,型和,型花岗岩分界线的 两侧大约在中晚石炭世之交非洲大 陆板块 同欧洲大 陆板 块碰撞 拼合包括?)2 1在 内的典型碱性花岗岩 则发育于 晚二叠世末一早三叠世初#0 士”公,气&厂#0心 一8 8 8912!,!#阵 081?,&!0图0%一1?月 图解&中国内蒙古,#中国福建,加 拿 大纽芬兰721)场,0尼日利亚()份:尼日利亚)明,。和./):8苏丹%1 3 4。巩9挪威奥斯陆:;印度2)认旧1,1岛?)21,一俄罗斯 7&1半岛,#一南格陵兰.列 歹坦 中国科学!辑#第?卷&:#,系 受阿尔卑斯带初始 裂谷活动 的控 制5 7 把它们叫做早期非 造山花岗岩,以区别于典型 的非造山花岗岩5由此可见,在典型 的 型 和型花 岗岩之间还可能存在若干个过渡类型5?碱性花岗岩的成因关于碱性花岗岩的成因已经提出过许多模式 5这些模式从不 同的角度都试 图为碱性 花岗岩寻找一个统 一 的成因解释5既然碱性花岗岩至少 可以分成非造山和后 造山两类,就有必要考虑统一 的成因模式是 否适用于在不同的构造环境下 形成的碱性花 岗岩5尽管型 和型花岗岩在地球化学上 有上述一 些区别,但是在总体上 十分类似,才 一致地区别于&型 和型花岗岩!图/#5这就表明,必 然 有 一 种同构环境无 关 的共同机制决定了碱性花岗岩的产生5这就是拉张作用5实验研究证明,在大陆地壳岩 石部分熔融 时 随着压力增加岩浆的?/4?含量将愈来愈 低5花岗岩浆的形成深度在 46左右,在 4一?46厚的地壳基础上 近 固相 线 部分熔融 的产物乃 是正 长岩溯,而岩浆碳酸岩则更可能形成于/46左右 的深度下?7 5结合共生岩石 组合的性质可知,型花岗岩标志着造山作用结束之后 不久即 开始 的拉 张,其规模和深度均 还 较小而 型花岗岩则标志着大陆岩石 圈早已稳定之后 的拉张,其规模和深度均较大,并且随着时间演化,拉张 的深度愈来愈大,因而?/42不饱和 的正 长岩愈来愈发育,直至 出现岩浆碳酸岩5在)(型 花岗岩主要分布在平均地壳成分周围或地壳平均成分与岛弧玄武岩!&#之间5这就说明,前者的源岩可能同大洋岛屿玄武 岩 的源岩相似,来自地慢 的分异产物5这 同它们受深部线性构造控制、同基性、超基&:&丫?凑凑人人5吮吮 宁宁5/0?8/4/4 令/?。?,/?,心53,#5 5知十封(5)/(图%+卿一.7.,沙 物阿 拉伯 ,?沙特阿拉伯_+7.脚,尼日利亚,尼日利亚,+,。和 ,3苏 丹.+8 ,0挪威奥斯陆,/4一印度.,/一法国 面 岛邓,/?一也门,/大西 洋中脊.+.岛 7,/地壳平均成分7 7 5资料来源2除注明者外参阅表/5&太洋岛屿玄武岩,&岛弧玄武岩第 期洪大卫等2碱性花 岗岩的构造环境分类及 其鉴别 标志性岩共生 的特点一致而 后者的源岩则可能同大陆边缘或岛弧岩浆作用有关,因此 同大陆板块碰撞、地壳加厚有密切的关 系,并 同钙碱性花岗岩密切共生5总结上 述可以认为,型岗岩是在大陆裂谷长期 活动条件下地慢来源物质分异演化的产物,并可 长期持续活动5而 在板块碰 撞作用结束之 后 不 久 的后 造山条件下 可 能是因为俯冲下去 的洋壳物质变得愈来愈脱水,因地慢带来的热能通过绝热熔融 而形成岩浆,沿碰撞板块边缘上侵到新聚合的地壳下面,使后者 发生热而 干 的部分熔融,最后才形成型花 岗岩5还可能由于大陆板块碰 撞拼合不 可能再有洋壳物质从地表带到深部,也不再能得到俯冲板片脱水的补充,型花岗岩的活动时间才十分短暂5结论根据现有资料,碱性花岗岩至 少可以分成非造山!型#和 后 造山!型#两类5前者是裂谷活动开始的征兆,后 者是 造山作用结束的标志,形成于 碰撞期之后大陆裂开之前5它们在 地质学、岩石 学和地球化学上有一 系 列 差别可资鉴别5同 时还应指 出除 开典型 的型和型花岗岩之外,其间也 可能存在若干个过渡类型5致谢本文在研究过程中,5(5 博士提供了宝贵的资料和信息55?5 +,教授、5_,%博士、5 教授、5(5博士、55 .6教授和5(;7+教授 审阅了本文初稿,作者在此表示感谢5参考文献/+氏笼_,777 7.(,7+%+7+犯&77 叨而 7飞&婆,+%泊+,正 7 ,+6.5_+,7,/03 ,?20?一03?+/4,。哪北,+,+,7&,6.+田、7 化+招5 七+/+7,/03?,32 一?5+比 罗 7.+罗2+7 功俪+.+,+.5!。&_,/妇#2?2?/?4 勿(5/、+9 +正7.2卿+,4 4二&,+7司比77.+%7 .+,+,罗璐/?5 .,/0驯#,?/?一/?洪大卫,黄怀曾,肖宜君等5内蒙古中部二叠 纪碱性花岗岩及其地球 动力学意义5地 质学报,&卯,32?巧一?+_,%币+,汤+7 75+,们7+.2罗。+7司%777+,.侣,.,而报吐7 +,+.7.吻,7+份/+7,/0350?2 4一/0洪大卫,郭文岐,李戈晶等5福建沿海晶洞花岗岩带的岩石学和成因演化5北京2北京科学技术出版社,/03 5/?3+即._,7 65川67 7+7 5.剑+7 7 7.+77 +7+,巴&,.!7#5&2_,_+.5川6 7+7乡7+.6,/0353/一!#/07,+,+,7 5:,+,】6 7 77注+.以 5助,+旧+,7,/0 3/,32?3一 /4/6 5+.功】+班&罗吸.而刀+拍砚(+,&2 7,8曲5以沈。渭 +印7 ,+9+7时 +7氏.,/03 35/一/5/7 7,85.已8 而,7,7+2从+脚 +.+.加+犯记七+,.7 75_八肠,/03?,!#2/一?/?山&7+7.85)幻+.理名,+】/双 盯踢+,+,邓+阁6 7 +.76 7+,+7,+.,5%,+,7+,7,/03?,3/2/?一/?中国科学!辑#第?卷,_斗、曰,&8&9;&7&3 7&)1/3&4,7.(&代1 43 44 6 7 )1 4,印,#0 0 1)3 1 367&7 7(3,&13 61 7)4 2)7&1 3)2.&1)%.22)1 3正孚3 4卜恤刀1,(1 6侧=&3)26 1 3&3 6 7 3留 7(31&1)3 7.22山 3,6(3)2.&1】4)1印2 74)1 7.6,沙,!(%,3)3 6,1&7 6%36 7&7 1们4多犯(3而26 7336)3 686)4即2+,次14,侥!1+1.6&3 6)3,8,73(3&)26 14而 3 习)_ 1&7 7 1&1)36)7&3 32)川(1 1 3 )3,)?1 6(4,;,9 一&)3 2&1)2)功7喇53 36)6 6 6&1&3 6 7&7罗77留)5&314)72 2)5&3。即 12 7.沈 助46 74功=2()&2%7 37 4,;0,!0 6 6 曰 6 123&)6 3&1)7 2)(32”3,)7 0一段 0)14人)一 一!#+7!)&751巧,6 4,;!,#;!;一0#!