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花崗巖由地殼中各種不同成分的巖石部分熔融固而形成


Published:

2023-02-14

作為大陸的標(biāo)志性巖石,花崗巖構(gòu)成大陸上部地殼的基礎(chǔ),且花崗巖的形成過程通常與大陸的構(gòu)造作用、變質(zhì)作用和成礦作用密切相關(guān)。從地質(zhì)科學(xué)尚處于搖籃階段的18世紀(jì)起,花崗巖成因問題就是眾多爭論的主題。

作為大陸的標(biāo)志性巖石,花崗巖構(gòu)成大陸上部地殼的基礎(chǔ),且花崗巖的形成過程通常與大陸的構(gòu)造作用、變質(zhì)作用和成礦作用密切相關(guān)。從地質(zhì)科學(xué)尚處于搖籃階段的18世紀(jì)起,花崗巖成因問題就是眾多爭論的主題。有關(guān)花崗巖成因的論戰(zhàn),可見Gilluly(1948)、Pitcher(1993)和Young(2003)等人的論著,在此不一一列舉。需要提到的是,自板塊構(gòu)造理論在20世紀(jì)60年代問世以來,有關(guān)花崗巖成因的諸多解釋,都被置于板塊的理論框架中去重新認(rèn)識(shí)。在許多情況下,認(rèn)識(shí)似乎趨向一致,但實(shí)際爭論仍在繼續(xù)。

鮑文(Bowen)(1914,1922,1948)的玄武巖漿結(jié)晶分異理論的誤區(qū),是將礦物結(jié)晶順序與巖漿巖從基性到酸性的巖石序列相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,玄武巖漿的結(jié)晶分異最終只能產(chǎn)生很少量的殘余花崗質(zhì)熔體,這與野外存在眾多花崗巖的事實(shí)明顯沖突(Holmes,1926;Read,1957)。礦物反應(yīng)系列實(shí)際可以應(yīng)用到不同組分的巖漿系統(tǒng)。換言之,從巖漿系統(tǒng)中最初晶出的不一定是基性巖,而最后形成的也未必就是長英質(zhì)(酸性)巖石,因?yàn)閺娜垠w中結(jié)晶的巖石的性質(zhì),取決于熔體的組分而非礦物結(jié)晶的順序(Kennedy,1933)。Walton(1960)就曾對(duì)Bowen的認(rèn)識(shí)做過如下的評(píng)論:“鮑文的化學(xué)理論或?qū)⒃摾碚搼?yīng)用于玄武質(zhì)巖漿的分離作用并沒有任何錯(cuò)誤,這依然是巖石學(xué)的一個(gè)基本原理。但是,火成論僵硬地束縛一個(gè)單獨(dú)的模式上,認(rèn)為大多數(shù)火成巖的演化都是玄武巖漿入侵地殼冷卻、結(jié)晶和分離之故,那就有點(diǎn)臆測了。同樣的化學(xué)理論可以應(yīng)用于其他模式。”

20世紀(jì)40年代(Gilluly,1948)以H. H. Read為代表的“變成論”者和以N. L. Bowen為代表的“巖漿論’’者之間的爭論,隨著其后越來越多的學(xué)者認(rèn)同花崗巖的巖漿起源而結(jié)束。然而,組成花崗巖體的巖漿來自何方?用Bowen的話表示:Whence the granites?(花崗巖從何而來?)

對(duì)于這一問題,壓倒性的認(rèn)識(shí)是:花崗巖由地殼中各種不同成分的巖石部分熔融固而形成。這一觀點(diǎn)揉合了早期關(guān)于花崗巖起源的兩種不同認(rèn)識(shí):即巖漿論(認(rèn)為花崗巖來自巖漿的結(jié)晶)和變成論(認(rèn)為花崗巖是富硅鋁的沉積巖在干或含水條件下經(jīng)花崗巖化作用改造而成)。提出花崗巖是地殼巖石經(jīng)超變質(zhì)(深熔作用)的結(jié)果,這對(duì)研究地殼的起源和化學(xué)分異作用等具有重要意義,因?yàn)樗鼈兣c特定時(shí)期內(nèi)地殼的熱狀態(tài)和原巖的成分有關(guān),包括可以產(chǎn)生多少花崗巖漿、花崗巖形成時(shí)的溫度和水的數(shù)量和來源、構(gòu)造背景和板塊作用過程等等。

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