花岗岩的成因与构造环境

花岗岩作为特定地质背景下的产物，它的岩石学、矿物学和地球化学特点应该记录下它形成时的构造背景情况。这样，如果我们能够通过地表上大量出露的花岗岩获得其形成构造背景信息的话，那将对我们反演构造演化历史提供重要资料。然而，问题并不如此简单。即使对一些已知构造环境的花岗岩来说，其源区继承性和熔融分异都会影响最终形成的花岗岩的物质成分，导致与构造环境之间对应性的丢失。

20世纪90年代以来人们已认识到大多数花岗岩是软流圈或岩石圈地幔的热输入到地壳引起地壳和地幔相互作用的产物，地幔可以从派生热流、释放挥发性流体、和地幔来源物质的混合，直到地幔的部分熔融等多种形式参与花岗岩的形成；地幔同地壳相互作用也可以是底侵(underplating)、拆沉(delamination)或俯冲等多种形式。所以，花岗岩形成与大地构造环境的关系，实际上反映了大地构造演化某一阶段与壳幔相互作用的联系。此外，人们也认识到花岗岩是造山带的基本组成之一，它们的成分变化除受构造环境影响以外，还受以下主要因素制约：①不同的源岩成分；②不同的熔融条件；③基性和酸性组分之间的化学和物理反应；④地壳混染；⑤岩浆演化机理等。

基于上述考虑，花岗岩成因类型及构造环境研究，仍然是当代花岗岩研究的前沿，但新一代的构造环境分类不仅要考虑源岩和经典的板块构造动力学类型，而且应该在软流圈或岩石圈地幔的热输入到地壳更宽的范围和时间演化上去认识花岗岩形成的构造环境。应该强调的是，花岗岩是多种地质因素及其相互作用产物，但是，总体上受软流圈或岩石圈地幔的热输入引起地壳和地幔相互作用的控制尤其重要，因此，应该把区域性花岗岩成因与壳幔相互作用、岩石圈三维结构与演化、软流圈上涌以及岩浆源区、局部熔融条件以及岩浆演化机理等相结合。这样才能建立起一个它们之间相互关系的框架，并通过这一框架追索它们形成时的构造环境以及热流传递的机理及其体制。

在运用综合方法来讨论花岗岩形成构造背景时，我们在讨论花岗岩物质来源的同时，还应更多地考虑花岗岩形成的物理化学条件。挥发份、降压和升温我三种条件利于岩石的熔融而形成花岗岩浆。挥发份的加人可导致岩石熔点的降低，这就是为何俯冲带有较多岩浆活动的原因。但现在的研究已经发现，花岗岩浆主要是水不饱和的。因此，降压和升温可能是更主要的因素。在挤压构造过程中，岩石是升压的，因而产生岩浆活动的可能性较小。但在拉张情况下，压力的降低非常有利于岩石的熔融同时，地壳的拉张减薄还可伴随深部软流圈地慢的上涌和慢源岩浆的底侵作用，从而使地壳加热而进一步发生部分熔融，这就是为什么后造山的伸展垮塌会产生大量花岗岩的重要原因。最近几年的工作已经发现，花岗岩主要是在拉张环境中形成，挤压环境下形成的花岗岩可能非常有限。即使是在俯冲带，花岗岩的形成多是与其上方的拉张和底侵作用有关。

在花岗岩成因类型和构造环境划分和鉴别方面，现在愈来愈多的人认识到火成岩岩石化学与地球化学特征直接依赖于源岩的性质、局部熔融条件与岩浆演化机理。因此，不同地区同类岩石之间有较大的地质地球化学差异，基于某一区域(甚至经典区域)建立的若干分类指标，尤其地球化学鉴别指标及其图解，不可教条地套用于其他地区。J.R.Cann和J.A.Pearce是应用痕量元素判别图解划分构造环境的先驱，自70年代以来，他们的图解得到广泛运用。但是，随着研究的深入，发现它不是惟一的。单一地依赖于痕量元素判别图解有时会造成古构造环境的错误判断，为此J.A.Pearce提出一个“专家系统”，把地球化学特征与多种地质学和岩石学约束配合起来去推演古火山岩的构造背景。这一新的研究趋势近年来得到了发展，例如Barbarin综合考虑了花岗岩类的矿物学、岩石学和地球化学特征，以海西造山带演化为基础，将花岗岩形成的构造环境划分为大陆碰撞、构造体制转换地带、俯冲作用、大洋扩张或大陆的隆起作用和裂谷作用，花岗岩的类型划分为白云母过铝质花岗岩类(MPG)、堇青石过铝质花岗岩类(CPG)、富钾钙碱性花岗岩类(KCG)、含角闪石钙碱性花岗岩类(ACG)、岛弧拉斑玄武质花岗岩类(ACG)或大洋中脊拉斑玄武质花岗岩类(RTG)、过碱质碱性花岗岩类(PAG)。它们的来源及地球动力学环境如表1。

表1.花岗岩的类型与它们的来源及地球动力学环境的关系

综上，可以发现花岗岩的成因与构造环境并不呈现简单的一一对应关系，要弄清它们之间的关系还需我们不断的进行探索。