花岗岩混合的缘由

发布网友发布时间：2024-05-05 01:37

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热心网友时间：2024-05-29 09:47

花岗岩混合问题是怎样提出来的？本书认为，可能主要基于下述两个假定：(1)花岗质岩浆原来是均匀的，存在不同的岩浆成分端元，例如地幔端元和地壳端元，认为有一个“幔源岩浆的起点”（肖庆辉等，2002），认为岩浆混合过程是均一岩浆的不均一化过程。(2)认为花岗质岩浆可以无限制地混合，可用以解释花岗岩地球化学上的一切差异。问题是，上述假定可信吗？

许多人夸大了花岗岩混合的含义，似乎认为只要是有地幔印记的，就是壳幔混合的。例如Pati▓oDouce（1999）认为，除了准铝质的淡色花岗岩是纯粹的壳源外，其余各类花岗岩都是混合花岗岩（hybridmagma），是壳幔混合形成的，如科迪勒拉型花岗岩、过铝质的S型花岗岩、A型花岗岩以及与大陆裂谷有关的花岗岩等。按照这种观点，所有的花岗岩（除了少数例外）都是混合成因的。其实，地壳成分是多种多样的，既有来自变沉积岩的（如高喜马拉雅淡色花岗岩），也有来自地幔熔融物的（如蛇绿岩的辉长岩部分熔融形成的斜长花岗岩），但是，更多的是兼具二者印记的，包括许多变沉积岩（如杂砂岩）和火成岩，不能认为凡是有地幔印记的就必定是壳幔发生了交换作用，是混合成因的。

赞同花岗岩混合成因的研究者，不论他们是否意识到，可能自觉或不自觉地有一个假定，一个前提，即花岗岩原来是均一的，现在看到的花岗岩成分和结构的不均一，是混合的结果。我们认为，花岗质岩浆源区原先均一性的假定是不成立的。因为，对于一个较大的花岗岩基来说，源区成分是很难均一的。与花岗岩对比，玄武岩是相对均一的。玄武质岩浆从一开始熔融可能就处于平衡系统，因为：(1)地幔在很大的大尺度上（例如，纵向十几至几十公里，横向100～1000 km）是相对均一的；(2)玄武质岩浆的黏性低、温度高，如果存在某些不均一，也能够自身调整（对流、交代），使之迅速均一化。而大陆上的花岗岩即使在几公里的尺度上也不可能均一，尤其是来自古老陆壳的花岗岩。陆壳内的花岗岩从一开始熔融就不可能是均一的，因为：(1)源区（地壳）成分相对于地幔是极度不均一的；(2)由于花岗质岩浆的黏性大、温度低，很难自身调整使之均一化。这是玄武质岩浆与花岗质岩浆很大的不同，导致它们物理和地球化学性质上的明显差异和混合能力上的明显差异。但是，在岛弧或不成熟地壳上，花岗岩均一性的尺度可以增加，如果花岗岩的源区是由相对均一的源岩（例如岛弧拉斑玄武岩）组成的话。对于一个长几百公里宽几十公里的花岗岩基来说（例如北京八达岭花岗岩），如果假定部分熔融的程度为30％左右，那么，其源区的体积将大致3倍于该岩基。如此大的下地壳不可能是均一的，可能在不同的部位由不同的岩石组成，包括酸性、中性、基性的火成岩、TTG、各种成分的变质岩，既可以有幔源组分（源自地幔部分熔融的基性岩），也可以有壳源组分（从上地壳进入下地壳的岩石），还可以有不同比例壳幔混合的组分，它们的同位素组成也明显不同。这时，即使在大致相同的温度压力条件下发生部分熔融，所形成的花岗岩必定成分差异很大（如果考虑到水、挥发分、部分熔融程度和方式、源区深度等等的影响，花岗岩的成分必定更加复杂）。而且，花岗质岩浆的黏性非常大，不可能在岩浆房内发生大规模的对流，因此，花岗岩从一开始形成的不均一性，在随后的运移和最终定位过程中大致可以保存下来（如图12.4所示），而不是后来混合的结果。随着岩浆的上升，虽然岩浆的流动在一定程度上可以使岩浆趋于均一性，但这种趋于均一性的程度是有限的。因此，从总体上提出花岗岩混合成因的理论依据是不足的，花岗岩成分不均一主要不是混合的结果，而是从源区带来的（图12.4）。

图12.5 示意的岩浆混合和混染的Nd－Sr同位素图