花岗岩成因分类及其Pearce判别 Barbarin方案(5)

2018-11-28 19:50

并且其部分熔融在15%左右。

我们做的其他的图解模型并没有都呈现出来,但是我们要注意的是,他们都具有相似的变化轨迹。在Nb-Y和Ta-Yb图解中,我们可以看到地幔来源的消耗程度控制着ORG-WPG的边界,并且在VAG中,较高的熔融程度和磁铁矿、角闪石的早期结晶可以防止其与ORG和WPG的重叠。在Yb-Ta图解上,液体相中Ta的引入导致Ta/Nb的比值增大,从而形成syn-COLG和VAG的边界。

其他类型花岗岩类型区别

我们上面提到后碰撞花岗岩和SSZ洋脊的斜长花岗岩很难区分,我们现在对他们进行分析。

后碰撞花岗岩

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这类花岗岩在所有的构造-地球化学分类中都是一个重要的问题。这是因为,它不像其他花岗岩,后碰撞花岗岩不能用单一的地幔或者地壳来源来解释。已经有证据证明,它们既可以由于碰撞后的热松弛导致下地壳熔融作而形成,也可以由于后碰撞上升侵蚀作用导致的绝热减压而使上地幔熔融而形成(England & Thompson, in press; Harris et al., in press)。并且,碰撞后的俯冲作用也能够在后碰撞环境下产生正常火山弧岩浆(Colman-Sadd, 1982).因此,花岗岩的形成决定于碰撞的几何学,这种碰撞控制了地壳和地幔的熔融作用。

一些典型后碰撞花岗岩的Rb-Y+Nb图解见图6.他们大部分落在VAG顶部,例如Adamello pluton和Oman and Masirah Island的花岗岩。然而,他们也可以跨越区域,投在VAG和COLG两个区域。这种变化与地幔和地壳岩浆的混合有关系。

尽管这篇文章中并没有明确这种花岗岩的地球化学方面的区别,但是有一些投影可以区别出一部分。Ta-Hf-Rb图解(Harris et al.)是我们认为最有效最简单的方法,但是它的样品很局限,如果要完善这个图解还需要更多的数据支持。因此,目前来讲,侵入体的地质条件和分带是后造山背景的最好的指示。然而,如果某一种构造环境确定为后碰撞后,可以利用这个图解来评估碰撞事件的性质和极性。

SSZ大洋斜长花岗岩

这类花岗岩有一个问题,就是取自岛弧拉斑玄武岩系列的大部分样品在地球化学方面都很难区分出来。它与后碰撞花岗岩一样,在地球化学方面都没有自己的特点。

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应用中存在的问题

本文中的方法在应用时会受到以下方面的影响: 一、取样和分析过程

本文中的图解要求样品要是新鲜的,non-porphyry, non-cumulate,non-aplitic的侵入体岩石,并且要有可见的石英,样品要作为测试目而专门采集的。样品的数量决定于研究区内花岗岩的多样性。我们的测试是利用的XRF和INAA技术,值得注意的是,当主要元素的含量接近其检测极限时,其分类不能完全依赖于元素的含量。

二、蚀变

在判别图解中,热液和表生蚀变对图解的影响通过两种花岗岩就能够做出评价。SW England(Alderton et al, 1980)的同碰撞花岗岩和the El Salvador porphyry copper intrusivecentre in Chile (Baldwin & Pearce, 1982)的火山弧花岗岩。不同蚀变的化学变化在图8a中有所解释。 It is apparent that Rb-enrichment is a likely consequence of K-silicate and sericiticalteration (due to the growth of secondary biotite and muscovite respectively) andRb-depletion a likely consequence of chloritization and argillic alteration (due to breakdownof feldspar and mica). By comparison, (Y + Nb) shows only small variations: both Y and Nbare reduced during K-silicate alteration owing to 'dilution' by added quartz and Y is gainedduring chloritization since it can be accommodated in the chlorite structure. An unusualexception is tourmalinization which can cause depletion of most elements due to thebreakdown of both major and minor phases, including even zircon. However, all the vectorsdrawn are based on the complete destruction of the primary minerals and the effects of lessintense alteration will be correspondingly smaller. Alteration by alkali-rich fluids of the typeseen in WP alkali complexes (Harris & Marriner, 1980; Harris, 1981) may increase Rb, Yand Nb, as also indicated in Fig. 8a: although the precise vector cannot be drawn from thedata available, it is clear that this type of alteration would not prevent the correct identification of WP granites.

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地壳混染作用

在花岗岩地球化学和构造背景的关系上,我们已经将地壳混染的影响看做很重要的一个因素。在侵入体边缘以及包体富集的地区,都会存在不同程度的混染作用。在这些情况中,如图5d所示,混染通常出现在VAG和SYN-COLG区域。如果混染作用强烈的话,很容易误把WPG看做是VAG或者SYN-COLG,有时候VAG也会误认为是SYN-COLG。

挥发分

挥发分也是一个影响分类比较重要的因素。然而,除非是在极端情况,否则它一般不会影响分类的结果。细晶岩是一个比较典型的例子,由于大量富含挥发分的热液从岩浆中释放出去,所以细晶岩会缺少许多微量元素(相反,细晶花岗岩中却富含这些元素)。然而,一些具有细晶质基质的微晶花岗岩和斑岩的花岗岩也经受了微量元素的缺失(Hudson & Arth, 1983;Baldwin & Pearce, 1982)。因此,我们在进行花岗岩分类时要选择中粗粒等粒岩石。 关于挥发分地球化学的变化性,Hildreth1981通过对美国西部酸性凝灰岩层序研究得出一些结论。他的研究中的数据已经投在了图8a上,Rb明显减少,Yb和Ta减少的较少。他认为这些变化的原因是挥发分的微分重量的扩散 而不是晶体-液体的分离(cf. Michael, 1983),如果他的说法是正确的话,那么异常的化学成分可以由于挥发分,甚至是不饱和水的岩浆中的挥发分对元素运输而形成。因此我们在对富含挥发分的花岗岩进行解释的时候要注意挥发分的作用,尤其化学成分在边界附近的时候。

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年代

由于我们的样品都是来自显生宙,所以他们并不能机械的应用于前寒武岩石。前寒武和现代的岩石主要有一下区别:

1、图5a中地幔演化的曲线中,Rb值要高,Y和Nb稍微高一点。 2、部分熔融程度要增大。

3、地幔的分离结晶作用不强,所以其不会来源于特别富集或者亏损的岩浆。 4、各种环境中,地壳熔融对于岩浆来源的作用更加重要。

复杂的构造体制

正如我们上文中强调的,判别图解中的区域是严格的反应其来源(熔融和结晶的历史),而不是目前的构造体制。同碰撞,火山弧,N-ORG和板内花岗岩的来源与其构造状态还具有一定的相关性。然而,根据精确的构造背景,后碰撞花岗岩可以投在syn-COLG, VAG or WPG的区域,ORG可以投在VAG区域。因此在许多群组当中这种区别很难辨别,所以我们在解释的时候一定要注意。

出来碰撞的构造环境,还有一些很明显的构造体制需要我们注意。例如,许多蛇绿岩中的花岗岩不仅形成于洋脊,也与俯冲带和碰撞事件有关;许多火山弧花岗岩不仅形成于大洋岩石圈俯冲,也与弧后和弧前碰撞抬升作用有关。因此我们应该推测到,即使在一些花岗岩省中的侵入体来源于相似的年代和位置,但是在判别图解上是在不同区域的。

总结

1、花岗岩根据其构造背景可以分成四类,VAG,ORG,COLG,WPG。洋脊花岗岩根据构造条件可以分为与俯冲带相关和无关的花岗岩,根据其相关玄武岩的化学成分可以洋脊花岗岩分为正常,异常和SSZ花岗岩。火山弧花岗岩根据构造条件分为洋内和陆内花岗岩,在化学成分上分为拉斑玄武岩系列,钙碱性系列和钾玄质系列。板内花岗岩根据构造条件分为洋内,陆内和衰减大陆岩石圈。碰撞花岗岩可以分为陆陆,弧-陆和弧-弧碰撞,根据侵位时间分为同碰撞和碰撞后。

2、将不同构造和构造子群的背景按照假设的洋脊花岗岩标准化后,我们可以发现微量元素系统的变化。洋脊和板内花岗岩具有高Y,重稀土富集的特点;板内花岗岩具有高Nb和Ta;同碰撞花岗岩具有较高的Rb。微量元素-SiO2图解中表现了微量元素随着SiO2(56-80%)变化的特点。

3、Rb-Nb-Y 和Rb-Ta-Yb判别图解可以对大部分花岗岩进行分类,例如同碰撞,火山弧,板内和洋脊花岗岩(SSZ除外)。岩石学模型证明了图解分类可以从以下解释:洋脊花岗岩通常形成于亏损地幔,在岩浆烟花过程中缺少两倍的Rb;板内花岗岩来源于富集地幔;火山弧花岗岩形成过程中角闪石发生分离结晶;同碰撞花岗岩形成过程中挥发分富集Rb(有时候有Ta)。

4、后碰撞花岗岩由于其地幔和地壳来源比例以及地幔的富集,使得它在判别图解上可以投在火山弧,板内以及同碰撞区域。尽管目前在地球化学方面还很难将其区分出来,但是如果有其他条件证明了其性质之后,该图解可以为其提供更多的碰撞信息。与之相同的是,上俯冲带洋脊的大洋斜长花岗岩也不能通过地球化学来判别,但是图解可以具有相同的作用。所以,这些图解应该作为确定花岗岩岩浆来源的指导,他应该与地质证据相结合来判断构造环境。

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根据BbararinB(1999)的花岗岩类分类方案,石鼓尖片麻状石英二长闪长岩,属于富角闪石钙碱性花岗岩类A(CG);天堂寨、独尊山、舒潭、观音祠和云峰顶斑状或眼球状二长花岗岩属于富钾的钙碱性斑状二长花岗岩类K(CG)。KCG能够很好地指示地球动力学背景,KCG形成于造山带造山作用结束后大陆板块从挤压向伸展转换的构造环境,KCG的巨量出现并伴有镁铁质一超镁铁质岩标志着大别造山带垮塌的开始,即厚的地壳伸展减薄的开始。

Barbarin在综合考虑矿物组成、野外地质特征、岩石化学及同位素化学特征基础上对花岗岩进行了分类,提出两种过铝质花岗岩——含白云母过铝质花岗岩(MPG)和含堇青石和富黑云母过铝质花岗岩(CPG) 两种钙碱性花岗岩——富钾和钾长石斑晶钙碱性花岗岩(KCG)和富角闪石钙碱性花岗岩(ACG),岛弧拉斑玄武质(tholeiitic)花岗岩(ATG),洋中脊拉斑玄武质花岗岩(YTG)、过碱性和碱性花岗岩(PAG),共7大类。目前看来,花岗岩成因分类组合与其它地质信息结合,可以揭示不同的构造环境和地球动力学背景。大量的研究显示,富钾钙碱性花岗岩主要发育于张性环境,两种(含白云母和堇青石富黑云母,MPG,CPG)过铝质花岗岩主要产于大陆碰撞环境,白云母花岗岩是大陆俯冲作用的标志,大量线性含角闪石低钾钙碱性花岗岩(如闪长岩一花岗闪长岩带)可能揭示了板块俯冲带或拆沉带的存在,富钠花岗岩暗示了俯冲作用下洋壳熔融,大量面状A型花岗岩的发育,常是大陆造山带稳定后的伸张标志,也可能暗示地幔热柱的存在。花岗岩的发育程度还可能提供造山带发育背景的信息。

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