岗岩--二( 白)云母花岗岩, 属于准铝质( 弱过铝质的I 型/ 分异I 型“花岗岩演化系列”( Li et al. , 2007) 。吴永乐等( 1987) 对中国最早开采、最具代表性的赣南西华山钨矿进行了全面研究, 他们编写的专著《西华山钨矿地质》详尽地描述了西华山花岗岩体2 期、4 阶段、6次侵入的特征及它们之间的演化关系。
花岗岩的“岩浆演化”并非国人所独创, 在国际学术界也是被广泛认可的, 笔者可以列举出许多文献(Ward et al. , 1992; Blevin et al. , 1995; Antipin etal., 1997; Charoy, 1999; Clandia et al. , 2009;Mueller et al. , 2010; Balen et al. , 2011; Hezel et al. ,2011) , 因此, 花岗岩的岩浆演化决非张文所说的“存在误区”。
张文尽管不承认“岩浆演化”, 但对于“岩浆分异”似乎是认可的; 张文之二中说: “岩浆虽然不能演化, 但可以发生流动分异, 这种分异通常发生在岩浆上升侵位过程中, 是岩浆在运移过程中的内部调整”。笔者姑且把这里所谓的“流动分异”看作是“岩浆分异”的内容之一。那么, 什么是“岩浆分异”呢? 据2006 年出版的《地球科学大辞典( 基础科学卷)》的解释, 岩浆分异就是“岩浆在演化过程中, 在没有外来物质加入下, 受条件变化控制, 使原始成分均匀的单一岩浆分化为不同组分的多种岩浆的现象”( 地球科学大辞典编委会, 2006) 。看来, 张文之二关于“岩浆分异”“是岩浆在运移过程中的内部调整”的说法是正确的, 但是却忘记了“岩浆分异”就是“岩浆在演化过程中”发生的现象之一; 既然有岩浆分异, 那必须有岩浆演化; 承认岩浆分异, 实际上等于承认岩浆演化。
张文之二中使用了一个“结晶分离”的术语, 说“花岗岩的黏性大,阻止了花岗岩的结晶分离”, 又说“玄武质岩浆可以发生结晶分离和混合, 而花岗质岩浆很难分离”。笔者不清楚这里的“结晶分离”是何含义, 因为一般文献或字典或教科书中都使用“分离结晶”（fractional crystallization) 或“结晶分异”(crystallization differentiation) , 却很难找到“结晶分离”这个术语。不过, 笔者姑且把张文所说的“结晶分离”当做“分离结晶”或“结晶分异”来对待吧。而如前所述, 分离结晶、结晶分异这些岩浆分异作用同样发生在花岗岩浆中, 其实质也就是“岩浆演化”的体现。
1. 1. 2 花岗岩中水的来源
再来看第二个问题, 即关于花岗岩的含水量及水的来源。张文问道:“早期岩浆演化到晚期, 酸性组分增加, 将导致黏性的增加, 怎么会有水出现? 水来自哪里?”比起前一个问题, 这个问题似乎问得更加有些莫名其妙, 因为酸性( 长英质) 岩浆的含水量高于基性( 镁铁质) 岩浆应该是一个常识, 而且众所周知, 花岗岩是离不开水的。
Campbell和Taylor 早就认为水在花岗岩形成中是“不可或缺的(essential)”, 他们有一个著名的观点就是:“没有水就没有花岗岩”(no water, no granites) ( Campbell et al. ,1983) 。Whitney( 1988) 则认为温度和水含量是花岗岩浆形成的两个最重要因素。至于( 花岗岩) 岩浆的去气( degassing) 以及分离出岩浆水, 更是从100 年前的尼格里时代就被认识了( Niggli, 1912) 。因此,花岗岩含水有什么奇怪吗? 奇怪的倒是张
文怎么会问出这种问题; 莫非张文作者认为所有的花岗岩都是玄武岩浆演化而来的? 难怪张文反复说岩浆演化适合于“玄武质岩浆( 可以延伸到闪长质岩浆) , 但不适合于花岗质岩浆”。
有关花岗岩中水的来源及含量等方面的国内外文献很多。通俗地说,当地壳物质发生熔融形成花岗质岩浆的时候, 必须是有水参与的。水可以通过与硅酸盐熔体中的桥氧作用形成羟基( OH) 、H+ 置换熔体中的离子( 如Na+ 、K+ ) 等方式溶解在硅酸盐岩浆中, 溶解的多少主要取决于压力, 压力愈大, 溶解的水愈多; 一般认为, 水在花岗质(或长英质) 岩浆中质量分数为2.5%-6.5% ; 实验研究显示, 当压力达到500 MPa 时, 水在岩浆中的溶解度就超过10%; 而当压力为1 000 MPa 时, 水在花岗质岩浆中的溶解度可以达到20% ( Kennedy, 1961; Luth,1967; Burnham et al. , 1971; Huang et al. , 1973;Burnham, 1979; 1994) 。当岩浆从深部岩浆房向上运移, 由于压力下降, 溶解度降低, 原先溶解在岩浆中的水会出溶( exsolution) ; 此外, 岩浆结晶分异过程中由于无水矿物先结晶而导致残余熔体相对富水,也可能使水达到饱和而出溶--这就是对“怎么会有水出现? 水来自哪里?”的最简单回答。这种水,矿床学界的人一般叫做“岩浆水”, 它也是一种很重要的成矿热液( 或成矿流体) 来源(White, 1974; 卢焕章, 1997) 。
通常所说的“花岗岩中的水”实际上是指以水为主体、包含了其他挥发组分( 如CO2、F、Cl、B、S 等)的流体。以水为主的挥发组分的存在可以降低岩浆的黏度( 地球科学大辞典编委会, 2006; 徐夕生等,2010) , 并
促进岩浆的分异。因此, 实际情况完全不是如张文所说的“岩浆演化到晚期, 酸性组分增加,将导致黏性的增加”; 相反, 岩浆
演化到晚期, 酸性组分增加, 以水为主体的挥发组分只会不断聚集增多,而且不会导致黏性的增加。
岩浆分异( 主要是结晶分异) 的结果之一, 是形成所谓“残余岩浆”。对此, 许多火成岩岩石学的教科书以及《地球科学大辞典( 基础科学卷)》上都有解释, 笔者没有必要在此一一抄录。这些晚阶段的“ 残余岩浆”, 由于它们具有黏度小、比重轻、活动性强等特征, 都可以贯入到稍早阶段已经固结了的或正在固结的岩相带中去, 这种现象
在华南花岗岩中非常普遍。朱金初等( 2002) 认为, 华南香花岭、雅山、大吉山以及法国Beauvoir、捷克Podlesi 等地一些最晚阶段侵入的Li-F 花岗质小岩脉, 就是高度演化的残余岩浆产物。这些富含水和其他挥发组分的花岗岩类、碱性岩等残余岩浆也可以形成各种伟晶岩(Jahnset al. , 1969) 。张文之二说“野外和岩相学研究找不到花岗
岩曾经发生过结晶分离的证据”, 如果张文的所谓“结晶分离”就是指的“分离结晶”或“结晶分异”的话, 那么, 富含挥发组分的花岗质伟晶岩就是花岗岩发生过结晶分异、从硅酸盐熔体中“出溶”富水流体的最好证据。
1. 2 关于岩浆-热液体系
张文之二说: “华文有一个-岩浆-热液系统( 或岩浆-热液体系)的提法笔者认为值得商榷”, 理由是“岩浆-热液”不是一个“系统”, 而是两个独立的体系, 二者有“根本性差异”。花岗岩为高黏性的岩浆;(含矿的) 热液为黏性很低的流体, 其性质近似于水。因此, 岩浆和热液是性质完全不同的两个体系。
笔者首先要声明, “岩浆-热液体系”并非华文的提法, 而是许多前辈包括国外学者早就提出的, 也是从事热液矿床地质地球化学研究的人所熟知的基本概念之一。
上面已经说到, 除了H2O 之外, 被称为岩浆水或岩浆热液的以水为主的流体中还有相当数量的其他挥发组分, 其中的F、B、P、Li 等被称为“解聚元素”( de-polymerizing elements) , 又被称为“助熔剂”( fluxing agents) , 因为它们可以有效地降低硅酸盐熔体的黏度, 又能够使花岗质岩浆的凝固速度和固相线温度大大降低, 拉长了熔体的结晶时间, 加快了物质组分的扩散速率和机械运动能力, 有利于分离结晶作用的充分进行( Manning, 1981; Pichavant et al. ,1984; Dingw ell et al. , 1985; 朱金初等, 2002; Thomas et al. , 2005; Rickers et al. , 2006; Breiter et al. , 2007; Parat et al. , 2009) 。众所周知的是, 华南以及世界各地与钨锡等稀有金属有关的花岗岩是普遍富含F、B、P、Li 等挥发组分的( 熊小林等, 1996; 毛景文等, 1998; 王联魁等, 2000; 李福春等, 2000; 2004; 朱金初等, 2002; 张德会等, 2004) ; 这类花岗岩由于富含水和其他挥发组分, 所以并不像张文设想的那样黏度很大。