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再论花岗岩按照Sr-Yb的分类:标志

岩石学报 2010年第4期26卷 985-1015页

作者：张旗金惟俊李承东王元龙中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170

2006年作者曾经按照Sr=400×10^(-6)和Yb=2×10^(-6)作为标志将花岗岩分为埃达克岩、喜马拉雅型花岗岩、浙闽型花岗岩和广西型花岗岩,在浙闽型中又分出南岭型(Sr2×10^(-6)),于是花岗岩被分为5类。Sr=400×10^(-6)和Yb=2×10^(-6)是根... 详细信息

2006年作者曾经按照Sr=400×10^(-6)和Yb=2×10^(-6)作为标志将花岗岩分为埃达克岩、喜马拉雅型花岗岩、浙闽型花岗岩和广西型花岗岩,在浙闽型中又分出南岭型(Sr2×10^(-6)),于是花岗岩被分为5类。Sr=400×10^(-6)和Yb=2×10^(-6)是根据阿留申群岛中的Adak岛的资料得出来的。本文统计了全球花岗岩6000多个数据(其中,埃达克型花岗岩为2810个,喜马拉雅型花岗岩636个,浙闽型花岗岩1183个,南岭型花岗岩1518个,广西型花岗岩142个,总共6289个),统计的结果,各类花岗岩的地球化学特征大致如下:(1)埃达克型花岗岩富Al_2O_3和Sr,贫Y和Yb,具较高和变化的铕异常,绝大多数样品的Sr>300×10^(-6),Yb300×10^(-6)),Al_2O_3为13%～17%,Eu/Eu~*为0.2～1.0;(3)浙闽型花岗岩贫Sr富Yb,Sr在40×10^(-6)～400×10^(-6)之间,Yb>1.5×10^(-6),Al_2O_3和Eu/Eu~*的变化类似喜马拉雅型花岗岩,Al_2O_3为12%～17%,Eu/Eu~*为0.4～1.0;(4)南岭型花岗岩以很低的Sr、Al_2O_3和Eu/Eu~*以及很高的Yb而不同于上述各类花岗岩,通常Yb>1.5×10^(-6),Sr2×10^(-6);当Yb在2×10^(-6)～8×10^(-6)时,部分样品Sr可>100×10^(-6),但很少>200×10^(-6));Al_2O_3<14%,集中在11%～13%之间,Eu/Eu~*<0.7,大多<0.4;Yb越大,Sr越低,负铕异常越明显。文中讨论了花岗岩Sr-Yb分类的意义,指出本分类适用于产于大陆和海洋的绝大多数中酸性岩浆岩(可能不适用于一部分特别富铁和钾的花岗岩,如具有高Sr和Yb特征的广西型花岗岩)。不同类型的花岗岩主要反映了源区压力的不同,而源区成分、温度、部分熔融程度、水和挥发分的加入以及岩浆混合等的影响可能是次要的。文中指出,该分类的依据、其实质,是熔体与残留相平衡的理论。与浙闽型花岗岩平衡的残留相是斜长石,与喜马拉雅型花岗岩平衡的是斜长石+石榴石,与埃达克型花岗岩平衡的是石榴石,与南岭型花岗岩平衡的是富钙的斜长石。文中指出,加强实验岩石学研究,将年代学和地球化学研究密切结合起来是深化花岗岩研究的关键。

关键词：花岗岩分类以Sr-Yb为指标埃达克型花岗岩喜马拉雅型花岗岩浙闽型花岗岩南岭型花岗岩压力

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三论花岗岩按照Sr-Yb的分类:应用

岩石学报 2010年第12期26卷 3431-3455页

作者：张旗金惟俊李承东王元龙中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170

在"再论"中我们提出了花岗岩按照Sr-Yb分类的新标志(张旗等,2010a),本文进一步讨论该分类的应用。文中举了国内外许多实例(包括柴达木、北祁连、内蒙古、松潘-甘孜、大别、太行、华北古元古代和华南新元古代以及土耳其、俄罗斯、巴西、... 详细信息

在"再论"中我们提出了花岗岩按照Sr-Yb分类的新标志(张旗等,2010a),本文进一步讨论该分类的应用。文中举了国内外许多实例(包括柴达木、北祁连、内蒙古、松潘-甘孜、大别、太行、华北古元古代和华南新元古代以及土耳其、俄罗斯、巴西、刚果、波西米亚、意大利等),着重讨论了花岗岩Sr和Yb含量与其形成压力和深度的关系,指出本分类最重要的地球动力学意义在于与其形成的深度有关,并在一定条件下与其产出地区的地壳厚度有关。例如应用本方法分析华北克拉通古元古代花岗岩,很难得出该带在古元古代发生过碰撞的结论,华北克拉通是否分为东西两块也需要重新认识。又如对华南新元古代花岗岩的分析表明,华南地块内部在新元古代时地壳较薄,但是,与Rodinia大陆的裂解似乎无关。文中还对花岗岩与成矿的关系进行了讨论,提出成矿与压力有关的概念。如金铜与地壳厚度大的埃达克型和喜马拉雅型花岗岩有关,钨锡与地壳厚度薄的南岭型花岗岩有关,而不论矿床是什么类型的,只要它们与花岗岩有关,必定受矿液源区深度的控制,要么是在加厚地壳的地球动力学背景下,要么是在地壳减薄的地球动力学背景下。花岗岩无比复杂,我们用Sr和Yb两个元素对花岗岩重新进行了分类,只是一个探索性的尝试,问题肯定不少,需要广泛的实践的检验,需要深入的实验研究的检验,需要理论的探讨,需要经过一系列否定-肯定-否定的过程,才能逐渐臻于完善。

关键词：花岗岩Sr-Yb分类应用地壳厚度金铜成矿钨锡成矿

21世纪的花岗岩研究,路在何方?——关于花岗岩研究的思考之六

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岩石学报 2008年第10期24卷 2219-2236页

作者：张旗潘国强李承东金惟俊贾秀勤中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 南京大学地球科学系南京210093 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170 中国科学院高能物理研究所北京100039

21世纪的花岗岩怎样研究是一个需要探索的问题。作者认为,应当对现有的花岗岩理论、流行的说法以及术语等进行清理和反思,汲取其精华,剔除其糟粕,抛弃那些不科学、不符合实际、不符合逻辑的部分。例如,在花岗岩研究中摈弃结晶分离的理论... 详细信息

21世纪的花岗岩怎样研究是一个需要探索的问题。作者认为,应当对现有的花岗岩理论、流行的说法以及术语等进行清理和反思,汲取其精华,剔除其糟粕,抛弃那些不科学、不符合实际、不符合逻辑的部分。例如,在花岗岩研究中摈弃结晶分离的理论,缩小花岗岩混合作用的意义,限制花岗岩构造环境理论的应用,取消幔源、壳源和壳幔混合源的术语等。作者指出,今后花岗岩研究应当着重解决两个问题:(1)花岗岩是怎样的?(2)它何以是这样的?文中提出5个方面的任务作为今后研究的重点,即:开展花岗岩立典式的研究,将花岗岩研究与古老地壳的研究结合起来,将花岗岩物理性质研究与地球化学究结合起来,开展广泛的实验岩石学研究和创建新的"大陆构造学"理论。鉴于花岗岩研究目前存在的严重误区,现有的花岗岩理论几乎全面崩溃,由四大基石支撑的花岗岩大厦行将坍塌,花岗岩研究正面临全球大洗牌。为此,作者建议开展一场关于花岗岩的大辩论,目的是清理思路,认清问题,明确方向,找到出路。作者呼吁,我们应当加强学习,加速引进人才,克服急躁情绪和浮夸的学风,摈弃从众思想和奴性思想,不以SCI论英雄,改进我们的学习,改善我们的制度,以推进花岗岩研究迈上新台阶。

关键词：花岗岩理论术语问题方向

花岗岩结晶分离作用问题——关于花岗岩研究的思考之二

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岩石学报 2007年第6期23卷 1239-1251页

岩浆结晶分离作用是一个古老的话题,很早就有学者指出,地球内部生成的岩浆大多是玄武质岩浆,大多数花岗岩是由玄武岩结晶分离形成的。本文在考察了岩浆结晶分离作用的制约因素、比较了不同性质岩浆结晶分离作用的特征之后指出:玄武质岩... 详细信息

岩浆结晶分离作用是一个古老的话题,很早就有学者指出,地球内部生成的岩浆大多是玄武质岩浆,大多数花岗岩是由玄武岩结晶分离形成的。本文在考察了岩浆结晶分离作用的制约因素、比较了不同性质岩浆结晶分离作用的特征之后指出:玄武质岩浆可以发生结晶分离作用,因为有与其相关的堆晶岩产出;安山质岩浆也可以发生结晶分离作用,因为也有与其相关的堆晶岩产出。但是,花岗质岩浆似乎不大可能发生结晶分离作用,因为,很少见到有与(富硅的)花岗质岩浆相伴的堆晶岩产出。花岗质岩浆之所以不大可能发生结晶分离作用的原因在于:(1)岩浆的黏性大,它不仅阻滞了矿物的结晶作用(使斜长石不能发育为自形晶),而且阻止了密度大的矿物(例如角闪石)下沉;(2)主要造岩矿物(例如斜长石)的密度与花岗质岩浆的密度相差无几,使结晶分离作用难以进行。本文详细考察了花岗质岩浆中斜长石的行为,指出在花岗质岩浆中斜长石结晶分离几乎是不可能的。那么,文献中大量充斥的花岗岩结晶分离作用的说法是依据什么呢?作者认为,文献中的许多说法可能主要是根据哈克图解得出的,而不是根据实际观察和理论研究得出的。作者认为,玄武岩和花岗岩不仅来源不同,成分不同,而且解释也不同。哈克图解中许多适合玄武岩的解释未必适合花岗岩。由于鲍文反应原理是结晶分离作用的理论基础,因此,文中也对鲍文反应原理进行了评述,并指出文献中存在的一些需要认真对待的问题,例如,从玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩的连续演化序列是不可能的;单元-超单元填图方法是不科学的;中国东部中生代大规模花岗岩不可能是玄武质岩浆结晶分离形成的等等。本文还以 Ajaji el ai.(1998)报道的摩洛哥 Tanncherfi 花岗岩为例,指出结晶分离作用的解释是不可能的。作者认为,花岗岩类的成分变化大,主要可能与源区组成、温度、压力、挥发分、部分熔融程度和过程、混合作用、岩浆分异及结晶分离作用有关。其中,源区组成可能是花岗岩多样性的最重要的原因,而结晶分离作用的影响可能是微乎其微的。本文认为,花岗岩结晶分离作用对于花岗岩成因的意义已经被大大地夸大了,我们应当重新思考结晶分离作用对于花岗质岩浆的意义。由于花岗岩的极端复杂性,许多问题还得不到比较合理的解释,本文的认识只是初步的。

关键词：花岗质岩浆玄武质岩浆闪长质岩浆结晶分离作用哈克图解鲍文反应系列

花岗岩源岩问题--关于花岗岩研究的思考之四

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岩石学报 2008年第6期24卷 1193-1204页

作者：张旗王焰潘国强李承东金惟俊中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 南京大学地球科学系南京210093 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170

花岗岩源岩是花岗岩研究中最令人关注的问题之一,许多花岗岩的地球化学性质和分类实际上反映的是花岗岩的源岩问题。花岗岩幔源、壳源和壳幔混合源的说法被证明是不合适的,花岗岩不可能是幔源的,花岗岩都是壳源的,既然没有了幔源,也就... 详细信息

花岗岩源岩是花岗岩研究中最令人关注的问题之一,许多花岗岩的地球化学性质和分类实际上反映的是花岗岩的源岩问题。花岗岩幔源、壳源和壳幔混合源的说法被证明是不合适的,花岗岩不可能是幔源的,花岗岩都是壳源的,既然没有了幔源,也就无所谓壳幔混合源,因此,壳源本身也失去了意义。流行的花岗岩源岩组分混合计算的方法缺少理论依据,可变的因素太多,计算的结果可能没有多少实际意义。作者指出,对花岗岩来说第1位重要的是源区特征,它决定了花岗岩的基本面貌;其次是部分熔融程度、压力、温度和挥发分加入的情况;岩浆混合的意义可能是第3位的;而结晶分离作用可能是没有地位的。文中按照 Nd-Sr 同位素比值将花岗岩大致分为3个源区:即 B、C 和 BC 源区。B 源主要由洋壳组成,C 源主要由陆壳组成,BC 源是二者的过渡。BC 源区的组成很复杂,可能包括由交代地幔部分熔融形成的中基性岩浆岩,也可能是基性岩混染了陆壳物质的产物。B 源与 BC 源可能与地幔亏损程度有关,B 源来自强烈亏损的地慢,一部分 BC 源可能源于大陆下的富集地幔。文中还概略地讨论了中国各地花岗岩复杂的源区情况,指出中国花岗岩具区域性分布的特点说明花岗岩主要受源岩的制约。

关键词：花岗岩源岩华北华南下地壳分类

花岗岩研究的误区——关于花岗岩研究的思考之五

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岩石学报 2008年第10期24卷 2212-2218页

本文在对花岗岩四大基石(混合作用、结晶分离作用、构造环境和源区)问题分析的基础上,指出花岗岩研究存在的三大误区:(1)不恰当地仿效玄武岩的理论和研究方法,忽视了花岗岩的复杂性。(2)不恰当地用板块构造学说解释大陆花岗岩问题。板... 详细信息

本文在对花岗岩四大基石(混合作用、结晶分离作用、构造环境和源区)问题分析的基础上,指出花岗岩研究存在的三大误区:(1)不恰当地仿效玄武岩的理论和研究方法,忽视了花岗岩的复杂性。(2)不恰当地用板块构造学说解释大陆花岗岩问题。板块构造是地球演化到一定阶段的产物,并成功解释了与板块边界相联系的岩浆活动,但是,它不能解决主要来源于大陆的花岗岩的地质问题。(3)太过重视花岗岩的地球化学研究而忽视了对花岗岩基础地质的研究。作者指出,地球化学方法在花岗岩中的使用应当是有限制的,花岗岩研究陷入误区是我们缺少扎实的基础研究、对板块构造的理解不深和对花岗岩复杂性认识不足等三个方面的原因造成的。文中还批评了学术界存在的人云亦云的奴性思想,指出它严重地阻碍了我们的创新思维,是当前亟待改进和克服的。

关键词：花岗岩误区玄武岩板块构造地球化学

花岗岩构造环境问题：关于花岗岩研究的思考之三

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岩石学报 2007年第11期23卷 2683-2698页

花岗岩与大地构造环境之间的关系是花岗岩研究的热门话题,许多人认为,利用地球化学标志可以判别花岗岩形成的大地构造环境。勿庸置疑,花岗岩构造环境判别方法是仿效玄武岩提出来的。因此,本文从回顾玄武岩构造环境判别开始,详细剖析了Pe... 详细信息

花岗岩与大地构造环境之间的关系是花岗岩研究的热门话题,许多人认为,利用地球化学标志可以判别花岗岩形成的大地构造环境。勿庸置疑,花岗岩构造环境判别方法是仿效玄武岩提出来的。因此,本文从回顾玄武岩构造环境判别开始,详细剖析了Pearce et al(1984b)和Barbalin(1999)关于花岗岩构造环境判别的研究成果,指出了花岗岩构造环境判别中存在的问题。我们认为,花岗岩地球化学性质主要反映的是花岗岩源区的性质和构造环境,而非花岗岩形成时的构造环境。本文按照全球花岗岩的分布将花岗岩分为产于大洋及其边缘(海岸)的、产于板块边缘和陆内与碰撞有关的和产于陆块内部的三类花岗岩。(1)产于大洋及其边缘(海岸)的花岗岩源于洋壳类型的玄武岩(MORB、IAT、OIB等),花岗岩具明显的地幔印记ε_(Nd)(t)同位素比值高,Sr同位素比值低),大体可以用现有的判别图判别其形成的构造环境。(2)与碰撞作用有关的花岗岩大多分布在陆块边缘,同碰撞和后碰撞指的是构造(变形)事件,与板块构造环境(洋脊、岛弧、洋岛、裂谷等)在概念上是不同的。区分同碰撞和碰撞后花岗岩不能单靠花岗岩的地球化学标志,也不能单靠花岗岩构造判别图,而应当从岩石组合和岩石性质两方面入手:碰撞有利于形成埃达克岩和(具低Sr低Yb特征的)淡色花岗岩;碰撞后的伸展背景有利于形成非常低Sr高Yb的A型花岗岩。(3)产于陆块内部的花岗岩其形成主要与地幔来源的热有关,花岗岩的地球化学性质主要决定于源岩及形成时的深度,与地表浅层构造作用和事件无关。研究表明,地球上只有大约10%的花岗岩可以探讨其形成的构造环境,20%左右的花岗岩需要研究它们与构造事件的关系(同碰撞或后碰撞),而约70%的产于陆壳上的花岗岩,既无从考虑其形成的构造环境,也无需研究其与构造事件的关系。因此,花岗岩构造环境判别不具有普遍的意义。文中指出,花岗岩构造环境判别方法既存在理论上的不足和概念上的混淆,也存在操作上的困难,需要重新思考。

关键词：花岗岩玄武岩构造环境同碰撞碰撞后

花岗岩混合问题：与玄武岩对比的启示——关于花岗岩研究的思考之一

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岩石学报 2007年第5期23卷 1141-1152页

最近,花岗岩混合成了花岗岩研究的热点,国内外许多学者探讨了花岗岩混合问题,并尝试用不同端元组分不同比例的混合来解释花岗岩的地球化学变化。本文从花岗岩与玄武岩的对比出发,探讨了花岗岩混合的可能性和局限性。作者认为,花岗岩混... 详细信息

最近,花岗岩混合成了花岗岩研究的热点,国内外许多学者探讨了花岗岩混合问题,并尝试用不同端元组分不同比例的混合来解释花岗岩的地球化学变化。本文从花岗岩与玄武岩的对比出发,探讨了花岗岩混合的可能性和局限性。作者认为,花岗岩混合的现象是普遍存在的,但是次要的和局部的。岩浆混合的能力或能干性(competence of mixing)主要取决于岩浆的黏性和温度,而黏性又与硅氧四面体有关。相对于玄武岩,花岗岩的SiO_2含量高,温度低,因此,花岗质岩浆的混合能干性很低。玄武质岩浆的混合是mixing(以化学混合为主),而花岗质岩浆的混合通常只是mingling(以机械混合为主),只有在少数情况下才能达到mixing的程度,例如,埃达克岩与地幔混合形成的高镁安山岩或高镁埃达克岩。许多人认为,花岗岩中的暗色微粒包体是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据。研究表明,花岗岩中的暗色微粒包体大多是闪长质成分的,其初始成分大多是玄武质的。因此,暗色微粒包体不是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据,而是玄武质岩浆混合能力强过花岗质岩浆的证据。与玄武质岩浆的起源比较,花岗质岩浆从一开始熔融就是不均一的,这源于源区的不均一及熔融过程的复杂性。花岗质岩浆原始均一性的假定是不可能的。花岗岩成分的变化以及在哈克图解中成分点的"连续谱系",主要是由源区不均一性引起的,混合和分异可能有一定的作用,但毕竟是次要的。花岗质岩浆从源区生成、迁移、直至在地表喷出或在浅部定位的全过程,是一个不断均一化和不均一化的过程。但是,由于花岗质岩浆的黏性大,上述过程及岩浆演化的程度和规模都受到限制,也限制了岩浆混合的程度和规模。许多人仅从花岗岩地球化学成分的变化来研究花岗岩的成因,而很少考虑花岗岩物理性质对岩浆演化的制约。对比玄武岩与花岗岩,我们认为,地球化学方法在花岗岩中应用的范围和程度可能远远不及玄武岩,我们应当重新考虑花岗岩的地球化学应用问题。

关键词：花岗岩混合作用玄武岩黏性地球化学

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“上山”找金铜，“下山”找钨锡及其理由

地球科学（中国地质大学学报） 2009年第4期34卷 547-568页

作者：张旗金惟俊李承东王元龙中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170

金铜和钨锡是两种不同类型的矿产资源,金铜经常伴生,钨锡经常伴生,金铜和钨锡通常不在一起.研究表明,金铜主要与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关,产于加厚的地壳底部,地表相应的出现高原或山脉;钨锡主要与南岭型花岗岩有关,代表减薄的陆... 详细信息

金铜和钨锡是两种不同类型的矿产资源,金铜经常伴生,钨锡经常伴生,金铜和钨锡通常不在一起.研究表明,金铜主要与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关,产于加厚的地壳底部,地表相应的出现高原或山脉;钨锡主要与南岭型花岗岩有关,代表减薄的陆壳,产于平原区,地势较低.因此,从找矿的角度来说,应当"上山"找金铜,"下山"找钨锡.文中识别出中国三叠纪以来可能存在过的7个山脉(华北北部山脉、西秦岭-东昆仑山脉、额尔古纳山脉、松潘-中甸山脉、湘赣山脉、浙闽山脉和哀牢山-羌塘山脉)和2个高原(中国东部高原和湖南山地)以及现存的青藏高原,建议在上述高原和山脉上去找金铜矿,指出喜马拉雅型花岗岩与金矿的密切关系,是今后找金矿的一个重要目标.认为钨锡成矿目前仍然以华南为最佳,但应注意在其他地块寻找钨锡的问题.

关键词：高原山脉平原埃达克岩南岭型花岗岩金铜钨锡