花岗岩构造环境

中国花岗岩地质调查与研究高级研讨班2002年2月1日内容介绍参加人员：各业务中心、项目办、各省地调院，约150人我所人员：于海峰、陆松年、张文秦、苗培森、辛厚田、钟长汀会议日期：2001年11月25日-12月2日会议名称：中国花岗岩地质调查与研究高级研讨班会议主要内容：1、专题讲座：（1）当代花岗岩石学定量研究方法马昌前（2）火成岩的分类命名和相关术语与名词邓晋福（3）花岗岩研究的同位素地球化学方法洪大卫（4）花岗岩岩浆混合作用的识别与研究方法莫宣学（5）花岗岩构造环境判别方法肖庆辉（6）花岗岩与成矿关系-以秦岭为例卢欣祥（7）花岗岩同位素地质工作方法李志昌（8）花岗岩定位机制研究方法王涛（9）黄陵花岗岩马大铨（10）花岗岩类岩浆作用与成矿作用的关系汪雄武2、学术交流：近20人交流了有关地区花岗岩研究成果3、野外考查：圈椅塘地区太古代TTG、元古代孔兹岩系、震旦系、基性岩墙群中国地质调查局花岗岩地质研究室宜昌地质矿产研究所国土资源部信息中心为什么要研究构造环境1.解决花岗岩成因的关键，推断一个造山带的构造发展历史；2.探索大陆地壳生长的基础；3.花岗岩构造环境划分是当代花岗岩研究前沿；4.中国花岗岩形成复杂，原因多样，是探索花岗岩构造环境的理想地区；5.为大地调总结提供知识储备，为总结花岗岩带成因、就位方式及其成矿。对目前应用最广的Pearce花岗岩构造环境判别的评述根据250个已知花岗岩构造环境和3500个分析数据，进行检验的结果。图1来自与俯冲作用无关的洋脊的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。只有与俯冲无关花岗岩才能投在ORG图2来自与俯冲作用有关的弧后盆地和超级俯冲带中脊的长英质火成岩Rb-(Y+Nb)判别图解。NF，纽芬兰；Q，魁北克；NB，新不伦瑞克；HDZ，Humber-Dunnage带。与俯冲有关花岗岩1.大部分投在VAG2.Rb值变化范围大(反映大陆物质污染)图3不同成熟度大洋岛中长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。NW，纽芬兰图4来自复杂的由洋向大陆弧过渡的中长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解，包括一个大洋弧后盆地环境的典型实例。时间或空间上从大洋向大陆环境过渡图5来自大陆边缘的弧-陆增生带(北美科迪勒拉带)长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。BC，不列颠哥伦比亚；Cal，加里福尼亚。大陆弧复杂性：1.大陆弧除俯冲以外还有弧-弧，弧-陆碰撞；2.活动范围大、宽，岩浆作用可能跨过不同地壳域。图6来自大陆边缘(南美－南极洲的科迪勒拉带)长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)识别。AVZ，安第斯山Austrl火山岩带。Rb-(Y+Nb)判别图解。图7来自大陆边缘(欧洲西部－北美东部晚元古代和早古生代构造带)长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。图8来自大陆内和后弧伸展盆地的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。PNG，巴布亚新几内亚；Cal，加里福尼亚。1.环太平洋边缘地区2.因后期伸展作用使源区发生重叠图9在一个Baja加里福尼亚(墨西哥西部)到Trans-Pecos(得克萨斯)东部的剖面中具有大陆弧岩浆作用的衰退期特性的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判图解。SMO，SierraMadreOccidental;MBRP，墨西哥盆山省；TPMP，Trans-Pecos岩浆省。火山弧的小结1.大洋弧的花岗岩无一例外地落在VAG中；2.大陆弧环境要非均匀得多，尽管多数数据投在VAG中，但与WPG和COLG区有重叠；3.影响数据重叠因素：岩套的分异趋势，源岩的性质、构造伸展作用。图10来自大洋板块内构造环境的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。图11大陆板内构造环境(碱性环状杂岩体和活动裂谷)中长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。图12大陆板内构造环境(大陆溢流玄武岩构造省减薄大陆壳)中长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。图13从美国加里福尼亚州西部到科罗拉多州弧后的大陆拉伸环境向大陆裂谷环境转换的长英质火成岩Rb-(Y+Nb)判别图解。(a)渐新世到早中新世岩石；(b)中新世到全新世岩石。1.大洋环境中生代板内花岗岩无一例外地投到了WPG区内；2.大陆板内岩浆环境复杂，与COLG、VAG区重叠；3.时间上、空间上与会聚边界密切相关的伸展花岗岩可投在WPG、VAG和COLG区内(取决于源岩)板内花岗岩小结最难和最复杂的碰撞构造环境影响因素：1.碰撞花岗岩是在逆冲、区域变质和变形高峰之后达60Ma才形成2.碰撞造山带局部存在挤压和伸展事件，或形成挤压和伸展域3.大陆碰撞作用是分阶段进行的，只有插入的大洋消亡时才能发生碰撞图14阿巴拉契亚山脉北部(美国和加拿大)同碰撞期和后碰撞期形成的长英质火成岩Rb-(Y+Nb)判别图解数据投在三联点周围，只有少数几个例子投在碰撞区内。图15华力西期西欧带和阿尔卑斯高喜马拉雅山脉同碰撞期和后碰撞期形成的长英质火成岩和Rb-(Y+Nb)判别图解。图16中欧华力西造山带碰撞晚期到后碰撞期的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。FEA为Fichtelgebirge-Erzgebirge复背斜。图17在后碰撞期拉伸作用期间形成的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)判别图解。图18澳大利亚东部塔斯曼造山省的长英质火成岩的Rb-(Y+Nb)识别图。塔斯曼造山带结论1.花岗岩的微量元素成分在很大程度上与构造环境相关，但这种方法不是十分安全的，而且只能作为解释火成岩成因的、众多方法中的一种。2.Pearce花岗岩鉴别方法，有很多不足之处，一般不适合大陆花岗岩构造环境的判别，特别是火山弧和大陆碰撞花岗岩。3.影响因素：复杂的或多阶段的造山运动使不同构造源区的源岩发生混合，特别是COLG、VAG；分异作用可以产生跨越边界的趋势，特别是VAG到LOPG的边界4.前景：单独使用用途不大；结合其它方法，如测年，地质评价等方法仍有一定价值。第一节巴尔巴林(Barbarin)的构造环境判别方法花岗岩类类型和构造环境Barbarin(1999)根据花岗岩类的矿物组合，它们的野外和岩石特性，定位特点，以及地球化学和同位素特征，将花岗岩类划分为以下七种类型:1．含白云母过铝质花岗岩类(MPG)；2．含堇青石及富黑云母过铝质花岗岩类(CPG)；3．富钾及钾长石斑状钙-碱性花岗岩类(KCG);4．含角闪石钙-碱性花岗岩类(ACG)；5．岛弧拉斑玄武质花岗岩类(ATG)；6．洋中脊拉斑玄武质花岗岩类(RTG)；7．过碱性及碱性花岗岩类(PAG)。花岗岩的类型和它们的来源及地球动力学环境的关系花岗岩类类型来源地球动力学环境含白云母过铝质花岗岩类MPG含堇青石过铝质花岗岩类CPG壳源过铝质花岗岩类大陆碰撞富钾钙碱性花岗岩类（高钾-低钙）KCG转换机制含角闪石钙碱性花岗岩类（低钾-高钙）ACG混合源（地壳+地幔）偏铝质和钙碱性花岗岩类俯冲作用岛弧拉斑玄武质花岗岩类洋中脊拉斑玄武质花岗岩类ATGRTG过碱性及碱性花岗岩类PAG幔源拉斑玄武质钙碱性和过碱性花岗岩类大洋扩张或大陆的隆起作用和裂谷作用花岗岩类型与构造环境CPG－－分散在山脉核心地带MPG－－定位在横切厚地壳的横推剪切逆冲带上ACG，ATG－－定位在俯冲带上RTG－－洋中脊PAG－－大陆上隆和裂谷地带KCG－－指示的是一个构造体制转化，而不是特定构造环境从挤压碰撞体制转换成拉张体制的过程中，与PAG和ACG伴生。不同花岗岩类类型的矿物学、岩石学判别特征(A)主要矿物组合类型矿物MPGCPGKCGACGRTGPAG黑云母白云母堇青石夕线石-红柱石角闪石辉石++++0000+++++++00++++00+0++000++++++000++++++++00碱性角闪石碱性辉石磷灰石锆石独居石石榴石电气石褐帘石榍石++++++++++00++++++++++0+++++000+++++++++000++++++++++000+++++++0+0+++钛铁矿磁铁矿+0+0++++++++++++斜长石-An%0-2015-4015-3020-5020-500-10（0：缺失；+：稀少；++：一般；+++：丰富）岩石学含白云母过铝花岗岩类(MPG)含堇青石过铝花岗岩类(CPG)岩石类型淡色花岗岩（花岗岩）（淡色花岩）花岗岩花岗闪长岩（石英闪长岩）相关的伴生岩石变质岩的火山岩的镁铁质的000混合岩、深融岩0石英闪长岩（暗色花岗闪长岩）包体捕掳体残留体长英质微晶(粒)包体镁铁质微晶(粒)包体+++00～++++0～++分异作用过程分离结晶作用分离结晶作用或残留体的非混合作用(B)野外及岩石不同类型花岗岩类的矿物学、岩石学判别特征富钾钙-碱性花岗岩类(KCG)含角闪石钙-碱性花岗岩类(ACG)洋中脊拉斑质花岗岩类(RTG)过碱和碱性花岗岩类(PAG)（淡色花岗岩）花岗岩花岗闪长岩石英闪长岩（花岗岩）花岗闪长岩英闪岩辉长岩斜长花岗岩奥长花岗岩英闪岩辉长岩碱性花岗岩碱性正长岩正长岩花岗岩（辉长岩）（斜长岩）0酸性熔岩（凝灰岩）石英闪长岩辉长岩（暗拼岩）(appinites)0安山岩和英安岩辉长岩（大量的）0含橄榄石的拉斑玄武岩辉长岩（大量的）0碱性熔岩辉长岩（大量的）++++++0+++++0+++++0++分离结晶作用和岩浆混合作用强烈的分离结晶作用和岩浆混合作用极端的分离结晶作用极端的分离结晶作用和低固相线的相互作用注：0缺失；+稀少；++一般；+++丰富化学含白云母过铝花岗岩类(MPG)含堇青石过铝花岗岩类(CPG)铝饱和指数A/KCN克分子A≥CNK≥1Al2O3CaONa2OK2OFeOt+MgO+MnO++++++++++++++++++++Fe3+/(Fe3++Fe2+)++FeOt/(FeOt+MgO)0.80.887Sr/86Sr0.706～0.7600.708εNd-4～-17-6～-9δ18O(‰)+10～+14+10～+13δ34S(‰)-12～+2不同类型花岗岩类的化学、判别特征(C)主要元素和同位素富钾钙-碱性花岗岩类(KCG)含角闪石钙-碱性花岗岩类(ACG)洋中脊拉斑质花岗岩(RTG)过碱和碱性花岗岩(PAG)CNKANK1A≤NK碱性+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++0.8-1.00.80.80.80.706～0.7120.706～0.708≤0.7040.704～0.712-4～-9--+5～+10--+5～+20--注：＋：低；＋＋:中等；＋＋＋:高不同类型花岗岩类所具有的代表性矿物及岩浆来源此图表示各种类型花岗岩类、它们的AFM矿物组合以及每一类型中地壳及地幔物质所占比例的简图由KCG（高钾钙碱性花岗岩类：黑色）和PAG（碱性花岗岩类：白色）组成的环型杂岩侵入巨型的ACG岩基（低钾钙碱花岗岩类：十字型）。Liegeois和Black(1984)提出的模式，用来解释在马里AdrardesIforas地区南部的ACG(A),KCG(B)以及PAG(C)连续的定位过程。实例1：阿尔及利亚Ahaggar西部出露的花岗岩类（Boissonnas,1980）。意义：指示地球动力学演变过程实例2：Vosges,中央地块东部和科西嘉-撒丁岛地块海西构造带部分地区在早古生代期间定位的连续分布的花岗岩类型。不同的花岗岩类型以及它们的序次提供了关于海西带的演化、不同构造事件的位置以及它们活动历史的信息。意义：确定造山带构造-岩浆事件演化序列A大陆岩石圈的变薄和破裂大型裂谷作用（区域拉张）陆内裂谷带碱性和过碱性花岗岩类(PAG)（正长岩、花岗岩和碱性长石花岗岩）B两个大洋岩石圈的离散地壳增生(区域拉张)洋中脊(蛇绿岩)洋中脊拉斑玄武岩质花岗岩类(RTG)(斜长花岗岩)花岗岩类型与威尔逊旋回发展阶段关系C两个大洋岩石圈的汇聚俯冲作用(区域拉张)火山岛弧钙－碱性花岗岩类(ACG)(闪长岩－英闪岩－花岗闪长岩＋岛弧拉斑玄武质花岗岩类)(辉长岩-石英二长闪长岩)D海洋和大陆岩石圈汇聚俯冲作用(区域拉张)活动大陆边缘钙碱性花岗岩类(KCG)(英