花崗岩:酸性（SiO2>66%）岩漿岩中的侵入岩-中文百科頻道

分類

最初由H. H. Read在1933年提出的“有各種各樣花崗岩”的名言，事實上，提出的花崗岩分類方案至少有20種（見Barbarin，1990、1999年的總結；以及Frost等人2001年對較常用的分類方法所作的評論）。最普遍的分類方案是地球化學和/或稱成因字母分類方案，例如将花崗岩分為S型、I型、M型、A型和C型等（S型為由沉積岩改造而成的花崗岩；I型為岩漿起源；M型為地幔來源；A型為無水花崗岩；C代表紫蘇花崗岩）；或者分為鈣堿性、堿性、過堿性、過鋁和鋁質花崗岩等；或者根據構造背景分為“造山”花崗岩（大洋和大陸火山弧；大陸碰撞帶），“後造山”花崗岩（造山期後的隆起或塌陷區），以及非“造山”花崗岩（大陸裂谷、熱點、洋中脊、大洋島）等。

來源

作為大陸的标志性岩石，花崗岩構成大陸上部地殼的基礎，且花崗岩的形成過程通常與大陸的構造作用、變質作用和成礦作用密切相關。從地質科學尚處于搖籃階段的18世紀起，花崗岩成因問題就是衆多争論的主題。有關花崗岩成因的論戰，可見Gilluly（1948）、Pitcher（1993）和Young（2003）等人的論著，在此不一一列舉。需要提到的是，自闆塊構造理論在20世紀60年代問世以來，有關花崗岩成因的諸多解釋，都被置于闆塊的理論框架中去重新認識。在許多情況下，認識似乎趨向一緻，但實際争論仍在繼續。

鮑文（Bowen）（1914，1922，1948）的玄武岩漿結晶分異理論的誤區，是将礦物結晶順序與岩漿岩從基性到酸性的岩石序列相結合。實驗結果證明，玄武岩漿的結晶分異最終隻能産生很少量的殘餘花崗質熔體，這與野外存在衆多花崗岩的事實明顯沖突（Holmes，1926；Read，1957）。礦物反應系列實際可以應用到不同組分的岩漿系統。換言之，從岩漿系統中最初晶出的不一定是基性岩，而最後形成的也未必就是長英質（酸性）岩石，因為從熔體中結晶的岩石的性質，取決于熔體的組分而非礦物結晶的順序（Kennedy，1933）。Walton（1960）就曾對Bowen的認識做過如下的評論：“鮑文的化學理論或将該理論應用于玄武質岩漿的分離作用并沒有任何錯誤，這依然是岩石學的一個基本原理。但是，火成論僵硬地束縛一個單獨的模式上，認為大多數火成岩的演化都是玄武岩漿入侵地殼冷卻、結晶和分離之故，那就有點臆測了。同樣的化學理論可以應用于其他模式。”

20世紀40年代（Gilluly，1948）以H. H. Read為代表的“變成論”者和以N. L. Bowen為代表的“岩漿論’’者之間的争論，随着其後越來越多的學者認同花崗岩的岩漿起源而結束。然而，組成花崗岩體的岩漿來自何方？用Bowen的話表示：Whence the granites?（花崗岩從何而來？）

對于這一問題，壓倒性的認識是：花崗岩由地殼中各種不同成分的岩石部分熔融固而形成。這一觀點揉合了早期關于花崗岩起源的兩種不同認識：即岩漿論（認為花崗岩來自岩漿的結晶）和變成論（認為花崗岩是富矽鋁的沉積岩在幹或含水條件下經花崗岩化作用改造而成）。提出花崗岩是地殼岩石經超變質（深熔作用）的結果，這對研究地殼的起源和化學分異作用等具有重要意義，因為它們與特定時期内地殼的熱狀态和原岩的成分有關，包括可以産生多少花崗岩漿、花崗岩形成時的溫度和水的數量和來源、構造背景和闆塊作用過程等等。

研究曆史

人們要想恰當地理解所謂“花崗岩問題”，首先要搞清楚地質學家是如何獲得形成現行學說結論的。因而有必要系統地闡述一下一個世紀以來或更久的觀念的知識。從這些叙述可以看出，在最近二三十年裡發展起來的許多“新概念”正是過去100年或150年一直在探讨和争論的題目。

在20世紀30年代，地質學家們就在哪些花崗岩是岩漿形成的，哪些是變質形成的或交代形成的這個問題上進行着激烈地争論。這一争端早在水成論時代就已開始，直至十九世紀中葉，還糾纏于花崗岩是由水溶液中沉積形成的觀念上。盡管自赫頓（Hutton）起，就已經認識到變質作用過程（萊伊爾提出的術語），雖然對其性質還不夠十分了解。甚至在使用顯微鏡以前，關于花崗岩是變質形成的問題就已經寫了很多。赫頓本人則極力地提倡岩漿成因的觀點。據赫頓意見，花崗岩不整合侵入層狀岩石的特點、粗粒結晶組構和斜交岩層的花崗岩脈，都被認為是花崗岩由“地下熔漿（subterranean lava）”結晶形成的證據，地下熔漿後來稱之為“岩漿”。

關于“岩漿”習性方面，如果不假定有水的存在，那麼就會有許多情況不能夠很好地解釋，這一點早已受到重視。在花崗岩的情況裡尤為重要，因此這裡有必要事先叙述一下十多年前複興起來的一個問題。斯帕蘭茨尼（Spllanzani，1794）可能是最先認識到水必須在熔融态岩石中出現的成因意義。其後，施科勞普（Scorp，1825）曾探讨過水在熔岩當中的賦存意義，而舍雷爾（Scheerer，1862）則更明确地把水的存在跟花崗岩岩漿聯系在一起了。

此外，邦森（Bunsen，1861）也讨論過花崗岩的地質學問題，特别是讨論了花崗岩的成因問題。當時，已知在熔融狀态下石英的結晶溫度高于正長石，而且比雲母的結晶溫度高更多。“反火戍論者”不承認花崗岩是由岩漿形成的，并堅認如果花崗岩确實是由岩漿形成的話，那麼在花崗岩當中這些礦物的結晶順序應該是石英—正長石—雲母。衆所周知，實際結晶順序正恰恰相反。因此證明花崗岩不可能是火成的。邦森認為，一個礦物熔點與在另一情況下礦物從其溶液中結晶的溫度是不一樣的。另一方面，在進一步讨論中，他對一些化學組分在水溶液中的行為進行了對比工作。

關于花崗岩化（酸性物質的遷移）的概念要追溯到1836年萊伊爾的時代。在當時有關花崗岩成因問題的争改可以針對奧斯陸地區的情況來說明。利奧波德·馮·布赫（Leopold. Von. Buch）在十九世紀初期對該地區進行過調查，而查理斯·萊伊爾1837年在凱爾霍（B. M, Keilhau）的指導下也對這一地區進行了調查。關于這些調查霍耳蒂達赫（HoltedahI，1963）做過充分地評論。據這一記載，馮·布赫（魏爾納的學生）相信這個地區的大多數花崗岩與玄武岩和其它“暗色”岩一般所表現的形式一樣，覆蓋在含化石的建造之上，而德拉明花崗岩（Drammen granite）則比石灰岩老，伏于灰岩之下。可是萊伊爾非常懷疑這些解釋，他認為，有的地方花崗岩可以斜覆在沉積岩上，但這是一個次要特征，普遍地是花崗岩延伸出脈體貫入到相鄰的地層中，并使灰岩變成大理岩，使頁岩變為雲母片岩。實質上，他采納了赫頓的關于深成活動的概念；熔融物質猛烈地侵入到較老的建造中并使上覆岩體産生逆沖作用。然而，凱爾霍不接受這些觀念，他不理解在原先曾為噴發岩所占據的地方，如何能會有如此巨大的空間為浸入到其中的侵人體開放。早往1838年，凱爾霍可能是首先重視到關于火成岩體侵位的“空間問題”的人。

凱爾霍提出了他的“變成作用”（transmutations）學說來代替上述觀念。這一論點的看法是：早期岩體為一個緩慢而穩定的過程改造成為花崗岩和正長岩。凱爾霍将這一過程稱之為“造花崗岩作用”（granitification）。他并聲稱找到過一個由沉積岩轉變為花崗岩的實例；對于這一變化他既沒重視與深部現象的聯系也沒考慮所涉及的溫度升高。

然而，凱基魯爾夫（Kjerulf，1855，1879）則主張奧斯陸的花崗岩是火成的。他承認凱爾霍所提出的空間問題，但他認為灼熱的侵入體吞噬了先前沉積岩。因而在火成岩岩石學中引入了“同化作用”的概念。過幾十年後，密歇爾—列維（Michel-Levv，1894）——可能尚不知凱墓魯爾夫的著述——在法國闡述花崗岩的成因時引用了交代作用和同化作用的概念。十九世紀末，花崗岩是由變質作用和交代作用形成的概念在法國頗為盛行。像挪威的凱基魯爾夫那些在法國和英國受過教育的人則偏重于“岩漿火成”（magmatic—igneous）說的觀點。

在芬蘭、塞德霍姆（1893）原來反對過加拿大人勞森（A, C. Lawson）的觀點，勞森曾認為侵入到原始地殼和最老的沉積岩當中的那些最古老的花崗岩，是由于最底部的最老沉積物經過重熔作用形成的。塞德霍姆（1892）認為環斑花崗岩是真正的岩漿岩，在強烈的垂直移動期之際，岩漿能充填到似地塹的凹陷中（graben-like depressions），就在這個時期環斑花崗岩呈大型的岩體侵入。後來，塞德霍姆對于其它一些花崗岩提出了他自己的再生作用和深熔作用概念，這些概念部分地與勞森在加拿大所闡述的概念相一緻。泰格斯蒂德（T/gerstedt，1893）在描述芬蘭南部的一些混成岩（後來這種岩石被稱為混合岩）時，他發表了一個略不相同的概念。他認為這些岩石是由于花崗質物質貫入到變質了的沉積物一片麻岩中而形成的。這種花崗質物質含有相當一部分水，這些水的存在加速了作用的進度，并使花崗質物質形成細小的脈體貫入到片麻岩中。于是他又重提用水的存在解釋窄小阻延長很遠的細晶岩質脈體的形成；若用其它方式解釋它們的形成就會遇到相當大的困難。

一般隊為，花崗岩普遍形成巨大岩基。事實上，這些岩基很少是花崗岩，而大部分是山花崗閃，陡岩和石英閃長岩組成的。然而，有一些花崗岩則被認為是形成岩蓋、岩盆或岩穹（domes）。

确定花崗岩的産狀是一個很重要的問題，描述産狀所使用的術語，在采用它們的人來看是具有成因含意的。據吉爾伯特（Gil-bert，1877）的意見，岩蓋是岩漿上升運動所造成的結果，而岩盆的含義則是岩漿被動地役位到底盤塌陷所形成的空間裡。岩基這一術語是休斯（Suess，1895）推薦采用的；要想推斷一個岩基的浸位漠式頗為困難。休斯本人曾以“用赤熱的火鉗強行穿入木闆的進行過程”來比拟岩漿上升穿過地殼的進程。盡管如此，這個生動的比喻還決不是解釋（列文生—列星格語）。凱基魯爾夫（1855）和密歇爾—列維則認為岩體是由岩漿逐漸地同化圍岩形成的，岩漿上升速度取決于岩漿消化圍岩和頂闆的速度。後來，1923年克洛斯（Cloos）認為，許多曾被假定為岩某的岩體，實際上是一些大型侵入岩床，對于岩床的侵位來說，棘手的空間問題就不再是一個問題了。岩穹構造之中，往往有一個花崗質的内核，周圍為片麻岩環繞。芬蘭地質學家蓋多林（Gadolin，1858）是第一個描述布蘇薩利（Pusunsaari）拉道格（Ladoga）湖北部岩穹構造的人。據他的意見，岩穹構造是花崗岩岩體山下面侵入到了片麻岩建造，上部接觸面傾角較緩，向下角度逐漸增加而被侵入建造保持平緩并由核部向外傾斜度減小。1951年愛斯柯拉關于岩穹做了如下解釋：“正如在我1949年的論文中所總結的，事實表明，花崗岩化作用在加入大量鉀質和體積增加的情況下，特别改造了岩體的邊緣部分，而使古老侵入體隆起穿入岩穹之中”。