A型花岗岩的地球化学特征及构造意义

2015-02-25靳杨，沈滔

西部探矿工程 2015年3期

关键词：碱性A型花岗岩

靳杨，沈滔

（东华理工大学地球科学学院，江西南昌330013）

A型花岗岩的地球化学特征及构造意义

靳杨*，沈滔

（东华理工大学地球科学学院，江西南昌330013）

了解了A型花岗岩，总结了其地球化学特征，分析了其构造意义。通过整理综合大量资料，得出：目前“A型花岗岩”定义有扩大化现象；A型花岗岩在化学成分上、稀土元素、微量元素、同位素等方面都有着不同的地球化学特征；A型花岗岩代表的构造环境正走向复杂化。A型花岗岩主要形成于伸展的构造背景中，是构造环境识别的重要岩石学标志之一。由于其独特的地球化学特征、形成于特殊的构造背景和重要的地质构造意义，A型花岗岩的研究一直得到广泛的关注，但是仍旧有许多问题（如命名、分类和成因等）在争论之中。

A型花岗岩；地球化学特征；构造环境；构造意义

自Loiselle和Wones1979年提出A型花岗岩这一术语后，国内外学者对A型花岗岩进行了大量的研究和讨论。A型花岗岩之所以受到广泛关注，主要是因为其特殊的成因、地球化学特征、产出的特殊构造背景及其重要的地球动力学意义。本文详细介绍了A型花岗岩的概念，并较系统总结了A型花岗岩地球化学特征以及构造背景及意义。

1 A型花岗岩简介

Loiselle和Wones 1979最早将A型花岗岩定义为碱性（Alkaline）、贫水（Anhydrous）和非造山（Anorogenic）的花岗岩，以3个外文词的首字母A命名，不涉及其成岩物质来源，以此区别于壳源的Ⅱ型和S型花岗岩（Chappell and White，1974）。Bon in（2007）又将首字母“A”扩展为碱性（Alkaline）、贫水（Anhydrous）、非造山（Anorogenic）、铝质（Aluminous）及模棱两可的（Ambiguous）等5项，进一步探讨了A型花岗岩定义的合理性，分别讨论相关“A型”的花岗岩特征，从而将A型花岗岩的概念深入到各类岩石类别中，也进而使得初始的“3A”特征不再是A型花岗岩的必要条件，而是充分条件。A型花岗岩长期被看作环状杂岩体的同义词，但事实上，并不是所有的环状杂岩体都包含A型花岗岩（Bon in，2007）。Collins et al.（1982）首次提出A型岩类，把具有A型特征的岩石类型扩展到中基性岩，但主张将A型花岗岩作为Ⅱ型花岗岩的一个亚类。Creaser et al.（1991）质疑A型花岗岩这个术语存在的必要性，认为A型花岗岩传达了与其它的字母分类方法不同的内涵，建议将A型花岗岩这个术语摒弃。Eby（1992）认为A型花岗岩虽然与Ⅱ、S、M分类不符，但至少从地球化学特征上划分出这一类花岗岩类是有必要的。

在国内，为了便于野外地质和基础性工作的开展，袁忠信（2001）建议用“碱性花岗岩类”一词代替A型花岗岩，包括碱性和过碱性花岗岩及与之伴生的英碱正长岩、石英正长岩，以及与之伴生而且成分相近的碱长花岗岩和富碱的偏铝质花岗岩，但对广泛存在的铝质A型花岗岩归属缺少必要的交代，但碱性岩由来已久（程锦等，2007），并且也是一个颇受争议的术语。

目前A型花岗岩的岩石类型已从原来主要指碱性花岗岩，扩展到包括碱长花岗岩、石英正长岩、奥长环斑花岗岩、紫苏花岗岩和大洋斜长花岗岩，在化学成分上也包括了钙碱性、准碱—准铝、弱过铝甚至强过铝等不同类型的岩石（Eby，1990；许保良等，1998；王式洸等，1994），该岩石类型也从构造岩类演变为地球化学岩类。总之，有关A型花岗岩术语的使用仍旧存在分歧，但是由于其重要的地球动力学意义，已成为地学研究的热点之一（Frost et al.，2007；Bon in，2007；吴锁平等，2007）。

2 地球化学特征

20世纪80年代以来，不少学者依据A型花岗岩的原始定义，对其地球化学特征进行了研究和总结，认为其主要特征为：①富硅，富碱，贫钙、镁、铝，n（K2O+ Na2O）/nAl2O3和n（FeOT）/n（MgO）比值高；②高场强元素Th、Zr、Hf、Nb、Y含量高；③大离子亲石元素Rb、U含量高，而Ba、Sr含量低；④Ga相对富集，n（Ga）/n（Al）比值高（据全世界148个标准A型花岗岩统计）；⑤稀土元素含量高，是其他类型花岗岩的数倍乃至几十倍。轻重稀土元素分馏明显，且具较强的δEu负异常，分配模式呈右倾海鸥型分布（Collins et al.，1982；Whalen et al.，1987）。高的稀土元素总量和“右倾海鸥型”的稀土这是由于岩石中主要赋存稀土元素的矿物如角闪石、黑云母、霓石、磷灰石等稀土含量高，这些矿物的稀土元素配分模式与全岩相似（张绍立等，1985；赵振华等，1999；杨富贵等，1999；Marks et a.l，2004）。

许多学者认为A型花岗岩中含有异常高的F含量（Collins et a.l，1982；Whalen et a.l，1987；邱检生等，2000a），萤石也被看作A型花岗岩的特征副矿物，但King et a.l（1997）在研究澳大利亚Lachlan褶皱带花岗岩时指出：A型花岗岩中F含量相对其它长英质花岗岩可能更低，高的F含量不能作为区分A型和Ⅱ型花岗岩的标准，而F的含量只是由岩浆分异程度的强弱所决定。对于A型花岗岩中的P2O5含量而言，较之S型花岗岩具有低得多的P2O5含量，且随岩浆的分异程度的增高而增高，同时具有相对高的Na2O含量；而较之Ⅱ型花岗岩区别不大，尤其是高分异的岩浆（King et al.，1997，2001）。Bonin（2007）认为P2O5含量和含P矿物组合可以作为A型和S型花岗岩的判别标志。

随着世界范围内A型花岗岩研究的广泛开展，A型花岗岩的应用范围也不断扩大，不断拓展其地球化学特征，出现“泛A型花岗岩化”现象。20世纪90年代以来这种现象显得较为突出，尤其是铝质A型花岗岩的提出，使其地球化学特征发生巨变，对主元素、稀土元素、微量元素等方面的标识性特征起到了颠覆性作用。

3 构造背景及意义

根据Loiselle（1979）的原始定义，A型花岗岩形成于特定的构造环境，即非造山拉张构造中，属于板内裂谷型范畴。20世纪整个80年代以来，地质学界围绕该观点做出了许多有意义的探索，也积累了丰硕的成果。

自Maniar（1989）提出A型花岗岩可以形成于多种不同的构造环境以来，全球兴起了对A型花岗岩构造环境分类判别的研究热潮，虽然关于A型花岗岩形成于拉张环境这一点仍保有共识，但对于属于何种构造背景下的拉张环境，可谓众说纷纭。后来学者根据不同的成岩环境对A型花岗岩进行了分类总结，比较有代表性的有：Eby（1990，1992）提出可分为A1（非造山）、A2（造山期后）2类A型花岗岩；许保良（1990）总结出板缘（造山晚期）、过渡（造山期后）、板内（裂谷、类裂谷）3种类型；洪大卫（1995）提出AA（非造山型）、PA（后造山型）2种类型；其中A1、AA型较接近A型花岗岩的原始含义，产生于大陆裂谷、地幔热柱、热点等非造山环境，其判别图解中表达的地球化学特征也与原始定义相近。A2、PA类则延伸到指示碰撞后、或后造山的拉张环境，更多的研究表明铝质A型花岗岩多属于此类。A型花岗岩代表的构造环境走向复杂化。

构造环境的判别是建立在地球化学数据的基础上，地球化学特征的扩大化、构造环境的复杂化，必然也使得A型花岗岩构造图解的指示意义走向了多解性。如法国Corsica岛Evisa碱性花岗岩投影于PA、AA的交界部位，难以取舍，为了解释这一尴尬的位置，其被认为是一种板块碰撞造山期后但尚未达到非造山拉张环境下的一种PA→AA的过渡类型（洪大卫等，1995），这种构造环境过于依赖地球化学数据，必然导致其构造意义趋于模糊；许保良等（1998）从岩石学角度对前人各分类中涉及的岩石进行总结，指出A型花岗岩至少包括非造山和造山2种构造环境的7种岩石类型（或组合），包括环状杂岩体中的碱性及准碱性—准铝质岩类、斜长岩—微纹二长岩—紫苏花岗岩和钾质（环斑）花岗岩类、层状杂岩体中的酸性岩类、正长岩—花岗岩类、二长—长花岗岩类、碱长—碱性花岗岩类和碱钙性花岗岩类，其中前4个亚类出现在非造山构造环境，后3个亚类出现在造山期后构造环境。从中总结可以看出：A型花岗岩的岩石学内容已经被扩大到很广的范围，能符合相关构造图解的岩石，不论其本意如何均可划分为A型花岗岩，这也进一步说明了A型花岗岩已逐步成为地球化学岩类的一种。

在其构造意义方面，自20世纪90年代以来，A型花岗岩岩石类型和形成环境的泛化，使得原始定义中的“3A”原则已经面目全非。目前各类针对A型花岗岩的研究都抓住了其反映拉张构造环境的总体特征，因此在研究过程中，对于处在一些特殊构造位置，如板块交接带、地体碰撞带、活动大陆边缘、深断裂带等的花岗岩，如果其在侵位时间上能与一定的构造运动相联系，就有可能引用扩大化的A型花岗岩概念，以此证明造山运动、挤压碰撞等构造活动的结束，区域构造进入拉张背景，一方面使各类数据有了很好的解释，另一方面也使地区的构造意义得到升华，一举两得，而对于A型花岗岩而言，其结果就是概念不断泛化，3A特征最终模糊，乃至消失。这种现象是不合理的，因为A型花岗岩是确定构造拉张环境的充分条件而不是必要条件，即在拉张环境下产生的花岗岩不一定就是A型花岗岩。