花岗岩与大陆构造、岩浆热场与成矿

文中指出,花岗岩研究存在两个误区:(1)花岗岩没有自己独立的理论,花岗岩主要是效仿玄武岩的理论;(2)花岗岩的理论主要是应用板块构造的理论,而板块构造的理论并不适合大陆花岗岩。板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题(如安第斯),不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少,绝大部分在大陆。花岗岩能否分离结晶是学术界争论的重大问题,本文从野外和镜下关系上、从理论上、方法学上和三段论法的逻辑学上进行了分析,指出花岗岩分离结晶作用是不可能的。混合作用是又一个争论的焦点,花岗岩是能够发生混合作用的,关键是笔者认为,花岗岩的混合作用主要发生在下地壳底部,而不是在花岗岩侵位和上升的过程中。目前,花岗岩研究领域里地球化学最受重视,花岗岩地球化学研究应当着力解决两个问题:(1)解决生产中提出的问题;(2)解决地球化学学科自身发展提出的问题。离开这两条,花岗岩地球化学研究即迷失了方向。笔者认为,花岗岩区分为大洋系列和大陆系列,位于海洋和海洋边缘受俯冲作用影响的为大洋系列;位于大陆内部的属于大陆系列。现存的一些花岗岩构造环境判别图仅适用于大洋系列的花岗岩,而不适用于大陆系列的花岗岩。大陆系列花岗岩的地球动力学意义不是构造环境或碰撞环境,而是地壳底部温度和压力状况。我们提出的花岗岩按照Sr-Yb的分类,适合于解释大陆花岗岩的地球动力学问题。花岗岩与成矿的关系是学术界争论的重大问题,争论的焦点主要集中在两个问题上:(1)岩浆是怎么形成的?岩浆源自哪里?(2)流体是怎么形成的?流体来自哪里,流体如何上升?为了探讨上述问题,文中主要讨论了岩浆热场理论,希望用这个理论去解释与花岗岩有关的各种成矿作用,包括与岩浆有关的各种变质和沉积热液成矿作用以及岩浆热场对煤和油气的影响等。在此基础上,提出了"与花岗岩有关的成矿组合"的概念。岩浆热场最重要的意义可能是解释了大规模岩浆活动为什么与大规模成矿作用有关的问题,指出大规模岩浆活动所造成的是1+12的效果。大数据技术是当今社会的热门话题,大数据的特点主要不在于数据的大,而在于思维的新,用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调"因果关系",重视"关联关系";不关注"为什么",只关心"是什么",是大数据思维的特点。其实这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。板块构造引发了地球科学的一场变革,但是,它只限于地球科学理论上的变革。而大数据带来的这场变革主要不是体现在地球科学理论方面,而是地球科学研究方法和研究思路方面,它所带来的效益将是前所未有的。     

花岗岩:大陆地质研究的突破口以及若干关键科学问题——“岩石学报”花岗岩专辑代序

地球是宇宙中迄今唯一发现有花岗岩的星球。从物质组成而言,大洋的核心问题是玄武岩,大陆的核心问题是花岗岩。花岗岩从被发现的那一天起,围绕它的产状、成因和演化过程及其地质意义的争论就没有停止过。最早的陆壳由长英质片麻岩TTG组成,TTG不能从地幔中直接熔出,是地幔熔融的玄武岩再次熔融形成的。初始的陆壳富钠,太古宙以后的陆壳开始明显富钾。洋壳的寿命仅2~3亿年,陆壳的寿命可长达40~44亿年。花岗岩记录了大陆形成与演化的全过程,大陆演化对于认知地球具有无法替代的作用。因此,花岗岩在某种程度上可以作为陆壳的代用词。20世纪60年代兴起的板块构造理论是地球科学的一次革命,但是,板块构造理论并未解决大陆形成、演化和改造的根本问题。此外,花岗岩与大陆成矿作用关系也非常密切。花岗岩成因还存在诸多待解难题。对花岗岩的研究,只有跳出岩石学和岩石地球化学的范畴,才能真正理解大陆构造的问题。花岗岩所凝聚的科学问题是对板块构造理论的巨大挑战,也是固体地球科学理论创新的重大机遇。花岗岩研究从岩石地球化学层面跃升到陆壳演化层面,是研究思维和理论创新的突破,是21世纪花岗岩研究的重大转折。     

华南花岗岩类的演化特征

从区域地质背景、岩石地质、岩石化学、同位素地球化学等方面开展的综合研究表明：华南前寒武纪至中生代的花岗岩作用，是呈阶段演变的一种历史地质过程。它与该区大陆地壳演化与运动的发展过程和大陆大地构造不同体制的深部动力过程密切相关。传统板块理论连续作用的构造模式，难以对此作出全面解释。华南花岗岩及其成矿规律性的研究，需要从大陆地壳的形成、演化与运动的历史动力学作用过程中加以解决。     

"蓝色风暴"与"红色革命"——论创建新的"大陆构造学说"

60年代兴起的板块构造学说如一场"兰色风暴"席卷全球,开创了地球科学的新纪元。但是,板块构造学说也存在许多难以解释的问题,板块构造学说解决不了大陆地质问题。大陆有不同于海洋的特点,大陆需要有新的理论。为此,美国构造学家在2002年率先提出了超越板块构造(beyond plate tectonics)的思想,开辟了地球科学研究的新领域,具有里程碑式的意义。作者的研究发现,板块构造学说解释不了花岗岩问题,应当另辟蹊径,开展一场"红色革命",创建有别于板块构造学说的新的大陆构造学说。作者指出,板块构造不是全球构造,板块构造 地幔柱构造也不是全球构造,板块构造 大陆构造才是全球构造。文中回顾了中国大陆构造研究的历史和现状,建议将大陆的形成与演化、大陆构造与板块构造的关系、陆壳与地幔的关系和大陆变化与环境、生态、人居的关系作为大陆构造学研究的4个目标,提出4项研究任务,并建议以中国东部活化和青藏高原抬升两个课题作为研究的切入点。文中还探讨了大陆构造学研究的前景,分析了中国在创建新的大陆构造学中的有利条件和不利因素,指出开创新的大陆构造学说,需要国家的大投入,思想的大解放和人才的大引进。     

花岗岩与大地构造

花岗岩(广义)是地球有别于其它星球及地球上大陆地壳有别于大洋地壳的物质标志,是大陆上分布最广的岩石之一。在已有研究基础上,本文系统阐述了花岗岩大地构造的内涵、研究思路、研究内容和发展方向。花岗岩大地构造将花岗岩视为一种构造标志体、地质体,是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,其研究内容可概括为物理特性(构造)、物质组成(岩石地化)和年代学三大方面,具体研究内容包括:(1)巨量花岗岩浆侵位的物理特性变化及其构造意义,包括岩浆上升迁移、汇聚定位及岩体(带)形成/构建过程;(2)花岗岩体变形改造及其构造意义;(3)花岗岩物源与大陆生长及深部结构,以新老物质组成,划分造山带类型;(4)巨型花岗岩带发育过程与大陆聚散,探索超大陆和中小板块聚散的岩浆响应。花岗岩大地构造丰富了大地构造研究内容,也有助深化花岗岩体(带)形成、发育过程和构造背景的认识。它的提出是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。     

花岗岩与地壳厚度关系探讨

文中首先从板块构造与大陆构造的对比出发,指出板块构造主要研究洋壳,洋壳主要研究玄武岩,玄武岩主要研究构造环境.大陆构造主要研究陆壳,陆壳玄武岩少花岗岩多,因此,花岗岩在大陆构造研究中具有特殊的地位.由于花岗岩比玄武岩复杂得多,其中尤以源岩和深度对花岗岩的影响最大,是大陆花岗岩研究最重要的课题.文中接着讨论了Sr和Yb的...     

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

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。     

花岗岩构造环境问题:关于花岗岩研究的思考之三

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εNd(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.     

用磁铁矿和钛铁矿划分南岭地区不同来源花岗岩的探讨

南岭花岗岩成岩成矿类型划分的研究,在我国具有较长的历史.七十年代以来,比较深入和系统的从物质来源研究花岗岩的有:徐克勤教授等在论证花岗岩与成矿时,认为闽浙一带与偏中性岩石有关的部分钼铜铁矿属于深源产物;后来在第二届全国矿床会议(杭州)上,又较系统的从板块构造、岩石、矿物、地球化学等方面论证了两种成因系列花岗岩类与成矿的关系,提出了过渡地壳同熔型和陆壳改造型两种来源的花岗岩.1972年,中国科学院贵阳地球化学研究所和宜昌矿产地质研究所(即湖北地科所)从同位素     

瑞典元古界富铀花岗岩的地质背景和地球化学

这篇论文总结了瑞典元古界放射性异常花岗岩的地质背景和地球化学特征。这个总结是基于瑞典地质调查昕(SGU)发表的著作和未发表的资料而完哎的。它提供了局部详细研究的入门(Troeng,1982),并且在地球化学专门研究方面提供了与其它地区花岗岩对比的资料,Armands和Drakc(1978)及Drakc(1980)最近完成了瑞典花岗岩中Sn,Mc和W的含量及这些元素与主要元素、痕量元素富集关系的主要研究工作。     

胶东地区郭家岭岩体岩石构造组合特征及地质意义

通过对前人就郭家岭花岗岩构造地质学、岩石化学、同位素年代学等地质信息资料的分析、研究,认为胶东地区郭家岭花岗闪长岩一花岗岩总体上归属于幔源岩浆与壳源岩浆混合后经分异作用而成的同熔深成型花岗岩类;主要形成于由洋壳俯冲引起的火山岛弧环境、大陆碰撞环境和弧后拉张性质的大陆边缘环境;其定位机制为：沿着NEE向挤压带从小面积到大面积频率式脉动或涌动热轻气球膨胀式定位;该岩石构造组合主体形成于早白垩世。从岩石构造组合的概念,将其定义为造山中期郭家岭弱片麻状花岗闪长岩～花岗岩组合。     

地质学的若干问题

对地质学几个领域近几十年的发展做了扼要的总结,指出了一些有突破性的进展,并提出了这些学科今后若干年可能的发展展望,论文涉及的学科包括矿物学、花岗岩、铁镁－超铁镁岩、变质岩、沉积学、多重地层分类与地质年代学、构造这以及板块构造学与大陆动力学。对于各学科并非全面的论述,而是指出其有重大意义的突破性进展,在矿物学方面强调了由于新技术的运用而大大地促进了矿物学的进展,矿物材料学和环境矿物学都是今后着重发展的方向。总结了当前对花岗岩的基本认识,指出应开展“岩浆系统”与“火山系统”的深层次研究;对于铁镁－超铁镁岩今后要加强壳幔物质的相互作用与深部过程的研究;总结了变质岩研究的三个阶段,今后要在重点地质区坚持长期深入系统的研究,特别是前寒武纪麻粒岩区和造山带。沉积学最近有较大发展,有三方面的意义;在构造地质学方面指出在大陆造山带伸展构造、韧性剪切等研究热点以及从定性到定量的研究趋势;板块构造学是地球科学有史以来最伟大的成就,90年代是大陆构造研究的大发展时期。     

俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆

在岛弧背景,埃达克质岩浆形成于俯冲洋壳板片的部分熔融已得到共识,但在大陆碰撞背景,埃达克质岩浆是否形成于俯冲陆壳的部分熔融尚未有研究报导。对祁连山东南部关山花岗岩（229 Ma）的地球化学和岩石成因研究提供了俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆的一个实例。关山花岗岩以高K（K2O=4.12%~5.16%,K2O/Na2O=0.97~1.64）、高Sr/Y比值（13.6~84.1）、低Y （6.8×10-6 ~15.7×10-6 ）和低HREE（eg. Yb=0.62×10-6~1.31×10-6）为特征,并具有强分异的稀土元素组成模式[（La/Yb）N=17.5~41.6]和演化的Sr-Nd同位素组成[初始87Sr/86Sr=0.70587~0.70714, εNd（t）=-10.9~-5.16, tDM=1.10~1.49 Ga]。这些地球化学特征表明关山花岗岩属于大陆型（C型）埃达克质岩石,而明显不同于俯冲洋壳板片或底侵玄武质下地壳部分熔融形成的埃达克岩。关山花岗岩Pb-Sr-Nd同位素组成与商丹断裂北侧的祁连山前寒武纪基底岩石、早古生代火山岩和花岗岩类存在显著差异,但类似于商丹断裂南侧秦岭早中生代花岗岩类的Pb-Sr-Nd同位素组成,由此认为具有埃达克质的关山花岗岩的岩浆来自于南部俯冲陆壳物质的部分熔融,并提出了大陆碰撞背景中埃达克质岩浆产生的一个新的地质模型。     

新疆可可托海稀有金属矿床成因和南部地区隐伏矿预测——来自地质、遥感和地球物理的证据

新疆可可托海是世界著名的伟晶岩型稀有金属矿床,该矿床的成因长期存在争议,资源已枯竭多年,其成矿理论及找矿工作均亟待突破。我们对矿区中—上奥陶统哈巴河群变质岩和三叠纪稀有金属花岗岩进行了地质和地球化学研究,并开展了矿区遥感数据解译和地球物理测量工作。结果表明,哈巴河群变质岩以云母片岩为主,与大陆上地壳微量元素含量相似,若以此作为花岗质岩浆的源岩,很难通过部分熔融直接形成含矿熔体;三叠纪稀有金属花岗岩由白云母钠长花岗岩和少量钠长花岗岩组成,其岩浆源于地下深处,在向上运移过程中,经过结晶和流动分异作用,形成富挥发分的含矿岩浆,异地侵位形成稀有金属花岗岩岩枝,矿区存在花岗岩-伟晶岩成矿系统。遥感数据解译显示,矿区发育多个环形影像,这些影像是深部环形构造在浅部的反映,已知的伟晶岩脉及稀有金属花岗岩均赋存其中,指示矿区含矿岩浆活动可能与深部环形构造有关。大地电磁测深显示,在矿区15km以下深处发育低电阻率异常体,反映深部可能存在残余的岩浆房或局部熔融带,矿区花岗质岩浆源于此处;音频大地电磁测深显示,在矿区南北环形构造的深部均存在低电阻率异常。基于上述地质-遥感-地球物理的研究结果,我们预测在矿区之...     

北祁连早古生代花岗质岩浆作用及构造演化

北祁连山中段花岗岩锆石SHRIMP定年结果表明,柯柯里岩体的斜长花岗岩和石英闪长岩的年龄分别为512Ma和501 Ma,野马咀和金佛寺花岗岩的年龄分别为508Ma和424Ma。结合区内其它花岗岩体的定年资料,根据花岗岩的岩石地球化学特征及岩体产出的构造位置、区域地质资料等,我们认为,早古生代北祁连洋板块向南俯冲,至少引发了两期花岗质岩浆作用,第一次岩浆作用形成柯柯里斜长花岗岩(512Ma)、野马咀花岗岩(508Ma)和柯柯里石英闪长岩(501 Ma),第二次花岗质岩浆作用形成牛心山花岗岩(477Ma)。由于往南俯冲的板块受到柴达木板块向北俯冲的影响,俯冲受阻,继而俯冲极性发生变化,转向北俯冲,形成了民乐窑沟(463Ma)等花岗岩侵入体。大约440Ma之后,洋盆闭合,柴达木陆块和阿拉善陆块对接碰撞,形成北祁连造山带。由于造山带根部岩石圈发生折沉作用,造山带上不同的块体伸展、滑塌,形成一系列碰撞后花岗岩如金佛寺花岗岩(424Ma)及牛心山岩体的石英闪长岩(435Ma)等。     

南阿尔金玉苏普阿勒克塔格花岗岩体锆石U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义

玉苏普阿勒克塔格岩体是南阿尔金出露面积较大的花岗岩体之一.为了查明该岩体的成因与形成的构造环境,探讨南阿尔金地区的岩浆演化过程,对该岩体进行了岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学方面的研究.研究结果表明玉苏普阿勒克塔格岩体主要由中粗粒似斑状黑云二长花岗岩及中细粒含斑黑云二长花岗岩组成.本次研究获得中粗粒似斑状黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为442~448 Ma,中细粒含斑黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为423~430 Ma.岩石地球化学显示,早期花岗岩具有准铝质特征（A/CNK=0.97）,晚期花岗岩具有弱过铝质特征（A/CNK=1.04）.两期花岗岩均属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,轻稀土富集重稀土亏损,具有Eu的弱负异常.两期花岗岩都富集Rb、Th、K等元素,亏损Ba、P、Sr、Ti等元素.根据两期花岗岩的形成时代,结合区域地质背景认为玉苏普阿勒克塔格岩体形成于活动大陆边缘环境,是早古生代南阿尔金洋向北俯冲碰撞,在构造体制转换阶段幔源岩浆上涌新生地壳发生部分熔融形成.      

太古宙TTG岩石是什么含义?

太古宙TTG岩石的成因是一个热门话题,它与太古宙麻粒岩地体并称为太古宙两大疑案.TTG岩石关系到地球早期陆壳是如何形成、生长和演化的.现在流行的观点是,太古宙TTG要么产于板块消减带,要么来自加厚的下地壳,这两种说法孰对孰错?笔者认为二者证据都不充分.上述认识是将太古宙TTG与现代埃达克岩简单对比得出来的,而这种对比忽略了地质时代和构造背景的差异,正确的对比应当是在太古宙不同类型花岗质岩石之间进行.太古宙地壳异常的热,什么时候开始出现板块构造至今没有得到明确的结论.太古宙TTG是太古宙地壳的主要成分,太古宙TTG地体反映的是太古宙地壳的平均厚度,加厚是相对于正常地壳厚度而言的.太古宙地质研究存在一个明显的误区,即不恰当地运用“将今论古”的原则,“将今论古”只适合显生宙或中-新元古代.研究TTG岩石意义十分重大,对我们理解前板块构造以及板块构造何时开始的是很关键的.     

赣南桃山复式岩体的锆石U-Pb年代学及其产铀性探讨

桃山复式花岗岩体位于南岭东段北部,区内产有我国最大的花岗岩型铀矿田。宝华山(蔡江)岩体和黄陂岩体是桃山复式岩体中面积最大的两个。前人测得宝华山岩体成岩时代为与铀矿关系更密切的印支期,但是该岩体仅发现个别铀矿床,是否具有更大的产铀潜力还有待探讨;前人测得黄陂岩体与产铀的打鼓寨岩体年龄一致,均为(154±2)Ma,与打鼓寨岩体侵入到黄陂岩体的野外地质现象存在矛盾,有必要进一步厘定其形成年龄。本文利用高精度的激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICPMS)重新测定了宝华山岩体和黄陂岩体的锆石U-Pb年龄,证实宝华山岩体形成于印支期(229.98±0.98)Ma,重新厘定黄陂岩体形成于燕山早期(160.9±2.4)Ma,略早于产铀的打鼓寨岩体,更符合打鼓寨岩体侵入于黄陂岩体的地质事实。结合前人的研究,本文对桃山复式岩体的岩浆演化序列、构造背景及产铀性进行了讨论,将桃山岩体岩浆演化过程分为五个主要阶段:由印支期的宝华山岩体、燕山早期的黄陂岩体和打鼓寨岩体,以及燕山晚期的罗布里岩体和菜山岩体等组成,不同阶段的岩体对应不同的花岗岩成因类型;推测印支期和燕山期花岗岩的形成均与太平洋板块俯冲造成的伸展拉伸环境有关;指出岩石成因类型是控制花岗岩产铀/不产铀的重要因素,桃山岩体中的S型花岗岩即打鼓寨岩体的产铀能力最强,今后应对花岗岩成因类型控制产铀性的深层原因进一步研究。