三论花岗岩按照Sr-Yb的分类:应用

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。     

花岗岩的Sr-Yb分类及其地质意义

研究表明,中酸性岩浆岩(包括SiO2＞56%的中酸性火山岩和侵入岩)的Sr和Yb是两个非常有意义的地球化学指标,如果大致按照Sr=400×10-6和Yb=2×10-6为标志,可以划分出4类花岗岩,即高Sr低Yb(Sr＞400×10-6,Yb＜2×10-6)、低Sr低Yb(Sr＜400×10-6,Yb＜2×10-6)、低Sr高Yb(Sr＜400×10-6,Yb＞2×10-6)和高Sr高Yb(Sr＞400×10-6,Yb＞2×10-6)型花岗岩.其中,从低Sr高Yb型中还可以分出非常低Sr高Yb(Sr＜100×10-6,Yb＞2×10-6)的一类.因此,按照Sr和Yb含量的不同,可以将花岗岩分为5类.文中着重探讨了这5类花岗岩形成的源区深度问题,指出按照残留相组成和花岗岩地球化学特征,可以将花岗岩形成的压力分为3或4个级别即(1)高压下与石榴石平衡的花岗岩具有高Sr低Yb的特征;(2)在中等或较高压力、麻粒岩相(由斜长石+石榴石+角闪石+辉石组成)条件下,花岗岩具低Sr低Yb或高Sr高Yb的特点(取决于原岩成分);(3)低压下,残留相有斜长石无石榴石(角闪岩相),花岗岩为低Sr高Yb类型的;(4)与蛇绿岩有关的在洋壳剖面浅部由辉长岩部分熔融形成的M型花岗岩,具有非常低Sr高Yb的特点,形成深度约2～5km,可能是非常低压条件下形成的.研究表明,淡色花岗岩大多分布在低Sr低Yb区,部分正长岩和钾玄岩分布在高Sr高Yb区.藏南淡色花岗岩可能形成的压力较高.文中探讨了岩浆与深度的关系,得出了一些初步的认识,指出需要进一步研究的问题.为了得到经得起考验的结论,还需要更多资料的积累,更多理论的探讨和更多实验的佐证.     

早中生代的华北北部山脉：来自花岗岩的证据

地质历史上何时何地曾经存在过高原或山脉是人们感兴趣的话题,根据花岗岩的地球化学特征（如Sr和Yb）与其形成压力的关系探讨了这种可能性。花岗岩按照Sr和Yb的含量可以分为5类：①埃达克岩（Sr>400×10-6, Yb<2×10-6）、②喜马拉雅型花岗岩（Sr<400×10-6, Yb<2×10-6）、③广西型花岗岩（Sr>400×10-6,Yb>2×10-6）、④浙闽型花岗岩（Sr<400×10-6, Yb>2×10-6）和⑤南岭型花岗岩（Sr<100×10-6, Yb>2×10-6）。其中除了广西型的含义不清楚以外,其他4类花岗岩的差别可能与其形成的深度有关。埃达克岩与残留相榴辉岩平衡,压力通常大于1.5 GPa,相应的地壳厚度超过50 km。喜马拉雅型花岗岩与高压麻粒岩平衡,石榴子石和斜长石是主要的残留相,压力通常在0.8～1.5 GPa之间,相应的地壳厚度在40～50 km之间。浙闽型花岗岩与角闪岩相（斜长石＋角闪石）平衡,压力小于0.8 GPa,相当于正常地壳厚度（30～40 km）。南岭型花岗岩形成于伸展环境,相当于正常或更薄的地壳厚度（30 km或更小）。按照上述标志,根据现有的同位素定年和地球化学资料,在华北北部识别出一个东西向延伸的早中生代的山脉（三叠纪—早侏罗世）,称为华北北部山脉。推测该山脉东西长约3000 km,南北宽200～500 km,高度3000～5000 m。山脉大约在早、中三叠世时开始抬升,至晚三叠世达到顶峰,于早侏罗世后垮塌消失,指示西伯利亚板块和华北地块碰撞导致的一次强烈的挤压构造和快速的抬升事件。     

内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区晚石炭世花岗岩Sr-Yb分类及其成因

对分布在内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区的晚石炭世花岗岩类,依据Sr、Yb含量,划分为低Sr高Yb型、极低Sr高Yb型和低Sr低Yb型花岗岩3种类型。低Sr高Yb型花岗岩类相对低Si、富Al,Na2O>K2O,稀土元素分馏中等,有或无负Eu异常,Sr含量低,平均为183×10-6,Ba含量较高,平均585×10-6,Y 含量高,平均30.06×10-6,Rb/Sr比值较低,平均0.97;极低Sr高Yb型花岗岩富Si、REE,低Al、Sr、Ba,高的Rb/Sr比值(平均为7.47),具明显的负Eu异常等;低Sr低Yb型花岗岩富Si,贫Al、Ca、Mg,重稀土元素(Y、Yb)含量低,Y含量在(7.26~10.6)×10-6之间,平均9.76×10-6,Yb含量在(1.04~1.89)×10-6之间,平均1.44×10-6,δEu=0.64~0.94,具弱负Eu异常,微量元素Ba含量高,Rb/Sr比值低。3种类型的花岗岩类过铝指数(A/CNK)多小于1.0,说明它们均源自变质火成岩的部分熔融。由于源区的深度不同(pT条件不同)和残留的主要矿物相不同,它们的岩石地球化学特征存在差异。极低Sr高Yb型花岗岩形成深度最浅(中上地壳),熔融残留相以斜长石为主;低Sr高Yb型花岗岩类形成于中下地壳,熔融残留相为斜长石和辉石;低Sr低Yb型花岗岩形成深度最深,推测可能形成于加厚下地壳(>40km)底部,熔融残留相为石榴子石、斜长石和角闪石。     

内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区晚石炭世花岗岩Sr-Yb分类及其成因

对分布在内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区的晚石炭世花岗岩类,依据Sr、Yb含量,划分为低Sr高Yb型、极低Sr高Yb型和低Sr低Yb型花岗岩3种类型。低Sr高Yb型花岗岩类相对低Si、富Al,Na2O>K2O,稀土元素分馏中等,有或无负Eu异常,Sr含量低,平均为183×10-6,Ba含量较高,平均585×10-6,Y含量高,平均30.06×10-6,Rb/Sr比值较低,平均0.97;极低Sr高Yb型花岗岩富Si、REE,低Al、Sr、Ba,高的Rb/Sr比值(平均为7.47),具明显的负Eu异常等;低Sr低Yb型花岗岩富Si,贫Al、Ca、Mg,重稀土元素(Y、Yb)含量低,Y含量在(7.26～10.6)×10-6之间,平均9.76×10-6,Yb含量在(1.04～1.89)×10-6之间,平均1.44×10-6,δEu=0.64～0.94,具弱负Eu异常,微量元素Ba含量高,Rb/Sr比值低。3种类型的花岗岩类过铝指数(A/CNK)多小于1.0,说明它们均源自变质火成岩的部分熔融。由于源区的深度不同(pT条件不同)和残留的主要矿物相不同,它们的岩石地球化学特征存在差异。极低Sr高Yb型花岗岩形成深度最浅(中上地壳),熔融残留相以斜长石为主;低Sr高Yb型花岗岩类形成于中下地壳,熔融残留相为斜长石和辉石;低Sr低Yb型花岗岩形成深度最深,推测可能形成于加厚下地壳(>40km)底部,熔融残留相为石榴子石、斜长石和角闪石。     

内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区晚石炭世花岗岩Sr-Yb分类及其成因

对分布在内蒙古二连浩特北部阿仁绍布地区的晚石炭世花岗岩类,依据Sr、Yb含量,划分为低Sr高Yb型、极低Sr高Yb型和低Sr低Yb型花岗岩3种类型。低Sr高Yb型花岗岩类相对低Si、富Al,Na2O〉K2O,稀土元素分馏中等,有或无负Eu异常,Sr含量低,平均为183×10-6,Ba含量较高,平均585×10-6,Y含量高,平均30.06×10-6,Rb/Sr比值较低,平均0.97;极低Sr高Yb型花岗岩富Si、REE,低Al、Sr、Ba,高的Rb/Sr比值（平均为7.47）,具明显的负Eu异常等;低Sr低Yb型花岗岩富Si,贫Al、Ca、Mg,重稀土元素（Y、Yb）含量低,Y含量在（7.26～10.6）×10-6之间,平均9.76×10-6,Yb含量在（1.04～1.89）×10-6之间,平均1.44×10-6,δEu=0.64～0.94,具弱负Eu异常,微量元素Ba含量高,Rb/Sr比值低。3种类型的花岗岩类过铝指数（A/CNK）多小于1.0,说明它们均源自变质火成岩的部分熔融。由于源区的深度不同（pT条件不同）和残留的主要矿物相不同,它们的岩石地球化学特征存在差异。极低Sr高Yb型花岗岩形成深度最浅（中上地壳）,熔融残留相以斜长石为主;低Sr高Yb型花岗岩类形成于中下地壳,熔融残留相为斜长石和辉石;低Sr低Yb型花岗岩形成深度最深,推测可能形成于加厚下地壳（〉40km）底部,熔融残留相为石榴子石、斜长石和角闪石。     

花岗岩按照压力的分类

研究表明,中酸性火成岩大致按照Sr=400μg/g和Yb=2μg/g的标志可以划分为4种类型,即高Sr低Yb(Sr＞400×10-6,Yb＜2×10-6)、低Sr低Yb(Sr＜400×10-6,Yb＜2×10-6)、低Sr高Yb(Sr＜400×10-6,Yb＞2×10-6)和高Sr高Yb(Sr＞400×10-6,Yb＞2×10-6)型.其中,从低Sr高Yb型中还可以分出非常低Sr高Yb(Sr＜100×10-6,Yb＞2×10-6)的一类.着重探讨了这5类花岗岩形成的源区深度问题,指出按照残留相组成和花岗岩Sr、Yb含量,可以将花岗岩形成的压力分为3或4个级别:①高压下与石榴子石平衡的花岗岩具有高Sr低Yb的特征;②中等压力下,残留相为麻粒岩相(斜长石 石榴子石 角闪石 辉石),花岗岩具低Sr低Yb或高Sr高Yb的特点(取决于原岩成分);③低压下,残留相有斜长石无石榴子石的花岗岩为低Sr高Yb类型的;④与蛇绿岩有关的在洋壳剖面浅部由辉长岩部分熔融形成的M型花岗岩可能是非常低压(高温)条件下形成的.     

关于花岗岩成因分类与花岗岩成矿作用若干基本问题的思考——与张旗先生等商榷

针对<矿床地质>2010年第5期刊登的张旗等(2010)"花岗岩与金铜及钨锡成矿的关系"一文中关于花岗岩分类及其与成矿作用关系的若干重要问题提出质疑,认为该文按照花岗岩Sr和Yb的含量将花岗岩分为埃达克型、喜马拉雅型、浙闽型和南岭型4类的方案存在3个问题:一是埃达克岩不能作为花岗岩分类学中的一种类型;二是花岗岩的Sr、...     

Radioactivity dosage evaluation of Brazilian ornamental granitic rocks based on chemical data, with mineralogical and lithological characterization

One hundred samples of granitic rock were collected from granite traders in Belo Horizonte. Autoradiography, optical microscopy, diffractometry, and chemical analysis (X-ray spectrometry, X-ray fluorescence, neutron activation, gravimetry, and electron probe microanalysis) were used to determine the mineral assemblages and lithotypes. Autoradiographic results for several samples showed the presence of monazite, allanite, and zircon. Chemical analysis revealed uranium concentrations ≤30 ppm and thorium ≤130 ppm. Higher concentrations generally correlated with high concentrations of light rare earths in silica-rich rocks of granitic composition. Calculations were made of radioactive doses for samples, of floor tiles in a standard room, with total concentration of uranium and thorium greater than 60 ppm. On the basis of calculations of ²³² Th, ⁴⁰ K, and ²²⁶ Ra from analysis of Th, K, and U, the doses calculated were between 0.11 and 0.34 mSv/year, which are much lower than the acceptable international exposure standard of 1.0 mSv/year.     

Late Permian-Triassic granitic rocks of Vietnam: the Muong Lat example

ABSTRACT

The Song Ma zone in Northwestern Vietnam is considered as a suture of the South China and Indochina blocks, and plays an important role in understanding the tectonic evolution in Southeast Asia and surrounding areas. Granitic rocks of the Muong Lat complex are distributed in the Song Ma suture, consisting mainly of monzogranite and granodiorite. The rocks are sub-alkaline in affinity with high K contents and characteristics of S-type granite. They have high SiO₂, total Na₂O + K₂O, and Zr contents and high aluminium saturation index values (0.97 to 1.29 with an average of 1.14). All these geochemical signatures, together with high (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i ratios (0.71391 to 0.74568), and low whole rock ε_Nd(t) and zircon ε_Hf(t) values (?13.1 to ?9.4) suggested an origin from partial melting of crustal source rocks. Primitive mantle normalized trace element contents exhibit positive anomalies of Rb, Th, U and Pb, but negative anomalies of Nb, Ta, and Ti, indicating a collision-related environment. The depleted Nd and Hf zircon model ages from investigated samples, in combination with inherited zircon ages, suggest the existence of Precambrian basement in the study region. S-type granites of the late Permian-early Triassic (the Muong Lat, Phia Bioc and Hai Van complexes) in Vietnam were formed by the subduction-collision of the South China and Indochina blocks.     

花岗质岩石新地球化学分类介绍及有关问题评述

Frost等主要依据花岗岩类常量元素分析,考虑铁镁指数,修改的碱钙指数(MALI)和铝饱和指数三个参数,将花岗岩类岩石划分为16个成分组,即16种类型.该分类方案能对岩浆来源和大地构造背景提供信息,基本上保留了以前一些花岗岩分类方案的最佳品质.本文对这个分类方案进行了详细介绍,并对各种花岗岩类分类方案进行了简要评述.     

相山矿田南部浯漳花岗斑岩体年代学、地球化学及地质意义

相山矿田的铀矿床集中分布于相山北部和西部两个铀成矿带,其中北部花岗斑岩型铀矿床占资源总量的36.55%。前人从年代学、地球化学、控矿因素与成矿模式等多方面对相山北部花岗斑岩做了不同程度的研究,但对于南部具有相同地质特征的花岗斑岩研究较为薄弱。近年来在相山南部相继发现浯漳、刁元、上南等众多铀矿点且见有一百多米的矿化段,表明其具有较大找矿前景。本文选择相山南部浯漳花岗斑岩开展野外地质调查、地球化学特征和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年等的系统研究,在厘定地质特征和成岩年代的基础上,探讨其岩石类型、构造环境及物质来源。研究结果如下：（1）花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值分别为135.6±1.6Ma（MSWD=0.67,n=17）、135.2±1.5Ma（MSWD=0.95,n=19）,集中在134~136Ma之间,属于早白垩世时期;（2）花岗斑岩Sr含量为154×10^-6~261×10^-6,Yb含量为2.65×10^-6~3.62×10^-6,具有低Sr高Yb特征,属浙闽型（S型）花岗岩;（3）花岗斑岩属于燕山晚期后造山伸展拉张构造环境的产物;（4）花岗斑岩来自中元古代上地壳部分熔融,未有明显地幔物质参与;（5）对比相山北部产铀花岗斑岩规模、岩相、年代学、地球化学等特征,浯漳花岗斑岩具有产铀可能性,相山南部地区至今找矿未有突破,可能是缺乏深部勘查工程,从而导致隐伏矿体未被发现。

     

The influence of foliation on the fragility of granitic rocks, image analysis and quantitative microscopy

Fabric-dependent anisotropy is important in understanding the mechanical behaviour of foliated rocks because the foliation creates mechanically weak discontinuities. Using optical microscopy, a foliation index (FIX) was calculated for a group of granitic rocks in southern Sweden that displays a range of textures from foliated to nonfoliated. Image analysis from scanning electron microscope with backscattered detector (SEM/BSE) images was used in order to measure the rock texture of these samples. The analyses were compared with the Los Angeles (LA) test, which measures resistance of rock aggregate to fragmentation. The results demonstrate that the measured grain size, shape and spatial arrangement are important parameters controlling the fragility of the rock. Both the texture and foliation must be taken into account to obtain a significant relationship with the mechanical analyses. We suggest that this alternative method could be a helpful tool for predicting a rock's suitability as an aggregate as it gives a better understanding of the material properties compared to mechanical testing.     

能量地球化学在花岗岩岩石谱系单位建立中的初步应用

岩浆的侵位和演化过程不仅仅表现为物质上的演化趋势 ,而且也是能量的释放和转移过程。以海洋山花岗岩体为例 ,通过对岩体岩石能量的计算 ,初步探讨了岩石能量地球化学在花岗岩体岩石谱系单位建立中的应用 ,并通过圆石山岩体和栗木岩体对该方法进行了验证。在同源岩浆演化的条件下 ,无论岩石结构是由粗粒到细粒或者是由细粒到粗粒演化 ,岩石的能量从早期侵位单元到晚期侵位单元是逐渐增大的。