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                百科知識

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                花崗巖百科知識

                作者:本站 來源:本站 日期:2019/11/24 17:03:57 人氣:50

                摘要:花崗巖百科知識

                花崗巖百科知識

                花崗巖屬于酸性(SiO2>66%)巖漿巖中的侵入巖,這是此類中最常見的一種巖石,多為淺肉紅色、淺灰色、灰白色等。中粗粒、細粒結構,塊狀構造。也有一些為斑雜構造、球狀構造、似片麻狀構造等。主要礦物為石英、鉀長石和酸性斜長石,次要礦物則為黑云母、角閃石,有時還有少量輝石。副礦物種類很多,常見的有磁鐵礦,榍石,鋯石、磷灰石、電氣石,螢石等。石英含量是各種巖漿巖中最多的,其含量可從20—50%,少數可達50—60%。鉀長石的含量一般比斜長石多,兩者的含量比例關系常常是鉀長石占長石總量的三分之二,斜長石占三分之一,鉀長石在花崗巖中多呈淺肉紅色,也有灰白、灰色的?;野咨拟涢L石和斜長石在手標本上往往不易區分。這時我們要仔細觀察這兩種長石的雙晶特征,因為斜長石具聚片雙晶,轉動手標本時可見到斜長石晶體上有規則的明暗相間的聚片,而鉀長石為卡式雙晶,表現為明亮程度不同的兩半晶體。


                花崗巖還可以根據暗色礦物種類進一步命名,如暗色礦物主要是黑云母,可稱為黑云母花崗巖,這是常見的一種花崗巖。如為黑云母和白云母,其含量接近相等,可稱為二云母花崗巖,如果暗色礦物以角閃石為主,則稱為角閃花崗巖,如果暗色礦物以輝石為主,則稱為輝石花崗巖,幾乎不含暗色礦物的則可稱為白崗巖。 


                花崗巖分類


                    最初由H.H.Read在1933年提出的“有各種各樣花崗巖”的名言,事實上,提出的花崗巖分類方案至少有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,例如將花崗巖分為S型、I型、M型、A型和C型等(S型為由沉積巖改造而成的花崗巖;I型為巖漿起源;M型為地幔來源;A型為無水花崗巖;C代表紫蘇花崗巖);或者分為鈣堿性、堿性、過堿性、過鋁和鋁質花崗巖等;或者根據構造背景分為“造山”花崗巖(大洋和大陸火山??;大陸碰撞帶),“后造山”花崗巖(造山期后的隆起或塌陷區),以及非“造山”花崗巖(大陸裂谷、熱點、洋中脊、大洋島)等。 


                花崗巖來源


                    作為大陸的標志性巖石,花崗巖構成大陸上部地殼的基礎,且花崗巖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,花崗巖成因問題就是眾多爭論的主題。有關花崗巖成因的論戰,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,自板塊構造理論在20世紀60年代問世以來,有關花崗巖成因的諸多解釋,都被置于板塊的理論框架中去重新認識。在許多情況下,認識似乎趨向一致,但實際爭論仍在繼續。


                    鮑文(Bowen)(1914,1922,1948)的玄武巖漿結晶分異理論的誤區,是將礦物結晶順序與巖漿巖從基性到酸性的巖石序列相結合。實驗結果證明,玄武巖漿的結晶分異最終只能產生很少量的殘余花崗質熔體,這與野外存在眾多花崗巖的事實明顯沖突(Holmes,1926;Read,1957)。礦物反應系列實際可以應用到不同組分的巖漿系統。換言之,從巖漿系統中最初晶出的不一定是基性巖,而最后形成的也未必就是長英質(酸性)巖石,因為從熔體中結晶的巖石的性質,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:“鮑文的化學理論或將該理論應用于玄武質巖漿的分離作用并沒有任何錯誤,這依然是巖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,認為大多數火成巖的演化都是玄武巖漿入侵地殼冷卻、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“巖漿論’’者之間的爭論,隨著其后越來越多的學者認同花崗巖的巖漿起源而結束。然而,組成花崗巖體的巖漿來自何方?用Bowen的話表示:Whence the granites?(花崗巖從何而來?)


                    對于這一問題,壓倒性的認識是:花崗巖由地殼中各種不同成分的巖石部分熔融固而形成。這一觀點揉合了早期關于花崗巖起源的兩種不同認識:即巖漿論(認為花崗巖來自巖漿的結晶)和變成論(認為花崗巖是富硅鋁的沉積巖在干或含水條件下經花崗巖化作用改造而成)。提出花崗巖是地殼巖石經超變質(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內地殼的熱狀態和原巖的成分有關,包括可以產生多少花崗巖漿、花崗巖形成時的溫度和水的數量和來源、構造背景和板塊作用過程等等。 


                花崗巖研究歷史


                  人們要想恰當地理解所謂“花崗巖問題”,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。從這些敘述可以看出,在最近二、三十年里發展起來的許多“新概念”正是過去100年或

                150年一直在探討和爭論的題目。


                  在二十世紀三十年代,地質學家們就在哪些花崗巖是巖漿形成的,哪些是變質形成的或交代形成的這個問題上進行著激烈地爭論。這一爭端早在水戍論時代就已開始,直至十九世紀中葉,還糾纏于花崗巖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,關于花崗巖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巖漿成因的觀點。據赫頓意見,花崗巖不整合侵入層狀巖石的特點、粗粒結晶組構和斜交巖層的花崗巖脈,都被認為是花崗巖由“地下熔漿(subterranean lava)”結晶形成的證據,地下熔漿后來稱之為“巖漿”。


                關于“巖漿”習性方面,如果不假定有水的存在,那么就會有許多情況不能夠很好地解釋,這一點早巳受到重視。在花崗巖的情況里尤為重要,因此這里有必要事先敘述一下十多年前復興起來的一個問題。斯帕蘭茨尼(Spllanzani,1794)可能是最先認識到水必須在熔融態巖石中出現的成因意義。其后,施科勞普(Scorp,1825)曾探討過水在熔巖當中的賦存意義,而舍雷爾(Scheerer,1862)則更明確地把水的存在跟花崗巖巖漿聯系在一起了。


                  此外,邦森(Bunsen,1861)也討論過花崗巖的地質學問題,特別是討論了花崗巖的成因問題。當時,已知在熔融狀態下石英的結晶溫度高于正長石,而且比云母的結晶溫度高更多?!胺椿鹗撜摺辈怀姓J花崗巖是由巖漿形成的,并堅認如果花崗巖確實是由巖漿形成的話,那么在花崗巖當中這些礦物的結晶順序應該是石英一正長石一云母。眾所周知,實際結晶順序正恰恰相反。因此證明花崗巖不可能是火成的。邦森認為,一個曠物熔點與在另一情況下曠物從其溶液中結晶的溫度是不一樣的。另一方面,在進一步討論中,他對一些化學組分在水溶液中的行為進行了對比工作。


                  關于花崗巖化(酸性物質的遷移)的概念要追溯到1836年萊伊爾的時代。在當時有關花崗巖戍因問題的爭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巖與玄武巖和其它“暗色”巖一般所表現的形式一樣,覆蓋在含化石的建造之上,而德拉明花崗巖(Drammen granite)則比石灰巖老,伏于灰巖之下??墒侨R伊爾非常懷疑這些解釋,他認為,有的地方花崗巖可以斜覆在沉積巖上,但這是一個次要特征,普遍地是花崗巖延伸出脈體貫入到相鄰的地層中,并使灰巖變成大理巖,使頁巖變為云母片巖。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巖體產生逆沖作用。然而,凱爾霍不接受這些觀念,他不理解在原先曾為噴發巖所占據的地方,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巖體侵位的“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:早期巖體為一個緩慢而穩定的過程改造成為花崗巖和正長巖。凱爾霍將這一過程稱之為“造花崗巖作用”(granitification)。他并聲稱找到過一個由沉積巖轉變為花崗巖的實例;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巖是火戍的。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巖。因而在火成巖巖石學中引入了“同化作用”的概念。過幾十年后,密歇爾—列維(Michel-Levv,1894)——可能尚不知凱墓魯爾夫的著述——在法國闡述花崗巖的成因時引用了交代作用和同化作用的概念。十九世紀末,花崗巖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“巖漿火成”(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巖當中的那些最古老的花崗巖,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)認為環斑花崗巖是真正的巖漿巖,在強烈的垂直移動期之際,巖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巖呈大型的巖體侵入。后來,塞德霍姆對于其它一些花崗巖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致。泰格斯蒂德(T/gerstedt,1893)在描述芬蘭南部的一些混成巖(后來這種巖石被稱為混合巖)時,他發表了一個略不相同的概念。他認為這些巖石是由于花崗質物質貫入到變質了的沉積物一片麻巖中而形成的。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巖中。于是他又重提用水的存在解釋窄小阻延長很遠的細晶巖質脈體的形成;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,花崗巖普遍形成巨大巖基。事實上,這些巖基很少是花崗巖,而大部分是山花崗閃,陡巖和石英閃長巖組成的。然而,有一些花崗巖則被認為是形成巖蓋、巖盆或巖穹(domes)。


                  確定花崗巖的產狀是一個很重要的問題,描述產狀所使用的術語,在采用它們的人來看是具有戍因含意的。據吉爾伯特(Gil-bert,1877)的意見,巖蓋是巖漿上升運動所造成的結果,而巖盆的含義則是巖漿被動地役位到底盤塌陷所形成的空間里。巖基這一術語是休斯(Suess,1895)推薦采用的;要想推斷一個巖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板的進行過程”來比擬巖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—列維則認為巖體是由巖漿逐漸地同化圍巖形成的,巖漿上升速度取決于巖漿消化圍巖和頂板的速度。后來,九1923年克洛斯(Cloos)認為,許多曾被假定為巖某的巖體,實際上是一些大型侵入巖床,對于巖床的侵位來說,棘手的空間問題就不再是一個問題了。巖穹構造之中,往往有一個花崗質的內核,周圍為片麻巖環繞。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)湖北部巖穹構造的人。據他的意見,巖穹構造是花崗巖巖體山下面侵入到了片麻巖建造,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年愛斯柯拉關于巖穹做了如下解釋:“正如在我1949年的論文中所總結的,事實表明,花崗巖化作用在加入大量鉀質和體積增加的情況下,特別改造了巖體的邊緣部分,而使古老侵入體隆起穿入巖穹之中”。  


                花崗巖主要礦床類型


                一、巖漿—熱液礦床


                (1)與地殼淺部型花崗巖有關的稀有金屬偉晶巖礦床;
                (2)與地殼淺部型花崗巖有關的稀有金屬花崗巖礦床;

                (3)與地殼深部型花崗巖有關的斑巖銅、鉬礦床.


                二、熱液礦床


                (1)與地殼淺部型花崗巖及地先深部型花崗巖有關的夕卡巖礦‘床;
                (2)與地殼淺部型花崗巖有關的云英巖礦床,
                (3)與地殼深郵型花崗巖有關的含金石英脈礦床,
                (4)與地殼深郵型花崗巖有關的脈狀鉛鋅礦床:
                (5)與地殼深部型花崗巖有關的侵入型塊狀硫化物礦床。 





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