花崗石的來源

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2023-11-08

作為大陸的標(biāo)志性巖石，花崗巖構(gòu)成大陸上部地殼的基礎(chǔ)，且花崗巖的形成過程通常與大陸的構(gòu)造作用、變質(zhì)作用和成礦作用密切相關(guān)。從地質(zhì)科學(xué)尚處于搖籃階段的18世紀(jì)起，花崗巖成因問題就是眾多爭論的主題。

作為大陸的標(biāo)志性巖石，花崗巖構(gòu)成大陸上部地殼的基礎(chǔ)，且花崗巖的形成過程通常與大陸的構(gòu)造作用、變質(zhì)作用和成礦作用密切相關(guān)。從地質(zhì)科學(xué)尚處于搖籃階段的18世紀(jì)起，花崗巖成因問題就是眾多爭論的主題。有關(guān)花崗巖成因的論戰(zhàn)，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(gòu)造理論在20世紀(jì)60年代問世以來，有關(guān)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(rèn)識(shí)。在許多情況下，認(rèn)識(shí)似乎趨向一致，但實(shí)際爭論仍在繼續(xù)。

鮑文（Bowen）（1914，1922，1948）的玄武巖漿結(jié)晶分異理論的誤區(qū)，是將礦物結(jié)晶順序與巖漿巖從基性到酸性的巖石序列相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，玄武巖漿的結(jié)晶分異最終只能產(chǎn)生很少量的殘余花崗質(zhì)熔體，這與野外存在眾多花崗巖的事實(shí)明顯沖突（Holmes，1926；Read，1957）。礦物反應(yīng)系列實(shí)際可以應(yīng)用到不同組分的巖漿系統(tǒng)。換言之，從巖漿系統(tǒng)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(zhì)（酸性）巖石，因?yàn)閺娜垠w中結(jié)晶的巖石的性質(zhì)，取決于熔體的組分而非礦物結(jié)晶的順序（Kennedy，1933）。Walton（1960）就曾對(duì)Bowen的認(rèn)識(shí)做過如下的評(píng)論：“鮑文的化學(xué)理論或?qū)⒃摾碚搼?yīng)用于玄武質(zhì)巖漿的分離作用并沒有任何錯(cuò)誤，這依然是巖石學(xué)的一個(gè)基本原理。但是，火成論僵硬地束縛一個(gè)單獨(dú)的模式上，認(rèn)為大多數(shù)火成巖的演化都是玄武巖漿入侵地殼冷卻、結(jié)晶和分離之故，那就有點(diǎn)臆測(cè)了。同樣的化學(xué)理論可以應(yīng)用于其他模式。”

20世紀(jì)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(xué)者認(rèn)同花崗巖的巖漿起源而結(jié)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(duì)于這一問題，壓倒性的認(rèn)識(shí)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(diǎn)揉合了早期關(guān)于花崗巖起源的兩種不同認(rèn)識(shí)：即巖漿論（認(rèn)為花崗巖來自巖漿的結(jié)晶）和變成論（認(rèn)為花崗巖是富硅鋁的沉積巖在干或含水條件下經(jīng)花崗巖化作用改造而成）。提出花崗巖是地殼巖石經(jīng)超變質(zhì)（深熔作用）的結(jié)果，這對(duì)研究地殼的起源和化學(xué)分異作用等具有重要意義，因?yàn)樗鼈兣c特定時(shí)期內(nèi)地殼的熱狀態(tài)和原巖的成分有關(guān)，包括可以產(chǎn)生多少花崗巖漿、花崗巖形成時(shí)的溫度和水的數(shù)量和來源、構(gòu)造背景和板塊作用過程等等。