花岗岩的基本知识最普通的事物往往也是最复杂的，一些我们习以为常的现象实际上隐藏着深奥的科学扰着我们，使我们面对实际地质问题时常常手足无措。花岗岩问题就是这样的科学问题之一。学者们一般认为，固体地球的表层是由刚性岩石组成的，称为岩石圈，包括上部的地壳和下部的岩石圈地幔。岩石圈之下的地幔可能具有地质时间尺度上的塑性形质，其主要构成为橄榄岩。在漫长的地质历史时期，地幔以部分熔融的方式分异形成了地壳，地壳本身也不断分异使其一部分地区拥有了密度比地幔岩石小得多的花岗质岩石分布区，这就是大陆地壳。大陆壳与大洋壳最本质的区别就是陆壳内有巨厚的花岗岩，因而具有大得多的浮力，使得陆壳很难被卷入地球内部物质再循环。因此，大陆地壳保留了比大洋地壳长得多的演化历史记录，成为揭示地球早期演化的“黑匣子”。可见，花岗质岩石在地质学中占有重要的地位，其复杂性至今仍然困扰着学术界，许多关键性问题都没有得到合理解释，被普遍称之为花岗岩问科的学者都需要与花岗质岩石打交道，他们独特的视角往往会与相邻学科的认知发生矛盾，使得花岗岩问题变得越来越复杂。但是，对于普通民众来说，学者们的争议可能并不是那么重要，甚至会觉得有点不可议：为什么学者们会为了一块石头的成因争得不可开交？其实，花岗岩问题也与我们的生存环境和未来息息相关。国民经济建设所需求的许多矿产资源都与花岗岩类有关，这种关系常常被称为花岗岩的成矿专属性；花岗岩本身也是上好的建筑石料，在工程建筑和房屋装修方面扮演了重要角色；花岗岩体还常常形成各种奇特的地貌景观，是人们休闲、旅游的极佳场所。因此，人们对有关花岗质岩石的知识越来越感兴趣，普及有关花岗岩方面的知识成为国家地质公园的重要任务。为了达到这个目的，本文力图以最通俗的语言来描述与花岗岩有关的问题。首先，我们要知道花岗岩是怎么形成的，因为花岗岩的形成过程与它的特征密切相关，因而第二部分对花岗岩成因机理进行了讨论。第三，我们将谈谈花岗质岩石为什么重要，花岗质岩究有助于解决哪些地质科学问题。这一部分有一定的难度，涉及到一些地球科学的本质问题，可以供科学爱好者参考。最后，尽管我们对花岗岩地貌的成因不太熟悉，仍然试图做一些简单讨论。一、什么样的岩石称为花岗岩？岩石是固体地球的主要构成，它本身又是由矿物组成的，而矿物则是由元素组成的，岩、沉积岩和变质岩三大类。地球上的火成岩（由岩浆固结形成的岩石）按其产状可以划分为火山岩（主要由喷出地表的岩浆固结而成）和深成岩（由侵入于地下深处的岩浆固结形成）。按岩石中SiO2含量不同，岩石学家一般将火成岩划分为超基性岩（SiO45%，重量百分比，下同）、基性岩（SiO广的火山岩是基性的玄武岩，主要分布在大洋地区;出露面积最大的深成岩是酸性的花岗岩，量暗色矿物组成，其中石英含量在20%以上，碱性长石常多于斜长石”。对于这样的解释，非专业人员一般不会感到满意，因为它引入了更多的、人们不熟悉的专业术语，多少有点词解词的嫌疑。最普通的理解，花岗岩就是石英含量（体积百分比，下同）大于或等于20%、斜长石/（斜长石+碱性长石）=10〜65%的深成岩。由此可见，花岗岩的定义和分类命名与其组成矿物的种类及其相对含量有关。由于矿物百分含量界限是人为确定的，而自然界岩石的矿物组成是逐渐变化的，即使专业人员也难于将花岗岩与其类似岩石严格区分开来。由此出现了广义花岗岩（花岗岩类或花岗质岩石）与狭义花岗岩的称谓。广义花岗岩类岩石一般指花岗岩及与花岗岩具密切共生关系、矿物成分以含石英（＞5%）和长石为主的中酸性侵入岩（钙碱性岩类及部分钙碱性-碱性岩类的岩石）。1、花岗岩的基本特征习惯上，非专业人员常常将花岗质岩石统称为花岗岩。对于专业人员来说，这样的称呼火山渣锥CinderUEHlfb火山颈CQTHflOSilC复式火山aw*火山岩管Sil岩床图1-1不同侵入体的形态和产状&WicanderR,1997）常常是不能接受的，因为花岗质岩石实际上是一个大类，包含了许多种属，每一个种属都能蕴含着独特的地质信息。为此，岩石学家常常依据花岗岩的某些特征进行详细分类。（1）花岗质岩石的地质特征花岗质岩石是由花岗质岩浆固结而成。通常，花岗质岩石可以构成规模大小悬殊的深岗质岩浆具有很大的粘度变化，决定了其侵位机制（岩浆从源区上升到最后固结成岩的方式）的巨大变化和复杂多变的岩体形态。根据花岗岩侵入体与围岩（侵入体周围的岩石）的接触关系可以划分出整合侵入体和不整合侵入体。当侵入体与围岩的接触面基本上平行于围岩的层理或片理时，称为整合侵入相反，如果侵入体切割围岩片理、层理，接触面产状与围岩片理和层理产状不一致，则称为不整合侵入体。侵入体按形态、大小可以进一步分为以下几类（图1-1）。岩基：是规模最大的巨型侵入体，面积大于100km2，最大可达数万km2。当岩浆粘度很大时，其运移能力非常有限，常常构成大岩基。这实际上意味着岩浆形成后没有太大的位移，可以称为原位花岗岩（形成深度大）；同时也暗示岩浆是缺乏挥发分（H等）的，因为挥发分的增加将导致岩浆的粘度和密度降低，从而增加岩浆的活动性；也意味着这样的侵入体岩性分布是不均一的；形成岩基的岩浆是相对低温的岩浆。岩基的平面型态常常是不规则状，有时与围岩形成过渡关系。岩株：面积小于100km2的侵入体。与岩基相比，其形成温度较高，成分相对一，侵位于地壳较浅的位置。岩株的平面形态一般近似于等轴状，常常由脉动式侵位的若干个岩石单元组成，如北京房山岩体。岩株边缘常有一些不规则的树枝状岩体侵入围岩岩盆：为中央略微下凹，呈盆状的整合侵入体。厚度与直径之比大致为1:10—1:20，一般由密度较大的层状基性一超基性岩组成，规模一般较大。理论上说，当粘度较小时，酸性岩浆也可以形成这样的侵入体。岩盆侵位的深度也比较大，岩浆侵位压力不足以将上覆岩层顶起。面积较大为特征，基性和超基性岩体常出现这类产状。其潜在的含义是岩浆粘度较小，因而花岗质岩石一般不以这种形式产出。岩盖：为一种蘑菇状的整合侵入体，与岩盆相反，这类侵入体是顶面上凸底面相对平整，因而是岩浆年度较大、侵位深度较浅的标志。岩墙：是一种厚度稳定，近于直立的不整合的板状侵入体，长为宽的几十倍甚至几千倍，厚度一般为几十厘米到几十米。著名的津巴布韦大岩墙，厚3—14km，500km。岩墙是岩浆沿张裂隙惯入而形成的，在同一地区常形成由若干条岩墙平行分布或呈放射状分布因此，岩墙的空间展布形式反映了岩浆侵位期间的区域构造应力场或岩浆活动的阶段性。放射状岩墙和锥状岩墙形成于岩浆强烈上升时期，环状岩墙形成于岩浆房顶板坍塌时期。可见，尽管环状面形态都是断续的同心圆状，其地质意义则完全不同（图1-2）。由此可见，火成岩的产状实际上是岩浆侵位深度、岩浆冷却条件、岩浆物理性质及其与围岩相互关系的综合反映。岩浆上侵定位时的深度不同，会影响到岩浆体系的冷却速度、结晶压力及挥发组分的溶度，从而对最终固结的岩浆岩的矿物组成、结构构造产生影响。因此，岩石学家提出了深度相的概念，用于反映岩浆侵位的物理环境。按照侵入体的定位深度，可分为浅成相、中 尽管目前已知有3000多个矿物种属， 一种岩石中所包含的矿物数量一般很有限。根 50p/kbar 图1-3 石英体 系相图 行识别。 浅成相：侵入深度为0—3km。侵入体规模较小，常见岩墙、岩床、岩盖、 压力较低，挥发组分逸失较多，岩体具细粒、隐晶质结构及斑状结构，斑晶可具再吸收边或 暗化边结构。矿物常保存了高温条件下的结构状态，斜长石环带发育、常见 高温石英斑晶、 出现易变辉石等。岩体接触变质较弱，有时有硅化、绿泥石化、绢云母化 中深成相：侵入深度为3—10km，多属较大的侵入体，如岩株、岩基、岩盆 中粗粒结构、似斑状结构，岩体组成一般不均匀，矿物内部的结构状态在缓慢冷却过程中得 到调整，如斜长石环带不发育，石英为它形的低温石英。接触变质带较宽，有 时有云英岩化 带，常见矽卡岩带，在接触带可形成各种接触变质和高温汽成热液矿床。 深成相：侵入深度＞10Km。岩体较大，岩体走向与区域构造线理方向一致，围岩 为区域变质的结晶片岩、片麻岩类，岩体主要为花岗岩类。岩体常为片麻状构造，交 代结构 十分发育，斜长石无环带。岩体无冷凝边，围岩无接触变质带，与围岩多为逐渐过 渡关系。 除此之外，在同一水平高度上，侵入体不同部位的固结条件也是不同的。由侵入体边 平分带的可能性，现在已经很难在花岗岩分布区找到这样的实例了。例如，过去被认为具有 典型岩相分带特征的房山岩体，现在已经证明不仅仅是冷却条件的差异所造成， 主要是岩浆 脉动式侵位的结果。 （2）花岗质岩石的矿物学特征 吉布斯相律F=C-P+2（C为独立组分数， 平衡时可以独立变化的因素数），对于主要由 SiO、Al O、Fe O、FeO、MgO、 K2O组成的硅酸盐岩石来 其主要矿物组成也是有限的。因此，岩石 学家将岩石的主要组成矿物称为造岩 矿物， 并按其所占岩石体积百分比大小划 分为主 要矿物（一般大于10%）、次要矿 物（通常 小于5%）和副矿物（通常小于 1%）。 主要矿物顾名思义，指的是构成岩 石的基本名称，如正长花岗岩、二长花次要矿物次要矿物系指在岩石中 含量 较少的矿物，它们的含量不足以影响 岩石的基本名称，但决定了其种属名称。 这些矿物从 1-4长石分类图(据 Deeret al., 2001) 含量上说是次要的，但可能具有重要的成因意义。例如，含白云母的花岗岩意味 着岩浆来

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