新时代花岗岩的新理论：花岗岩四阶段理论探讨

花岗岩的成因既是古老的问题,也是当前急迫的科学前沿。100年前花岗岩的火成论与变成论之争,以火成论压倒变成论而收兵。近百年的研究证明,火成论并非完美,关键是玄武岩浆分离结晶成花岗岩的机理受到严峻的挑战。而今,花岗岩源自下地壳变质出熔已经成为不争的事实,说明花岗岩的源头是变质岩。关于花岗岩成因的理论很多,经过多年的筛选,可能花岗岩形成的四阶段理论(从产生、分凝、上升到侵位)是比较合适的。在对该理论详细研究的基础上,本文提出了一个新的花岗岩四阶段理论：从产生、形成、上升到侵位。这是对花岗岩形成过程的描述。如果强调花岗岩形成的机理,则可表述为从出熔、聚集、上升到侵位。四个阶段分为两段：产生和形成(出熔和聚集)是升温过程;上升和侵位是降温过程。该理论的核心是本文提出的“下地壳岩浆房”的猜想,这指的是由部分熔融产生的熔体经聚集形成的巨大空间。首先,这个猜想解决了下地壳岩浆的空间占位问题。由于下地壳原地部分熔融熔出的产物(熔体+残留体)仅仅是物质组成形式发生了变化,不存在空间占位问题,下地壳总体积基本不变。只要存在持续的地幔加热过程,岩浆房体积可以逐渐增大一直到变得非常大。其次,关于花岗岩上升的驱...     

后弧（rear arc）岩浆作用的特征及其意义

后弧岩浆作用（rear arc magmatism）是一个新的术语,国内文献大多认为与弧后（back arc）相当,也译为弧后。实际上rear arc 不同于back arc,前者仍然属于弧的范围,而后者已不属于弧结构。目前,对后弧岩浆作用的研究还十分有限, 原因一是 rear arc 出露较少,二是 rear arc 的鉴别标志不清楚。本文尝试对后弧玄武岩（rear arc basalt, RAB）作一个简单的介绍, 并采用对大量数据进行分析比较的方法与典型的岛弧玄武岩（IAB）和弧后盆地玄武岩（BAB）作一个对比。研究表明,后弧玄武岩主要由中-高 K 钙碱性和钾玄岩系列组成, 与典型的 IAB 和 BAB 相比, RAB 富集 Na₂O、K₂O、P₂O₅ ,贫CaO。后弧岩浆作用的微量元素具有典型的弧岩浆岩的特点,但LILE 及HFSE 比典型的岛弧岩浆的含量更富集,LREE 明显高于岛弧岩浆岩。 与岛弧岩浆相似,后弧岩浆同样具有明显的Nb-Ta 负异常。研究表明,上述3 类玄武岩很难区分开。但是,BAB 和RAB之间还是有一些不同的,如Sc/Nb-Ba/Y、Cu/P₂O₅-Y/Zr、Sc/Nb-Sr/Y 以及F₂O₃ /Zr-Y/Zr 等判别图。本文作者指出,后弧岩浆作用的提出完善了弧结构：一个完整的弧,从海沟向弧的方向,随着板块的俯冲作用,岩浆源区深度增加,地壳混染程度增加,依次出现前弧、弧和后弧岩浆作用, 至弧的后部,洋壳拉张,出现弧后盆地。前弧以玻安岩为代表,弧主要是IAB,后弧为碱性玄武岩,弧后则为MORB（+IAB 的印记）。显然,后弧岩浆作用的提出,对古造山带岛弧结构的恢复、古俯冲方向的确定是有积极意义的。     

一个新的花岗岩成因分类:基于变质岩深熔作用理论与大数据的证据

花岗岩目前的ISMA分类不是一个系统的分类,花岗岩分类可能需要从花岗岩的起源来考虑。花岗岩源自变质岩,可能是来自地幔或玄武质岩浆底侵带来的热导致的下地壳底部发生部分熔融的熔体形成的。因此,花岗岩与变质岩源岩有成因联系和因果关系,变质岩为母,花岗岩为子。根据埃达克岩与残留相平衡的理论,埃达克岩形成于斜长石消失线之上。那么,出现在石榴石出现线之上的是什么花岗岩呢?出现在石榴石出现线之下的又是什么花岗岩呢?本文即尝试从这个思路来探讨花岗岩的分类,并采用大数据方法予以佐证,得到的初步结果可以将花岗岩分为3类:(1)位于斜长石消失线之上的为高Sr低Y型花岗岩(高压,代表加厚的地壳);(2)位于斜长石消失线与石榴石出现线之间的为低Sr低Y类型花岗岩(中压,代表正常厚度的地壳);(3)位于石榴石出现线之下的为高Y型花岗岩(低压,代表减薄的地壳)。大数据研究的结果支持上述分类,给出的地球化学标志大体是:Sr含量为400×10^-6,Y含量为(20~35)×10^-6。     

全球新生代苦橄岩时空分布特征及意义

苦橄岩是一种高温下形成的超镁铁质熔岩,形成温度一般高出地幔部分熔融而成的玄武岩300~400℃,可以为判断热点提供依据。该文以GEOROC和PetDB两个地质数据库为基础,通过对其中新生代苦橄岩年龄及构造环境数据的统计分析,以期查明新生代苦橄岩的时空分布特征和厘定出可能的高温热点分布情况。研究表明,新生代有苦橄岩产出的火山活动自中新世开始变得活跃,在更新世和全新世达到顶峰。同时,苦橄岩产出环境多样且具有演变特征,中新世前以CFB和洋岛环境为主,中新世后转为岛弧和洋岛环境为主,更新世和全新世则主要为洋岛环境,总体上来看新生代苦橄岩主要产于大洋环境,并以洋岛环境为主。另外,根据苦橄岩的出露特征可得出现代高温热点可能分布在夏威夷群岛、科隆群岛(厄瓜多尔)、冰岛、加那利群岛、欧洲造山带德国境内的埃费尔山地区、红海洋脊、东非裂谷处、法属留尼汪岛、中国东南沿海广东省境内以及堪察加岛弧10个地区。     

花岗岩，明天我们如何研究?

花岗岩研究几百年了，取得了很多成绩，也出现了许多问题。今天的花岗岩研究存在很多争论，主要表现在如下11个方面：中国东部中新生代岩浆活动与太平洋板块俯冲的关系问题、花岗岩分离结晶问题、水岩交换问题、构造环境问题、埃达克岩与压力的关系以及Sr/Y值等问题。针对花岗岩的现状，文中着重探讨了今后花岗岩如何研究的问题，并提出3点建议。一是要解体岩浆岩类，将花岗岩从岩浆岩类中独立出来(与玄武岩并列)。岩浆岩包括幔源以及壳源两种类型的岩石，其中分布最广的是玄武岩和花岗岩。玄武岩是幔源的，花岗岩是壳源的，二者有很大的不同。而仅仅因为玄武岩和花岗岩都属于岩浆岩而要把花岗岩与玄武岩捆绑在一起，用一个理论统一解释玄武岩与花岗岩的问题，实践证明是行不通的。二是花岗岩研究要从源头抓起，从变质岩部分熔融产生的熔体抓起，要改变花岗岩专家过分关注对侵入体研究的偏向，把精力集中到花岗岩起源的研究上来。三是下地壳填图可能是今后很长一个时期花岗岩需要重点研究的领域，是花岗岩地球动力学意义之所在。变质岩部分熔融形成的熔体是与残留体处于平衡的，不同的花岗岩有不同的特征，主要反映了他们形成的源岩的特征。变质岩与花岗岩之间存在因果...