1、岩石大地构造 花岗岩地质 与华南花岗岩/***学 地科系 周新民 E-mail/ M/ 1 3 7 7 0 5 0 7 1 2 6 2010 10 26/中国地大(北京) 校游泳馆/在中国地质大学(北京) 讲座 2/岩石大地构造学问题 花岗岩地质与人文 花岗岩类型：划分 识别 实例 起源 存在问题 花岗岩中岩石包体： 长英-镁铁质岩浆混合作用 花岗岩“石臼”/ 一种外动力效应 花岗岩形成的构造环境： 地质学家的关注 华南晚中生代花岗岩成因讨论/提 纲/岩石大地构造学问题 地球的动力源 地球运动基本框架 (板块构造与地幔柱构造/全球有两个***的动力体系 地球动力源区在核幔边界/耗热能 10% 耗
2、热能 85% ( 据Davis 1999 Dynamic Earth/哥伦比亚玄武岩 黄石公园热点-地幔柱初始阶段/地球历史上最不平静的场所/地幔柱 板块构造/Vp 8-10km/s 湍流导致磁场/外核-内核-地幔的物态和转速 Vp的差异 是全球动力之根源/地球的纵剖面/地核/ 间接证据证明 地核由铁镍合金组成 内核是固体 外核是流体 正 是流体的湍流(约1m/h 慢速) 产生了地磁场 磁极可倒转 但反复 无常 间隔几千万年 Jeanloz R 科学1984 No/1/月 球 磁 场 形成后 6-9 亿年内有磁场 此后即消失 其原因是岩浆上浮 有磁场 当岩浆中 U Th衰变 耗尽热 使传导停止
3、 磁场消失/地磁场与地核起始形成年代2007 4 5自然：对南非花岗岩中长石 石英地磁场测试表明 地球在32亿年前就已拥有相当强大磁场(比原25亿年提早7亿年) 可以很好地抵御太阳风 从而使地球大气层没有被逐渐剥离 地球上的生物也免遭致命的辐射 地磁场由地球液态金属核对流形成/地幔柱-热点的数量/1963 年 Wilson 首先提出热点概念 (Can J Phy 41 86370) 解释夏威夷-皇帝山 火山链成因 识别了16个热点 1976 年 Burke 步达生负责开展周口店野外工作/ “一切标本归中国地调所所有/但人类学材料在不运出中国的前提下/由北京协和医院保管/以供研究之用。” “一切
4、研究成果在中国古生物志或中国地调所其他刊物/以及中国地质学会出版物上发表。/地质学研究与人文精神/上犹花岗岩(3/跳马涧组(D2 t )长石砂岩/徐克勤 铜像 在南大/假花岗岩”：古风化壳/第一个被发现被“假花岗岩”覆盖的是 上犹花岗岩体：加里东期 发现人徐克勤等(1957) 由此 开拓了华南地质研究新局面/舒良树 攝供/花岗岩地质1/第二个被发现被“假花岗岩”(残存古风化壳) 覆盖的花岗岩是 S-型休宁岩体：晋宁期/休宁砂岩Z2/休宁花岗岩/休宁岩体/休宁砂岩 Z2/休宁岩体 皖南休宁县城北 为堇青石石榴石花岗闪长岩 33km2 960Ma(全岩Rb-Sr n=6) Nd(t)0 侵位深度约
5、 24km 由中晚元古代玄武岩-沉积岩部分熔融形成 (研究于1958-1988/长石砂岩“假花岗岩” 残存古风化壳/花岗岩地质2/中/Cd/上/Gt/休宁岩体 位于皖南休宁县城北 为堇青石石榴石花岗闪长岩 33km2 960Ma(全岩Rb-Sr n=6) Nd(t)0 侵位深度约24km 由中晚元古代玄武岩-沉积岩部分熔融形成( 研究于1958-1988/下/假花岗岩/第二个被发现被“假花岗岩”(残存古风化壳) 覆盖的花岗岩是 S-型休宁岩体：晋宁期/花岗岩地质2/Cd/残留 Zir/Zir/Bi+FeTi Oxide/花岗岩类岩石 是含石英的侵入岩(含侵出岩) 而花岗质岩石 其含义更广 还包
6、 括相应喷出岩 狭义花岗岩 指碱性长石数量( 面积/体积%)或斜长石 而石 英约占矿物总量1/3的花岗岩类 花岗岩类岩石 约占我国大陆面 积 9(80余万km2) 分布于各种 大地构造单元 是大多数金属矿产 的成矿母岩/母岩浆 鉴此 花岗岩类岩石是研究地壳 发生 演化 成矿过程的重要对象/川西 1997/花岗质岩石 是水平岩层之外 构成旅游自然景观唯一地质体/南岭花岗岩/二云母花岗岩 Nd(t) -10/6 广东翁源下庄 TDM 1/76Ga/石榴石花岗岩 Nd(t) -10/7 江西大余西华山 TDM 1/8Ga/方钠正长岩 Nd(t)0/1520 广东从化石岭TDM0/95 6Ga/霓辉石
7、正长岩Nd(t)+3/25 江西龙南塔背TDM 0/7268Ga/富角闪石花岗闪长岩 广东兴宁罗浮/糜棱岩化花岗岩 广西猫儿山/95% 呈块状构造 在伸展环境下取得置放空间 少量/局部呈叶理状 受糜棱岩化所致/Nd(t)+3/2+3/5 TDM 0/720/68Ga/花岗岩标本/花岗岩类型/划分 识别 实例 起源 存在问题/花岗岩类矿物组合及与其他岩石关系/花岗岩类/花岗岩/Q 石英 A 碱性长石 P 斜长石/依据QAP三种实际矿物相对含量 决定具体岩石名称 块状花岗岩类 一般形成在伸展构造应力环境 片麻状花岗岩类 一般形成在 区域剪切应力环境 在岩石 名称之前 加前缀“片麻状/Q+A+P=1
8、00/Clarke/ 1992/纵座标为ASI 即ACNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) 分子数/据铝饱和度(ASI) 对花岗岩分类/ASI 即ACNK/花岗岩岩类的ACNK(即ASI)值及其在北美分布频率 (据北美365个花岗岩资料 Chayes 1985) 图幅下部显示：I- S- A- M-Gr 的A/CNK值范围/花 岗 岩 成 因 类 型 比 较/I-型花岗岩 1/0 含白云母/堇青石 板内 多数1/1 /石榴石/电气石 地壳起源 /红柱石 A-型花岗岩 1/1 可含霓辉石/霓石 板内/岛弧 /钠铁闪石/钠闪石 与裂谷/ 地幔起源 地幔柱有关/花岗岩类型 A/CNK 特征
9、矿物 形成环境 物 源/花岗岩类型与成因的简易鉴别/ACNK=全岩Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) 分子数/花岗岩(Gr) 黑云母(B) 白云母(M)始熔曲线之间关系 图面显示S-型花岗岩中常见的白云母不存在于浅位花岗岩中 而黑云母结晶于各种深度形成的花岗岩中 (据H S Yoder 1954 Vielzeuf et al// 1988/与消减作用有关的高Mg玄武岩和玄武安山岩微量元素丰度与 H2O含量关系(墨西哥城南第四纪Chichinautzin火山/图面上H2O含量 据相应岩石中高压熔体包裹体测定。H2O来自下伏消减板片，全岩微量元素丰度变化是地幔楔湿熔融结果。H2O含量与HFS
10、E（特别是Nb）呈负相关， 与 LILE、LREE正相关，因此大部分低LILE、LREE、高HFSE的基性岩是未修饰的地幔减压熔融的结果（Cervantes 149836Ma (207Pb/206Pb) 辉长岩WR：Nd(T) -4/4/ TDM 1221Ma/ Al2O3 18%/ Plagioclase An 85-95% ( 周新民 李惠民等 科学通报 1994 39 1011-4/ 1995 40 158-60/华夏地块存在陆缘型15亿年前Al质结晶基底证据： 泉州晚中生代辉长岩中两类锆石和钙质斜长石 An85-95/4 华南晚中生代花岗岩岩浆起源 消减-伸展造山两阶段模型/深部( M
11、-面以下 )受挤压 浅部(地壳范围内)受伸展/如同“花菜状”发散/应力 配置/被消减洋壳板片尚未达到华南110km以下深度 没有引起陆缘弧型岩浆作用 以断裂-减压熔融为主 产生板内花岗岩和局部地段的裂谷型岩浆岩组合/1 板内岩浆活动期/消减板片运移到华南地块约110km 以下 经脱水使上覆地幔楔湿熔融 产生大量玄武岩浆 并底侵供热 诱发巨量花岗岩浆 呈现陆缘弧型岩石组合和地球化学特点/2 陆缘弧岩浆活动期/两个阶段/华南晚中生代花岗岩 成因模型的各家成因说/与伸展-裂谷有关的学说 岩石圈伸展与软流圈地幔上涌说 东亚巨型裂谷体系与岩石圈拆沉-减薄说 “中生代时开始了整个中国东海岸裂谷”说 古太平
12、洋板块对欧亚板块的消减说 中生代华南地幔柱上升说/由于古太平洋板块俯冲和刚性板块应力 “瞬间”向内陆的传递 导致地下深部受挤压 而壳内整体上为伸展-断裂-减压熔融 形成J2花岗岩浆 呈现 “花菜状” 发散应力 系统 和盆山 共存的格局/华南晚中生代时期花岗岩浆起源/ 消减-伸展模型的第1阶段(J2 - J3)与 伸展应力三维分析与南岭山系取向/由于古太平洋板块俯冲和刚性板块应力 “瞬间”向内陆的传递 导致地下深部受挤压 而壳内整体上为伸展-断裂-减压熔融 形成J2花岗岩浆 呈现 “花菜状” 发散应力 系统 和盆山 共存的格局/华南晚中生代时期花岗岩浆起源/ 消减-伸展模型的第1阶段(J2 -
13、J3)与 伸展应力三维分析与南岭山系取向/古太平洋板块 俯冲开始于J2180MaBP/莫霍面 35km/110 km/200 km/地 面/俯冲的太平洋洋壳/火山岩 1100-650/底垫玄武岩浆 1350/底辟橄榄岩 1450/脱 水/花岗岩 700/地 壳 500/地 幔/E/W/华南大陆 (白垩纪 距今1/4-0/8亿年/本模型 据下列资料设计： 野外调研-30余个花岗岩复式岩体 10余个火山盆地 /剖面 /沉积盆地 1000余块标本 /薄片研究 500余个主量 /微量元素测试 300余个同位素数据/太平洋/俯冲带 位于*** ***山脉 东侧裂谷/俯冲的太平洋洋壳/华南晚中生代时期花岗岩浆
14、起源/ 消减-伸展模型的第2阶段 (K/J Q/太平洋海底磁异常与年龄/Stanley et al 2007/华南中生代花岗岩-火山岩时序及其重要/明显间断/ J1 是华南中生代构造域转变期/太平洋构造域/特提斯构造域/转换期/早燕山 板内伸展环境(内陆/晚燕山 弧后伸展环境(内陆/晚燕山 陆弧伸展环境(沿海/华南晚中生代花岗岩-火山岩在不同地域和时段形成时的构造环境：来自同期共生玄武岩的微量元素证据/壳内低速带 可能解释 1 滑移带/韧性剪切带/天然***源 2 花岗岩化/产生花岗岩浆 3 岩浆热源区/0/30/60/km/岩石圈地幔/拉 张/壳内低速带/壳幔混合层/M/0/30/50/100/150/M/32 31