第三章花岗岩类区区域地质填图理论与方法

区域地质调查导论 李永军

1 第三章 花岗岩类区区域地质填图理论与方法 第一节 花岗岩类的基本概念及产出特点 一、花岗类岩类的基本概念 1．花岗岩概念 花岗岩（Granite）是一种分布很广的深成酸性火成岩，SiO2含量多在70%以上，颜色较浅，以灰白色、肉红色较为常见。主要由石英、长石及少量深色矿物组成。石英含量在20%以上。碱性长石常多于斜长石。斜长石主要为酸性，碱性长石为各种钾长石及钠长石。深色矿物以黑云母为主。具花岗结构或似斑状结构。 花岗岩依深色矿物种类可分为：黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩、角闪花岗岩等；依结构、构造可分为细粒花岗岩、中粒花岗岩、粗粒花岗岩、斑状花岗岩及片麻状花岗岩等。通常呈岩基、岩株、岩钟等产出。花岗岩在我国有广泛分布，各个地质时代都有出露。与它有关的矿产也极为丰富，主要有钨、锡、钼、铋、汞、锑、金、铜、铅、锌、铌、钽、铍等以及放射性元素等矿产。 狭义的花岗岩是指含石英20％~60％，碱性长石占长石总量65％~90％具花岗结构的岩石。 2．花岗岩类概念

图3—1 花岗岩类过渡种属关系示意图（据高秉璋等，1991） 在野外，狭义的花岗岩常和含石英的中酸性深成岩伴生，并随石英含量减少，斜长 第三章 花岗岩类区区域地质填图理论与方法 李永军 2 石量增多，长石牌号增大而向石英闪长岩、闪长岩过渡，随石英含量减少，钾长石含量增多并向石英碱长正长岩、碱长正长岩过渡。花岗岩与这些含石英的过渡性岩石总称为花岗岩类。包括SiO2含量在60％以上的正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、石英正长岩、石英二长岩、石英二长闪长岩、石英闪长岩、石英碱长正长岩、碱长正长岩等酸性、酸碱性和中酸性岩石，一般以含石英超过5％和具花岗岩外貌为特征。这些岩石类型，在成因上常有一定联系，在空间分布上关系也非常密切。但是，必须指出，在一定的地质构造环境条件下，其他一些中、基性岩类，如正长岩、闪长岩、二长岩和辉长岩等，它们的石英含量低于5％，SiO2含量低于60％，与上述岩石类型仍有密切的伴生和成因联系，因而在一定条件下亦可以列入花岗岩类岩石系列的研究范围之内，即花岗岩类（图3—1）。

二、花岗类岩类的分布与产出特点 花岗岩类岩石是大陆壳中分布最广泛的岩石之一，是构成大陆地壳的重要组成部分。在大陆地壳形成发展的历史中，花岗岩类占十分重要的地位。因此，长期以来，花岗岩类是地质科学的主要研究对象之一。 1．花岗岩的分布 从全球和区域构造带（造山带）的角度看，花岗岩类具有明显的区域成带状分布的特点，在时间上则显示出花岗岩浆多旋回活动的特点。由于同一个岩带内在不同地质时期有不同的构造环境，所以，常常形成不同成因类型花岗岩的转化、叠置和迁移，显示出多成因的特点，因此，花岗岩类在时、空分布上的“区域成带性”、“多旋回性”和“多成因性”是花岗岩类分布的基本特征。花岗岩类的形成、演化与大地构造环境和地壳演化有密切关系。 我国花岗岩类分布广泛，出露面积约85050km2，占侵入岩出露总面积86.5％，约占全国陆地面积的9％左右。从太古宙到新近纪均有。 区域地质调查导论 李永军

3 2．花岗岩类的产出特征 但从一个区域地质填图项目或从一个单独填图图幅范围来分析，花岗岩类的产出特点主要是指其在野外露头尺度的主要出露样式和位态。总的来说，由于大多数花岗岩类是通过主动强力就位争夺和占据空间而就位的地质体，其产出特点与前章沉积岩的产出和位态明显不同，主要有以下重要特点： （1） 边界形态多为不规则的圆状、椭圆状、卵状、条带状、脉状和枝状等；

（3）大岩基和复式岩体群体产出的花岗岩类，一般岩性复杂，多时代岩体杂居，互相包裹和穿插关系复杂，且成因类型也相对复杂； （4）花岗岩类与其围岩是在两种或多种成岩环境分别形成的岩类，因此，在露头尺度具有明显有别于围岩的岩性特征和界线标志，因而有极好的可分性（可识别性）； （5）较之沉积岩和火山岩类，花岗岩类的时代更难确定，通过岩体与围岩的侵入关系、含已知时代地层的捕虏体，有时还可借助不整合关系等大致判断岩体的相对地质时代，但这些间接方法确定的时代总是相对的。确切获得花岗岩类时代的最可靠方法仍是借助同位素测年工作； （6）在一个大的构造岩浆带或造山带，不同时期的花岗岩类会有多旋回性，但对一个区域地质填图的图幅内，尤其对一个独立产出且体积相对较小的岩体而言，一般受岩浆分异作用控制，岩性相对简单； （7）成岩过程中会有多种地质作用的参与或干扰，如岩浆与围岩间的同化混染作用，来自不同岩浆房的岩浆间的岩浆混合作用等，因而有多成因性（多成岩作用）； （8）花岗岩类岩浆成因和演化理论研究历史悠久，分类体系多，不同理论指导下的分类方案呈现多样性，因此在区域地质填图工作中，选择能够正确指导建立花岗岩地质填图单位的分类理论就显得尤为重要。 3．花岗岩的类图幅图面结构特点 花岗岩类的特征，尤其是多源区、多期次、多成因、多旋回性，以及成岩过程中常常发生的岩浆混合作用和混染作用等复杂成岩作用，决定了其填图单位划 第三章 花岗岩类区区域地质填图理论与方法 李永军 4 分的多样性和接触关系的多样性。花岗岩类的产出特点，决定了其地质图面固有的特点，以广西六万大山地区1∶5万地质图（高秉章等，1991）为例，一幅以花岗岩类为主的地质图，总体图面结构和内容有以下特点： （1）地质体形态不规则，不一定总是平行于区域构造线展布。“红（色）”、“花朵状”是图面总体结构特色。

（2）地质体中常见被包裹与反包裹关系。切、穿、插、交织等关系多样。 （3）地质体内部相对均一，总体显示为块状地质体，但各侵入体间界线类型多样，有侵入、突变、渐变多种。 （4）产状变化大，有直立、外倾、内倾，且变化幅度大。尤其与围岩关系复杂，岩体对围岩在热、力、成分3个方面发生复杂作用，交代、蚀变、重结晶、围岩边部变形多见。

（5）脉体发育，且多为与岩浆作用有关，脉体呈现岩类多、期次多、定向等 区域地质调查导论 李永军

5 特色。 （6）花岗岩类中有较多包体、捕虏体。

第二节 花岗岩类的多重分类方案 花岗岩类分类体系是体现花岗岩理论不断发展的重要标志。随着花岗岩类理论的不断发展和完善，新的花岗岩类分类体系也随之诞生，由此形成了不同分类体系下的填图体系与方案。 回顾花岗岩类的分类体系，至少有基本分类、成因分类和综合分类三个分类体系在影响着花岗岩类的研究与填图工作。

一、花岗岩类的基本分类 基本分类是以矿物学—岩石学为基本准则对花岗岩类进行的分类方案，又称岩类学或岩相学（Petrography）分类。以国际地科联（IUGS）火成岩分类委员会（Maitre et al.，1989）推荐的方案为代表（1991年中译），在具体操作中通常采用Q—A—P三角图解（图3—2）和配套图解进行岩石学分类。该分类是以主要常见造岩矿物为对象的岩石分类定名方法，定名在野外露头尺度观察即可完成（有时需要借助镜下薄片观察），具有标准统一、易掌握、不带成因等分析性和推断性分类因素，因而可用于所有花岗岩类分类和定名。

二、花岗岩的成因分类 1．传统成因分类 人们最早认识和研究花岗岩类时，尤其是对花岗岩进行填图时，大都认为一个岩体一般只经历了一次岩浆分异并上侵就位形成的，虽然认识到了花岗岩类成岩过程中的分异作用，但没有将这种分异与岩浆的上侵和就位相联系。20世纪60~70年代，随着构造—岩浆旋回的概念建立，才开始注意到按构造旋回对花岗岩类进行期次分类，即每一构造旋回都伴有相应的岩浆旋回。这种分类仅是花岗岩的粗略分类，在地质填图中一般按大的构造旋回确立和划分岩浆旋回（如加里东旋回、印支

图3—2 花岗岩类岩石类型Q—A—P图 （据Streckeisen，1973；Le Mairte et al.，1989） 1a—硅英岩；1b—富石英花岗岩；2—碱长花岗岩；3a—正长花岗岩；3b—二长花岗岩；4—花岗闪长岩；5—英云闪长岩（斜长花岗岩、奥长花岗岩）；6—碱长正长岩；6*—石英碱长正长岩；7*—石英正长岩；7—正长岩；8*—石英二长岩；8—二长岩；9—二长闪长岩/二长辉长岩；9*—石英二长岩/石英二长辉长岩；10—闪长岩/辉长岩/斜长岩；10*—石英闪长岩/石英辉长岩/石英斜长岩 第三章 花岗岩类区区域地质填图理论与方法 李永军

6 旋回、燕山旋回）。 2．花岗岩类的派生成因分类 在基本分类方案的基础上，附加各种成因的分类统称为派生分类方案。 第一类派生分类以源岩所在岩石圈的大致位置，并结合其他地质因素或增加某些有限的地球化学参数限定的分类。前者以我国科学家徐克勤先生的同熔型、改造型、幔源型分类为代表；后者以ISMA分类为代表。 I型和S型花岗岩类最早由Chappell和White（1974）在研究澳大利亚Lachlan褶皱带早古生代花岗岩类岩石时提出。最初的意义是，S型花岗岩（含火山岩）的源岩应以沉积岩或变质沉积岩等壳层沉积物为主，因而其特性继承了沉积岩和变质沉积岩的某些重要地球化学特征（S型取Sedimentary首字母）。与其相对应的I型火成岩，源岩则主要由火成岩，尤其是基性程度偏高的火成岩、变质火成岩类（I型取Igneous首字母）。此后，I型和S型分别代表了成熟度较高地区下地壳硅镁层（火成岩）和上地壳硅铝层（沉积岩）物质的重熔和简单成岩过程中形成的两类花岗岩类。 Collins（1998）的三源组分混熔模式被认为是现今对I型和S型花岗岩源岩的最合乎实际的解释。Collins指出Lachlan褶皱带的I型花岗岩由是玄武值岩浆与绿岩系部分混熔形式，当这种岩浆在地壳中又受到了大量沉积岩的充分混染，则I型花岗岩就变成了过铝质S型花岗岩类（图3—3）。可以看出，三源组分解释与Chappell最初的定义无本质上的区别。ISMA分类在此后的推广中，分类内容不断增补，但由于不同研究者在运用于其他花岗岩区的研究中，对其理解的差异以及各地花岗岩特征的差异性，尤其是Pearce等将其与构造环境相联系并加以改造原始分类，使这一分类更为混乱。 Pearce指出“I型、S型分类方案是有用的，但要将矿物分类和主要元素分类方案用于构造环境判别的效果一般较差，因为它们仅仅依赖于几个为数不多的变量，而且全部不能用来进行构造分类，在这些花岗岩类中并不存在环境之间的简单对应关系”。不难理解，I型、S型最初的分类是以岩石学、矿物学这标准的分类，并仅仅分析两类不同特征的岩石与源岩的关系，而大多数应用者试图努力寻找到该分类与构造环境的对应关系，必然引起很多争论。 较集中的争论是其定义混乱并且在不同地区尤其是造山带地区极难对比和应用。之所以混乱是因为这些成因类型是仅仅根据几个有限的地球化学参数确定的，地质过程如此复杂，要想用几个参数简单化、数字化加以概括和分类，几乎是难以置信的，也导致