周佐民

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州 344000）

堿質(zhì)A型花崗巖的判別、成因與構(gòu)造環(huán)境

周佐民

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州 344000）

堿質(zhì)A型花崗巖（簡稱AAG）是A型花崗巖的亞類之一。近年來，隨著研究的深入，對AAG有了新的認(rèn)識。本文總結(jié)了AAG獨特的巖相學(xué)、地球化學(xué)特征及產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境，討論了其判別標(biāo)志和判別方法，指出對AAG的成因和地球動力學(xué)機制的認(rèn)識目前還存在明顯分歧，亟待進一步的深入研究。

堿質(zhì)A型花崗巖；判別標(biāo)志；物質(zhì)來源；巖石成因；構(gòu)造環(huán)境

1979 年Loiselle和Wones[1]在GSA年會上提出了A型花崗巖這一術(shù)語，其中包括堿質(zhì)A型花崗巖（簡稱AAG）。迄今為止，AAG作為A型花崗巖的亞類之一，其各方面的研究都取得了很大進展。本文主要就AAG的定義、判別標(biāo)志、物質(zhì)來源、成因與構(gòu)造環(huán)境等做一綜述。

1 AAG的定義

AAG屬于A型花崗巖類，毫無疑問，它具備了A型花崗巖的所有特征，同時也區(qū)別于A型花崗巖的其它亞類和其它類型花崗巖。由于對A型花崗巖的劃分原則與I、S型完全不同（A型花崗巖強調(diào)堿性-偏堿性和構(gòu)造環(huán)境，并不強調(diào)物質(zhì)來源，而I、S型主要強調(diào)源區(qū)），致使在地球化學(xué)特征上產(chǎn)生了疊加和過渡現(xiàn)象[2]。Creaser等(1991)[3]認(rèn)為A型花崗巖傳達了與其它的字母分類方法不同的內(nèi)涵，建議將A型花崗巖這個術(shù)語摒棄。而Eby(1992)[4]認(rèn)為A型花崗巖雖然與I、S、M型分類原則不同，但至少從地球化學(xué)特征上劃分這一花崗巖類是有必要的。A型花崗巖長期被看作環(huán)狀雜巖體的同義詞，但事實上，并不是所有的環(huán)狀雜巖體包含A型花崗巖[5]。巖石類型上，現(xiàn)普遍認(rèn)為A型花崗巖包括了從堿性花崗巖經(jīng)堿長花崗巖到鉀長花崗巖，以及石英正長巖、更長環(huán)斑花崗巖和紫蘇花崗巖等多種類型[6]，不僅包括堿性巖類，還擴大到堿鈣性、弱堿-準(zhǔn)鋁、弱過鋁甚至強過鋁質(zhì)巖石，幾乎包括除I、S型花崗巖以外的所有花崗巖或流紋巖[7,8]，其中A型流紋巖常與同期玄武巖形成雙峰式火山巖組合，為A型花崗巖噴出相的產(chǎn)物，是下地殼麻粒巖相或古老基底變質(zhì)巖相部分熔融的產(chǎn)物[9～10]。

目前還是將AAG限定為“貧水”、“堿性”，但不再局限于“非造山”的構(gòu)造環(huán)境，它可以產(chǎn)出于后造山以及后碰撞的構(gòu)造環(huán)境。無論區(qū)域性的大構(gòu)造背景是拉伸、擠壓或剪切走滑，其形成的具體構(gòu)造環(huán)境一定以伸展體制為主。對于“堿性”特征，國內(nèi)不少學(xué)者存在錯誤的認(rèn)識：其一，雖然含有堿性暗色礦物的過堿性花崗巖類是典型的A型花崗巖類，然而，部分不含堿性暗色礦物的偏鋁（準(zhǔn)鋁），甚至弱過鋁的花崗巖類也可以歸于A型花崗巖類[3]，同樣，部分不含堿性暗色礦物的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖可以歸于AAG①謝才富，丁式江，付太安，等.1:25萬樂東縣幅東北角、陵水縣幅西北角區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2004.。其二，嚴(yán)格地講，堿質(zhì)A型花崗巖與堿性花崗巖是兩個不同的概念，通常所謂的堿性花崗巖是含堿性暗色礦物的花崗巖，幾乎不含斜長石或含量極微，堿性暗色礦物與長石同時或晚于長石結(jié)晶。所以，一般來講，堿性花崗巖的實質(zhì)是過堿質(zhì)花崗巖，其中的堿性暗色礦物常呈他形晶，并包含或嵌有長石和石英等淺色礦物或充填于淺色礦物的空隙中。目前對堿質(zhì)A型花崗巖還沒有一個統(tǒng)一的定義，巖相學(xué)上，典型的AAG常見鐵橄欖石、霓石、鈉閃石、鈉鐵閃石等堿性暗色礦物?；瘜W(xué)成分上，高硅富堿貧鈣低鎂，強烈富集REE（Eu除外）和高場強元素HFSE（Zr、Ga、Y、Zn等）、貧氯富氟而強烈虧損耐熔元素（Cr、Co、Ni等）和Sr、Ba、P、Ti、Eu，高的FeO*/MgO、Y/Nb、Ga/Al，低的Nb/Ta、Eu/Eu*、LREE/HREE，高R1低R2以及異常高的鋯石飽和溫度。

2 AAG的判別標(biāo)志

Eby（1992）[4]將A型花崗巖分為A1、A2兩個亞類，而A2包括堿質(zhì)A型花崗巖（AAG）和鋁質(zhì)A型花崗巖（簡稱ALAG）兩類，AAG的從屬關(guān)系也決定了實際應(yīng)用中判別的過程，即先將A型花崗巖區(qū)別于其它類型花崗巖類，再判別A1、A2兩個亞類，最后區(qū)別AAG和ALAG。當(dāng)然具體運用不能程序化，應(yīng)靈活處理。近年來，一些研究者還提出了“還原型”和“氧化型”A型花崗巖分類，該分類也逐漸引起重視[11-13]，但是A1-A2分類仍然是目前普遍得到認(rèn)可的A型花崗巖分類方法。

2.1 判別A型花崗巖與其它類型花崗巖

A型花崗巖在巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征、形成的構(gòu)造環(huán)境上都與I、S型有明顯的不同。巖相學(xué)特征見上文，進一步判別需要依賴各種地球化學(xué)圖解。Collins等(1982)[14]認(rèn)為高Ga/Al比值是判定A型花崗巖最有效的方法，Whalen等(1987)[15]提出104×Ga/Al=2.6作為劃分A型花崗巖的標(biāo)準(zhǔn)，在104×Ga/Al-Zr(Nb、Ce、Y等HFSE，也可以Zr+Nb+Ce+Y代表HFSE）、104×Ga/Al-FeO*/MgO [或(K2O+Na2O)/CaO、K2O/MgO、(K2O+Na2O)等]地球化學(xué)判別圖解中，以104×Ga/Al值作橫坐標(biāo)，以2.6數(shù)值作為分界點，縱坐標(biāo)為高場強元素HFSE、各種特征氧化物或特征氧化物比值。但值得注意的是，由于Ga相對于Al而言更容易被富鈣斜長石排出礦物晶格，所以當(dāng)富鈣斜長石殘留或分離時，Ga與生俱來的特性可使Ga/Al比值升高。而在高溫和有足夠平衡離子Na+、K+條件下，F(xiàn)和Ga在熔體中能形成穩(wěn)定的高配位的絡(luò)合物，F(xiàn)與Al只有在水（接近）飽和的鋁硅酸鹽中穩(wěn)定，換句話說，AlF63-八面體在熔體中是不穩(wěn)定的，所以F的存在也可以造成熔體中Ga/Al的高比值；其次，Ga與F并不總是呈現(xiàn)良好的正相關(guān)關(guān)系。對于A1型花崗巖不存在富鈣斜長石的分離結(jié)晶，而且A1型花崗巖富氯貧氟，也就沒有或很少Ga、Al的分餾，部分A1型花崗巖的104×Ga/Al＜2.6，就如同劉昌實等(2003)[2]指出的那樣，高的Ga/Al比值只能出現(xiàn)在AAG和ALAG內(nèi)。另外，由于104×Ga/Al-(Zr+Nb+Ce+Y)的Zr含量所占比例較大，所以對高度分異的花崗巖類（高度分異使鋯石或其它副礦物如褐簾石結(jié)晶分離）或分異的A型花崗巖，該判別圖解是無效的。改進的Rb/Ba-(Zr+Ce+Y)×10-6、104×Ga/Al-Y（Zr、Nd、Ce）、（K2O+Na2O）/CaO-（Zr+Nb+Ce+Y）×10-6、Ga/Al-Eu/Eu*、FeO*/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y）×10-6也對分異的A型花崗巖無能為力[16]。另外，針對SiO2含量很高的A型花崗巖，由于與其它各種類型花崗巖具有相似的（K2O+Na2O）和CaO含量，所以無法區(qū)分A、S、I型，鑒于此，Eby（1990）[17]提出FeO*/MgO-SiO2判別圖解，但也要求I、S型花崗巖花崗巖不能高度分異。

高分異的S型花崗巖相對于A型花崗巖具有更高的P2O5含量和更低的Na2O含量，且隨著分異程度的增加，P2O5含量也增加，表現(xiàn)出與A型花崗巖相反的趨勢，再者，高分異的S型花崗巖通常落于同碰撞花崗巖區(qū)域，所以區(qū)分二者較為容易[18]。難點在于如何將A型花崗巖與高分異的I型花崗巖區(qū)分。

King等(1997)[19]提出區(qū)分A型花崗與高分異I型花崗巖，必須以同一巖石組合中更基性的端元組分為依據(jù)進行判別。王強等(2000)[20]提出區(qū)分高分異I型花崗巖和A型花崗巖的幾點標(biāo)志：（1）A型花崗巖全鐵含量高，一般＞1.00%，而高分異I型花崗巖一般＜1.00%；（2）高分異的I型花崗巖具有高的Rb含量，＞270×10-6，相對低Ba、Sr、Zr+Y+Ne+Ce、Ga含量和Ga/Al值；（3）高分異I型花崗巖的形成溫度較低，而A型花崗巖一般較高，通常＞800℃。Whalen等(1987)[15]認(rèn)為可以依據(jù)高分異I或S型花崗巖和A型花崗巖各自在相關(guān)的巖石組合中所占比例的差異進行區(qū)分。

2.2 判別A1與A2亞類或“還原型”和“氧化型”A型花崗巖亞類

由上文可知，A型花崗巖富HFSE，但A1亞類更富Nb（Ta），A2亞類更富Y(Yb)，可用Nb-Y-3Ga、Nb-Y-Ce、Y/Nb-Yb/Ta、Rb/Nb-Y/Nb或Nb/Ta-Nb圖解判別，一般來講，Y/Nb＜1.2時為A1亞類，Y/Nb＞1.2時為A2亞類。對幔源派生的花崗巖如A1亞類，其Nb/Ta接近原始地幔，而對于殼-?；煸椿◢弾r（如A2亞類），其Nb/Ta比值主要受地幔金紅石、鈣質(zhì)角閃石和富F流體作用的影響會有所降低。另外，還可應(yīng)用R1-R2和R1-Ga/Al判別，因為據(jù)劉昌實等(2003)[2]統(tǒng)計，A1與A2亞類R1因子數(shù)值相差若干個數(shù)量級。在原始地幔微量元素蛛網(wǎng)圖上，A1無Nb虧損或虧損極不明顯，而A2亞類普遍具有較強的Nb虧損。稀土配分模式圖上，A1亞類的輕重稀土分餾極為明顯，LaN/YbN＞12，Eu負(fù)異常不明顯，而A2亞類輕重稀土分餾相對不明顯，LaN/YbN＜10，Eu虧損極為明顯。雖然上述分類方法得到廣泛的應(yīng)用，但其本質(zhì)上是一種化學(xué)分類，隨著研究的深入，其不足之處逐漸顯示出來，如不能囊括所有的A型花崗巖類、A1-A2過渡區(qū)或重疊區(qū)判別困難等[5]。實際應(yīng)用中，必須了解圖解的應(yīng)用范圍和條件，結(jié)合地質(zhì)背景綜合分析。

“還原型”和“氧化型”A型花崗巖亞類分類體系中不包括過堿質(zhì)巖石，過堿質(zhì)花崗巖是獨立的一套A型花崗巖類型[21]，且對于“還原型”和“氧化型”而言，它們之間有時并無明顯的界限，存在著過渡的組分。通?！斑€原型”A型花崗巖具有高的全巖及黑云母/角閃石FeOT/(FeOT+MgO)值（＞0.88）、以鈦鐵礦為主要的鐵-鈦氧化礦物相，鐵-鈦氧化礦物比例＜1.0%、低氧逸度（＜NNO-）和低的磁率值（MS＜1.0×10-3）；而“氧化型”A型花崗巖具有較低的全巖及黑云母/角閃石的FeOT/(FeOT+MgO)值（0.8～0.94）、以磁鐵礦和榍石為主要的鐵-鈦氧化礦物相，鐵-鈦氧化礦物占0.5%～2.0%、高的氧逸度(常＞NNO+0.5)、高的磁化率值（MS＞5.0×10-3）[11～13]?！斑€原型”A型花崗巖通常具有典型的環(huán)斑結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于環(huán)斑花崗巖，但目前仍不清楚“氧化型”A型花崗巖與環(huán)斑花崗巖的關(guān)系[13]。實際應(yīng)用過程中可以通過以下圖解加以區(qū)分，如AI203-FeOT/(FeOT+MgO)和A12O3/(K2O/Na2O)-FeOT/(FeOT+MgO)[13]。

2.3 區(qū)分AAG和ALAG

巖相學(xué)上：AAG以堿性花崗巖為主，以堿性暗色礦物為標(biāo)志，大多數(shù)云母富氟貧羥基，條紋長石中鉀長石的Ab組分較高；ALAG以二長花崗巖、堿長花崗巖為主，暗色礦物以黑云母為主，普遍含有石榴石和白云母等Al過飽和礦物。主量元素上：AAG富堿，ALAG富鋁，全堿（ALK）含量和堿鋁指數(shù)（NK/A）AAG＞ALAG。微量元素（包括稀土元素）上：AAG的Eu負(fù)異常更明顯，Sr、Ba含量更低，LREE/HREE比值更小，REE尤其HREE更高（主要與巖漿分異程度和副礦物隨巖漿演化在早晚期選擇性分異有關(guān)）。AAG的F含量一般≥1000×10-6，ALAG一般≤1 000×10-6，致使AAG的HFSE較ALAG高；A型花崗質(zhì)巖漿一般無殘留巖，形成溫度較高[19]，雖然李小偉等[22]認(rèn)為AAG不符合鋯石飽和溫度計測溫條件，但是劉昌實等(2003)[2]還是建議用Watson等（1983）[23]鋯石飽和溫度近似代表A型花崗巖漿近液相線溫度，且測出A型花崗巖的所有亞類中，AAG最高，ALAG最低，所以形成溫度也是判別AAG與ALAG以及I、S型花崗巖的重要指標(biāo)。

3 物質(zhì)來源與巖石成因

A型花崗巖可能是多源多成因的，這一點現(xiàn)在似乎已經(jīng)達成了共識，而對于AAG的物質(zhì)來源，目前普遍認(rèn)為是殼-幔混源成因，Sr、Nd、Pb、O等同位素?zé)o疑提供了最好的證據(jù)。AAG的ISr變化較大，εNd(t)-εSr(t)圖解上顯示富集地幔趨勢，Zr/Hf、Nb/Ta比值低（一般低于原始地幔值而高于大陸地殼平均值），原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上有明顯的Nb虧損，Y/Nb、Yb/Ta比值高，具有島弧玄武巖（IAB）親緣性，以上種種事實都說明AAG是殼-幔混源的。實際應(yīng)用中，可結(jié)合Zartman等(1981)[24]和Zinder等(1986)[25]的鉀長石206Pb/204Pb-207Pb/204Pb圖解加以判別。由于A型花崗巖巖漿分異過程主要依賴于系統(tǒng)的水逸度（αH2O）和氧逸度(fO2)，因此一些研究者認(rèn)為結(jié)晶分異可能是A型花崗巖巖漿主要演化機制[3,14～15,19,26]。Harker圖解上，各種氧化物（K2O、Na2O除外）與SiO2具有良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系；Sr、Ba、P、Ti、Eu的明顯虧損，說明巖漿結(jié)晶分異在演化過程中的主導(dǎo)作用。而根據(jù)現(xiàn)有理論，無論是Collins等(1982)[14]的殘余源成因假說、Creaser等(1991)[3]的無水部分熔融說，還是幔源堿性巖漿跟地殼反應(yīng)的正長質(zhì)衍生物再分異或正長巖漿進一步與石英質(zhì)地殼巖石反應(yīng)生成物[27]，有一點是一致的：富鈣斜長石（Al＞Ca）的分離結(jié)晶，使殘余巖漿演化為堿質(zhì)A型花崗巖。另外針對以上殘余源說和幔源說，吳福元等（2007）[28]提出了不同的觀點：其一，實驗巖石學(xué)資料和鋯石飽和溫度計算已經(jīng)證明，A型花崗巖是高溫的，這一基本的形成條件暗示該類型巖石不可能是I型花崗巖分異而來，這也是A型花崗巖可作為一種獨立成因類型存在的原因。其二，無論高分異還是未分異的類型，A型花崗巖都表現(xiàn)出低Sr、Eu和富集Nb、Zr等元素的特點，反映其源區(qū)存在斜長石的殘留（形成的壓力較低），因此它也不可能是幔源巖漿分異而來，或來源于鐵鎂質(zhì)源巖的部分熔融。鑒于AAG以上種種地球化學(xué)特征，蘇玉平等（2005）[29]認(rèn)為AAG可以由與之伴生且同源的ALAG經(jīng)過結(jié)晶分異作用形成。理論上成立不代表與實際相吻合，AAG的成因模式和實際證據(jù)還有待進一步研究和完善。

4 構(gòu)造環(huán)境

通過以上的討論，可以看到：AAG的高Y/Nb、Yb/Ta比值，與島弧玄武巖（IAB）類似，原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上Nb、Ta的“下沉”以及作為殼-幔體系地球化學(xué)作用指標(biāo)的Nb/Ta比值[30]，都顯示AAG為殼-幔混源花崗巖，那么它究竟產(chǎn)于哪種構(gòu)造背景之下呢？事實上，花崗巖主要是在拉張環(huán)境下形成的，擠壓環(huán)境下形成的花崗巖可能性較小。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，雖然AAG形成的具體構(gòu)造環(huán)境都是伸展、拉張體制，但所處的大的構(gòu)造背景可以是伸展、擠壓或剪切走滑。洪大衛(wèi)等（1995）[31]認(rèn)為拉張規(guī)模和深度的差異是產(chǎn)生不同類型的A型花崗巖的重要原因。實際判別AAG的構(gòu)造環(huán)境時，可以用以下方法：①傳統(tǒng)的Pearce等(1984)[32]構(gòu)造環(huán)境判別圖解，如Nb-Y和Rb-（Y+Nb）圖解；②Batchelor等(1985)[33]的R1-R2判別圖解；③Bowden的Q'-ANOR構(gòu)造判別圖解；④Rittmann的Logτ-Logσ判別圖[34]。需要指出的是，對構(gòu)造環(huán)境的判定，不能完全依賴判別圖解，而應(yīng)采取綜合的方法，防止遺漏，比如采用構(gòu)造階段的特征性產(chǎn)物、典型的巖漿巖組合、侵入巖體構(gòu)造、分布情況以及侵入接觸關(guān)系等作為劃分依據(jù)。

A型花崗巖屬高溫花崗巖，而堿質(zhì)A型花崗巖又是其中溫度最高的，那么它的熱源又是怎么來的呢？研究發(fā)現(xiàn)，板片斷離、拆沉作用引發(fā)的軟流圈地幔上涌、對流減薄等，大陸殼伸展產(chǎn)生高的地溫梯度以及巖漿結(jié)晶釋放的熱量都是AAG良好的熱源。巖石圈減薄導(dǎo)致軟流圈、幔源熔體運移、上涌，致使形成高地?zé)崽荻?，上涌過程中，以地幔巖漿為主體，伴有地殼物質(zhì)的加入。高溫蘊含高動力，這也促使AAG成為高侵位巖體，常見晶洞構(gòu)造和（或）文象結(jié)構(gòu)。

5 總結(jié)與展望

AAG在A型花崗巖的基礎(chǔ)上得到了繼承和發(fā)揚，以含他形堿性暗色礦物的過堿性花崗巖為典型，還包括不含堿性暗色礦物的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類。AAG的判別就目前而言，側(cè)重甚至依賴于地球化學(xué)特征，它具有與其他花崗巖類不同的特征：高硅、富堿、貧Ca、Mg，高FeO*/MgO、Ga/Al、Rb/Ba，明顯富集F、HFSE和REE（Eu除外）而強烈虧損Ba、Sr、Eu、P、Ti和耐熔元素Cr、Co、Ni，呈右傾海鷗式REE配分模式。

各種判別圖解的建立，無非是在區(qū)別于其它花崗巖的地球化學(xué)特征上建立的，但地球化學(xué)圖解往往具有多解性，所以應(yīng)結(jié)合實際區(qū)別對待，同時了解圖解的內(nèi)涵和應(yīng)用范圍。另外，對于分異的A型花崗巖與分異或未分異的I、S型的判別亟待完善。

目前普遍認(rèn)為堿質(zhì)A型花崗巖為殼-?；煸闯梢颍c富Ca斜長石的分離結(jié)晶有密切關(guān)系，但缺乏確切的地質(zhì)證據(jù)。AAG可形成于各種大地構(gòu)造背景，具體產(chǎn)出環(huán)境為伸展體制，但實際屬于哪種伸展背景，還應(yīng)結(jié)合各種地球化學(xué)判別圖解，采用綜合的方法加以制約。另外，促使軟流圈地幔上涌的動力學(xué)機制也有待進一步研究，有必要開展多學(xué)科的深入研究和相互融合。

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Discrimination,Genesis and Tectonic Setting of Alkaline A-type Granite

ZHOU Zuo-min
(School ofEarth Sciences，East China InstituteofTechnology,Fuzhou 344000,Jiangxi,China)

Alkaline A-type granite(AAG)belongs to a subtype of A-type granitoids.The unique petrological feature,geochemical characteristics and formation tectonic setting of AAG is summarized to discuss the method for discriminate the AAG fromother type granitoid,which are also making for the different opinions for the genesis and geodynamics of AAG,what need deeply research in the future.

alkalineA-typegranites;discriminationcriteria;materialsource;petrogenesis;tectonicsetting

P548；P581

A

1007-3701(2011)03-0215-06

2011-02-26

國家自然科學(xué)基金項目(編號40572053).

周佐民（1986—），男，碩士研究生，主要從事巖石地球化學(xué)學(xué)習(xí)與研究.Email：zzm04013114@163.com