花岗岩是怎么形成的？

花岗岩（Granite）是一种岩浆在地表以下凝却形成的火成石，主要成分是长石和石英。花岗岩的语源是拉丁文的granum，意思是谷粒或颗粒。因为花岗岩是深港岩，常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒，因而得名。花岗岩不易风化，颜色美观，外观色泽可保持百年以上，由于其硬度高、耐磨损，除了用作高级建筑装饰工程、大厅地面外，还是露天雕刻的首选之材。

花岗岩来源：

最初由H．H．Read在1933年提出的“有各种各样花岗岩”的名言，事实上，提出的花岗岩分类方案至少有20种(见Barbarin，1990、1999年的总结；以及Frost等人2001年对较常用的分类方法所作的评论)。最普遍的分类方案是地球化学和/或称成因字母分类方案。    

花岗岩分为S型、I型、M型、A型和C型等(S型为由沉积岩改造而成的花岗岩；I型为岩浆起源；M型为地幔来源；A型为无水花岗岩；C代表紫苏花岗岩)；或者分为钙碱性、碱性、过碱性、过铝和铝质花岗岩等；或者根据构造背景分为“造山”花岗岩(大洋和大陆火山弧；大陆碰撞带)，“后造山”花岗岩(造山期后的隆起或塌陷区)，以及非“造山”花岗岩(大陆裂谷、热点、洋中脊、大洋岛)等。 

花岗岩历史：

作为大陆的标志性岩石，花岗岩构成大陆上部地壳的基础，且花岗岩的形成过程通常与大陆的构造作用、变质作用和成矿作用密切相关。从地质科学尚处于摇篮阶段的18世纪起，花岗岩成因问题就是众多争论的主题。有关花岗岩成因的论战，可见Gilluly(1948)、Pitcher(1993)和Young(2003)等人的论著，在此不一一列举。

需要提到的是，自板块构造理论在20世纪60年代问世以来，有关花岗岩成因的诸多解释，都被置于板块的理论框架中去重新认识。在许多情况下，认识似乎趋向一致，但实际争论仍在继续。

鲍文(Bowen)(1914，1922，1948)的玄武岩浆结晶分异理论的误区，是将矿物结晶顺序与岩浆岩从基性到酸性的岩石序列相结合。实验结果证明，玄武岩浆的结晶分异最终只能产生很少量的残余花岗质熔体，这与野外存在众多花岗岩的事实明显冲突(Holmes，1926；Read，1957)。矿物反应系列实际可以应用到不同组分的岩浆系统。换言之，从岩浆系统中最初晶出的不一定是基性岩，而最后形成的也未必就是长英质(酸性)岩石，因为从熔体中结晶的岩石的性质，取决于熔体的组分而非矿物结晶的顺序(Kennedy，1933)。

Walton(1960)就曾对Bowen的认识做过如下的评论：“鲍文的化学理论或将该理论应用于玄武质岩浆的分离作用并没有任何错误，这依然是岩石学的一个基本原理。但是，火成论僵硬地束缚一个单独的模式上，认为大多数火成岩的演化都是玄武岩浆入侵地壳冷却、结晶和分离之故，那就有点臆测了。同样的化学理论可以应用于其他模式”

20世纪40年代(Gilluly，1948)以H．H．Read为代表的“变成论”者和以N．L．Bowen为代表的“岩浆论’’者之间的争论，随着其后越来越多的学者认同花岗岩的岩浆起源而结束。然而，组成花岗岩体的岩浆来自何方?用Bowen的话表示：Whence the granites?(花岗岩从何而来?)

对于这一问题，压倒性的认识是：花岗岩由地壳中各种不同成分的岩石部分熔融固而形成。

这一观点揉合了早期关于花岗岩起源的两种不同认识：即岩浆论(认为花岗岩来自岩浆的结晶)和变成论(认为花岗岩是富硅铝的沉积岩在干或含水条件下经花岗岩化作用改造而成)。提出花岗岩是地壳岩石经超变质(深熔作用)的结果，这对研究地壳的起源和化学分异作用等具有重要意义，因为它们与特定时期内地壳的热状态和原岩的成分有关，包括可以产生多少花岗岩浆、花岗岩形成时的温度和水的数量和来源、构造背景和板块作用过程等等。

人们要想恰当地理解所谓“花岗岩问题”，首先要搞清楚地质学家是如何获得形成现行学说结论的。因而有必要系统地阐述一下一个世纪以来或更久的观念的知识。从这些叙述可以看出，在最近二、三十年里发展起来的许多“新概念”正是过去100年或

150年一直在探讨和争论的题目。

在二十世纪三十年代，地质学家们就在哪些花岗岩是岩浆形成的，哪些是变质形成的或交代形成的这个问题上进行着激烈地争论。这一争端早在水戍论时代就已开始，直至十九世纪中叶，还纠缠于花岗岩是由水溶液中沉积形成的观念上。尽管自赫顿(Hutton)起，就已经认识到变质作用过程(莱伊尔提出的术语)，虽然对其性质还不够十分了解。甚至在使用显微镜以前，关于花岗岩是变质形成的问题就已经写了很多。赫顿本人则极力地提倡岩浆成因的观点。

据赫顿意见，花岗岩不整合侵入层状岩石的特点、粗粒结晶组构和斜交岩层的花岗岩脉，都被认为是花岗岩由“地下熔浆(subterranean lava)”结晶形成的证据，地下熔浆后来称之为“岩浆”。

关于“岩浆”习性方面，如果不假定有水的存在，那么就会有许多情况不能够很好地解释，这一点早巳受到重视。在花岗岩的情况里尤为重要，因此这里有必要事先叙述一下十多年前复兴起来的一个问题。斯帕兰茨尼(Spllanzani，1794)可能是最先认识到水必须在熔融态岩石中出现的成因意义。其后，施科劳普(Scorp，1825)曾探讨过水在熔岩当中的赋存意义，而舍雷尔(Scheerer，1862)则更明确地把水的存在跟花岗岩岩浆联系在一起了。

此外，邦森(Bunsen，1861)也讨论过花岗岩的地质学问题，特别是讨论了花岗岩的成因问题。当时，已知在熔融状态下石英的结晶温度高于正长石，而且比云母的结晶温度高更多。“反火戍论者”不承认花岗岩是由岩浆形成的，并坚认如果花岗岩确实是由岩浆形成的话，那么在花岗岩当中这些矿物的结晶顺序应该是石英一正长石一云母。众所周知，实际结晶顺序正恰恰相反。因此证明花岗岩不可能是火成的。邦森认为，一个旷物熔点与在另一情况下旷物从其溶液中结晶的温度是不一样的。另一方面，在进一步讨论中，他对一些化学组分在水溶液中的行为进行了对比工作。
 

关于花岗岩化(酸性物质的迁移)的概念要追溯到1836年莱伊尔的时代。在当时有关花岗岩戍因问题的争改可以针对奥斯陆地区的情况来说明。利奥波德·冯·布赫(Leopold．Von．Buch)在十九世纪初期对该地区进行过调查，而查理斯·莱伊尔1837年在凯尔霍(B．M，Keilhau)的指导下也对这一地区进行了调查。

关于这些调查霍耳蒂达赫(HoltedahI，1963)做过充分地评论。据这一记载，冯·布赫(魏尔纳的学生)相信这个地区的大多数花岗岩与玄武岩和其它“暗色”岩一般所表现的形式一样，覆盖在含化石的建造之上，而德拉明花岗岩(Drammen granite)则比石灰岩老，伏于灰岩之下。可是莱伊尔非常怀疑这些解释，他认为，有的地方花岗岩可以斜覆在沉积岩上，但这是一个次要特征，普遍地是花岗岩延伸出脉体贯入到相邻的地层中，并使灰岩变成大理岩，使页岩变为云母片岩。实质上，他采纳了赫顿的关于深成活动的概念；熔融物质猛烈地侵入到较老的建造中并使上覆岩体产生逆冲作用。然而，凯尔霍不接受这些观念，他不理解在原先曾为喷发岩所占据的地方，如何能会有如此巨大的空间为浸入到其中的侵人体开放。

早往1838年，凯尔霍可能是首先重视到关于火成岩体侵位的“空间问题”的人。

凯尔霍提出了他的“变成作用”(transmutations)学说来代替上述观念。这一论点的看法是：早期岩体为一个缓慢而稳定的过程改造成为花岗岩和正长岩。凯尔霍将这一过程称之为“造花岗岩作用”(granitification)。他并声称找到过一个由沉积岩转变为花岗岩的实例；对于这一变化他既没重视与深部现象的联系也没考虑所涉及的温度升高。

凯基鲁尔夫(Kjerulf，1855，1879)则主张奥斯陆的花岗岩是火戍的。他承认凯尔霍所提出的空间问题，但他认为灼热的侵入体吞噬了先前沉积岩。因而在火成岩岩石学中引入了“同化作用”的概念。过几十年后，密歇尔—列维(Michel-Levv，1894)——可能尚不知凯墓鲁尔夫的著述——在法国阐述花岗岩的成因时引用了交代作用和同化作用的概念。

十九世纪末，花岗岩是由变质作用和交代作用形成的概念在法国颇为盛行。像挪威的凯基鲁尔夫那些在法国和英国受过教育的人则偏重于“岩浆火成”(magmatic—igneous)说的观点。

在芬兰、塞德霍姆(1893)原来反对过加拿大人劳森(A，C．Lawson)的观点， 劳森曾认为侵入到原始地壳和最老的沉积岩当中的那些最古老的花岗岩，是由于最底部的最老沉积物经过重熔作用形成的。塞德霍姆(1892)认为环斑花岗岩是真正的岩浆岩，在强烈的垂直移动期之际，岩浆能充填到似地堑的凹陷中(graben-like depressions)，就在这个时期环斑花岗岩呈大型的岩体侵入。
 

       塞德霍姆对于其它一些花岗岩提出了他自己的再生作用和深熔作用概念，这些概念部分地与劳森在加拿大所阐述的概念相一致。泰格斯蒂德(T/gerstedt，1893)在描述芬兰南部的一些混成岩(后来这种岩石被称为混合岩)时，他发表了一个略不相同的概念。他认为这些岩石是由于花岗质物质贯入到变质了的沉积物一片麻岩中而形成的。这种花岗质物质含有相当一部分水，这些水的存在加速了作用的进度，并使花岗质物质形成细小的脉体贯入到片麻岩中。于是他又重提用水的存在解释窄小阻延长很远的细晶岩质脉体的形成；若用其它方式解释它们的形成就会遇到相当大的困难。

一般队为，花岗岩普遍形成巨大岩基。事实上，这些岩基很少是花岗岩，而大部分是山花岗闪，陡岩和石英闪长岩组成的。然而，有一些花岗岩则被认为是形成岩盖、岩盆或岩穹(domes)。

确定花岗岩的产状是一个很重要的问题，描述产状所使用的术语，在采用它们的人来看是具有戍因含意的。据吉尔伯特(Gil-bert，1877)的意见，岩盖是岩浆上升运动所造成的结果，而岩盆的含义则是岩浆被动地役位到底盘塌陷所形成的空间里。岩基这一术语是休斯(Suess，1895)推荐采用的；要想推断一个岩基的浸位漠式颇为困难。休斯本人曾以“用赤热的火钳强行穿入木板的进行过程”来比拟岩浆上升穿过地壳的进程。

尽管如此，这个生动的比喻还决不是解释(列文生—列星格语)。凯基鲁尔夫(1855）和密歇尔—列维则认为岩体是由岩浆逐渐地同化围岩形成的，岩浆上升速度取决于岩浆消化围岩和顶板的速度。后来，九1923年克洛斯(Cloos)认为，许多曾被假定为岩某的岩体，实际上是一些大型侵入岩床，对于岩床的侵位来说，棘手的空间问题就不再是一个问题了。岩穹构造之中，往往有一个花岗质的内核，周围为片麻岩环绕。

芬兰地质学家盖多林(Gadolin，1858)是第一个描述布苏萨利(Pusunsaari)拉道格(Ladoga)湖北部岩穹构造的人。据他的意见，岩穹构造是花岗岩岩体山下面侵入到了片麻岩建造，上部接触面倾角较缓，向下角度逐渐增加而被侵入建造保持平缓并由核部向外倾斜度减小。1951年爱斯柯拉关于岩穹做了如下解释：“正如在我1949年的论文中所总结的，事实表明，花岗岩化作用在加入大量钾质和体积增加的情况下，特别改造了岩体的边缘部分，而使古老侵入体隆起穿入岩穹之中”。