花岗岩中的暗色微粒包体
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发布时间：2022-04-23 22:18
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时间：2022-05-02 06:39
许多人认为，花岗岩中的暗色微粒包体是岩浆混合作用最显著、最直接证据，是研究混合作用方式、端员组分的性质、成岩过程的物理化学条件等不可缺少的信息载体，是了解壳幔作用的窗口。认为镁铁质微粒包体（mafic microgranular enclaves，MME）对于研究壳幔深部作用过程、探索地壳生长与地壳增生事件、反演地壳结构、探讨构造动力学演化及花岗岩浆侵位空间及其地球动力学有很重要的意义（王涛，2000；莫宣学等，2002；李永军等，2004）。本书认为，上述说法大大夸大了暗色微粒包体在花岗岩成因上的意义。实际上，花岗岩中广泛出露的暗色微粒包体，可能恰好说明玄武质岩浆和花岗质岩浆混合程度上明显的差异。
根据Didier et al.（1991）等的研究，花岗岩中的包体可分为3类，即捕虏体、残留体和镁铁质微粒包体。他们在研究法国*地块的海西期花岗岩时，认为镁铁质微粒包体可能是散布于花岗质岩浆内部的基性岩浆团固结的产物。暗色微粒包体形态各异，最常见的为浑圆状和椭圆状，大多数包体与花岗岩有清晰的界限。包体的体积通常很小，绝大多数直径不到1 m，常成群成带密集分布。而花岗岩非常大，直径可达几至几十至上百公里，如此大的花岗岩连不到1 m的包体也吞吃不了，可见花岗岩混合的能力有多大了。
花岗岩中的微粒包体的成分主要是闪长质的，少量为辉长－闪长质和石英闪长质，推测其源岩可能是玄武质岩浆（以岩脉、岩墙、岩枝、岩瘤等型式出现）（洪大卫，1994）。Huppert and Sparks（1988）指出，镁铁质微粒包体代表较热的偏基性岩浆，而寄主花岗岩代表较冷的酸性岩浆，二者的组成、温差决定了两种岩浆具有不同的物理性质，其中影响最大是岩浆黏性的差别（引自肖庆辉等，2002，第288页）。由于玄武质岩浆的黏性低，可以比较容易地与周围的花岗质岩浆混合，使玄武质岩浆成分变得更加酸性（玄武质转变为闪长质成分）。Castro（2001）研究了熔体成分对斜长石成分结构特征的制约，指出由于基性岩的固相线温度明显高于花岗岩，很难想象花岗质岩浆能够大规模地同化基性岩。玄武质岩浆的熔融温度高（约1000℃或更高），而花岗岩只有700℃～800℃。当玄武质岩浆进入花岗岩浆时，玄武质岩浆由于黏性低，温度高，可以很快吸收并消化少量花岗岩的组分使玄武岩自身成分迅速发生变化；而花岗质岩浆由于黏性大，很难将玄武质岩浆成分吸收进来并迅速消化。因此，玄武质岩浆混合花岗岩的程度远远大于花岗质岩浆混合玄武岩的程度，即混合的主体是玄武质岩浆而非花岗质岩浆。混合后，原先的玄武质岩浆已经不存在了，变为玄武－安山质或安山质成分的岩浆，而花岗质岩浆却没有发生明显的成分变化，仅仅是在包体周围的岩浆可能发生了一些很难察觉的变化。而且，玄武质岩浆随着与花岗质岩浆的混合使之温度降低，当玄武质岩浆成分向闪长质成分转变时，由于闪长质岩浆固结的温度比玄武质岩浆低，因此，闪长质岩浆将很快固结，形成淬冷结构（微粒包体）。当包体随温度下降而固结时，花岗质岩浆由于结晶的温度低，仍然可能处于熔融的塑性状态，仍然具有流动性。但是，这时的花岗质岩浆已经不可能与已经固结的闪长质的微粒包体发生物质交换作用了。由于岩浆可能一直在运动，而且是以不同的速度在运动（例如，靠近岩浆房或岩浆通道边部的岩浆运移的速度较慢，靠近岩浆的内部运移的速度较快），可以将原先比较大的玄武质岩浆撕裂成小的块体，构成野外常见的形态各异的暗色微粒包体群。因此，与其说暗色微粒包体是花岗质岩浆混合的证据，还不如说是玄武质岩浆混合的证据。
那么，暗色微粒包体给我们的启示是什么呢？
（1）根据包体的成分和结构推测，在大多数情况下包体的源岩可能是玄武质的。玄武质岩浆是幔源的，花岗质岩浆是壳源的，暗色微粒包体是幔源岩浆与壳源岩浆混合的产物。
（2）暗色微粒包体大多是闪长质成分的，其初始成分大多是玄武质的。因此，暗色微粒包体不是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据，而是玄武质岩浆混合能力强过花岗质岩浆的证据（详见下节）。
（3）暗色微粒包体在I型花岗岩中常见，在S型花岗岩中虽然也有报道，但比较少见。这似乎已经成了区别I和S型花岗岩的不成文的标志之一。暗色微粒包体之所以经常出现在I型花岗岩中，可能表明I型花岗岩的成因与玄武质岩浆有更加密切的关系。I型花岗岩形成的温度高于S型花岗岩，可能需要有来自地幔的热的供给才能使原岩发生部分熔融。暗示含有包体的花岗岩可能与玄武质岩浆的底侵作用有关，可能来自地壳的更深的部位。
（4）包体的出现说明，大体在花岗岩熔融的同时（或花岗质岩浆未固结前）有玄武质岩浆的活动。暗示花岗质岩浆的形成可能与该期玄武质岩浆有关，但是，也可能与该期玄武质岩浆无关。因为，包体的存在表明花岗质岩浆的熔融在前，玄武质岩浆的注入在后。而花岗质岩浆的熔融应当与熔融之前或同时发生的玄武质岩浆的底侵事件有关。
（5）由于玄武质岩浆的成分（包括主元素、微量元素和同位素成分）已经发生了极大的改变，因此，很难利用包体的成分来恢复或推导其源岩（即玄武质岩浆）的成分了。因此，即使包体的源岩可能反映了底侵事件，也很难利用包体来探讨壳幔深部作用过程、地壳生长与地壳增生事件并反演地壳结构了，包体的地球动力学意义是极其有限的。
