花岗岩类岩石产于多种构造环境中,主要类型有以下几种。
1.大洋中脊斜长花岗岩
产于大洋中脊环境,或出现在造山带蛇绿岩套中,在时间、空间上与洋中脊镁铁质火成岩共生,构成镁铁质层状堆晶岩的一部分。可以在蛇绿岩中呈岩墙、网状岩脉产出,也可在堆晶辉长岩及席状岩墙中呈夹层产出。岩石的矿物组合为Q+Pl+Py+Ilm+Mt,其中Q+Pl>90%(体积分数),岩石类型有淡色英云闪长岩(leucotonalite)和奥长花岗岩(trondhjemite)。一般认为大洋斜长花岗岩是幔源岩浆分异的产物,应为“M型”花岗岩,但不同地区斜长花岗岩的研究表明,其成因较复杂,有由玄武质岩浆结晶分异成因(Menot等,1988)、熔离分异成因(Dixon等,1979)和由大洋玄武岩及其变质的角闪岩部分熔融成因(Gerlach,1981;Flagler等,1991)等观点,可能其中还包括了“I型”花岗岩。
2.洋-洋会聚环境的花岗岩组合
由于洋壳的消减作用,消减洋壳(玄武岩可能还有深海沉积物)及地幔楔的部分熔融形成岛弧火山岩和占次要地位的花岗岩类侵入体。花岗岩类岩石组合为辉长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩。Key等(1990)认为Aleutian岛弧中的这套花岗岩组合主要是由幔源钙碱性玄武岩浆分异形成的。部分花岗岩可能还与岛弧基性火山岩的重熔成因有关。从化学成分上看,相当于“M型”和“I”型花岗岩。
3.非造山大陆伸展环境的花岗岩组合
与成因分类相对应的是A型花岗岩,即非造山花岗岩。这类花岗岩的分异较彻底,矿物成分和化学成分相当于碱性花岗岩,在镁铁矿物中具很高的Fe/Mg比值。产出部位常与大陆裂谷有关,与裂谷成因碱性辉长岩及正长岩等共生。A型花岗岩是地盾区与裂谷有关的岩浆活动产物,也是造山带稳定后的深成活动产物。关于这类花岗岩的成因可能较复杂,形成于造山后的A型花岗岩一般被认为是地壳中早期熔融形成造山花岗岩后的耐熔残留物质再次熔融形成的;而大陆裂谷环境的A型花岗岩则多与幔源碱性玄武岩浆的结晶分异有关。
4.太古宇英云闪长岩组合(TTG)
这是产于太古宇绿片岩地区的一类特殊的花岗岩组合,在太古宇低绿片岩地区大面积分布,岩石组合有英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩,可呈直径小于2km的片麻岩穹产出,也可形成大面积的花岗质正片麻岩。矿物组合较稳定:Q(体积分数25%~35%)+Pl(An20~An35)(体积分数40%~60%)+Bi(体积分数5%~10%)+Hb(体积分数0~5%)。化学成分上,A/CNK≈1,w(K2O)/w(Na2O)<0.5,高Ba、Sr,低LIL元素,REE丰度低,但具强烈的稀土分馏,(La/Yb)n达150。岩体中常含有镁铁质岩石包体。关于太古宇英云闪长岩的成因,Rapp等(1989)提出了一种模式:幔源玄武岩经变质作用形成含石榴子石的角闪岩,部分熔融可形成英云闪长质岩浆,经分离结晶作用形成TTG组合。
5.大洋-大陆会聚环境的花岗岩组合
花岗岩主要分布在会聚板块的边缘及大陆增厚的地区。造山带花岗岩可分为两大类,一是在造山运动时期形成的花岗岩,褶皱作用(造山作用)、区域变质作用和花岗质岩石的形成大体上是同时的;另一类是造山运动后形成的花岗岩,是造山带进入稳定发展时期形成的,主要受区域性断裂的控制,成带状延伸。活动大陆边缘花岗岩的物质来源复杂,不同的构造部位岩浆形成的条件差异较大,因此常出现较复杂的花岗岩组合。可能出现的成因类型有:由玄武质岩浆分异形成的M型花岗岩和由变质沉积岩源区重熔形成的S型花岗岩以及由地壳火成岩源区熔融形成的I型花岗岩。
造山带的变质温度足以使地壳中的一些变质岩发生部分熔融,泥质变质岩熔融温度为650℃,角闪岩(相当于安山质的变质火山岩)的起始熔融温度为700℃。尤其是在俯冲带,来自深部的岩浆热可使熔融作用更易发生。