2016-10-10 收稿; 2017-01-20 改回. 第一作者简介: 张旗, 男, 1937年生, 研究员, 岩石学和地球化学专业, E-mail: [email protected] 文中指出，花岗岩研究存在两个误区：（1）花岗岩没有自己独立的理论，花岗岩主要是效仿玄武岩的理论；（2）花岗岩的理论主要是应用板块构造的理论，而板块构造的理论并不适合大陆花岗岩。板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题（如安第斯），不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少，绝大部分在大陆。花岗岩能否分离结晶是学术界争论的重大问题，本文从野外和镜下关系上、从理论上、方法学上和三段论法的逻辑学上进行了分析，指出花岗岩分离结晶作用是不可能的。混合作用是又一个争论的焦点，花岗岩是能够发生混合作用的，关键是笔者认为，花岗岩的混合作用主要发生在下地壳底部，而不是在花岗岩侵位和上升的过程中。目前，花岗岩研究领域里地球化学最受重视，花岗岩地球化学研究应当着力解决两个问题：（1）解决生产中提出的问题；（2）解决地球化学学科自身发展提出的问题。离开这两条，花岗岩地球化学研究即迷失了方向。笔者认为，花岗岩区分为大洋系列和大陆系列，位于海洋和海洋边缘受俯冲作用影响的为大洋系列；位于大陆内部的属于大陆系列。现存的一些花岗岩构造环境判别图仅适用于大洋系列的花岗岩，而不适用于大陆系列的花岗岩。大陆系列花岗岩的地球动力学意义不是构造环境或碰撞环境，而是地壳底部温度和压力状况。我们提出的花岗岩按照Sr-Yb的分类，适合于解释大陆花岗岩的地球动力学问题。花岗岩与成矿的关系是学术界争论的重大问题，争论的焦点主要集中在两个问题上：（1）岩浆是怎么形成的?岩浆源自哪里?（2）流体是怎么形成的?流体来自哪里，流体如何上升?为了探讨上述问题，文中主要讨论了岩浆热场理论，希望用这个理论去解释与花岗岩有关的各种成矿作用，包括与岩浆有关的各种变质和沉积热液成矿作用以及岩浆热场对煤和油气的影响等。在此基础上，提出了“与花岗岩有关的成矿组合”的概念。岩浆热场最重要的意义可能是解释了大规模岩浆活动为什么与大规模成矿作用有关的问题，指出大规模岩浆活动所造成的是1+1 > 2的效果。大数据技术是当今社会的热门话题，大数据的特点主要不在于数据的大，而在于思维的新，用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调“因果关系”，重视“关联关系”；不关注“为什么”，只关心“是什么”，是大数据思维的特点。其实这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。板块构造引发了地球科学的一场变革，但是，它只限于地球科学理论上的变革。而大数据带来的这场变革主要不是体现在地球科学理论方面，而是地球科学研究方法和研究思路方面，它所带来的效益将是前所未有的。 关键词 : Abstract : Granite and continental tectonic and their relationship with mineralization is two of the most widely discussed fields among earth sciences, for hundreds of years, it has made great achievements and great progress of petrology and mineral deposits. However, there are still problems in basic theory of granite. Two misunderstandings in granite researches: (1) granite without its own independent theory, granite is mainly follow the theory of basalt, such as fractional crystallization, the magma mixing, magma source, tectonic environment, etc. (2) the theories of granite is mainly the application of plate tectonic theory, and plate tectonic theory is not suitable for the study of continental granites. Plate tectonic theory is a good theory, but the plate tectonic theory can only solve the problems of the ocean and the edge (Andes), can't solve the problems of the continent itself. Granite is mainly located in the continent, very few in the ocean. Fractional crystallization of granite is a major issue of the academic debate, this article points out that the granite fractional crystallization is impossible, is analyzed from the field, the microscopic relations, theoretically, the methodology and the logic of syllogism. Magma mixing is another issue, and the author believed that the mixture of granite mainly occurs in the bottom of the earth's lower crust, rather than in the process of granite emplacement and rising. Magmatic emplacement, leaving the source area and the temperature drop, is not conducive to the magma mixing. Granite is mainly physical mixing (basalt is a chemical mingling). At present, geochemical research is the most valued in the granite field. Granite geochemical research should focus on solving two problems: (1) solving questions raised by production; (2) deal with the problem raised by geochemistry their own development. Granite geochemical research is lost with leaving this two. About granite and continental tectonic problems, the author thinks that, granite should be divided into the ocean and the continental series. Located in the edge little affected by the subduction of the ocean and the sea is the ocean series; Located in the continental interior series belong to the continental series. The granite tectonic environment discrimination diagrams only apply to the ocean series. Geodynamic meaning of continental series is not a tectonic environment or the environment, but the temperature and pressure conditions at the bottom of the earth's crust. We have put forward the classification by the Sr-Yb, suited to explain geodynamics of continental series. The relationship between granite and the mineralization is a major issue of the academic debates, which focuses on two issues: (1) the magma is how formed? The magma derived from where? (2) the fluid is how formed? How fluid to rise? In order to discuss the above issues, this paper mainly discussed the magmatic thermal field theory. Using this theory to explain the mineralization related to granite, including a variety of related to the magmatic metamorphic sedimentary hydrothermal mineralization and magmatic thermal field's influence on coal and oil and gas, etc. On this basis, put forward the concept of "metallogenic combination" related to granite. The most important meaning of magmatic thermal field is probably explain why a large magmatic activity related to large-scale metallogeny, points out that 1+1 > 2 effect caused by the magma activity. Large-scale magmatic activities not only solved the problem of large-scale mineralization, also solved the problem of polymetallic mineralization. Big data technology is a hot topic. It can be applied to the study of granite rock and ore deposits completely, the author thinks that. The main characteristic of the large data is not in a big data, but in the new ideas. The characteristic of big data is using new ideas to deal with data. Don't emphasize "causality", takes the "relationship". Do not focus on "why", and only care about "what", which is the characteristic of big data. Actually this is probably the most consistent with the characteristics of geological prospecting. Many people are especially interested in ore deposit genesis; in fact, it is likely that the relationship between ore deposit with strata, rock mass, structure, mainly a causal relationship rather than genetic relationship. The ore deposit study thinking is interlinked with big data. Plate tectonics triggered a revolution in earth science, but it is limited to earth science theory of change. And big data brings the change is not main reflected in earth science theory, but the earth science research methods and research ideas. There will be an unprecedented benefits brought by it. Key words : Granite Continental tectonics Plate tectonics Fractional crystallization Mineralization Magma thermal field Big data 1 引言

花岗岩及其与成矿的关系是地球科学界最关注的领域之一，几百年来，已经取得很大的成绩，推动了岩石学和矿床学的极大的进步。但是，花岗岩许多基本的理论仍然存在问题，例如花岗岩分离结晶的理论，虽然绝大多数花岗岩专家坚信该理论，但是，实际上，该理论并未得到野外实践的支持，至少笔者是持怀疑态度的。现在，大家都非常关注地球化学领域的研究，这个领域在花岗岩研究中一花独放，取得了许多骄人的成绩，但是，笔者对目前花岗岩地球化学研究的现状是不甚满意的。花岗岩与成矿的关系很密切，由于花岗岩理论出了问题，导致以花岗岩理论为基础的矿床学理论部分也出了问题，这主要体现在岩浆热液矿床方面，主要反映在成岩和成矿关系的领域。本文提出的岩浆热场问题就是为了解决这个问题的一个尝试。花岗岩与大陆构造的关系是大陆花岗岩研究的最重要的课题，陈国达先生在这个方面曾作出过杰出的贡献，这是学术界应当大力推广大加发扬的，可惜近年来关注这个课题的学者并不多。为此，香山科学会议就花岗岩与大陆构造的关系以及花岗岩与成矿的关系进行了广泛的讨论，提出了一些具有远见卓识的认识，是花岗岩研究历史上一个具有重要意义的里程碑。本文拟就花岗岩和成矿两个方面谈一点不成熟的见解，希望得到大家的批评指教。

2 花岗岩研究的几个关键问题 2.1 花岗岩研究的两个误区

(1) 花岗岩没有自己独立的理论，花岗岩主要是效仿玄武岩的理论，如分离结晶、岩浆混合、岩浆源区、构造环境等。花岗岩分类是花岗岩理论的重要体现，如I型和S型、钛铁矿和磁铁矿型、同熔型和改造型等，大体是从岩浆成分出发，主要是探讨岩浆源区组成的。花岗岩和玄武岩同属于岩浆，因此，在某些方面，花岗岩与玄武岩是相通的，可以借鉴玄武岩的理论；但是，在许多方面，花岗岩与玄武岩是不同的，不能借鉴玄武岩的理论。关键的不同在于岩浆的粘性，花岗岩粘性大，玄武岩粘性低，因此，许多适用于玄武岩的理论，将其刻板地应用于花岗岩，就出现了问题，详见后面的讨论。

(2) 大陆花岗岩是花岗岩中的主要部分，大陆花岗岩不能应用板块构造理论进行研究。可惜西方科学家最早就是用板块构造的理论研究大陆花岗岩，才导致花岗岩研究步入误区。例如花岗岩构造环境判别图，完全是仿效玄武岩的理论来拟定的，花岗岩判别图中关于碰撞和碰撞后花岗岩的区分遵循的是板块构造的理论。大陆花岗岩很多，华北和华南中生代花岗岩与哪个板块有关？是哪个板块与哪个板块碰撞或碰撞后形成的？碰撞带在什么地方？不碰撞就不会产生花岗岩？这些问题并不复杂，只要问几个为什么就可以明白。许多人还喜欢用板块俯冲模式来解释所研究地区的花岗岩构造环境问题，例如中国东部中生代花岗岩，如果是这样，请注意思考两个问题：① 花岗岩形成时板块俯冲带在哪里？距离花岗岩有多远？② 花岗岩形成时古太平洋板块向哪个方向俯冲？如果你能够对上述两个问题有比较明确的答案，你可以讨论俯冲与花岗岩的问题，否则就很难令人相信。板块俯冲对大陆影响的记录一般不超过300km，最宽约500~800km，超过这个宽度，俯冲带的影响是几乎无法考虑的。板块构造理论是很好的理论，但是，板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题(如安第斯)，不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少，绝大部分在大陆。大陆花岗岩需要用大陆构造的理论进行研究，才能走上正轨。

2.2 花岗质岩浆能否分离结晶？

这是一个争论多年的问题，绝大多数花岗岩专家认为花岗岩能够分离结晶，而笔者认为不可能，笔者为何这样坚持？

(1) 花岗岩分离结晶的理论源于玄武岩分离结晶的理论，玄武岩怎么论证岩浆是否经历了分离结晶作用？不是根据玄武岩的野外观察，也不是根据玄武岩薄片的室内鉴定，而是从对大的基性和超基性侵入体的研究中得出来的，是从堆晶岩的研究中得到启发的。例如：斯凯尔嘎德、布什维尔德、斯蒂尔沃德，肖德贝里等，是先发现在这些侵入体中存在堆晶岩以及堆晶结构，才追根溯源认识到是岩浆中存在的分离结晶作用导致的。因此，对于玄武岩来说，是先发现了堆晶岩，才推导出岩浆分离结晶作用。花岗岩如果能够分离结晶，那么，与花岗岩平衡的堆晶岩(如角闪石岩、黑云母岩、角闪斜长石岩， 图 1右 )在哪里？最近，有一种层状花岗岩(layered granite)的说法，实际上主要是花岗质岩浆流动构造的表现。因为，这些所谓的“层状”结构不是处于岩浆房底部，且规模甚小，无法与花岗岩的巨大体积相匹配。本文第一作者在北京碓臼峪花岗岩中就见到过类似的现象，那是流线而非堆晶作用形成的层状花岗岩。上述现象，也有人解释为物理风化的结果( 魏罕蓉和张招崇, 2007 )，此外，还有沿层交代的见解( 陈毓川和王登红, 1996 ; 吴烈善等, 1997 )； 陈国能(1998) 认为，重熔花岗岩可以是成层的，岩基物质来自原地。

Fig. 1 辉长岩分离结晶的结果是Mg ^# 数值增加，而SiO ₂ 的含量基本上不变；辉长岩分离结晶的堆晶岩为纯橄岩、辉石岩、橄榄辉石岩、辉长岩和角闪石岩等(左图).花岗岩类由石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩组成，流行的见解认为它们之间可能存在演化的关系，如果这个假定成立，则随着SiO ₂ 含量的增加(注意：不是随着Mg ^# 数值的增加！)，石英闪长岩演化为花岗闪长岩和花岗岩，应分离出角闪石和黑云母，角闪石和黑云母密度大，将结晶分离堆积在岩浆房的底部成为堆晶岩(角闪石堆晶岩、黑云母堆晶岩或角闪石-黑云母堆晶岩等，右图).野外如果能够见到上述堆晶岩，则上述理论成立.实际上野外见不到上述堆晶岩，所以上述理论是可疑的或是似是而非的.右图中也表示了锆石和磷灰石分离结晶的可能性，锆石和磷灰石由于自身结晶习性可以结晶成为自形的晶体，但是，不可能发生分离结晶作用堆积形成堆晶岩，原因是锆石和磷灰石粒度太小，由于粘性的限制而不可能分离结晶下沉到岩浆房的底部 Fig. 1 Fractional crystallization sketch of gabbro (left) and granite (right)

(2) 玄武岩发生了分离结晶作用，因此，有未分离的原始岩浆与分离之后的演化的岩浆之分，花岗岩有原始岩浆吗？

(3) 玄武岩结晶分离以MgO和Mg ^# 数值的变化为标志( 图 1左 )，在玄武岩分离结晶过程中，SiO ₂ 含量基本保持不变( 张旗等, 2008 )。花岗岩呢？很少有人讨论花岗岩的MgO问题，却以SiO ₂ 为标志作为哈克图解判别的基础，这是明显的偷换概念。

(4) 学术界有一种高分异花岗岩的说法，主要指的是SiO ₂ 含量特别大的、负铕异常特别明显的钾质花岗岩。这些花岗岩由于明显富Si，粘性特别大，如何分异?且还是高分异？

总之，花岗岩不能分离结晶的理由是：

(1) 从实践上说，野外和镜下没有证据。有些人认为野外可以看见花岗岩和钾长花岗岩的演化关系，那么，演化的对应产物堆晶岩在哪里？某些所谓的层状花岗岩，有些人认为是花岗岩能够分离结晶的证据，实际上，上述层状花岗岩既不出现于花岗岩边部，也不出现于花岗岩体的底部，实际上并非堆晶(分离结晶)成因的。

(2) 从理论上说，鲍文反应原理需要修正。花岗岩能够分离结晶的原理是来自于鲍文反应原理。鲍文反应原理是1928年提出来的( Bowen, 1928 )，是当时科学成果的总结。但是，从今天的角度看是有瑕疵的，即鲍文反应原理适用于玄武质岩浆而不适用于花岗质岩浆，鲍文反应原理需要修正。

(3) 从方法学上说，哈克图解只是工具，不是证据。许多讨论花岗岩分离结晶的文献所提供的主要是哈克图解的证据，哈克图解是可以有不同解释的，哈克图解只是工具，不是证据，证据是现象( 张旗, 2012a )。

(4) 从逻辑学上说，对三段论法存在误解。人们通常认为，岩浆是能够分离结晶的(大前提)，花岗岩是岩浆(小前提)，所以花岗岩浆能够分离结晶(结论)。这就是人们通常理解的花岗岩分离结晶的三段论法。实际上，这个三段论法的大前提是有瑕疵的，应当修改为：粘性低的岩浆是可以分离结晶的(大前提)，玄武岩是粘性低的岩浆(小前提)，所以玄武岩能够分离结晶(结论)，这是正确的。同样，粘性低的岩浆是可以分离结晶的(大前提)，花岗岩是粘性高的岩浆(小前提)，所以花岗岩不能分离结晶(结论)。这样的三段论法才是正确的，这是忽视了量变质变规律(对岩浆的粘性变化而言)的误解( 张旗, 2012b )。

花岗岩能否分离结晶，几乎成为学术界最大的争论问题之一了。可惜我们在争论中却忽略了一个重要的概念，使争论陷入误区。什么是分离结晶？百度百科回答：“fractionation crystallization，岩浆因温度、压力降低结晶时，熔点较高的组分首先晶出，形成固相，易熔组分则残留在岩浆中。早期晶体晶出后与残余岩浆分离而不发生反应，称为分离结晶。”可是，许多人却把野外见到的辉长岩、辉长闪长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等一系列岩体的出现解释为分离结晶引起的。这完全不同于岩浆分离结晶的概念，也不是分离结晶的产物。花岗岩中如果没有如 图 1 右的过程，就不能使用分离结晶的术语。花岗岩不同于玄武岩，虽然它们都是岩浆，但是有质的区别，这正是我们需要研究的，而不是简单的按照玄武岩的理论去解释花岗岩的问题。

2.3 花岗岩混合问题

我们不否认花岗岩能够发生岩浆混合作用，关键是花岗岩混合作用主要发生在哪里？我们认为，混合主要发生在下地壳底部，在花岗岩形成的过程中。花岗岩从初始熔融到形成具有一定规模的熔体，混合是一个重要的过程，花岗岩初始熔融的成分是多种多样的，经过混合、对流(而非分离结晶)而使花岗岩趋于均一化。下地壳本身是不均一的，成分是多变的，不同源岩形成的初始花岗岩成分也是不均一的。混合不会改变花岗岩的总体成分，富硅的埃达克岩与贫硅的埃达克岩混合仍然是埃达克岩，富碱的南岭型与贫碱的南岭型花岗岩混合仍然是南岭型花岗岩。许多人关注花岗岩侵位过程中的混合以及花岗岩与玄武质岩浆的混合、玄武质包体的混合。这种混合的规模无法与下地壳底部的混合相比拟。因为，花岗岩一旦离开源区向上侵位，即处于降温过程，降温使粘性增加，是不利于岩浆混合的。降温过程中的混合的能力是很低的，是不足以影响花岗岩的总体成分的。

花岗岩混合是从野外和薄片观察发现的，花岗岩通常是不均匀的，无论从结构上还是成分上。花岗岩成分上和结构上的不均匀，主要是从源区带来的，侵位过程中也有发生，如流动分异过程，这是局部的。而玄武岩的混合不是从野外和薄片中观察到的，而是从玄武岩化学成分的变化中发现的，混合后和混合前的玄武质岩浆在薄片和结构上没有任何显示，只有地球化学数据能够加以区分。说明玄武质岩浆的混合主要是化学混合，而花岗质岩浆的不均匀结构则是物理混合的表现。

2.4 花岗岩地球化学研究的两个方向

花岗岩地球化学是现在许多人研究的重点，地球化学研究的方向笔者认为有两条：

(1) 解决生产中提出的问题；

(2) 解决地球化学学科自身发展提出的问题。

离开这两条，花岗岩地球化学研究即迷失了方向。地球化学研究应当以岩石学和构造地质学研究为基础，抛开岩石学和构造学，以地球化学代替大地构造分析不是不可以，而是要慎重。应当强调野外地质的研究，不顾野外地质，只是采样，分析，出文章，这种研究方法是危险的，这样研究得出的结论可能也是值得商榷的。值得警惕的是，目前的现状有偏离地球化学正确研究方向的苗头，应当引起学术界的高度重视。

3 花岗岩与大陆构造 3.1 大陆花岗岩的地球动力学意义

学术界普遍认为，构造环境是花岗岩最主要的地球动力学意义，实际上并非如此，甚至在大多数情况下并非如此。花岗岩可以区分为大洋系列和大陆系列，大洋系列和大陆系列花岗岩的地球动力学意义是不同的：前者判断构造环境，后者判断地壳状况，包括花岗岩形成时的温度和压力状况( 张旗和李承东, 2012 ; 张旗, 2014 )。

学术界还普遍认为，花岗岩与板块碰撞作用有关，可以识别出碰撞前、碰撞中和碰撞后花岗岩( Pearce et al ., 1984 ; Batchelor and Bowden, 1985 ; Harris et al ., 1986 ; Barbarin, 1999 )。笔者认为，碰撞和构造环境不是一个概念，碰撞是构造事件，不是构造环境，不能将碰撞与构造环境相提并论。

现在，学术界有一种不好的趋势，用花岗岩及其构造环境来代替大地构造研究，代替地球动力学研究，这是不可能的。花岗岩判断构造环境的思路和方法本身即存在许多问题，碰撞与花岗岩的地球化学性质是否有关并不清楚。因此，仅仅用花岗岩的地球化学性质来确定一个洋盆的消失、碰撞过程而不考虑其他地质要素是不足信的。

对于产于造山带的花岗岩，在造山时期，即板块构造存续时期(洋盆存续时期)，属于大洋系列，可以判断环境，如北方造山带在古亚洲洋闭合以前的泥盆纪和早古生代的花岗岩。对于北方造山带内的石炭纪及其以后的花岗岩，则属于大陆系列(不论其K ₂ O含量多少，Na ₂ O/K ₂ O比值多少， ε _Nd 为正值还是负值，也不论其是I型的S型的还是A型的)，统统属于板内环境，无需再判断其构造环境。至于北方造山带内泥盆纪以及部分石炭纪的花岗岩，则需要根据具体地区的构造演化史来判断，如果洋盆还没有消失，属于大洋系列；如果洋盆消失了，属于大陆系列。

3.2 大洋系列花岗岩与大陆系列花岗岩

大洋系列花岗岩(Ocean series granites, OSG)和大陆系列花岗岩(Continent series granites, CSG)的区分大致如下：

(1) 产出背景。大洋系列花岗岩产于洋壳及其边缘，包括洋脊型花岗岩、岛弧型花岗岩、洋岛型花岗岩以及活动陆缘型花岗岩等。大陆系列花岗岩产于陆壳，陆壳分为两个亚类：一类有古老的克拉通，另一类为无古老克拉通的年轻陆壳。前者如华北克拉通，后者如中亚造山带。

(2) 源岩。大洋系列花岗岩的源岩主要是洋壳玄武岩，如MORB、岛弧玄武岩(IAB)和洋岛玄武岩(OIB)等及其侵蚀形成的沉积岩杂砂岩等。大陆系列花岗岩的源岩成分复杂，包罗万象，既可以有玄武岩，也可以有古老大陆的泥质岩。在古老克拉通，主要是克拉通底部的中-基性麻粒岩和斜长角闪岩；在年轻的陆壳，主要是陆壳底部的中基性岩。这两个亚类的花岗岩成分有显著的区别，后者在许多地球化学特征上与大洋系列类似。

(3) 岩石组合。大洋系列花岗岩以英云闪长岩、奥长花岗岩、斜长花岗岩、闪长岩、花岗闪长岩为特征；大陆系列花岗岩主要是二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、环斑花岗岩和钾长花岗岩。

(4) 花岗岩类型。大洋系列花岗岩绝大多数是I型的，其次是M型和A型的；大陆系列花岗岩包括I型、S型和A型，无M型。在上述4类花岗岩中，S型大约主要出现在大陆系列中，而M型则限定在大洋系列中。大洋系列的埃达克岩是O型的，大陆系列的埃达克岩主要是C型的，也有一部分O型的(由下地壳贫钾基性岩部分熔融形成，如新疆阿吾拉勒埃达克岩)。

(5) 大洋系列和大陆系列花岗岩地球化学性质上的差别主要有以下一些：

(A)大洋系列花岗岩贫钾，大陆系列花岗岩富钾(少数贫钾)。大洋系列花岗岩主要是钙碱性系列的，部分为拉斑系列和高钾钙碱性系列；大陆系列是高钾钙碱性系列和钾玄岩系列的，少数为钙碱性系列，极少拉斑系列的。

(B)大洋系列花岗岩有的亏损大离子亲石元素(如洋脊花岗岩、不成熟的岛弧花岗岩)，有的富集大离子亲石元素(如洋岛花岗岩、陆缘弧和较成熟弧的花岗岩)，而大陆系列花岗岩几乎都是富集大离子亲石元素和亏损高场强元素的。

(C)大陆系列和大洋系列花岗岩的Nd-Sr同位素组成不同，大洋系列花岗岩绝大多数 ε _Nd 为正值，部分为负值，相应的Sr初始同位素值较低( < 0.704)。而大陆系列花岗岩，尤其来自克拉通的花岗岩的Nd同位素为很低的负值( ε _Nd ( t )可低达-30~-20)，相应的Sr初始值很高，通常( ⁸⁷ Sr/ ⁸⁶ Sr) _i > 0.705，有的可高达0.730。相应的Hf同位素组成也明显不同。

大洋系列和大陆系列的区分不是简单地依据哪些判别图或地球化学指标，而是首先必须满足一个前提，即花岗岩产出的构造背景。如果它是形成于大洋及其边缘的(限于与俯冲带有关的活动陆缘)，不论其岩石组合、地球化学特征如何，均属于大洋系列；反之，如果一个花岗岩处于大陆内部，也不论它的成分、性质如何，均属于大陆系列。因此，我们不能不问青红皂白，拿来一个花岗岩的地球化学数据就想确定它的形成环境。对于处于大陆边缘的花岗岩尤其要小心，需进一步查明花岗岩是否受到板块俯冲的影响。造山带是古代大洋的残留，研究造山带就不可避免会碰到这个问题。由于大洋系列花岗岩和大陆系列花岗岩有时不易区分，如果不搞清楚它们的产地背景，很可能张冠李戴，也会造成主观上判断的失误。

全球大洋系列花岗岩有多少呢？据粗略的统计，全球花岗岩约有90%位于大陆上，处于海洋内的只有10%左右。在这10%的大洋系列花岗岩中，按照构造环境可区分为3类：洋脊花岗岩(ORG)、岛弧和活动陆缘花岗岩(VAG)以及板内花岗岩(WPG)。其中，洋脊花岗岩和板内(洋内或海山)花岗岩极少，大约95%以上为岛弧和活动陆缘花岗岩(如日本、阿留申、千岛群岛、琉球群岛、伊豆-小笠原-马里亚纳群岛、俄罗斯远东、菲律宾、印尼、新西兰、北美西部、安第斯、加勒比等)。因此，全球花岗岩只有10%左右的花岗岩需要判断其构造环境，其余90%的花岗岩属于大陆花岗岩，不需要再判断其构造环境( 张旗等, 2008 )。

3.3 埃达克岩争论的实际问题是什么？

笔者强调，埃达克岩只与压力有关，与成因无关。埃达克岩之所以富Sr贫Yb，只能从岩浆与残留相平衡的角度给予解释，并不讨论其他微量元素、同位素所给出的成因和构造环境含义。埃达克岩可以产于岛弧环境，也可以产于陆内环境；可以是I型的，也可以是S型的；可以是玄武岩部分熔融形成的，也可以是泥质岩部分熔融形成的；可能未经历或经历了混合作用；可以有幔源成分的影响，也可以没有幔源成分的影响；源区既可以富Sr也可以贫Sr，等等。 Defant and Drummond (1990) 指出，埃达克岩与榴辉岩处于平衡，产于板块俯冲带的深部。许多随后的研究表明，埃达克岩的成因可以是多种多样的，可源于上地幔，由角闪石分解而引起；或来自下地壳的熔融；或源自相对较老( > 25Ma)的正在俯冲的洋壳；或是俯冲过程的初期；或处于俯冲碰撞阶段；或产于俯冲板块的撕裂而导致对软流圈开放的板块窗；或与低角度俯冲有关等等(引自 Castill, 2006 )。

国内外的某些研究强调石榴石出现对埃达克岩形成的意义( Beard and Lofgren, 1991 ; Peacock et al ., 1994 ; Rapp et al ., 1991 ; Rushmer, 1991 ; Wyllie and Wolf, 1993 ; Wolde and Team, 1996 ; 张超等, 2012 )，有些人即以石榴石可以形成在1.0GPa来否认埃达克岩必须形成在高压条件下。笔者强调指出，与埃达克岩平衡的是榴辉岩，只强调石榴石是不全面的，还应当考虑斜长石的存在与否，只有石榴石存在斜长石消失的榴辉岩相才是与埃达克岩平衡的( 张旗, 2015 )。

因此，埃达克岩是根据残留相理论得出来的，它只有指示压力的含义，没有成因、源区组成和构造环境(碰撞与否)的功能。根据大量研究揭示的现象，我们可以得出下面的认识：在花岗岩形成过程中，不论源岩成分如何，成因如何，部分熔融程度如何，有没有混合作用以及混合程度多少，有没有幔源成分加入以及加入多少，属于什么构造环境，只要花岗岩是高Sr低Yb的，花岗岩即可能是在高压条件下形成的，即是埃达克岩，源区残留相即为富石榴石和缺斜长石的榴辉岩。同样，不论源岩成分如何，成因如何，部分熔融程度如何，有没有混合作用以及混合程度多少，有没有幔源成分加入以及加入多少，属于什么构造环境，只要花岗岩是低Sr高Yb的，即是在低压条件下形成的，即不是埃达克岩，源区残留相即为富角闪石和斜长石的角闪岩相。至于埃达克岩是否一定形成在50km以下，南岭型一定形成在30km以上，则是可以讨论的。由于不同地区源岩不同、部分熔融程度和过程不同、地壳中水含量不同、残留相组成不同以及某些我们还不能确定的影响因素的不同，对花岗岩形成深度均可能发生不同程度的影响。但是，无论上述影响有多大，埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩形成在加厚地壳的情况下，浙闽型和广西型形成在正常地壳厚度的情况下，南岭型形成在地壳减薄的情况下是确定的( 张旗, 2014 ; 张旗等, 2015b )。

作者再三强调的是：

(1) 埃达克岩的Sr、Yb含量有一个指标，但是，我们不能机械地看待这个指标，不能认为Sr=300×10 ^-6 是埃达克岩，Sr=290×10 ^-6 就不是埃达克岩了。花岗岩是很不均匀的，一个较大的岩体，如果绝大多数Sr含量很高，Y含量很低，即属于埃达克岩；这时，即使有个别样品Sr含量较低，也不能把它排除在埃达克岩之外，除非有证据表明Sr含量低的样品属于不同时代的另外的岩体。

(2) 判别是否埃达克岩的指标是Sr和Y、Yb的含量而非Sr/Y和Sr/Yb的比值。既然有了含量的标志，比值就是多余的；含量是第一手资料，是第一位的，而比值是派生的；二者并用则犯了“手表定律”的错误(手表定律的解释见百度百科)，使人无所适从。例如下面3组数据，请问哪个是埃达克岩？哪个不是埃达克岩？(1) Sr=800×10 ^-6 ，Y=20×10 ^-6 ，Sr/Y=40；(2) Sr=400×10 ^-6 ，Y=20×10 ^-6 ，Sr/Y=20；(3) Sr=200×10 ^-6 ，Y=4×10 ^-6 ，Sr/Y=50。按照含量的标志，笔者认为前两组是埃达克岩，后一组不是埃达克岩，而是喜马拉雅型花岗岩。若只考虑比值关系，就识别不出喜马拉雅型花岗岩。

(3) 埃达克岩不同于TTG，对埃达克岩的解释也不能应用于太古宙的TTG。现代的O型埃达克岩很少，而太古宙TTG非常多；C型埃达克岩代表地壳加厚，也是大陆中的少数，而太古宙TTG代表平均地壳。太古宙地温梯度比元古宙以后高很多，因此，现代埃达克岩的含义不同于太古宙TTG的含义。埃达克岩的将今论古不可能论到太古宙去( 张旗和翟明国, 2012 )。此外，太古宙文献中出现许多玻安岩、赞岐岩等的说法，其实，也不能等同于现代的玻安岩和赞岐岩。不能用现代玻安岩和赞岐岩的构造背景去演绎太古宙的构造背景。这种单纯从地球化学角度进行类比而不考虑构造背景的方法是极其危险和有害的。

(4) 高镁埃达克岩不是埃达克岩，低硅埃达克岩也不是埃达克岩。国外高镁埃达克岩和低硅埃达克岩的第一篇文章就错了( Yogodzinski et al ., 1994 ; Martin et al ., 2005 )。国外所谓的高镁埃达克岩和低硅埃达克岩，实际上主要是赞岐岩( 张旗等, 2008 )。 Defant and Drummond (1990) 指出，埃达克岩的SiO ₂ > 56%，MgO < 3%，这一点是极其重要的，是判断是否埃达克岩的前提。承德地区的义县组火山岩是埃达克岩还是赞岐岩？就是在这个问题上的模糊认识造成的( Gao et al ., 2004 ; 王晓蕊等, 2005 ; 黄华等, 2007 ; 张旗, 2012b )。

4 花岗岩与成矿

通常认为，成矿与花岗岩有关，热液和矿源来自岩浆，是岩浆上升带上来的。关于这个问题，矿床学教科书是这样表述的：“岩浆热液是指由岩浆结晶分异过程中分出的气水溶液，由它们形成的矿床即为岩浆热液矿床。这类矿床的形成作用发生在岩浆结晶作用的末期或期后。矿床与岩浆岩有密切的时间、空间和成因联系。矿床与侵入体之间存在地球化学亲缘性(成矿专属性)”。

按照教科书和许多文献的见解：岩浆来自下地壳底部或地壳内部，是在水饱和或含水条件下部分熔融形成的。因此，岩浆是富水的，水中溶解了许多金属元素或络合物，岩浆上升到地壳浅部当温度压力下降时，岩浆中的水的溶解度降低，水变得不稳定，于是水携带了矿物质一道从岩浆中析出，于合适的位置沉淀成矿。根据上述理论或假说，认为岩体可分为含矿岩体和不含矿岩体，含矿岩体与成矿有关，不含矿岩体与成矿无关，含矿岩体即成矿母岩，成矿与岩体为成因关系。但是，许多矿床的实例说明，上述成矿理论并不完美，还有许多值得商榷的地方。其中，岩浆是怎么形成的？岩浆形成过程中水的作用有多大？岩浆能否分异？成矿物质是否来自岩浆？这都是至关重要的、最基本的问题，这些问题不解决，其他问题则无从谈起。

4.1 岩浆是怎么形成的？

(1) 岩浆源自哪里？有人认为，教科书也这样表述：岩浆可以出现在下地壳底部和地壳内部。按照岩浆熔融的条件，花岗岩部分熔融离不开温度、压力和水(流体)三个条件。上述条件中最重要的是温度，没有足够的热，不可能形成花岗岩。地壳中哪个部位温度最高？回答肯定是下部，但是，按照地热梯度增加的温度，在下地壳底部一般是不足以达到花岗岩部分熔融的条件的，只有当玄武质岩浆底侵时或软流圈地幔上涌时带来的大量的热( > 1200~1400℃)，才能引发下地壳底部发生部分熔融形成花岗质岩浆。如果在地壳内部也可以发生部分熔融产生花岗质岩浆，热从哪里来？只有玄武岩侵入一条，玄武岩侵入地壳能够带来热，但是，玄武岩在侵入过程中和侵位后即开始冷却，不像在下地壳底部可以持续很长的时间，可以有后续玄武岩的不断补充。冷却的玄武岩能够引发地壳物质发生熔融形成花岗质岩浆吗？不可能，因为，野外没有玄武岩侵入引发地壳物质部分熔融形成花岗岩的证据。基性岩侵入体带来的热可达1200℃，但是，持续的时间很短，大约不超过1Myr。有人认为地壳内部水含量多，有助于部分熔融。然而，基性岩体边部多的是烘烤现象和接触变质作用，这是干的无水的接触变质作用，接触变质作用所达到的变质相最高为辉石角岩相，温度不足800℃。布什维尔德也有花岗岩侵入，但是，那是切穿布什维尔德岩体、侵位在岩体之上的花岗岩。说明其来自大岩体的下部，而非来自岩体自身。

有些混合岩也具有花岗岩的某些地球化学特征，如高喜马拉雅地区某些混合岩的化学成分即类似于高喜马拉雅型地区的淡色花岗岩，于是有人就认为高喜马拉雅淡色花岗岩可能源自混合岩化作用。混合岩化的浅色岩可能在成分上相当于淡色花岗岩，但是，喜马拉雅淡色花岗岩不可能起源于混合岩，因为，混合岩的浅色岩不可能聚集起来向上侵位。

岩浆只可能来自下地壳底部，是因为下地壳底部与地幔接触，软流圈地幔上涌可以推开冷的岩石圈地幔(800~1200℃)，软流圈地幔上涌带来热(可高达1400℃)，关键是这个热可以持续很长的时间(几至几十百万年)，这样持续的热的供给才是花岗岩形成的热源。

(2) 花岗岩熔融中水的作用。花岗岩熔融还需要水，水的加入可以降低花岗岩熔融的温度，有利于花岗岩的形成。问题是下地壳底部花岗岩熔融区能够有多少水？正常厚度下地壳底部主要由角闪岩相变质岩组成，不论什么成分的角闪岩或斜长角闪岩，含水不可能超过2%。角闪岩相的变质岩水在角闪石、绿帘石、黑云母、白云母晶格中。下地壳加温发生脱水作用可以释放出水，水可能有3个去处：1) 进入花岗岩；2) 成为自由水；3) 返回残留相( 图 2 )。角闪岩相(如黑云角闪片麻岩)部分熔融留下的仍然是角闪岩相的物质，花岗岩部分熔融后留下的残留相向基性成分转变，主要由斜长石和角闪石组成(斜长角闪岩)。如果残留相角闪岩的角闪石含量在40%左右，需要的水是1.2%。因此，只有少量的水( < 1%)能够进入花岗岩部分熔融过程。此外，还有一些水是以自由水的形式出现。因此，下地壳底部花岗岩部分熔融是在缺水条件下进行的( 刘勇胜和高山, 1998 ; Rutter and Wyllie, 1988 ; Thompson et al ., 1995 ; Harris et al ., 1995 ; 张旗, 2012a )。饱和水的条件几乎是很难想象的。花岗岩本身并不富含水，野外花岗岩侵位时也没有大量水被分出的证据。在实验室条件下可以任意加水，但是，实验条件下做出的熔融结果(例如加水5%~10%甚至更多)如果不符合野外条件也是不可信的。

Fig. 2

(3) 如果岩浆是富含水的，岩浆在地壳浅部由于溶解度降低水被分出，这会产生什么结果呢？

第一，分出的水的量将是巨大的，按照花岗岩平均含水3%计算，将有约2%的水被分出。如果一个花岗岩厚度达到1km，分出的水的厚度将是20m×2.6=52m，那将是17层楼的高度。

第二，每个花岗岩体都将分出水，小岩体分出的水少，大岩体分出的水多。与野外现象不符，野外绝大多数岩体边部围岩只有热接触变质作用，而看不见水(蚀变)的作用。

第三，水应当脱离岩体而不与岩体发生任何反应。水是由于岩浆温度压力降低变得不稳定而被分出的，因此，水不可能反过来对岩体产生影响(例如使岩体蚀变)。如同母亲分娩，婴儿将脱离母体。野外岩体边部和内部的蚀变，都是岩体侵位后叠加上来的，与上述理论不符。因此，认为花岗岩形成离不开水，水是最重要的因素，花岗岩是在含水条件下部分熔融形成的观点等等，都是值得怀疑的。花岗岩熔融最需要关注的是热而不是水，任何夸大水的作用都是不符合实际的。

4.2 流体是怎么形成的？

流体有多个来源，来自地幔、下地壳底部、围岩、地下水等。这里主要讨论来自下地壳的水是怎么形成的。

(1) 来自下地壳底部的流体和水是由于玄武岩底侵或软流圈地幔上涌带来的热使变质岩脱水形成的；

(2) 变质岩脱水作用的温度比变质岩部分熔融形成花岗质岩浆的温度低，脱水应当先于花岗岩的部分熔融作用；

(3) 从变质岩分出的流体，在下地壳底部可能形成一个水分解区( 图 3a )，水(自由水)可在其中对流、循环、萃取金属元素；

Fig. 3

(4) 当温度继续升高，达到花岗岩部分熔融条件时，早先出现的水分解区将随之上移( 图 3b )；因此，流体的出现早于岩浆；当岩浆出现时，流体在上，岩浆在下，流体不和岩浆在一起。

(5) 流体的密度低，粘性低，极易流动，极其活泼，遇有裂隙即快速上升；而岩浆由于粘性大，密度大，性质稳定，需有相对较有利的孔隙或空隙才能向上侵位；

(6) 在正常地温梯度下(没有岩浆相伴)，流体上升温度很快降低，流体即发生变化或固结，上升遇阻或与围岩发生反应而消失；

(7) 当温度较高且大体保存不变时，有利于流体的向上运移。这种情况主要出现在有岩浆向上运移侵位时，岩浆形成的热场可以在短时间内(1Myr以内)保持较高的温度，岩浆甚至可以上升抵达地壳浅部。流体即可沿岩浆热场上升到地壳浅部。因此，岩浆热场是最有利于流体上升的场所。

4.3 岩浆与流体的关系

通常认为，热液(流体)是由岩浆结晶分异过程中分出的。首先，岩浆能够分异吗？我们在第2.2节已经讨论了，玄武质岩浆是能够结晶分异的，花岗岩不能。其次，流体是否来自岩浆？成矿与岩浆是因果关系还是关联关系？

本文认为，岩体和流体不是一个体系，是两个完全不同的体系。如铜官山岩体，它出露于地表，矿床围绕岩体东侧和南侧分布，表明岩体已被拦腰斩断。铜官山岩体如果分出流体，流体已经从岩体顶部逸出( 图 4 )，现在保留的铜矿及其热液是来自岩体的下部，是沿岩浆热场上升的。以铜陵矽卡岩铜矿为例：花岗岩是壳源的，铜是幔源的；花岗岩侵位在先，热液和铜叠加在后；铜陵含矿岩体和不含矿岩体大多是埃达克岩；叠加了含矿热液的是含矿岩体，没有叠加含矿热液的是不含矿岩体。因此，矿床与岩体是关联关系，不是成因关系(因果关系)。岩体不是成矿的母岩。

Fig. 4

关于幔源和壳源的问题。矿床学中的幔源可能来自地幔，也可能来自地壳，而且很可能大多来自地壳而非直接来自地幔。地幔部分熔融形成玄武岩，玄武岩底侵到下地壳底部，成为下地壳的一个组成部分，变质成为斜长角闪岩。玄武岩具有地幔的同位素组成，变质成为斜长角闪岩后，仍然保留了幔源的组成。该斜长角闪岩如果发生部分熔融，即可形成花岗岩，该花岗岩即是具有幔源特征的。

最近，有一种小岩体成大矿的说法，笔者认为，小岩体成矿的说法是恰当的，但小岩体成大矿的说法则是不准确的。小岩体成矿是小岩体有利于成矿的简单表述，是相对于大岩体而言的( 张旗, 2013 )。一个矿区范围内，小岩体可以很多，但是，大多数不成矿，部分小岩体具矿化或成小矿，成大矿的凤毛麟角。小岩体成矿的实质是小岩体遇到了大流体的结果，其基本的逻辑是：小岩体无流体不成矿，小岩体有小流体成小矿，小岩体有大流体成大矿。因此，成矿的原因不在岩体大小，而归根于流体的多少( 卢欣祥等, 2009 , 2017 )。

4.4 岩浆热场与成矿的关系 4.4.1 岩浆热场的基本概念

什么是岩浆热场？为什么会提出岩浆热场？这是对成岩和成矿关系的探讨中孕育出来的。常识告诉我们，炽热的岩浆侵位必定在周围形成一个热场，这就是岩浆热场(magma thermal field)。国外在19世纪晚期即对岩浆热场有比较深入的研究。在中国， 王伏泉(1989) 、 罗文积和陈家清(1997) 、 於崇文等(1998) 最早提出了“岩浆热场”问题，其中 罗文积和陈家清(1997) 给予岩浆热场以精辟的阐述，他们是“岩浆热场”学说的先行者和开拓者。

岩浆热场的基本特征是：在一个很短的时间内，在一个局部的地区出现的岩浆活动，使该区域地热梯度明显上升，形成一个局部区域的瞬间热场。热场的规模通常很小，离岩体约几米至几千米。热场的范围、规模和形状与侵入体的温度、成分、形态、大小、侵入深度以及流体、构造、围岩性质等有关( 图 5 )。

Fig. 5

岩浆热场学是地热学的一个分支学科，岩浆热场是叠加在地热场之上的；地热场是全球性的，岩浆热场是局部的；地热场基本上是静态的，岩浆热场则是动态的、瞬间出现和消失的(几百年~几百万年)；地热学研究现代热场的分布、变化及其应用；岩浆热场学研究古代岩浆侵入导致的热场分布、变化及其应用。地热场是排斥流体的；岩浆热场则是流体赖以循环、上升、汲取地壳中有用金属元素的重要场所。岩浆热场学是火成岩石学与地热学之间的边缘科学。它依赖于对岩浆的形成、上升、侵位、固结过程的了解，依赖于对岩浆动力学、岩浆热力学的了解。岩浆散热是一个热传导过程，它取决于围岩的成分、性质、导热性、构造以及流体活动的情况。

岩浆热场之所以有意义，是因为它与成矿有密切的关系。国外对岩浆热场的研究比我们早，比我们好，为什么没有形成系统的理论？原因可能是没有与成矿作用联系起来有关。

与岩浆热场有关的成矿作用主要有3类：(1) 岩浆热液矿床，如斑岩型、矽卡岩型、石英脉型、蚀变岩型、卡林型等；(2) 岩浆热场叠加的沉积、变质、能源矿床；(3) 热泉型矿床。

4.4.2 岩浆热液矿床

岩浆热场学说可能解决了岩浆热液成矿作用中许多很难解释和有争议的问题：例如，钨锡与金铜为什么相伴的问题，矿床为什么大多是多金属成矿的问题，岩浆与流体关系的问题，远离侵入体的矽卡岩成因的问题，成矿为什么滞后于花岗岩的问题，大规模岩浆活动为什么与大规模成矿有关的问题等( 张旗等, 2015a )。

金铜为什么与钨锡相伴？众所周知，与金铜有关的花岗岩主要是埃达克岩，与钨锡有关的花岗岩主要是南岭型(A型)花岗岩( 张旗等, 2008 , 2010 )。因此，金铜与钨锡一般是不在一起的。但是，也有锡金、钨铜成矿的实例，如个旧锡铜矿等。个旧主体是锡矿，与燕山晚期的A型花岗岩有关；次要的铜金成矿作用主要与三叠纪玄武岩有关(火山喷流成矿)，是燕山晚期沿岩浆热场上升的热的含锡成矿流体交代和萃取了三叠纪玄武岩中的金铜从而富集成矿的( 李国清和张学书, 2008 ; 刘明等, 2007 ; 薛传东, 2002 ; 张嵩松, 2011 ; 张娟等, 2012 )，因此，个旧锡铜矿属于岩浆热场叠加成矿的产物( 张旗等, 2014a , b , c )。

大规模岩浆活动为什么会导致大规模成矿作用？笔者理解可能来源于两个方面的原因：(1) 大规模岩浆活动起因于大规模地幔上涌，地幔上涌带来更多的热量，有利于从下地壳底部萃取出更多有用的金属元素；(2) 与大规模岩浆活动侵位在地壳浅部造成的高热状态有关。一个岩体的侵位，导致围岩温度升高(形成一个热场，即岩浆热场)；两个、三个和多个岩体的侵位同样如此(形成围绕岩体的两个、三个和多个热场)。但是，如果几个岩体互相靠近，就会产生两个附加的效应：(1) 在岩体之间的围岩形成局部的封闭体系，在这个封闭体系内(如 图 6 侵入体1和侵入体2之间，侵入体2和侵入体3之间)，围岩温度上升，高温继续的时间延长；(2) 热场的温度升高、持续时间延长，反过来使岩体本身(如 图 6 的侵入体2) 冷却速度降低。在这种情况下，热液可以从围岩中萃取出更多种类、更多数量的金属元素，更加有利于热液的对流循环，使成矿的元素增多、矿床规模增大。因此，大规模岩浆活动形成的是1+1 > 2的效果。

Fig. 6 当侵入体之间距离较近时，可能发生不同侵入体之间的岩浆热场互相叠加的现象，如侵入体1和侵入体2之间，侵入体2和侵入体3之间，即处于封闭体系，出现热场温度增加，持续时间增加，侵入体2降温速率减缓，降温时间拉长等一系列现象，导致可能从围岩中萃取出更多数量和种类的有用金属和非金属元素.图中白色空圈代表可能从岩浆热场中萃取出的元素数量和种类 Fig. 6 Sketch of large scale magmatic activity benefits mineralization

矿床为什么大多是多金属成矿？笔者认为，成矿的主要金属大多来自下地壳底部；而次要金属则来自岩浆热场的围岩。围岩成分复杂、流体成分复杂、温度较低且变化大。故成矿伴生元素可以是各种各样的。大规模岩浆活动不仅有利于大规模成矿，还有利于多金属成矿。这里的关键是两个因素：(1) 使围岩从开放体系转变为封闭体系，导致围岩温度升高、热场持续时间增加，从而使萃取金属元素的种类和数量增加；(2) 对岩体本身的作用，例如 图 6 中的侵入体2，减缓了侵入体2的降温速率，既提高了岩浆热场的温度，又使岩浆热场持续的时间增长，萃取能力增强( 图 6 )。

4.4.3 岩浆热场叠加的成矿作用

岩浆热场叠加的成矿作用可细分为3个亚类：

(1) 岩浆热场叠加的沉积矿床；(2) 岩浆热场叠加的变质矿床；(3) 岩浆热场叠加的能源矿床：

(1) 岩浆热场叠加的沉积矿床

如湖南锡矿山，流体来自地下水，成矿物质来自围岩，由于岩浆热的作用使之富集成矿( 图 7 , 杨瑞琰等, 2003 )。该亚类原先已经成矿，只是由于随后叠加了岩浆热场的影响(热或热液)，使原先的低品位矿石变为高品位矿石，使原先不具经济价值的矿床变得具有经济价值。岩浆热场叠加的沉积矿床类型很多，常有巨大的规模。如铜陵冬瓜山、广东凡口、云南兰坪、老厂、会泽等。

Fig. 7

(2) 岩浆热场叠加的变质矿床

与变质矿床有关的，如青城子铅锌矿、金厂峪金矿、小营盘金矿等。矿床成矿温度 > 500℃，矿化分布与变质作用相带无关，矿化切割混合岩、片理及塑性变形构造。控矿断裂具脆性特征，成矿时代晚于主期变质时代，且与该区岩浆活动时代接近。推测岩浆侵入导致的高热场可能是一切的起因，可能正是由于岩浆热场加热了地下水和残存的变质水，造成某种程度的叠加变质作用，使流体向变质水方向演变，并萃取矿质成矿( 姜齐节等, 1987 )。

(3) 岩浆热场叠加的能源矿床

A)煤与煤层气

岩浆热场与煤和油气成藏有关，尤其与煤质、煤级以及煤层气的关系密切。杨起先生及其团队从20世纪80年代开始，就对岩浆热场与煤的关系有精辟的论述，其成果可称之为“杨起理论”。煤田和石油部门对此作了大量的研究，取得了丰硕的成果，对岩浆热场理论作出了重要的贡献( 陈荣书等, 1989 ; 冯乔和汤锡元, 1997 ; 吴传荣, 1992 ; 杨起等, 1987 , 1988 , 1996 ; 杨起, 1989 , 1999 ; 杨起和任德贻, 1981 ; 杨起和汤达祯, 2000 ; 焦守涛等, 2014 , 2016 )。 耿树方等(2014) 指出，“岩浆活动与化石燃料矿产之间不是“水火不相容”，而是岩浆作用的巨量热能为确保油气成熟度和煤化及其变质作用提供了必须的温度条件”。他们所说的“岩浆作用的巨量热能”即岩浆热场。按照煤变质理论，与国外煤层对比，中国的煤盆地厚度普遍较薄，以石炭纪二叠纪煤层来说，按照上覆地层厚度应当产出低级煤，至多达到肥煤-气煤阶段( 杨起等, 1987 ; 杨起, 1989 , 1999 )，而中国大量晚古生代煤却是中-高级变质程度的烟煤、无烟煤甚至超无烟煤。因此，对于中国来说，烟煤和无烟煤大多是岩浆热场影响的结果。这可能成为中国煤质的一个普遍准则：中国无烟煤是岩浆热场作用的结果( 图 8 )。

Fig. 8

岩浆热场对煤层气的影响：(1) 促进了低变质煤的变质作用与成气作用；(2) 岩浆侵入的挤压及热力变形，扩展了围岩及煤层的裂隙构造，为煤层气的聚集成藏提供了通道和空间；(3) 侵入体的密封性，为煤层气创造了良好的保存条件；(4) 使中、低变质煤层产出工业天然气流。

B)石油与天然气。

岩浆对油气藏成藏的影响主要表现在：

(1) 岩浆带来的高温及流体可加速烃源岩的热演化，使生油门限变浅，促进烃源岩的成熟；

(2) 岩浆侵入-冷却过程产生的孔缝，使岩浆岩本身及蚀变带成为油气的良好储层，形成与岩浆活动有关的油气藏；

(3) 岩浆活动可形成一些特殊类型的圈闭，对油气聚集有利；

(4) 岩浆活动若晚于油气聚集，还可对油气藏起破坏作用。

4.4.4 热泉型矿床

由正在活动的岩浆(或火山)带来的热加热地下水，地下水溶解围岩中的有用元素，在地表浅部形成的矿床，谓之热泉型矿床。热液主要依赖大气降水，岩浆热场提供了热源，促进了热液循环，向下渗透并淋滤溶解围岩中的各种化学组分，和岩浆水一起为热液提供补给。

4.4.5 与岩浆热场有关的成矿组合

与岩浆热场有关的成矿组合(Metallogenic assemblage related to magma thermal field)，指的是在一个或大或小的区域内，在岩浆活动集中的时间段范围内，在岩浆热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床，不论成因和矿种，均属于一个成矿组合。一个成矿组合内的所有矿床，可能有时间和空间上的联系，但不一定有成因上的联系。它们的分布主要与岩浆热场引发的温度梯度有关，影响的程度和规模视热场的分布不同而异( 图 9 )。

Fig. 9

一个成矿组合内的所有矿床，可能有时间和空间上的联系，但不一定有成因上的联系。一个成矿组合可以由一种矿床类型组成，如不同温度下形成的岩浆热液矿床(包括斑岩型、矽卡岩型、卡林型、蚀变岩型、剪切带型、大脉型、细脉侵染型等)，也可以由多种矿床类型组成，如岩浆热液矿床与被岩浆热场叠加改造的沉积矿床和变质矿床、受岩浆热场影响的有机质矿床以及热泉型矿床等(如斑岩型金铜、矽卡岩型钼与热卤水型铅锌银矿床共同组成的成矿组合，或热液石英脉型金与沉积变质型金矿床共同组成的成矿组合，或卡林型金锑、石英脉型铅锌与高变质煤共同组成的成矿组合等)。它们的分布主要与岩浆热场引发的温度梯度有关，规模可大可小，大到半个中国，小到一省或数省，更小到一个矿床，一个矿体。例如滇黔桂地区峨嵋山玄武岩对成矿作用的影响，使该区煤、油、金、铅、锌、铜、锑、雌黄、雄黄等矿产伴生在一起，包括有机与无机、金属与非金属矿产，均不同程度受到玄武岩喷出带来的热的影响( 吴江和李思田, 1993 ; 黄勇, 1993 ; 王德滋和周金城, 2005 ; 唐红松和王滋平, 2005 ; 唐红松等, 2006 ; 李厚民和张长青, 2012 )。又如个旧锡铜矿，锡矿与燕山晚期的南岭型花岗岩有关，铜矿来源于三叠纪地层中的玄武岩夹层(火山喷流型矿床)，是在燕山晚期花岗岩热场的作用下被活化萃取出来的。铜矿可以单独出现在玄武岩岩床边部，也可以出现在花岗岩接触带与锡相伴形成锡铜矿床( 薛传东, 2002 ; 刘明等, 2007 ; 李国清和张学书, 2008 ; 张嵩松, 2011 )。

不同温度下的成矿作用共同构成一个成矿组合是很容易理解的。例如，在侵入体边缘的高温条件下，通常出现的是钨锡(铌钽钼等)成矿作用；在远离侵入体的低温条件下，大多为铅锌(金铜汞锑砷等)成矿作用。钨锡和铅锌成矿温度不同，分布不同，它们共同构成一个成矿组合，围绕岩体呈有规律的分布。例如云南澜沧老厂，早先只知道老厂为早石炭世形成的以铅锌银为主的大型火山喷流沉积型矿床(Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ号矿体群， 图 10 )；后来发现了始新世中晚期(44Ma)的斑岩型大型钼铜矿床(Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ矿体群， 图 10 )，遂使老厂变为火山喷流沉积+斑岩热液矿床( 李峰等, 2010 )。火山喷流沉积矿床是早石炭世的，斑岩型成矿是喜山期的。喜山期不但带来大量新的成矿资源(钼和铜)，还影响和改造了早先的铅锌银矿床。

Fig. 10

然而，在温度相同的情况下，某些金属和非金属以及能源矿产也可以共生在一起，也是一类成矿组合。

与岩浆热场有关的成矿组合不同于早先的成矿系列和成矿系统，它把金属与非金属成矿作用联系起来，把无机与有机成矿联系起来，把热液与沉积成矿联系起来，把热液与变质成矿联系起来，把金属与能源(燃料)成矿联系起来。这种成矿组合的分布有两种趋势：一是如上所述的纵向上的由不同温度构成的成矿组合，如钨锡-铅锌组合、锡-铜组合等( 图 9 )；二是横向上的由相同温度不同矿种构成的成矿组合，如高温下钨锡可与石墨、天然焦共存；低温下铅锌金铜可与高变质煤(瘦煤、贫煤等)以及金-铜-煤组合、铅-锌-煤组合、油-气-煤-铀组合等( 图 9 、 图 11 )。如贵州西部晚二叠世煤种与卡林型金矿的关系。该区煤种分带清楚，以北东、北西向两条“X”型断裂为界，可将贵州西部地区切割成东南西北四块，南北两块为高变质的无烟煤分布区，东西两块为低变质的烟煤分布区。而贵州西部查明的金矿床(点)全部集中分布在上述煤分布区的南区( 图 11 )，暗示金矿分布与煤的变质程度有关。

Fig. 11

这类成矿组合的矿种复杂，成因无关，但是它们形成的温度大体类似，且具有时空联系。成矿组合强调综合找矿的思路。在找矿时，除了注意主要矿产的找矿外，还应当注意其他矿产和矿种的找矿。在找金属矿床时，注意非金属矿床、沉积叠加改造矿床、变质叠加改造矿床以及能源矿床找矿的可能性。在研究高温金属矿床时，注意与高温成矿相伴的其他矿种成矿的可能性，注意低温金属矿床成矿的可能性，注意与低温成矿作用相伴的其他矿种成矿的可能性。开阔找矿的思路，就不能拘泥于本行本专业，而是围绕岩浆热场，将找矿，找所有可能出现的矿为己任。

5 关于大数据 5.1 花岗岩与大数据

大数据技术目前是当今社会的热门话题。近年来，大数据已经成功地应用于互联网领域、物流领域、金融领域，大数据在监控系统、商业模式、犯罪预测等方面甚至取得了令人惊叹的结果。然而，大数据在科学领域的应用是大大地落伍了。相比较而言，大数据应用于科学研究的理论研究与实践很薄弱，或者说还未真正得到重视( 郭华东等, 2014 )。科学家研究的对象是物质，科学家主要是根据因果关系认识世界的。从探求因果关系转变为探求成因上不相关的关联关系，对于科学家来说是一件不容易的事情( 郭华东等, 2014 )。其实，大数据的特点主要不在于数据的大，而在于思维的新，用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调“因果关系”，重视“关联关系”；不关注“为什么”，只关心“是什么”，是大数据思维的特点，这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。大数据并不排斥因果关系，而是从数据的相关关系出发，探寻数据间的因果关系，发现数据的价值。

板块构造引发了地球科学的一场革命，但是，它只限于地球科学理论上的革命。而大数据带来的这场变革，主要不是体现在地球科学理论方面，而是地球科学研究方法和研究思路方面，它所带来的效益将是前所未有的。

花岗岩研究怎么利用大数据技术？建议可以考虑下面两个方面的研究：

(1) 将大数据的人脸识别技术和虹膜识别技术应用于花岗岩研究。例如，对野外花岗岩岩石组合、结构、矿物组成、侵入关系、流变、包体、断裂、破碎、蚀变、变质现象等进行识别；对镜下岩石结构、矿物组成、矿物含量、蚀变、矿化情况等现象进行识别。分别对不同情况采集的样品进行各种分析(矿物、岩石、地球化学、包裹体等)，分析结果自动存储计算。上述各种因素汇总，与计算机中存储的全球样本进行对比。在对比过程中，野外、镜下、岩石学、地球化学分析结果自动按照不同因素的权重予以分配，可以在较短时间内给出可供人工判断的近似结果。又如矿床学研究，野外观察的矿化、围岩、构造、蚀变现象等数据和图像，钻孔、槽探、坑道、物化探资料等自动输入电脑；物化探资料自动解译，全部工程资料自动形成三维可视化图像；全部分析结果统统汇集起来，与计算机中存储的全球同类和不同类矿床的数据自动进行对比，自动计算储量，查明伴生的有利和有害组分，制定开采方案，预测可能的矿化延伸方向和位置，得出比较切合实际的结论。

(2) 对海量的花岗岩地球化学数据进行处理，挖掘更多信息。目前花岗岩地球化学分析的项目多达近百项，但是，常用的元素、同位素仅20~30项，还有很多元素、同位素的信息没有被挖掘。相信对上述信息的挖掘会带给花岗岩意想不到的结果，推进花岗岩理论与实践的研究。目前，玄武岩地球化学数据挖掘研究已经取得初步的成果，相信花岗岩地球化学的大数据研究可能会取得比玄武岩更大更多的成果。

5.2 矿床学与大数据思维是相通的

矿床的形成离不开岩体、地层、构造和蚀变等要素。成矿与哪些因素有关，在许多情况下实际上就是一个关联关系的命题。关联关系是看得见摸得着的，而成因关系、因果关系则是需要证明的。成因关系是一种特殊的关联关系。矿床学中对于矿床的成因往往争论不休，而对成矿来说，找出真实的关联关系对于进一步找矿来说无疑是最重要、最有价值的，而大数据方法恰恰能够满足人们对于成矿和找矿的要求。

矿床学是一门古老的学科，矿床学如何认识，如何研究，是一个没有解决的问题。据笔者的见解，矿床学可能存在两大误区：① 矿床学的理论(注：这里主要指金属热液矿床理论)主要依赖于花岗岩的理论，而恰恰花岗岩理论存在许多问题，误导了矿床学界，使矿床学陷入误区；② 矿床与岩浆岩的关系是成因关系还是关联关系？我们认为，矿床(如矽卡岩型、斑岩型、石英脉型、蚀变岩型等热液矿床)与岩浆岩的关系很可能主要是关联关系而非因果关系、成因关系。从这个角度，矿床学与大数据是相通的，因此，采用大数据技术可能会使矿床学研究找到一条新路。

后记 本文是笔者多年来对花岗岩和成矿方面研究的一些思考，是对花岗岩岩石学和矿床学的一些反思。科学是不断发展的，科学研究就是在不断的探索中逐渐接近真理，虽然不可能穷尽真理。科学发展有一个否定之否定的规律，一个新的理论必然是对旧理论的否定，经过若干时间，这个新的理论又可能被更新的理论予以否定，从而建立一个更新的理论。被否定的理论不是毫无是处，只是不适合解释新的问题、新的观察而已。从这个角度，笔者尝试对花岗岩和矿床学的某些现存理论提出质疑，提出一些新的认识和想法。笔者认为这是科学发展所必须的，是时代的需要。但是，笔者的认识是否合适，是否可行，还需要大量实践的检验。学术界不崇尚少数服从多数，多数不一定代表真理，少数不一定没有真理。检验真理的唯一标准是实践，而非文献的多寡和人数的多寡。真理是不怕辩论和批评的，怕辩论和批评就不是真理。笔者多年研究的一个体会是，野外实践是需要大大加强的，许多理论和认识需要拿到野外的广阔天地中去检验，去解释，闭门造车显然是不行的。花岗岩研究要更上一层楼，加强野外研究是关键。地球化学是花岗岩研究的一个方面，不是全部，只研究地球化学，不研究地质和构造，是可能走进误区的。岩浆热场理论目前还未得到学术界的认可，岩浆热场理论本身还不成熟，还需要实践的大量检验。在研究过程中，笔者还发现，大数据是有空前魅力的，许多百思不得其解的问题，许多新的思路，是大数据思维提供的。大数据不仅是研究方法上的革命，还是研究思想上的革命。它改变了人们认识世界的方式，从逻辑思维方式转变为由科学事实本身提供的相关思维方式，从事实上的相关关系探寻科学本身的奥秘和规律。因此，大数据引发的将是科学界的一场大地震，是具有革命性和颠覆性的转变。感谢两位匿名审稿人对本文的详细评论和批评，特此表示衷心的感谢。

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