一、超基性岩的成因
超基性岩的成因，一般认为有两种：一种为玄武岩就地结晶经重力分异作用的产物；另一种是来自上地幔的橄榄岩浆直接结晶而成。
（1）由玄武岩浆就地结晶和重力分异形成的超镁铁岩，一般分布在地质构造较稳定的地区，常与基性岩密切共生，构成超基性-基性层状杂岩体，常见的共生岩石是纯橄榄岩、斜方辉橄榄岩、辉石岩、橄长岩、橄榄辉长岩、斜长岩、苏长岩、辉长苏长岩和辉长岩等，其岩石化学成分特点是含铁较高，常形成岩盆、岩盖，重力分异现象明显，从下至上斜长石增多，辉石、橄榄石减少，且从下而上，辉石、橄榄石中的镁质增高；斜长石的牌号变小。另一特点是岩体与围岩接触处形成冷凝边。
（2）由上地幔的原始物质（橄榄岩岩浆）沿深断裂移动或挤入地壳上部，直接结晶成的超镁铁质岩。该岩石多分布在地质构造比较活动的地区，岩体呈独立的、大大小小的长条状、透镜状分布。
主要岩石是超镁铁质喷出岩——科马提岩；其次为阿尔卑斯型橄榄岩。常见岩石有斜方辉橄岩、纯橄榄岩、辉石岩，而辉长岩、橄长岩少见。岩石化学成分特点是含镁很高，蛇纹石化强烈。
二、基性岩的成因
目前一致认为基性岩是玄武岩浆直接结晶或者是它的派生产物。具体地说，辉长岩、辉绿岩、玄武岩是由玄武岩浆直接结晶而成，而斜长岩则是它的派生物；苏长岩可能是玄武岩浆同化围岩的产物；碱性辉长岩可能是同化混染或玄武岩浆混有碱质或基性岩经碱质交代的结果。
基性喷出岩中的特殊种属——细碧岩，一般认为是海底火山喷发的玄武质岩石经交代而成，其主要依据是：
（1）具枕状构造，并与放射虫硅质岩伴生，说明形成于优地槽的海底火山喷发条件。
（2）有时沿走向过渡为拉斑玄武岩。
（3）在细碧岩内的钠长石中见交代残留的拉长石以及在绿泥石中见交代残留的辉石，表明细碧岩中的钠长石、绿泥石是交代蚀变而成的。
（4）模拟实验表明，钠长石、绿泥石和辉石不能同时结晶。
（5）实验研究证明，在220×105Pa和300℃温压条件下，钙长石和钠质碳酸盐溶液、SiO2在封闭系统中反应可以得到钠长石-方解石组合。
三、中性岩的成因
对安山岩浆的来源问题，大致有以下几种观点：①由玄武岩浆分离结晶作用派生；②由玄武岩浆与硅铝壳物质混染而成；③由上地幔物质部分熔融而成；④俯冲带中下插的洋壳及其上覆沉积物以及上地幔物质部分熔融而成。目前认为安山岩浆最流行是假说④。
（一）安山岩的成因
近代安山岩主要分布于岛弧和大陆边缘，尤其是环太平洋的年轻造山带中最为发育。板块学说对环太平洋安山岩带提出如下形成模式：
在洋中脊附近，由上地幔物质局部熔融而产生的拉斑玄武岩浆，沿洋中脊向上涌出，构成玄武岩质新洋壳，随着新洋壳的形成，原洋壳向两侧运动，当到达海沟后，便沿俯冲带向大陆板块下方俯冲，在下插到75～100 km深度时，下插的洋壳（玄武岩及其上覆沉积物）以及其上的上地幔物质发生部分熔融，然后经分离结晶、岩浆混合、富硅熔浆与上地幔物质发生反应等各种复杂的变异作用而最终形成安山岩浆，它们喷发到地表就形成了环太平洋的安山岩带（图1-11-3，图1-11-4）。
图1-11-3 大陆板块与大洋板块碰撞俯冲带、岩浆作用的示意图
图1-11-4 环太平洋安山岩线位置
（据H.H.Hess，1948）
以安山岩线为界，向太平洋一侧的火山岩是玄武岩；另一侧为安山岩
对大陆边部的安山岩，可能是上地幔部分熔融而产生的安山岩浆，沿深断裂喷出地表而成。
（二）闪长岩的成因
闪长岩通常与花岗岩、花岗闪长岩、正长岩等相伴生，或呈独立小岩体产出。多数人认为，闪长岩具混杂成因，即由酸性岩浆同化了一些较基性岩石，或基性岩浆同化了一些硅铝物质而成。如苏格兰可兰岛的闪长岩形成于花岗岩和辉长岩的反应带中；我国黑龙江大罗密地区，在基性岩的边缘分布着闪长岩和石英闪长岩，是酸性岩浆与早期侵入的偏基性岩体强烈同化混染的结果。也有一些闪长岩位于基性岩的边缘，可能是基性岩浆分异的结果。
四、碱性岩的成因
碱性岩分布较少，但其成因向来分歧很大，近年来随着新的碱性岩体的发现和研究深入，又有了新的发展。归纳起来，有两大学派。一派主张碱性岩是由岩浆分异作用形成的；另一派则认为碱性岩是由花岗岩浆同化石灰岩时发生去硅作用形成的。
在近代的一些火山喷发物中可见到碱性熔岩流、碱性火山碎屑物，说明碱性岩浆的存在。由于碱性岩有时与花岗岩伴生；有时与超基性岩、基性岩相伴生，因此形成碱性岩的母岩浆是不同的，主要有：
（1）由上地幔部分熔融产生的岩浆所形成的碱性岩，主要形成的是碧玄岩、碱玄岩及霞石岩。
（2）由上地幔熔融形成的碱性玄武岩浆经分离结晶形成的碱性岩，主要是响岩。
（3）花岗岩浆结晶分异形成的碱性岩。
五、花岗岩（酸性岩）的成因
关于花岗岩成因的争论已有很久的历史，主要有岩浆派和交代派（花岗岩化派或变质论派）。
（一）岩浆成因论
花岗岩是由花岗岩浆冷凝结晶而成的，或由玄武岩浆分异而派生的岩浆，直接冷凝结晶而成，后者被越来越多的事实所否定。岩浆成因论依据如下：
（1）相当于花岗岩成分的火山岩-流纹岩正在一些地方溢出。花岗岩侵入体与酸性岩密切共生。
（2）花岗岩具有侵入体的产状，与围岩接触处有明显的界线，在内接触带有细粒冷凝边，围岩具热变质现象。
（3）岩体内部从中央到边缘，可明显分出中央相、过渡相和边缘相，且具有流动构造，说明是由岩浆冷凝而成。
（4）岩石中的矿物，具有从液态岩浆中结晶出来的顺序和结构特征，它们与人工熔融实验所得结果大致相符。
图1-11-5 花岗岩的87Sr/86Sr 初始值和年龄关系
（据G.Faure，1972）
根据G.Faure（1972）所作500多个花岗岩样品87Sr/86Sr初始值和年龄值的投影（图1-11-5）可以看出，其中只有 20%投影点落在陆壳增长线（87Sr/86Sr比值随时间而增长曲线）以上或其附近，代表了硅铝层物质熔融成的陆壳型花岗岩；有50%的投影点落在玄武岩源区，说明很少或没有受硅铝物质的混染，它可能是地壳下部玄武岩质层或上地幔部分熔融的产物，属幔源型花岗岩；还有30%的投影点落在两者之间，成因复杂，熔体可能来自地壳下部或上地幔，但受壳硅铝层的混染。
（二）交代成因论（花岗岩化）
该观点认为花岗岩类岩石是在一定条件下，来自地壳深处的富碱富硅稀薄溶液和变质热液以不同方式渗透交代原岩而形成。这种改造在固体状态下进行，而无需经过岩浆状态，往往无空间位移，原地形成，多分布于地槽褶皱回返的隆起区。
交代成因论的主要依据是：
（1）能够解释巨大的花岗岩为什么能够占据庞大的空间问题，即现在被花岗岩占领的巨大的空间，原来被其他物质所充填，早期形成的岩石经花岗岩化形成了花岗岩。
（2）某些花岗岩体与周围的片麻岩呈渐变关系，岩体内部构造与周围的构造具有连续性。
（3）岩体中的围岩交代残余体，与围岩方向一致，显然没有经过移动。
（4）岩石的交代结构比较发育。
事实上，花岗岩体的形成同其他地质体一样，是经过长期的、复杂的地质作用的结果，地壳的不同部位所处的地质条件不同，经历的构造变动也不同，造成花岗岩成因的多样性。
（三）花岗岩的成因分类
近年来，由于对花岗岩类岩石研究的不断深入，并运用了矿物共生分析、矿物地球化学和实验岩石学的大量资料，并结合板块构造理论，在国内外提出了不少有关花岗岩类岩石的成因分类。
1.S型和I型花岗岩
怀特和查佩尔在研究了澳大利亚东南部拉克朗褶皱带的花岗岩类岩石后，于1974年提出了两种成因类型：一种是以壳层沉积物质为原岩（S型）；另一种是原岩的物质未经地表风化作用的火成岩（I型）。S型花岗岩一般为铝过饱和，富含石英及黑云母，含有钛铁矿，Fe3＋/Fe2＋比值低，δ18O值大于10‰，87Sr/86Sr初始值为0.709～0.718。I型花岗岩常含角闪石及磁铁矿，Fe3＋/Fe2＋比值高，δ18O 值小于 10‰，87Sr/86Sr 初始比值小于0.709。
2.M型、I型、S型和A型花岗岩
皮切尔等根据花岗岩形成的构造环境，把花岗岩分成四种成因类型：
（1）M型花岗岩：岩浆来自上地幔，为规模不大的大洋岛屿斜长花岗岩。
（2）I型花岗岩：在活动大陆板块边缘和岛弧产出的、规模较大的辉长岩-石英闪长岩-英云闪长岩组合，以及在造山期后的隆起背景下生成的花岗岩和花岗闪长岩。
（3）S型花岗岩：是地盾内部和大陆板块碰撞褶皱带内的铝过饱和花岗岩。
（4）A型花岗岩：已稳定了褶皱带和地盾内隆起区的拉张性深断裂带及裂谷带的碱性花岗岩。
3.幔源型、同熔型和陆壳改造型花岗岩
我国一些学者通过对中国东南部花岗岩类进行系统分析、研究提出的，它们在岩石学、岩石化学、锶和氧同位素、形成时代、地质分布等方面具有明显差异。分成以下几种：
（1）幔源型花岗岩类：沿元古宙江南地背斜西南侧（如东安期的桂北本洞英云闪长岩）和东南侧（如晋宁期的浙江绍兴西裘石英闪长岩）分布。与元古宙太平洋岩石圈板块俯冲带有关，该类花岗岩与超镁铁质侵入岩及基性火山岩有成因联系。有两种类型，一类是形成于超壳深断裂的碱性花岗岩，其岩石化学成分Na2O＞K2O，此类花岗岩常与稀土、铌矿床有关；另一类是英云闪长岩-斜长花岗岩-辉长岩组合，它往往与蛇绿岩套或海相基性岩浆岩共生，岩石化学具有高Ca、Mg、Co、Ti、V的特征。它的87Sr/86Sr初始比值小于0.705。δ18O＝6.7‰～8.1‰。
（2）同熔型花岗岩类：由上地幔衍生物或地壳下部岩石部分熔融形成的岩浆，在上升过程中同化混染了硅铝物质或与由硅铝层熔融的岩浆混合而形成的岩石，往往与对应的火山岩共生。与西太平洋中生代板块活动有成因联系。它相对富Ca，其Al2O3/（Na2O＋K2O＋CaO）一般小于1，87Sr/86Sr介于0.705～0.710。δ18O值一般小于＋10‰。常与Mo、Cu、Fe、Pb、Zn、W、Sn等矿床有成因联系。如江西德兴大型铜矿的形成与之有关。
（3）陆壳改造型花岗岩：由地槽沉积物或变质岩经花岗岩化或熔融等形式反复改造而成。以花岗岩为主，很少有对应的火山岩伴生；该类花岗岩分布最广，在我国华南广大地区、东北长白山、西北阿尔泰、秦岭地区都有分布。岩体常含各种形态的暗色残留体，并常含有堇青石、红柱石、矽线石等富铝矿物，在化学成分上，Al2O3/（Na2O＋K2O＋CaO）一般大于1，富钾，87Sr/86Sr一般大于0.710，δ18O值＞＋10‰。该类花岗岩与W、Sn、Be、Nb、Ta、U、Th等矿有成因联系。如我国的钨、锡矿就产在该类花岗岩分布区。
思考题与作业
1.岩浆为什么会发生分异作用？
2.同化作用和混染作用的结果是什么？
3.岩浆房中的结晶分异作用有哪几种方式？各有什么特点？
4.岩浆混合作用受哪些因素的制约？
5.怎样识别同化混染作用？
6.试用不同的岩浆演化方式解释一例侵入体的成因。
7.如何区分原地花岗岩和非原地花岗岩？
8.简述花岗岩的成因。
9.不同源区的花岗岩有哪些矿物和化学成分的差别？
10.A型花岗岩和S型花岗岩如何区别？
11.I型花岗岩出露于哪些构造部位？
12.简述超基性岩、基性岩的成因。
13.简述中性岩、碱性岩的成因。