本章关于火成岩的讨论涉及到两个问题,一个是岩浆物源问题,另一个是花岗岩形成机理问题。围绕岩浆物源问题主要有两种模式,即单一物源熔融的残留体模式和混合物源模式(或称混熔假说)(董申保,1995;王涛,2000)。从上述火成岩Sr-Nd同位素地球化学特征来看,显然本研究区火成岩(包括火山岩)以混合物源模式为主,敏感的SrNd同位素更多地显示了幔源(甚至是原始地幔)的烙印,然而这些熔浆并不是幔源岩浆直接分异的产物,正如Wyllie通过深熔实验得出的结论,花岗岩熔浆是地壳深熔过程中有地幔热流、流体和部分物质参与下形成的,并非橄榄岩或洋壳派生的原始岩浆(Wyllie,1983;董申保,1995)。幔源物质可以是底侵过程中同期玄武岩浆的注入导致的混熔作用,也可以是先期下地壳增生的或底侵作用已形成的地壳物质(如前文讨论的黄岗梁花岗岩)。
围绕花岗岩形成机理的讨论,也涉及两种主要观点,即岩浆的结晶分异作用和岩浆的不混熔作用。除了早白垩世的碱性花岗岩(如巴尔哲花岗岩)之外,本区三叠纪-侏罗纪花岗岩,包括大多数火山岩的稀土配分模式不存在明显的δEu异常,即使同一时期的偏基性和偏酸性的岩浆之间也没有明显的δEu异常差别,表明本区中生代岩浆结晶分异作用不占主导。本区火成岩另一个重要的特征是,各期的花岗岩和火山岩都表现出SiO2成分上的空档现象,正如前文讨论的安家营子花岗岩的暗色包体和寄主岩石之间存在的SiO2成分的明显差异一样,它们也许表示这些深源岩浆可能由于不混熔作用形成了两个岩浆房,二者同时或者交替地向上脉冲式补给,形成两个端元岩浆共存的现象。尽管与缺乏中性组分的经典的双峰式概念不同,但是形成机理是一样的,构造背景也是相似的,反映了一种稳定的非造山的伸展环境,从这一角度出发,不妨将这种现象称为“似双峰式”。早白垩世出现了经典意义的双峰式火山岩,花岗岩也显示了更明显的幔源特征。
以上讨论的岩浆物源问题和花岗岩形成机理问题,前者提到的混熔是指岩浆来源问题,后者提到的不混熔作用是指岩浆在岩浆房中进一步演化的机理问题。
结合大兴安岭各类岩浆(包括后文提到的岩墙群和其他基性—超基性岩)的源区特征和演化,进一步认识到以下两个问题:
1)在古亚洲洋闭合后新增生陆壳基础上(即北区邻近的兴蒙造山带)保存的古老的或后来新生的各种形式火成岩体大多具有低 Sr、正 Nd的同位素初始值(邵济安等,2002)。之所以在长达700~800Ma的时间内,火成岩能够保持近乎相同的Sr-Nd同位素特征,表明它们有着共同的地幔源区。兴蒙造山带“软碰撞,弱造山”的构造环境不但使得局部地区的古蒙古洋洋壳直接被陆壳物质所覆盖(详见第三章),而且还使得相当部分的洋壳有可能保留在兴蒙造山带下方的壳幔过渡带中。大洋闭合、造山后的多次伸展的构造环境为岩石圈的拆离和软流圈(层)物质上涌提供了条件,而后者提供的热能又为残留洋壳的部分熔融创造了条件,最后使得部分熔融的地幔物质能够在中-下地壳形成壳幔混熔的岩浆房并上升参与花岗岩和火山岩的形成过程。虽然有地壳物质混染的影响,但是地幔物质的参与仍然起了主导作用(洪大卫等,2000)。
2)从大兴安岭中生代的构造热演化历史可以看出,大兴安岭属于大陆内部伸展造山的典型。早中生代有幔源岩浆侵位或由闪长质岩浆携带上来的堆晶岩捕虏体。早—中侏罗世有基性岩墙群贯入(199~170Ma,ISr=0.7036~0.7044,详见第八章)及少量玄武岩浆喷发,晚侏罗世有大量壳幔混源的粗面质火山岩喷发和溢流(140~145Ma,ISr=0.7047~0.7054),晚侏罗世—早白垩世有壳幔混源花岗岩或碱性晶洞花岗岩侵位(142~103Ma,(ISr=0.7042~0.7088),这些花岗岩属引张环境下地幔上隆所引发的亚碱性—碱性非造山花岗岩系列(张德全,1993)。早白垩世有橄榄玄武岩-粗安岩-碱流岩喷发(120Ma,ISr=0.7034~0.7057)(李培忠等,1993),100Ma时基性岩墙群再度侵位(ISr=0.7048)。从上述构造岩浆演化可以看出,中生代大兴安岭地壳经历了一个基性化的过程,这正是地幔分异新生物质不断注入地壳的结果。进入新生代,大兴安岭及其两侧直接来自软流圈的玄武岩浆大规模喷发和流溢。
岩浆作用在大兴安岭伸展造山过程中扮演了重要的角色,而具有地幔烙印的岩浆活动又受到构造因素的控制,如此长时间构造热演化仅仅用地壳尺度的变形或单纯的地幔隆起均难以解释,必然与更深层次软流圈上涌带来的物质和巨大能量相联系,这正是本章讨论希望得到的启示。