花岗岩属于可再生资源还是非可再生资源
是非可再生资源,花岗岩是非可再生资源 。他需要长时间才能行成,所以算作非可再生资源,可再生资源是指被人类开发利用后,可以在较短时间内更新、再生,或者能够重复利用、循环使用的自然资源,如气候资源、生物资源、水资源和土地资源等.对于再生速度受到自身繁殖能力和外界环境条件影响的可再生资源,应有计划、有限制地加以开发利用.非可再生资源是指经人类开发利用后蕴藏量不断减少,在相当长的时间内不可能再生的自然资源,主要是指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如金属矿产、非金属矿产、煤炭、石油、天然气等矿产资源.由于非可再生资源的形成周期极为漫长,在人类历史时期几乎不能再生,因而对于这类自然资源,应尽可能综合利用。人类开发利用后,可以在较短时间内更新、再生,或者能够重复利用、循环使用的自然资源;经人类开发利用后蕴藏量不断减少,在相当长的时间内不可能再生的自然资源.
花岗岩是非可再生资源 。他需要长时间才能行成,所以算作非可再生资源,可再生资源是指被人类开发利用后,可以在较短时间内更新、再生,或者能够重复利用、循环使用的自然资源,如气候资源、生物资源、水资源和土地资源等.对于再生速度受到自身繁殖能力和外界环境条件影响的可再生资源,应有计划、有限制地加以开发利用.非可再生资源是指经人类开发利用后蕴藏量不断减少,在相当长的时间内不可能再生的自然资源,主要是指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如金属矿产、非金属矿产、煤炭、石油、天然气等矿产资源.由于非可再生资源的形成周期极为漫长,在人类历史时期几乎不能再生,因而对于这类自然资源,应尽可能综合利用。人类开发利用后,可以在较短时间内更新、再生,或者能够重复利用、循环使用的自然资源;经人类开发利用后蕴藏量不断减少,在相当长的时间内不可能再生的自然资源.
不可再生能源消耗,如煤和石油都是在地下深层中,经过漫长的演化而形成的,一旦被燃烧耗用后,不可能在数百年乃至数万年内再生,因而属于“不可再生能源”。除此之外,不可再生能源还有,煤、石油、天然气、核能、油页岩等,石油、天然气、煤炭等不可再生能源的价格急速上升,石油逐渐成了一种不可替代的能源,尤其是在亚洲国家,中国的石油消耗是目前世界第一的,人类越来越依靠这类东西,当有一天不可再生能源消耗完了,没有人会知道有什么后果。
核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质。核聚变的能比核裂变的能高出5~10倍,核聚变最适合的燃料重氢(氘)又大量地存在于海水中,可谓“取之不尽,用之不竭”。核能是未来能源系统的支柱之一,可人类目前是无法处理核废料的,依目前技术来看至少30年以内是不可能处理掉核废料问题的。
核废料的存放是举世瞩目的难题。目前常见的高放射性核废物,是采用地质深埋的方法。在如在花岗岩石等地质中凿一个位于1500米~3000米深的地下处置库,库的结构包括天然屏障和工程屏障,以防止废物中的放射性核素从包装物中泄漏,但很难保证在长达上百万年中包装材料不被腐蚀。一台1000兆瓦核电站的年核废物中含有15公斤的镎-237和30公斤的锝-99,如以非专业人员允许的年接受辐射剂量率为标准,那么上述核废物即使贮存100万年,仍高出允许剂量的3000万倍!如果直接排放,需用6亿吨水稀释镎-237,用3000万吨水稀释锝,才符合环境要求,这是做不到的。
根据对澳大利亚东南部拉克兰褶皱带的研究,查佩斯和怀特划分了两个不同的花岗岩类的岩石类型,称为I型和S型。I型花岗岩岩浆是由火成岩(Igneous)源岩部分熔融形成。S型花岗岩岩浆是由沉积岩(Sedimentary)源岩经部分熔融形成。Sn矿化与S型花岗岩关系密切,Mo矿物与I型花岗岩关系密切。 石原舜三根据花岗岩中有无磁铁矿,分为磁铁矿系列和钛铁矿系列,与I型和S型基本相当。磁铁矿系列的特点是有磁铁矿(0.1-2%体积分数)、钛铁矿、赤铁矿、黄铁矿、榍石、绿帘石等。黑云母中Fe3+/Fe2+和Mg/Fe2+比值均高;含有斑岩Cu-Mo矿。钛铁矿系列的特点是有钛铁矿(<0.1体积分数)、磁黄铁矿、石墨、白云母、黑云母的Fe3+/Fe2+和Mg/Fe2+比值均低;伴生云英岩型Sn-W矿床。
按生产原因及位置的不同可以分为I、S、M、A四种类型
在大洋岛弧发现的大多数钙碱性斜长花岗岩被叫作M 型, 是由地慢中产生的岩浆或这些岛弧下面的俯冲大洋壳衍生而成的。M 型过渡为I (科迪勒拉型), 后者代表了活动大陆边缘的大量辉长岩一石英闪长岩一英云闪长岩套。克拉通和大陆碰撞褶被带的过铝性花岗岩则叫做S 型。最后, 稳定的褶皱带、克拉通隆起带和裂谷带的碱性花岗岩叫作A 型花岗岩。这些花岗岩类型在矿物、地球化学和矿化方面的差别, 反映了它们的生成过程(包括源岩)的不同, 每一种过程和来源都反映了不同的地质环境。
I型花岗岩(I type granite)是一系列准铝质钙碱性花岗质岩石的总称,主要是各种英云闪长岩到花岗闪长岩和花岗岩。这种花岗岩的源岩物质是未经风化作用的火成岩熔融而来,是活动大陆边缘的产物,简称I型花岗岩。“I”是英文火成岩(Igneous)一词的第一个字母。其特征是基本上由石英、数量不等的斜长石和碱性长石、普通角闪石和黑云母所组成,不含白云母。
S型花岗岩(S type granite)是一种以壳源沉积物为源岩,经过部分熔融、结晶而产生的花岗岩。“S”指英文沉积(sediment)一词的第一个字母。属造山期花岗岩,产于克拉通内韧性剪切带和大陆碰撞褶皱带内,以堇青石花岗岩和二云母花岗岩组合等过铝质花岗岩为代表。
M型花岗岩类(M type granite)即幔源型花岗岩。是基性岩浆房分异形成的构成蛇绿岩套的浅色岩组。
它由蛇绿岩套中的奥长花岗岩所组成,是大洋环境火山岛内地幔和大洋地壳两
种岩浆混合的产物,取其首字“M”命名之。其空间分布一般与辉长岩的条带状构造走向相一致,岩体规模不大,多呈长条状或不规则状的小侵入体或悬浮体。
M型花岗岩类包括产于不成熟岛弧的侵入花岗岩和洋壳型蛇绿岩套中的斜长花岗岩,以及洋岛玄武岩中的花岗岩(如冰岛)。M型花岗岩多呈偏铝质的斜长花岗岩小型侵入体与玄武岩伴生,属拉斑岩浆系列。
A型花岗岩(A type granite)是产于裂谷带和稳定大陆板块内部的花岗质岩石。这类岩石通常是弱碱性花岗岩,CaO和Al2O3含量较低,Fe/Fe+Mg值较高,K2O/Na2O值和K2O含量较高;由石英、钾长石、少量斜长石和富铁黑云母,有时有碱性角闪石等组成。碱性暗色矿物含量高,有时因富铁还会出现富铁橄榄石。这类花岗岩因为通常是非造山期的、碱性的和无水的特点,恰好这三个英文单词的第一个字母都是“A”。故把这种花岗岩叫做A型花岗岩。
一种说法是石油是不可再生能源,石油是古生物植物大量死亡以后埋入地下经过千百年复杂的地质变化形成的。也就是生物成油理论。这是我们大多数人的共识。但是仔细想想发现生物成油理论存在很多站不住脚和难以解释的问题。石油储量比生物总质量多的多。目前世界石油探明储量约13700亿桶。有人做过计算假设动物体内所有有机物都转化为石油而没有损耗的前提下,当前世界上所有生物可生成石油的总量只有约25亿桶。有人会说,石油是上亿年的动物累积的。但是几乎所有生物死亡后被作为其他生物食物参与生物界的能量循环。
简单来说,微生物分解动植物尸体和粪便,植物根吸收泥土中腐烂死亡生物和粪便养分,能够埋在地下生成石油的少之又少。世界上最大的油田加瓦尔油田石油储量约700亿桶。约110亿吨。面积2800平方公里。大量的动物在千百万年中在这个地方不断死亡被埋入地下?听着都感觉很荒谬。油田分布不均衡,生物生活分布在全球各个地区。全球油田主要分布在北纬20至40度的东半球,即使在高密度分布的北纬20至40度也分布不均,为什么是波斯湾是世界上石油储量最大的地区。
另一种说法是无机成油,推测石油天然气是在地球45亿年前形成时,由于本身含有的大量的碳和氢,在地球内部发生反应时,形成的碳氢化合物,于是就有了石油和天然气,而且会不断地产生。1956年前苏联科学团队发现废弃的油田居然在自我修复,与该理论形成石油至少需要200万年矛盾。总结起来就是非生物成油说,这些个说法认为地壳内已经有许多碳,有些碳自然地以碳氢化合物的形式存在。经过地质变化发生化学反应变成石油。如此一来石油称为了可再生能源。但是该理论目前还缺乏站得住脚的证据支持。而且无法解释石油中存在的生物标志物。因为几千米的地下的高温高压不可能有生物存活。
首先说石油是不可再生能源一点也不为过,即使发现废弃的油田有缓慢的自我修复,但是在当下人类对石油巨大的消耗面前如同杯水车薪。生物成油理论能够对节约石油资源起巨大的作用。其实根本上说,是我们的科技水平难以解释石油形成的原因。我们对我们居住的地球的了解仅仅停留在表面。如果把地球等比例缩小到拳头那么大,那么地壳厚度比纸还薄。人类技术水平还不能打穿地壳更别说地壳下面的未知世界。人类历史不过百万年,文明史不7000年,现代科学不过寥寥百年。认识需要一个过程,人们总是在不断的犯错中学习进步。相信将来人们不光能知道石油的成因,而且还会发现更多比石油更好的能源。
(一)世界环斑花岗岩的研究历史
环斑花岗岩(rapakivi granite)是地球上一种特殊的岩石类型,以其独特的结构和地质环境受到广大地质学家的关注。Rapakivi granite中文文献中被翻译成奥长环斑花岗岩或更长环斑花岗岩,但事实上包围卵球状钾长石的斜长石不仅仅只有更(奥)长石,还会有更—中长石。本书将此类岩石统称为环斑花岗岩。
自1891年自芬兰地质学家J.J.Sederholm第一篇关于芬兰的环斑花岗岩经典著作问世以来,已有百余年的研究历史(Rämö和Haapala,1995Haapala和Rämö,1999)。19世纪末和20世纪初在芬兰南部首先发现环斑花岗岩并开始进行了长期研究。之后,在瑞典、乌克兰、卡累里阿、科拉半岛、西伯利亚、北美及加拿大等古老地盾区相继发现了奥长环斑花岗岩,时代为元古宙,因此,奥长花岗岩被认为主要出现在前寒武纪稳定克拉通及其边缘,并且沿区域性的大断裂展布,同时它们又主要分布在北半球,从而构成了一条有名的北半球环斑花岗岩带。它们和一些非造山花岗岩构成了前寒武纪克拉通地区地壳组成的不可缺少的部分,代表了陆内广泛的酸性岩浆作用。环斑花岗岩同斜长岩及科马提岩一起出现在前寒武纪,成为说明地质历史事件不可逆转的鲜明例证并认为环斑花岗岩全球性形成于新太古代与元古宙时期是地球早期演化历史中的一个重要岩浆事件。这个时期发生了地壳全球性克拉通化作用———岩石圈形成。1988年在美国Diamond Guestranch召开的“斜长岩及其有关岩石成因和演化”的彭罗斯会议的闭幕总结中,明确提出了环斑花岗岩套是非造山运动成因的,是地壳大规模增生以后的地壳静止期间侵位的。
20世纪60~80年代,在南美洲、巴西、委内瑞拉、亚洲、澳大利亚、南非、博茨瓦纳等地区又相继发现了奥长环斑花岗岩,它们不仅产生于稳定的地块,也产生于造山带中。近十年来,芬兰及世界其他国家的一批地质学家一直致力于环斑花岗岩的研究,特别是通过IGCP315(Correlation of Rapakivi Granite and Related Rock on a Global Scale)和IGCP373(Corre Anatomy and Magmatic—Hydrothermal Evolution of Ore—Bearing Felsic Igne-ous Systems in Eurasia)国际对比项目的实施(1990~2001),从全球范围内对环斑花岗岩的时空分布、岩相学和地球化学特征、成矿作用、岩石成因、构造背景及与地壳演化的关系等开展了对比研究,发现了不少新的现象,取得了重要进展(Rämö和Haapala,1995Haapala和Rämö,1999)。
(二)环斑结构与环斑花岗岩
1.环斑结构
环斑结构是环斑花岗岩的典型特征,也是环斑花岗岩研究的核心问题之一。环斑结构的原始定义为:具有斜长石外壳的碱性长石巨晶应是卵球状的,碱性长石和石英具两个世代(Vorma,1976)。
广义的定义为:凡是碱性长石巨晶具斜长石外壳者均为环斑结构,碱性长石以卵球状为主,也可以见到自形或半自形的(Rämö和Haapala,1995)。洪大卫认为(1965)用钾长卵球结构更能准确地反映出rapakivi的原始含义,并建议称之为卵球状花岗岩。长石具卵球状特点是区别于一般花岗岩中局部出现的具斜长石外壳的自形碱性长石巨晶的主要标志。至于一些岩体局部出现的具斜长石外壳的自形碱性长石巨晶并不能称为环斑结构(Rämö和Haapala,1992)。有人用mantledfeldspars(膜状长石)等同于环斑长石(如Stull,1978Wark和Stimac,1992),但在有些情况下它们并不完全一致:mantled feld-spars强调的是碱性长石斑晶具斜长石外壳,而环斑结构强调的是碱性长石斑晶的卵球状(ovoids)特点,包括有斜长石壳的(mantled)(并可发育多层斜长石壳),也称wibogite型和无斜长石外壳(unmantled)的碱性长石,也称pyterlite型(Rämö和Haapala,1995)。环斑结构(rapakivi texture)实际上反映的是碱性长石的卵球状特征。
2.环斑花岗岩的定义
环斑花岗岩的定义本身就有两种:结构命名(Vorma,1976Bates和Jackson,1987)和结构+岩石成因类型(Haapalaand Rämö,1992)。环斑花岗岩(rapakivi granite)最初是以环斑结构(rapakivi texture)命名的。在芬兰语中“rapakivi”意指脆的、易于破碎、易剥落的岩块(crumbly rock)的含义,形容长石巨斑风化后经常成岩块剥落而成“砾石”的特征。通俗点讲就是指风化露头上乱糟糟的石头。
1)岩相学命名。纯岩类学的命名是以岩石的结构来命名的,这也是环斑花岗岩的原始定义。环斑花岗岩包括在矿物和化学上大致相似的岩石变种,最重要的不同点在岩石结构上,认为具有环斑结构的花岗岩都叫环斑花岗岩(W.Wahl,1925A.Vorma,1976Sahama,1945都城秋穗,1977Bates和Jackson,1987),徙特和鲍温(1958)指出,对于许多岩石学家来说,环斑花岗岩的这个名称表示钾长石被斜长石(通常为更长石)包壳的花岗岩。Vorma(1976)还狭义地把“具环斑结构卵状碱性长石,岩石具不协调性,后造山期的花岗岩定义为奥长环斑花岗岩”,碱性长石和石英具两个世代。
Vorma等把维堡环斑花岗岩分成多个类型(变种):①环斑花岗岩(viborgite)粗粒,具典型环斑结构的环斑花岗岩②无奥环斑花岗岩(pyterlite),没有包围正长石卵球体的斜长石外壳的环斑花岗岩③既含卵球状钾长石斑晶也含棱角状卵长石斑晶的环斑花岗岩④等粒环斑花岗岩,岩石为中细粒结构,没有钾长石斑晶。
Ф.ю.列文生-列星格把这种卵球状的钾长石斑状体称之为“卵球”结构,具这种卵球结构的钾长石斑晶的花岗岩称为奥长环斑花岗岩。卵球状斑晶是奥长环斑花岗岩的较为可靠的标志(利亚霍维奇,1992)。
2)岩石结构+岩石成因类型命名。这是芬兰学家Haapala和Rämö(1992)提出的,他们把环斑花岗岩研究中的地球化学特征加入到环斑花岗岩的定义中,认为元古宙的环斑花岗岩除了具有环斑结构外,还具有显生宙A型花岗岩地球化学特征(至少在大的岩基中如此),岩石组合上具双峰式(长英质-铁镁质)的特征,产于非造山带的拉张环境中(Haapala,1992)。此定义实质上是想突出该岩石的成因和构造环境特点,但也有不少学者并未强调A型花岗岩的特点,仍然以岩相学来命名。显然国外学者对经典的环斑花岗岩就有不同的认识。
不难看出,环斑花岗岩在国际上也并没有统一的意见,对所谓经典的环斑花岗岩就有不同的认识,往往同一个岩石类型有不同的术语命名。
(三)世界环斑花岗岩研究进展
近年来,通过IGCP315和IGCP373项目的实施(1990~2001),环斑花岗岩研究取得了一些重要进展,突出表现在以下几个方面。
1.环斑花岗岩具双峰式的岩石组合特征
近年的研究注意到环斑花岗岩并不是孤立地产出,典型的环斑花岗岩常与铁镁质的岩石在时间和空间上密切共生,构成双峰式(长英质-铁镁质)组合特征(Rämö和Haapala,1995,1996Haapala和Rämö,1999)。铁镁质的岩石常位于复式环斑花岗岩的下部,有时可见到铁镁质和长英质混合形成的中性岩石,同时在岩体的周围可见到辉绿岩墙和流纹岩墙,并将其称之为环斑花岗岩组合(Rämö和Haapala,1995)。这种组合实质上涉及环斑花岗岩的成因和构造环境问题,即可能反映了强烈的壳幔相互作用对环斑花岗岩成因的意义和一个相对拉张的地球动力学背景,实际上这些现象以前就有所认识,只是,现在对这些现象有了更深入的了解。
2.确认环斑花岗岩可以产在造山带中
世界上规模最大、最典型的环斑花岗岩发育于北半球,时代均为元古宙,构成巨型元古宙环斑花岗岩带。其中芬兰南部的环斑花岗岩最为典型,很多概念和定义都是基于对这些岩石的研究(Vorma,1976Haapala和Rämö,1992Rämö和Haapala,1995)。一般认为,环斑花岗岩主要发育于元古宙稳定大陆上,显示非造山环境,是探讨板内地壳演化和全球尺度岩石圈演化的一个重要标志(Rämö和Haapala,1995,1996Haapala和Rämö,1999Dall'Agnol,1999Nironen,2000)。因此,环斑结构、元古宙、非造山曾作为环斑花岗岩的基本特征。对此,Haapala和Rämö(1992)又进一步提出环斑花岗岩还应具有A型花岗岩的特点,岩石组合上具有双峰式特征其目的进一步突出了非造山的特点。事实上世界仍有不少环斑花岗岩也并非都属于A型花岗岩,因为很多环斑花岗岩并非是无水的和碱性的(Rämö和Haapala,1996),因此环斑花岗岩A型特点的限定还有待于进一步探讨(Bettencourt,1995)。而对A型花岗岩本身的定义还有不同理解(袁忠信,2001)。
造山带中存在环斑花岗岩是不争的事实,早在20世纪30年代,苏联就曾报道过古生代乌拉尔造山带中的环斑花岗岩和环斑状(rapakivi-like)花岗岩(Zavarritsky,1937)。其他有法国-西班牙比利牛斯造山带中的奥陶纪环斑花岗岩(Barbey,2001)。它们不仅可以产于造山带(Bettencourt,1995Wernick,1997),还可以形成于造山后的拉伸阶段,如南格陵兰环斑花岗岩产生于主造山之后50Ma(Brown,1992Rämö和Haapala,1995),有的还可以形成于同造山环境,如巴西Itu地区的环斑花岗岩发育在590Ma的岛弧环境(Haapala和Rämö,1999Bettencourt,1995Wernick,1997)。这就在时代和构造背景方面突破了原有的元古宙、非造山和只有北半球才有的传统认识。现在看来,元古宙环斑花岗岩多是非造山环境下大陆地壳拉伸的产物(如Hutton和Brown,2000Len-haro,2002Brown,2003Rämö和Haapala,2003),但也有一些被解释为造山带中增厚的地壳熔融的产物(Windely,1991),甚至与俯冲(弧后拉张)有关(Ahall,2003)而显生宙环斑花岗岩多与造山作用(特别是与后造山的伸展)有关(Wernick,1997Haa-pala和Rämö,卢欣祥等,1996,1999)。巴西的元古宙和古生代环斑花岗岩就是很好的例证(Bettencourt,2003)。它们的共同特点是大都形成于后碰撞的伸展环境。
3.环斑花岗岩产于不同地质时期
环斑花岗岩可以发育于不同的地质历史时期,如世界环斑花岗岩的时代,除科拉半岛造山后的环斑花岗岩时代最老外((28±20.3)亿年),大多数是中元古代(18亿~14亿年)形成的,这是一个不争的事实,正因为如此,长期以来人们一直认为只有元古宙才具有卵球状环斑花岗岩形成的地球动力学条件。近几年来,随着研究的深入,在世界不少地方发现了显生宙以来的环斑花岗岩,如法国、西班牙、比利牛斯山脉的奥陶纪环斑花岗岩(Barbey,2001)。如南天山的晚古生代卵状结构正长岩和花岗正长岩及日本西南部和帕米尔的第三纪环斑花岗岩。这样看来环斑花岗岩的出现除了和地球动力学背景有关外,也可能与岩浆形成时的演化条件及其他因素有关。
4.世界不同地区环斑花岗岩不完全相同
研究发现,世界不同地区环斑花岗岩并非完全一样,甚至有较大差异,但是他们也都被称为环斑花岗岩。这种差异不仅表现为卵球状钾长石的自身特点,数量、颜色和在整个岩体中的分布等方面,而且,不同地区、不同岩体都可能是不一样的。维堡岩体那种美丽的玫瑰红色环斑花岗岩仅仅是一个特例。芬兰南部的环斑花岗岩与同时代的中国华北沙厂环斑花岗岩在结构上就有差别,如前者环斑长石中的碱性长石多为单晶,后者多为连晶(郁建华,1996)。Jaal—Litt岩体虽然也产在北欧,但与维堡岩体却明显不同。巴西Itu地区有些古生代岛弧环斑花岗岩与元古宙环斑花岗岩有较明显的差异,其环斑结构不典型,地球化学特征上较富镁贫铁,显示I型花岗岩的某些特征(Wernick,1997),以致巴西地质学家提出“有必要重新定义环斑花岗岩组合,也希望得到一个关于环斑花岗岩问题全球一致的意见”(Bettencourt,1995)。
长期以来,元古宙、非造山一直作为环斑花岗岩的基本特征。经常被人称为经典的环斑花岗岩是就指发育在芬兰的中元古宙古老地台边缘,并具A型花岗岩特征的维堡花岗岩,所以环斑花岗岩也称维堡岩(Wiborgite)。20世纪后半期的研究表明,环斑花岗岩在造山与非造山之间似乎是连续出现的(Ram?和Haapla,1995,1996)。秦岭-昆仑造山带中的环斑花岗岩就是在造山作用之后不久出现的,它们发育环斑结构,具有A型或I-A型花岗岩过渡特点,形成并定位于后碰撞和后造山环境。这与典型元古代、非造山(A型)环斑花岗岩有相同之处,也有不同之处,即相同或相似的结构、相近或略有不同的岩石地球化学特征(A型或I-A型过渡)和截然不同的构造环境。但它们与乌拉尔别尔佳乌什及巴西造山带环斑花岗岩有更多的相同或相似性。
Zavarritsky(1937)首先报道了在乌拉尔造山带发育有环斑花岗岩,之后在巴西等地的岛弧中亦发现了环斑花岗岩,中国在著名的秦岭造山带和东昆仑造山带也发现了环斑花岗岩,这样使我们不得不对原有的定义进行思考,并提出造山型环斑花岗岩的概念(卢欣祥,肖庆辉等,1996,1999,2003)。最早称为造山带型环斑花岗岩。当前的研究证明,世界上不仅存在非造山型的环斑花岗岩,而且也确实存在有造山型环斑花岗岩,这种花岗岩就实实在在地产在造山带中,成为造山带的组成,而不是产在板内或地台中,是造山带不同构造演化阶段侵位的。除此之外,在我国华南及川西还报道有燕山期的环斑花岗岩(郑基俭,2001彭松柏,2002程浩,2002)。因此,根据环斑花岗岩产出的大地构造位置及与造山带的关系可以把环斑花岗岩分成两类,他们的主要特征如下。
1.非造山型(稳定区)环斑花岗岩
以芬兰、欧洲的环斑花岗岩为代表,如维堡(Wiborg)、沙厂等岩体,其主要特征为:
(1)产出构造背景:地台边缘的断裂带或裂谷带(沙厂),属稳定区。为当时陆壳异常厚大的板内环境,这是最直观,最本质的特征。环斑花岗岩形成时间和先期造山运动的时间有很大的时差(150~250Ma或更大),生成之后再无发生造山运动,显然是非造山环境。
(2)时代:中元古代,1.76~1.5Ga,最强烈时为1.6Ga。
(3)岩石类型及成因类型:岩石类型为二长岩、纹长二长岩、紫苏花岗岩等。岩石成因类型为A型花岗岩。
(4)岩浆性质:属高铁高铝-准铝的钾质(高K)花岗岩浆,微量元素以高Ti、Zn、Pb、Zr、Ce、Ba、Th、U等为特征。暗色矿物富铁,黑云母为羟铁云母。
(5)岩石组合及双峰式岩浆作用:最典型的是奥长环斑花岗岩和斜长岩组合,也只有中元古代才有这种组合。在中元古代出现斜长岩曾被称为斜长岩事件,无论地质历史最早阶段,还是更晚阶段都没有斜长岩-环斑花岗岩的直接类似物,证明了这种岩石形成环境的特殊性,此外也有环斑花岗岩和辉长岩、辉长苏长岩、闪长岩类的组合。这些基性岩石都产于环斑花岗岩内或附近,呈岩脉、岩墙,小岩体(与环斑花岗岩相比)。与酸性环斑花岗岩一起成为组成双峰式岩浆作用的两个端元。
(6)环斑结构及卵球状钾长石含量:元古宙环斑花岗岩环斑结构发育,斑晶含量很高,并呈卵球状及球状,具人们共知的特征性红色,大小2~4cm,大小间杂的分布。卵球钾长石分有奥环和无奥环两种。典型岩体几乎全部都是卵球长石(如维堡岩体)。但维堡岩体那种特征的红色环斑花岗岩在世界仅仅是一个特例。
(7)岩体规模:岩体规模很大,维堡岩体大陆出露16000km2,加上海中的面积可达30000km2,Салммн岩体也在10000km2以上。
2.造山型环斑花岗岩
(1)构造环境:产在造山带中,这是此类环斑花岗岩最基本,最直接的特征,如巴西的岛弧、乌拉尔造山带(别尔佳乌什),秦岭-昆仑造山带中的环斑花岗岩岩体(沙河湾、老君山、塔塔楞、哈拉达乌等),它们与板块俯冲带的关系密切,二者形影不离,有的就产在其中,它们形成于造山带崩塌的构造阶段,是造山带由挤压造山作用向后造山拉张作用转折的环境,代表了造山作用的终结。
(2)时代:不限于元古宙,古生代、中生代都有产出,秦岭-昆仑造山带所产即是。
(3)岩石类型及成因类型,岩石类型主要要有黑云角闪二长岩、正长花岗岩、二长花岗岩等岩石成因类型既有A型,也有I-A过渡的类型。
(4)岩浆性质:岩石为准铝、富碱、贫铁的高钾钙碱性花岗岩,暗色矿物富镁,黑云母属镁质黑云母,这是与非造山花岗岩的显著区别之一。岩石富集Th、Ba、Ce、Zr、Ta等元素,亏损Rb、Sr、Y及Pb、Nd等元素。
(5)岩石组合及双峰式岩浆作用:岩石组合为环斑花岗岩+辉长岩,环斑花岗岩+闪长岩,没有世界典型环斑花岗岩的斜长岩+环斑花岗岩组合。基性岩成脉状,岩墙状或小侵入体状(老君山)共同组成双峰式岩浆作用。
(6)环斑结构:昆仑的环斑花岗岩与世界环斑花岗岩相同,碱性长石为球状,具奥环和无奥环两种。但是,昆仑及柴北缘的环斑花岗岩主体几乎全为环斑—球斑钾长石。
但秦岭的环斑花岗岩的环斑结构总体发育不如世界元古宙发育,且含量少,如秦岭的环斑花岗岩的环斑钾长石含量为5%~10%(沙河湾),25%~30%(老君山),环斑长石除卵球状之外,还有自形、半自形的。
(7)岩体规模:岩石规模较小,从几十千米到几百千米,最大的塔塔楞岩体也只有1000km2左右。
最近见有燕山期环斑花岗岩的报道,研究者们认为它们是具有环斑结构的环斑花岗岩,如湖南白马岩体(洪大卫与郑基俭通信及郑基俭在宜昌面告,2001),广东十万大山地区及川西(程浩等,2002)等地的岩体,岩体时代为燕山期,川西的岩体位于松潘-甘孜造山带中,时代为70.4±3.8,67.55±0.1Ma(U-Pb),对于燕山期的这些环斑花岗岩产出的地质背景及所表征的地质意义,当需进一步进行研究,但是在秦岭地区燕山期(140~100Ma),出现不少A型花岗岩,它们代表了陆内条件下和拉张作用有关的地质事件。华南报导的燕山期花岗岩有无上述情况尚不得而知。
至于那些仅在岩体局部几平方米甚至十几平方米范围内所见具有不典型的环斑结构的花岗岩,与造山带中其他花岗岩类似,本文暂不把它们列入环斑花岗岩中。
1、白色花岗岩类,主要是花岗岩类中的白岗岩。白岗岩是在地下湍浆冷凝的后期阶段生成的,它的主要成分是二氧化硅(Sio2即石英),在岩而中高达73%~77%。这种岩石生成的阶段 (即岩浆冷凝的后期阶段)怡好也是地下岩浆中的铀 、钍、铷、铯、钾等放射性元素相对聚集的阶段。由于一切元素(包括放射性元素)在地球中的分布都是极不均匀的,如果恰好遇到某一地区的放射元素分布相对稍多 (地质上称为 "本底偏高") 时,
那么这个地区出产的白岗岩的放射性辐射强度就有可能偏大。
2、红色花岗岩类,含钾的矿物钾长石是红色花岗岩的主要成分,而钾元素中的同位素钾-40(40K)本身就是放射性元素。所以含钾矿物 (呈浅粉色、粉红色等等)越多,其璃射强埋有可能越偏高 (大)。此外,在红色花岗岩类中,包括了片麻状花岗岩和花岗片麻岩。这种往距今二三十亿年前生成的古老岩石中,不仅含钾长石多,而且有时还含一种颜色美丽的(紫红色、酱红色、紫色等)特殊矿物-锆石 (Zr一Sio4)。锆石矿物中常混有铀、钍等放射性元素,使花岗岩的红色更加鲜艳华贵的同时,随之也提高了辆射强度,这就是著名的 "印度红"和 "南非红"辊射强度偏大 (高)的原因所在。
3、在浅色系列的绿色花岗岩中,有时会含一种颜色鲜艳美丽的绿色、翠绿色、篮绿色的特殊矿物 一天河石。天河石本身就是由弱放射性元紫钾、铡、链组成的 [(K,RbCs)(AlSi308)],因此含有这种矿物的名贸的绿色花岗岩,其辐射强度可能偏大。
4、对于花翻系列的花岗岩,由于常有含钾的矿物和石英等其他矿物组成"大班晶",构成漂亮的斑状花岗岩,所以其辆射强度也有可能偏大。
由上述可知,在全部浅色系列的花岗岩中,只有"东底偏高"地区的白岗岩、含钾长石矿物多(特别是含钾一40同位素)的花岗岩、含锆石矿物的(古老)变质岩和含大河石矿物的花岗岩,才有可能形成放射性辆射强度偏大而可能产生一定的危害现象。而这一部分花岗岩往全部浅色系列的花岗岩中所占的数量是比较少的(约占20%-75%),所以对大部分淡色花岗岩仍可以放心大胆地使用。
在花岗岩石材中,石英之透明程度作为初步判别取舍的标的。由於花岗岩石材中
,石英透明如玻璃易於辨认。透明石英受辐射照射则呈茶色之烟水晶。颜色愈深
,则所受辐射剂量愈高。
对于天然装饰石材的放射线辐射危害问题,1999年初多家新闻媒体曾宣传报道说,家庭用天然石材装修是“隐藏在室内的杀手”、是让“冷面杀手闯进温馨的家庭”、室内石材装修“要小心辐射超标”等等,由此既造成了广大石材用户的昼恐慌不安,也造成了石材市场的普遍明显滑坡。这种夸大其词、过于失真的宣传报道对国内外广大石材用户和我国石材行业的发展所带来的不良影响,一年来始终未能消除。
中国建筑装饰协会石材委员会是专门从事对中国以及国外天然石材的生成原因、石材成分与结构特征以及石材的装饰性能等,长期进行调研的单位。因此,我们有条件,也有必要从科学理论方面具体阐明天然装饰石材的放射性辐射危害究竟有多大的问题,以便澄清是非,给各建筑设计与装饰装修单位一个明确的科学概念,给广大石材用户吃一颗“定心丸”,并具体地提出 了防止放射性辐射危害的行之有效的方法。
一、地球上的一切自然物质中都含有不同数量的天然放射性元素
众所周知,整个地球、乃至整个宇宙的一切自然物质,实际上都是由103种天然元素(不包括人造元素)组成的。在103种天然元素中,有一族元素具有放射性特点,被称为“放射性元素族”,所谓“”放射性元素,是指这些元素的原子核不稳定,在自然界的自然状态下不断地进行核衰变,在衰变过程中放射出αβγ三种射线和有放射性特点的隋性气体氡气。其中的α射线(粒子)实际上是氦(He)元素的原子核,由于它质量大、电离能力强和高速的旋转运行,所以是造成对人体内照射危害的主要射线;β射线是负电荷的电子流;γ射线是类似于医疗透视用的X射线一样和波长很短的电磁波,由于它的穿透力很强,所以是造成人体外照射伤害的主要射线;由衰变而产生的氡(Rn)气是自然界中仍具有放射性特点的惰性气体,由于它还要继续衰变,因此被吸入肺部后,容易造成对人体内照射(特别是对肺)的伤害。在天然“放射性元素”中,人们常听说的放射能量最大的是铀(U)、钍(Th)和镭(Ra),其次有钾-40(40K),铷(Rb)和铯(Cs)。这6种天然放射性元素是构成地球和宇宙自然界一切物质的组成部分(当然很微量),无论是在各类岩石和土壤中,还是在一切江河湖海的水中和大气中,都有不同数量的放射元素存在。其中铀在地壳中占“克拉克值”平均含量的千分之一。这就是说,我们人类和一切生命所赖以地球的成份中本来就始终存在着天然的放射性物质。但是它不但没有阻挡住万物的生存发展和人类的繁衍生息,反而使放射性元素越来越被广泛利用在许多方面(原子核电站、空间技术、医疗技术、同位素技术等)为人类服务。
如此说来,自然界天然存在的低浓度的放射性辐射不但不会危害人类健康,而且已经是自然界平衡系统的组成部分,人类和一切生命已经完全适应了这个平衡系统的生存环境,如果破坏了这个平衡系统,可能反而对人类带来不利的影响。了解这些概念,就知道自然界本来就存在的放射性辐射并不可怕,只要我们能够正确地认识它的基础上科学的应用它,就绝不会造成对人民身心健康的伤害。