编者按：本期发表了张旗的文章《花岗岩可否分离结晶，有堆晶花岗岩吗？——评学术界最近的一些争论》。这是一个学术界长期争论的问题，争论的核心是，花岗岩浆是否能够发生分离结晶（或结晶分异）作用, 有没有“堆晶花岗岩”？

作者在文章中旗帜鲜明地提出了自己的看法：否定花岗岩浆中会发生分离结晶作用，但不反对其中存在造成层状分带现象的流动分异作用；提倡注重野外观察研究，反对单纯地依靠地球化学数据分析；指出花岗岩研究的未来方向或前沿，建议注重变质岩和花岗岩的成因关系，提倡下地壳填图，但似乎又反对进行大陆构造环境研究。文中一些评论很尖锐，一些语句很尖刻。编辑部对该文进行了极少量的删改，尽量保留了原文的风貌，主旨在于鼓励百家争鸣。

理不辩不明，科学就是在争论中进步的。该文认为在花岗岩研究中已经出现了危机。本刊认为，出现危机是好事，根据科学史家托马斯·库恩的“范式”理论，危机的本质是科学新发现使已有的旧范式遇到致命的挑战，而与旧范式进行竞争就必然会引发科学革命，破除旧范式，建立新范式。如果说花岗岩研究正在经历这种危机，那就让我们期盼花岗岩学家们投入更大的研究精力，发表更多的研究实例，在争论中迎接这场革命吧！

《地质科学》常务副主编 王清晨 

花岗岩可否分离结晶，有堆晶花岗岩吗？

——评学术界最近的一些争论

张　旗

（中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029）

 摘　要　花岗岩能否分离结晶? 世界上有没有堆晶花岗岩？这是学术界长期争论的问题。从近期发表的文献判断，上述争论圈已经从国际学术界转入国内学术界。国际学术界一直坚持花岗岩能够分离结晶，笔者一直持反对意见。最近，关于堆晶花岗岩的说法突然盛行起来。什么是堆晶岩? 堆晶与堆积是一回事吗? 斜长石是堆晶矿物吗? 这些问题都是需要认真讨论的。众所周知，玄武岩有堆晶岩，花岗岩则主要呈晶粥状态出现，这是两种岩浆粘性不同的表现。花岗岩由于粘性大，晶出的矿物不能下沉，与其晶出的岩浆一起构成类似粥状的面貌，故称为“晶粥”。玄武岩粘性低，晶出的矿物可以下沉离开其结晶的部位在岩浆房底部堆积形成堆晶岩，故玄武岩不形成晶粥。花岗岩形成晶粥后，由于冷却、固结而不可能再次升温熔融造成“晶”与“粥”分离的可能。因此，关于上有高分异花岗岩（或流纹岩），下有堆晶的花岗岩的说法是不可能成立的。堆晶岩，堆晶结构等，统统是外国学者创造的。毋庸置疑，外国学者对花岗岩研究有很大的贡献，现今花岗岩理论的成果基本上都是外国学者提出来的，没有中国学者什么贡献，我们只是在学习、仿效和跟踪。因而，花岗岩研究中也有许多错误的理论、模型、假说，毫无疑问也是外国学者提出来的。面对上述情况，我们只有一个办法：独立思考。学习是必须的，但是，要批判地学，要仔细地鉴别，取其精华，去其糟粕。这样，我们才能更快地进步，才能不至于跟着外国学者犯错误。

关键词　堆晶花岗岩　堆晶结构　分离结晶　晶粥　玄武岩　模型　模式图　地球化学

Can granite be formed by fractional crystallization? Is there any cumulate granite? : Comment on some recent debates in academic circles

Zhang Qi

(Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing　100029)

 Abstract

Whether granite can be formed by fractional crystallization? Is there any cumulate granite in the world? This is a long-debated issue in academia. There have been some recent signs that the debate has shifted away from international academia and towards China, which has become the focus of international granite research in a way I could not have imagined. The international academic community has always insisted that granite can be formed by fractional crystallization, I've always disagreed with that. Recently, there has been a lot of researches and papers about cumulate granite. Is this new and the academic frontier? Or is it old and a conservative concept? What is the definition of cumulate rocks? Is cumulation the same as aggregate? Can plagioclase cumulate? These are all issues that need to be seriously discussed. As is known to all, there are cumulate rocks in basalts, and granite is mainly in the state of crystal mush. This makes sense, as the two types of magma show different viscosities. Because of the high viscosity, the earlier crystallized minerals in the mush cannot settle down, so together with the magma as a mush, they move together. Once the mush has cooled and consolidated, there is no chance of heating up again and melting causing the crystal and magma to separate. Relatively, because of the low viscosity of basaltic magma, crystallized minerals can settle down to the bottom of the magma chamber from where they crystallized, so that cumulate rocks are common in basalts. Therefore, it is untenable to say that the upper part of the magma chamber forms highly differentiated granite and the lower part forms cumulate granite. Cumulate rocks and cumulate texture were proposed by foreigners. There is no doubt that foreigners have made great contributions to the study of granite. The achievements of modern granite theory are basically put forward by foreigners. There is no contribution from Chinese people. We are just learning to imitate and follow up. However, there are many wrong theories, models and hypotheses in granite study, which is undoubtedly the problem of foreigners. How do we deal with this? There is only one way: Think for yourself. It is necessary to study foreign countries, but we should study them critically, identify them carefully, take the essence and discard the dross. In this way, we can make progress faster and not make mistakes with foreigners.

Keywords　Cumulate rocks, Cumulate texture, Fractional crystallization, Crystal mush, Basalt, Models, Model maps, Geochemistry

花岗岩能否分离结晶？全球有没有堆晶花岗岩？这是学术界长期争论的问题。最近，这个问题正在转变为中国学术界的讨论焦点（吴福元等，2017；陈晨等，2018；Zhao et al.，2018；Chen et al.，2021；Ji et al.，2021；郑世帅等，2021；陈璟元等，2022；Gan et al.，2022；Gu et al.，2022；Liang et al.，2022；Liu et al.，2022；Lu et al.，2022；Shi et al.，2022；Xu et al.，2022；Zhang et al.，2022）。国际学术界一直坚持花岗岩能够分离结晶，笔者一直持反对意见（张旗等，2008，2017，2022；张旗，2012）。毋庸置疑，花岗岩的几乎所有理论、假说、定律都是外国学者提出来的，我们中国学术界基本上是跟着国际学术界亦步亦趋。因此，笔者批评花岗岩分离结晶问题，主要是批评外国学者。最近，我国学者在这个领域突然活跃起来，不仅讨论花岗岩的分离结晶，还进一步延伸到花岗岩堆晶问题，甚至将花岗岩统统当成了堆晶岩，花岗岩中的斜长石、钾长石是堆晶形成的，石英斑岩中的石英斑晶也被当成堆晶矿物；不仅如此，还认为上述说法是“未来花岗岩岩石学研究的前沿”（吴福元等，2017）。花岗岩是否可以由堆晶作用形成，斜长石可否作为堆晶矿物，堆晶是否花岗岩研究的前沿，这些问题都是迫切需要解决的、带有根本性的问题。

1　关于花岗岩分离结晶问题

分离结晶作用是玄武岩最突出的特征，没有人怀疑玄武岩能够分离结晶。由于玄武岩和花岗岩都是岩浆，所以国内外学术界把上述从玄武岩研究归纳出来的理论也套用在花岗岩上，以为花岗岩也能够发生分离结晶作用。但是，花岗岩不同于玄武岩的是，花岗岩由于粘性大而很难分离结晶，从而引起学术界长期的争论（Becker，1897；Harker， 1909；Bowen，1912；Wager and Brown，1968；Reid et al.，1993；Scaillet et al.，1996；Clemens and Petford，1999；Petford，2003；吴福元等，2007，2017；张旗等，2008；Gill，2010；张旗，2012）。玄武岩能够分离结晶是由于玄武岩岩浆贫硅而粘性低，花岗岩岩浆不能分离结晶是由于富硅而粘性高（Scaillet et al.，1996；Clemens and Petford，1999；Petford，2003；张旗等，2008，2012）。玄武岩岩浆粘性低接近流体的性质，可以用流体力学理论来解释。首先，玄武岩是可以演化的，演化主要表现在岩浆分离结晶作用上（Becker，1897；Harker，1909；Bowen，1912；Wager and Brown，1968），演化的标志是玄武岩MgO含量的降低以及Mg^#比值的降低，SiO₂含量几乎没有明显的变化（图1）。演化的证据是形成了一系列的堆晶岩：从下向上可以出现橄榄石堆晶岩，辉石堆晶岩，辉长堆晶岩等。其次，不同的玄武岩岩浆是可以混合的，这种混合是化学混合。混合前的玄武岩与混合后的玄武岩性质不变，混合主要表现在不同玄武岩岩浆化学成分的变化上（Pearce et al.，1984a，1984b；张旗等，2008）。

花岗岩由于粘性高，很难发生结晶分离作用，主要以晶粥形式出现（Wickham，1987；Bachmann and Bergantz，2004；Hildreth，2004）。玄武岩分离结晶一看MgO含量的变化，二看堆晶岩的产出。而花岗岩分离结晶通常不是看MgO含量以及Mg^#的变化，而是看SiO₂含量的变化（图2）。而SiO₂含量从低到高，例如从闪长岩到花岗闪长岩到花岗岩，却不是花岗岩岩浆演化或分离结晶的结果，而是不同花岗岩之间侵入的结果，闪长岩与花岗闪长岩，花岗闪长岩与花岗岩之间，通常是侵入接触关系，而非岩浆演化的关系（Coleman et al.，2004）。花岗岩由于粘性高也很难混合，野外所见花岗岩的斑杂构造说明花岗岩之间的混合主要是物理混合而非化学混合，这与玄武岩的混合机理是不一样的。花岗岩中往往产出一些暗色微粒包体（如一些淬冷包体，据Elburg and Nicholls，1995；Waight et al.，2001）。有些早先是玄武质的，现在为安山质（或闪长质），恰恰说明是玄武岩混合能力强，花岗岩混合能力弱的表现（张旗等，2008）。

花岗岩由于粘性大，基本上是一份一份的。一个巨大的花岗岩岩基，大都是复式的，是由不同成分的花岗岩一次一次侵入组成的（Coleman et al.，2004）。如图3出露于苏丹巴尤达沙漠中的一个多期侵入的Ras ed Dom花岗岩—正长岩杂岩体（Gill，2010），一共识别出了15期（从S1到S15）侵入岩，侵入岩的规模随着时间的推移而逐渐减小。按照图中给出的资料，S1和S4为正长岩；G1和G2为碱性花岗岩；mG1和mG2为碱性细粒花岗岩；IT1~IT3为粗面岩；其余为碱性正长岩和/或石英正长岩（图3）。上述基本上都是所谓的高分异花岗岩，可见高分异花岗岩几乎无例外也是一份一份的。

 国内学者曾有笔者认为正确的表述：晶体重力沉淀作用在花岗质岩浆的结晶分异作用过程中可能并不占主导地位。Pitcher（1997，p94）就曾指出，“除少数含B、F或H₂O的岩浆体系外, 我本人从来就没有看到过花岗岩浆发生晶体沉淀的确凿野外证据”。近来的一系列研究显示，岩浆流动或压滤可能是导致花岗岩浆成分发生变化的更重要机制（Blundy and Cashman，2001）。实际上，Harker（1909）早就注意到岩浆的粘度有可能抑制晶体的沉淀，从而使Bowen（1928）意识到流动分异的重要性，并提出结晶体的分异可以通过结晶体的局部富集和晶体与液体之间的相对运动两种方式来实现（吴福元等，2017）。

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