河北地质大学 河北省石家庄市裕华区 050000
摘要：现在有关花岗岩的研究，学者们大都是分开研究关于花岗岩的地质成因、力学性质或者微观结构，基本上学者们都只关心它们其中的一个方面，而不会将它们整合在起来，寻找它们中间的内在联系。在进行花岗岩宏、微观试验时，都存在只着眼于花岗岩微观特征或粘聚力等力学特性的单一性，缺少对于矿物成分与力学性质之间联系的思考，这方面的研究有利于了解总结花岗岩矿物成分与力学特性之间的规律，加深对花岗岩工程特性的认识，解决实际工程问题。本文主要分析花岗岩地质成因矿物成分文献综述。
关键词：花岗岩；地质成因；矿物成分；力学性质
引言
花岗岩是火成岩，是岩浆在地表以下通过冷却作用而形成的，花岗岩主要由长石和石英组成。它是酸性侵入岩，一般由钾长石、石英、斜长石组成，结构是块状、似斑状或半自形粒状结构，常见为以岩株、岩基产出。由于花岗岩是一种深成岩，常见的矿物颗粒都有发育良好、肉眼可辨的特点，因而得名。
1、花岗岩的地质成因
花岗岩成因学说是经历了各种曲折，经过了漫长的研究、修改、讨论、论证发展而来的。从现在看来片面的水成说、火成说、变质说发展到后来相对成熟的岩浆说、花岗岩的深成说等。从１９世纪７０年代开始，关于花岗岩的研究有三个重要里程碑。第一个里程碑１９７４年，Ｃｈａｐｐｅｌｌ和Ｗｈｉｔｅ将花岗岩划分为Ｉ型和Ｓ型，他们的依据就是物质来源。一时间，研究花岗岩物质来源成为最热门的事。第二个里程碑１９７９年，Ｐｉｔｃｈｅｒ考虑到构造环境对花岗岩形成的影响，产生了花岗岩的构造环境分类方法。１９９３年，他对构造环境分类又进行了补充。第三个里程碑１９８９年，固体地球科学家如Ｐｈｉｎｎｅｙ等提出的大陆动力学计划，为花岗岩研究提供了新的思路，研究中注入了一个新的方向———壳幔作用。在按照上述分类思路中，我国学者根据我国特定的花岗岩环境，分析了花岗岩地质成因，并发表了一些关于花岗岩成因分类的见解。例如，以华南花岗岩为代表：首先将花岗岩划分成重熔型和交代型，之后又划分为改造型、同熔型及碱质花岗岩系列，在众多学者的分类中徐克勤等改进的花岗岩分类和国际上的Ｉ、Ｓ、Ｍ、Ａ型分类有相似之处，即陆壳改造型、同熔型和幔源型三类但也不是一一对应关系。除了上述按地质成因分类还有其他分类方式，如张旗以压力划分花岗岩为高Ｓｒ低Ｙｂ（Ｓｒ＞４００×１０－６，Ｙｂ＜２×１０－６）、低Ｓｒ低Ｙｂ（Ｓｒ＜４００×１０－６，Ｙｂ＜２×１０－６）、低Ｓｒ高Ｙｂ（Ｓｒ＜４００×１０－６，Ｙｂ＞２×１０－６）和高Ｓｒ高Ｙｂ（Ｓｒ＞４００×１０－６，Ｙｂ＞２×１０－６）型。当然我国学者对花岗岩的研究也不是完全透彻，如华南地区的花岗岩就存在很多不了解的地方，如华南深部地质对花岗岩－火成岩成因影响及其原因还需要更加深入的研究。除了上述分类方案外，当然也不乏其他方案。虽然花岗岩存在多种分类方式，但考虑的原还是较为简单的：①以壳源、幔源、壳－幔混源划分的物质来源；②以碰撞前、同碰撞、碰撞后和造山后划分的构造背景和环境；③以改造和同熔划分的形成方式；④矿物组合；⑤化学成分这五大类，因为这些分类结果能较为准确地反映出花岗岩的相关特征，所有得到了大家的认可同时也具有实际工程价值。
2、花岗岩矿物成分
石英、长石和云母是花岗石的主要成分。其中长石占了总量的大多数约为４０％～６０％，其次就是石英约为２０％～４０％，花岗岩的颜色就是其所含成分的种类和数量决定的。长石、石英、黑云母基本组成了花岗岩，但还是有其他矿物质的存在。我国的花岗岩类由多种类型组成种类繁多，。
花岗岩数约占７５％，其余岩种仅占２５％。二长花岗岩又是花岗岩中的常见岩种，也存在一部分的正长花岗岩。在其他岩种中花岗闪长岩是占了绝大多数，只有很少数的云英闪长岩和其他岩种。在９２万ｋｍ２的花岗岩初露面积中，深成岩占了其中的绝大多数。超变质成因花岗岩类则占了剩下的大多数。根据总平均化学成分分析花岗岩，可知东部花岗岩主要化学元素为Ｎａ、Ｓｉ、Ｋ、Ｆｅ，西南部多为Ｓｉ、Ｋ、Ｎａ，西部和其他地区有较大差别，多为Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ。这也印证了不同地区的花岗岩其化学特征也各不相同的观点。不同成分的矿物所呈现的形状也是不同的，如斜长石一般是半自形板状，容易发生绢云母化、碳酸盐化和泥化；钾长石一般是不规则状，多为条纹长石，容易产生高岭土化；角闪石和黑云母多色性显著，黑云母和角闪石都容易发生绿泥石化，区别是前者还会发生白云母化后者还会发生绿帘石化；在上述的矿物之间充斥着石英。这些矿物产生的副矿物为榍石、磷灰石、锆石和磁铁矿等，其中锆石有多种形态，多数完好的自形晶，少量浑圆形、变形的或表面有熔坑的锆石。研究岩石不可避免地是对矿物组成的研究，因为岩石是矿物的集合体。研究矿物的方法很多，其中包括：电镜扫描分析、Ｘ衍射分析、显微结构分析、荧光分析以及岩石比重、硬度测定分析等。显然，这些方法对于深入研究矿物物理性质、矿物特征、微观结构是不可缺少的。通过电镜扫描和Ｘ衍射实验，研究了大别山花岗岩的矿物成分。其中的主要成分为微斜长石、石英、钠长石还含有少量的斜绿泥石。
3、花岗岩矿物成分与力学性质的关系
研究表明，岩石样品的抗拉强度下降主要是由于断裂，特别是位于颗粒边界的断裂，岩石样品的脆性越强，表明其长石含量越高，内部摩擦角度就越取决于岩石表面的结构和颗粒大小总之，研究表明，与水接触冷却和自然冷却对高温花岗岩物理力学性能的影响差别很大。这是因为，在上述两种情况下，岩石内部损伤和断裂的发展程度不同，断裂的大小、一致性和分布特征可能对岩石样品的物理力学性能产生明显不同的影响。对天然冷却后和与水接触冷却后的高温花岗岩进行了单轴压力、拉伸和声波测量试验。研究不同方式冷却后花岗岩温度与物理力学性能(如外观形状、纵向波速、横向波速和弹性模量)之间的关系，同时考虑水冷却后休息过程对花岗岩声学性能的影响。通过比较高温水冷却花岗岩的物理特性与天然高温冷却花岗岩的物理特性，可以得到花岗岩颜色变化、质量下降率变化以及垂直和水平波速变化。
结束语
花岗岩地质成因按照不同方法有不同的分类，包括：按物质来源分类、与构造环境结合、与大陆动力学结合等。花岗岩主要由长石、石英、云母等构成，不同种类花岗岩其矿物成分比例也不尽相同，且我国花岗岩以富含ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ为特征。研究花岗岩的矿物成分可以通过电镜扫描分析、Ｘ衍射分析、显微结构分析、荧光分析以及岩石比重、硬度测定分析等方法。不同的矿物成分其力学性质也不相同，长石矿物是岩样脆性的主要来源，方解石含量越高其抗压强度和弹性模量越小，石英含量越高，其粘聚力越大，角闪石、云母等含量越高，其力学强度越低。
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