“Hutton国际花岗岩学术研讨会”是为纪念火成论派的创始人James Hutton (1726-1797)对地质学的重要贡献而设立的、针对花岗岩及相关岩石研究的专题学术讨论会。该系列会议于1987年在James Hutton的出生地——英国Edinburgh首次召开，随后每4年召开1次，迄今已连续召开9届，已经成为国际花岗岩界的“奥林匹克”盛会，也是固体地球科学领域具有重要影响力的国际学术会议之一。与大多数学术会议不同的是，Hutton会议不设分会场，皆以大会报告与展板（往往有与展板相关作者在场介绍）为主，注重讨论。
第九届Hutton国际花岗岩学术研讨会于2019年10月14-18日在南京大学成功举办 ，这是此每4年一届的国际花岗岩“奥林匹克”盛会首次在中国举办（图1）。本次会议围绕预先设计的4个专题安排了22个主题报告，邀请国内外花岗岩研究领域的一流科学家围绕花岗岩及成矿研究重要科学问题和最新研究进展，为参会代表们精心奉献了一场学术上的饕餮盛宴。四天的室内学术交流研讨，多元化的学术交流形式使得日程安排有序而紧凑，为与会者创造了充分的学术交流平台。图1. 第九届Hutton国际花岗岩学术研讨会会徽（引自会议手册）应Elsevier出版社邀请，第九届Hutton国际花岗岩学术研讨会组委会决定在国际岩石学领域重要刊物《Lithos》上出版专辑，集中展现会议成果。经过两年多的工作，在5位客座主编（郑永飞、C.F. Miller、徐夕生、J.-F. Moyen、王孝磊）的共同努力下，总共评审通过了31篇论文，一起集中出版在2021年10月402-403卷上（图2）。这些论文既有文献评述为主也有原创研究为主，总体上可以分为以下四个专题(Zheng et al., 2021)：（1）花岗岩浆作用的物理化学过程；（2）花岗岩浆作用与大陆岩石圈演化；（3）各种花岗岩的岩石成因过程；（4）花岗质岩浆作用与成矿。图2. 2021年第402-403卷《Lithos》花岗岩专辑封面（引自杂志网站）通过对这些专题稿件的评审和遴选，客座主编们感到(Zheng et al., 2021)：花岗岩研究在进入二十一世纪以来取得了很大的进展，不仅在新技术新方法的应用上为人们认识花岗岩的结构和成分提供了最为先进的微观资料，而且板块构造理论在汇聚边缘领域研究的新进展为人们认识花岗岩的形成和演化提供了前所未有的视角。通过对所有结果的集成和反思发现，花岗岩形成的物理化学机制可分成结晶分异和部分熔融两大类（图3）。结晶分异对大洋俯冲带岩浆作用最为典型，部分熔融对大陆碰撞带岩浆作用最为典型(Moyen et al., 2021; Zheng et al., 2021)。
图3. 花岗岩成因上的两种物理化学机制（修改自Moyen et al., 2021）。A.幔源镁铁质岩浆结晶分异形成长英质岩浆；B.地壳部分熔融产生长英质岩浆。花岗岩分类一直是花岗岩研究的核心内容之一。根据不同成分花岗岩产生的源区岩石属性及其构造背景，可以将经典的I-S-M-A分类与汇聚板块边缘过程联系起来(Zheng et al., 2021)。在大洋俯冲带之上的大陆弧之下，幔源镁铁质岩浆的结晶分异形成大量的M型花岗岩，在下地壳结晶的辉长岩部分熔融形成I型花岗岩，弧前增生楔底部变沉积岩部分熔融形成S型花岗岩。在大陆碰撞带，上盘地壳变火成岩岩石部分熔融形成I型花岗岩，下盘地壳岩石部分熔融可以形成I型或者S型花岗岩（取决于熔融岩石的属性）。大陆弧镁铁质岩浆结晶分异的堆晶部分熔融形成A1型花岗岩，大陆碰撞带地壳部分熔融残留体的部分熔融形成A2型花岗岩。然而，当人们将花岗岩的矿物岩石地球化学观察与这个源岩性质分类相联系时，常常会出现各种各样似是而非的问题。经典的I-S-A分类强调的是对花岗岩源区性质的鉴定（图4），但是许多研究将同位素比值这个指标的应用教条化，忽视了判别结果的多解性和源岩成分的复杂性，导致这个源岩性质分类与成因机制之间出现误解。一个常见误区是将类似于地幔Sr-Nd-Hf-O之一的同位素成分作为地幔物质贡献的判别指标，忽视了地幔组分在主量和微量元素组成上与地壳岩石之间的巨大差异(Zheng et al., 2021)。图4. 花岗岩I-S-A分类与源区性质关系示意图[根据Zheng et al. (2021)的有关讨论绘制]在二十世纪八十年代，全岩Sr-Nd同位素分析为花岗岩成因研究带来了巨大便利。分析结果发现，花岗岩可以具有从富集到亏损的Sr-Nd同位素组成（图5）；其中亏损者表现为低的(87Sr/86Sr)i比值(<0.705)和正的εNd(t)值(>0)，一般将其解释为地幔物质的直接贡献。实际上，镁铁质新生地壳部分熔融形成的I型花岗岩也可以表现出这种亏损的Sr-Nd同位素组成；如果这种新生地壳经受了化学风化形成沉积岩，由此部分熔融形成的S型花岗岩既可以表现出亏损的放射成因同位素组成，又可以表现出高的δ18O值和铝过饱和的特点(Zheng & Gao, 2021)。
图5. 澳大利亚Lachlan造山带古生代花岗岩Sr-Nd同位素组成关系（修改自Zheng & Gao, 2021）就与花岗岩成因有关的地幔端元来说，如果基性组分表现出亏损的Sr-Nd同位素组成，那么其源区可以是软流圈地幔或者新生岩石圈地幔。无论如何，地幔岩石都具有高镁低硅特点，其熔融产物加入花岗岩浆源区必然会引起花岗岩在主要元素和同位素组成上出现二元混合关系(Zheng & Gao, 2021)。另一方面，幔源岩浆同化地壳岩石也会产生类似的二元混合关系，尤其是地壳岩石中的SiO2是最为活动的组分，一旦受到镁铁质岩浆同化就会加入到长英质岩浆中去。因此，对花岗岩进行SiO2含量与(87Sr/86Sr)i比值和εNd(t)值之间的相关性检查，可以用来判断是否存在二元混合关系。在岩浆源区成分和性质认识上，常常将岩浆混合、地壳混染和源区混合混为一谈（图6），对幔源组分加入岩浆源区的时间和空间不加约束(Zheng & Gao, 2021)。有时只是根据某个成分指标进行片面判断，忽视了岩浆岩在主量和微量元素以及稳定和放射成因同位素组成上的相互协调关系。幔源与壳源岩浆混合解释是个常见例子，常常将花岗岩中的暗色包体解释为幔源岩石，但是对这个幔源岩石在什么位置什么条件下通过部分熔融产生则未加约束。对混合岩浆源区中的地幔组分来说，是岩石圈地幔还是软流圈地幔也未加区分，但是两者在热供应上存在显著差别。软流圈地幔上涌能够引起地壳熔融，但是岩石圈地幔处于固体状态，不会上涌加热上覆地壳产生花岗岩浆。图6. 花岗岩成因中的两组分混合关系示意图[根据Zheng & Gao (2021)的有关讨论绘制]软流圈地幔可以在物质和热能两个方面对花岗岩浆形成做出贡献。古缝合带大陆主动张裂是将软流圈热能有效传递到岩石圈地壳的构造位置。在成功张裂之下出现软流圈地幔降压熔融，形成大陆张裂常见的碱性玄武岩。先前在大陆地壳中识别出了大量显性张裂，其中有的富含火山岩，有的缺乏火山岩。对于夭折张裂来说，先前的研究关注了其形成与断陷盆地沉积之间的关系。越来越多的研究发现，隐性张裂在古缝合带较为发育，那里不仅出现高温低压巴肯型变质作用，而且形成麻粒岩-混合岩-花岗岩组合和变质核杂岩(Zheng & Gao, 2021)。在花岗岩形成的构造背景上，一个常见误区是将大陆碰撞和超大陆聚合过程与地壳部分熔融产生花岗岩浆任意联系起来，忽视了这个过程对应的是挤压构造体制，在这个体制下难以形成高的地热梯度导致地壳部分熔融。只是在大陆碰撞结束之际和之后的拉张构造体制下，地壳岩石才会具有发生部分熔融形成花岗岩浆所需要的温度压力条件。因此，花岗岩是大陆碰撞之后超大陆试图裂解过程中张裂夭折岩浆作用的常见产物(Zheng & Gao, 2021)。因为部分熔融使得大陆地壳成分从镁铁质变成长英质，所以地壳深熔所引起的分异作用也可能是解决“大陆地壳成分悖论”的重要过程之一。针对花岗岩研究中存在的若干误区，建议在今后的工作中加强对以下五个方面重要作用的深入研究(Zheng et al., 2021)：（1）主量元素区分地壳与地幔源区；（2）微量元素示踪部分熔融和结晶分异等分异过程；（3）放射成因同位素区分古老与新生地壳源区；（4）锆石氧同位素区分沉积与火成源区；（5）岩石圈地幔厚度影响碰撞造山带地壳深熔程度。由于岩浆结晶分异和地壳部分熔融都伴随着显著的岩石学和地球化学分异，因此这两类物理化学机制都能够不同程度地影响花岗岩成分。但是，源岩成分本身依然是决定花岗岩成分的主导因素。
Moyen, J.-F., Janoušek, V., Laurent, O., Bachmann, O., Jacob, J.-B., Farina, F., Fiannacca, P., Villaros, A., 2021. Crustal melting vs. fractionation of basaltic magmas: Part 1, Granites and paradigms. Lithos 402-403, 106291.
Zheng, Y.-F., Gao, P., 2021. The production of granitic magmas through crustal anatexis at convergent plate boundaries. Lithos 402-403, 106232.
Zheng, Y.-F. Miller, C.F., Xu, X.S., Moyen, J.-F., Wang, X.-L., 2021. Introduction to the origin of granites and related rocks. Lithos 402-403, 106380.
撰稿人：郑永飞、徐夕生、王孝磊
