黃家龍

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

1 地質(zhì)背景及研究目的

武夷山南段長(zhǎng)汀胡寨地區(qū)變質(zhì)巖系的巖石劃分及形成時(shí)代，目前還是一個(gè)較有爭(zhēng)議的地質(zhì)問題。20世紀(jì)70年代之前該區(qū)變質(zhì)巖系未作系統(tǒng)研究。1970年完成的1∶20萬(wàn)長(zhǎng)汀縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，對(duì)該區(qū)變質(zhì)巖系進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查，認(rèn)為胡寨地區(qū)變質(zhì)巖系巖性以變粒巖為主，偶夾條痕狀或眼球狀混合巖，引入湖南、湖北峽東的地層名稱，將其劃屬前震旦系板溪群中亞群；并認(rèn)為混合巖形成時(shí)代為雪峰期，推斷其為副變質(zhì)產(chǎn)物。1979年福建省區(qū)域地層表將閩西南前寒武系淺變質(zhì)巖重新建立了地方性地層名稱，把該區(qū)變質(zhì)巖系劃為樓子壩群，時(shí)代定為前震旦紀(jì)。1994年福建省新建巖石地層單位將閩西南(包括胡寨地區(qū)變質(zhì)巖系)樓子壩群中深變質(zhì)巖相劃為桃溪組，時(shí)代改為前震旦紀(jì)[1]。2002年完成的1∶25萬(wàn)瑞金市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將該區(qū)變質(zhì)巖系解體為2套巖石單位，其一原巖面貌清楚，花崗巖的結(jié)構(gòu)尚有殘留，認(rèn)為是志留紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)變形變質(zhì)的結(jié)果；其二由副變質(zhì)的變粒巖、片巖組成，則劃歸樓子壩組。雖然不同年代的地質(zhì)學(xué)者對(duì)胡寨地區(qū)變質(zhì)巖系的認(rèn)識(shí)得到了不斷的提高，但對(duì)其原巖特征及形成的地質(zhì)時(shí)代等均未進(jìn)行詳細(xì)研究。

1∶5萬(wàn)長(zhǎng)汀縣等4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的工作，對(duì)長(zhǎng)汀胡寨地區(qū)的變質(zhì)巖系進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，從該區(qū)變質(zhì)巖系中新解體出一套古老的侵入體，仍保存有花崗巖的塊狀外貌，部分結(jié)構(gòu)特征也多有殘存，巖性由片麻巖、變粒巖及糜棱巖化花崗巖等組成。在野外實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，采集了各種測(cè)試分析樣品，在對(duì)成果資料系統(tǒng)整理研究，確定其為花崗質(zhì)片麻巖，屬酸性深成巖體經(jīng)受強(qiáng)烈變形與變質(zhì)作用的產(chǎn)物，同位素測(cè)年成果表明其成巖時(shí)代為新元古代，故命名為胡寨新元古代花崗質(zhì)片麻巖(gnPt3)。侵入巖的形成常常和一些重大地質(zhì)構(gòu)造事件相關(guān)。古老侵入體的研究是武夷山南段地質(zhì)研究的重要課題，涉及閩西南地區(qū)地殼的增生、演變，礦產(chǎn)和各地質(zhì)時(shí)期的地球動(dòng)力學(xué)模型。筆者通過對(duì)長(zhǎng)汀胡寨地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的花崗質(zhì)片麻巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征的研究，恢復(fù)巖石的原巖，進(jìn)而探討侵入體的形成時(shí)代、形成構(gòu)造環(huán)境等，以期對(duì)武夷山南段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地殼發(fā)展演化提供新依據(jù)。

2 地質(zhì)概況

胡寨花崗質(zhì)片麻巖產(chǎn)于光澤—武平北北東向斷裂帶中，南平—寧化構(gòu)造巖漿帶南緣，主要分布于長(zhǎng)汀南部胡寨、林田、戴面等地，主要呈北北東向長(zhǎng)條帶狀展布，多以巖株或巖瘤形式侵入到新元古代中，出露面積約14.8 km2(圖1)。花崗質(zhì)片麻巖體的東北側(cè)被早侏羅世梨山組滑覆覆蓋，東南側(cè)被晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖侵入破壞。其主要巖性有灰白、淺肉紅色黑云二長(zhǎng)片麻巖、(含黑云)斜長(zhǎng)變粒巖、(含黑云)二長(zhǎng)變粒巖、白云鉀長(zhǎng)變粒巖、糜棱巖化黑云(二長(zhǎng))花崗巖，原巖為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖類。花崗質(zhì)片麻巖體中構(gòu)造變形較強(qiáng)烈，普遍發(fā)育有片麻狀構(gòu)造、條紋(帶)狀構(gòu)造，但局部地段變形較弱，僅具弱片麻狀構(gòu)造，巖石面貌基本保留著原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。片麻巖體中透入性片麻理發(fā)育，且與圍巖片理產(chǎn)狀基本一致。

胡寨片麻巖體內(nèi)見有規(guī)模大小不等的圍巖捕虜體，巖性為二云石英片巖、白云石英片巖及黑云斜長(zhǎng)變粒巖。捕虜體形態(tài)呈透鏡狀、長(zhǎng)條狀或橢圓狀，其長(zhǎng)軸與片麻巖體的構(gòu)造片理方向較為一致。片麻巖體與圍巖(或者捕虜體)二者界線截然，呈明顯侵入關(guān)系，且片麻理大多數(shù)切過二者界線，而與區(qū)域變質(zhì)巖片理產(chǎn)狀一致，說明片麻巖體就位后與圍巖一起卷入?yún)^(qū)域變質(zhì)變形作用。

3 巖石學(xué)特征

胡寨新元古代花崗質(zhì)片麻巖體的巖性為灰白、淺肉紅色黑云二長(zhǎng)片麻巖、(含黑云)斜長(zhǎng)變粒巖、(含黑云)二長(zhǎng)變粒巖、白云鉀長(zhǎng)變粒巖、糜棱巖化黑云(二長(zhǎng))花崗巖。以變粒巖為主，片麻巖次之，糜棱巖化花崗巖較少。

糜棱巖化花崗巖類：主要巖性見有灰白色糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖、糜棱巖化黑云花崗巖，呈糜棱結(jié)構(gòu)，透鏡狀構(gòu)造(照片1)。原巖為黑云母花崗巖類，巖石中原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造基本消失，礦物已形變破碎，形成糜棱基質(zhì)(70%～80%)和碎斑(20%～30%)。碎斑成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，碎斑直徑為0.5～15 mm，呈透鏡狀，長(zhǎng)軸定向排列。糜棱基質(zhì)已重結(jié)晶形成新生礦物石英(22%～24%)、鉀長(zhǎng)石(40%～60%)、斜長(zhǎng)石(10%～32%)、黑云母(6%～8%)，粒徑為0.1～1 mm。部分鉀長(zhǎng)石碎斑具格子狀雙晶，斜長(zhǎng)石碎斑具聚片雙晶。

變粒巖類：巖性主要有淺肉紅色、灰白色(含黑云)二長(zhǎng)變粒巖、(含黑云)斜長(zhǎng)變粒巖，巖石呈粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片狀變晶結(jié)構(gòu)，造巖礦物由石英(25%～45%)、斜長(zhǎng)石(25%～52%)、鉀長(zhǎng)石(9%～45%)、黑云母(1%～15%)等組成，分布均勻，長(zhǎng)軸定向排列，粒徑多數(shù)為0.1～0.8 mm，少量為1.2～1.5 mm。少數(shù)巖石中長(zhǎng)石類礦物以鉀長(zhǎng)石為主，云母類礦物以白云母為主，巖石則過渡為白云鉀長(zhǎng)變粒巖。部分斜長(zhǎng)石發(fā)育有聚片雙晶，鉀長(zhǎng)石則發(fā)育格子狀雙晶。

片麻巖類：常見巖性有灰白色黑云二長(zhǎng)片麻巖，呈粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片狀變晶結(jié)構(gòu)，造巖礦物由石英(20%)、斜長(zhǎng)石(52%)、鉀長(zhǎng)石(20%)、黑云母(8%)組成，粒徑在0.1～2.5 mm，且以1～2 mm為主，礦物長(zhǎng)軸具定向排列。斜長(zhǎng)石多具聚片雙晶、卡納復(fù)合雙晶；鉀長(zhǎng)石具格子狀雙晶。

4 巖石化學(xué)特征

胡寨花崗質(zhì)片麻巖的巖石化學(xué)成分特征(表1)，SiO2含量為68.08%～73.43%，Na2O為1.77%～4.59%，K2O為2.50%～5.39%，Al2O3為13.07%～14.30%，CaO為0.56%～0.71%，反映了酸性巖漿巖的巖石化學(xué)特征。巖石平均化學(xué)成分與世界花崗巖平均化學(xué)成分相當(dāng)，僅CaO偏低、Fe2O3和FeO稍微偏高。DF值多在(0.47～2.51)>0(糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖為-0.66)，在尼格里四面體圖解中都落入火成巖區(qū)，其原巖為酸性侵入巖。在R1-R2巖漿巖分類圖解中投入正長(zhǎng)花崗巖區(qū)；在奧康諾CIPW標(biāo)準(zhǔn)分子An-Ab-Qr分類圖解中投入花崗巖區(qū)；在QAP分類圖解中，白云鉀長(zhǎng)變粒巖、糜棱巖黑云二長(zhǎng)花崗巖投入正長(zhǎng)花崗巖區(qū)，含黑云二長(zhǎng)變粒巖、黑云二長(zhǎng)變粒巖落在二長(zhǎng)花崗巖區(qū)，反映胡寨花崗質(zhì)片麻巖的原巖屬二長(zhǎng)-正長(zhǎng)花崗巖系列。里特曼指數(shù)(σ)值為1.26～2.37，屬鈣性-鈣堿性巖系；Al2O3>(Na2O+K2O+CaO)，ANKC值大于1.1，標(biāo)準(zhǔn)礦物中C(剛玉)值大于1%，未見有Di(透輝石)，屬過鋁質(zhì)S型花崗巖[2]。在R1-R2巖漿巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解中，除白云鉀長(zhǎng)變粒巖投點(diǎn)出圖解范圍外，其余都投入板塊碰撞前區(qū)域。

表1 胡寨花崗質(zhì)片麻巖巖石化學(xué)成分特征(%)

5 地球化學(xué)特征

巖石微量元素、稀土元素含量及參數(shù)(表2)，稀土總量195.5×10-6～248.25×10-6，白云鉀長(zhǎng)變粒巖含量較低(67.59×10-6)，w(LREE)/w(HREE)比值為5.35～15.13，[w(La)/w(Yb)]N比值為7.10～28.29，平均16.94，輕稀土明顯富集，δEu值為0.53～0.72，平均0.67，Eu具中等負(fù)異常，與地殼重熔型花崗巖相似[3]。稀土配分模式為向右陡傾斜的“L”型曲線(圖2)，說明輕稀土分餾較好、重稀土分餾不明顯。

表2胡寨花崗質(zhì)片麻巖微量元素、稀土元素含量及參數(shù)

Table1Traceelement，rareearthelement{REE}contentsandparametersoftheHuzhaigraniticgneisses

序號(hào)*微量元素含量(×10-6)BaSrLiRbZrNbTaHfCrNiCoVUTh1857.7141.025.5596.1331716.893.4110.0012.87.164.6336.61.0712.962285.563.3522.39306.37625.6510.182.317.05.191.3810.13.356.0731401173.629.74100.828318.265.448.4715.08.824.8945.03.0611.674908.0114.076.01306.733442.029.338.8422.213.319.3653.23.6220.15序號(hào)稀土元素含量(×10-6)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYb159.26109.612.1143.157.231.515.210.785.210.691.700.231.38212.0727.082.9911.432.890.492.780.544.050.531.290.181.12356.71103.312.0242.287.301.555.550.865.920.832.050.271.71440.2479.179.5336.187.291.616.191.027.321.032.660.372.52序號(hào)稀土元素含量(×10-6)特征值LuYTREELREE/HREEδEuδCe(La/Yb)NRb/SrTh/UZr/HfK/Rb10.1920.40248.2515.130.720.9228.290.6812.1192.9634420.1519.1167.595.350.531.047.104.841.817.4717030.2425.57240.5912.800.720.8921.850.583.8152.0224840.3730.17195.508.100.720.9210.522.695.5735.80176

*注：序號(hào)巖石名稱同表1

巖石微量元素含量與貧鈣酸性巖[4]對(duì)比，二者較為接近，但相對(duì)富集Zr、Ta、Hf及Cr、Ni、Co等元素，顯示巖漿來(lái)源與該區(qū)地殼物質(zhì)組成的特殊性，具同熔型巖漿特征；w(Rb)/w(Sr)、w(K)/w(Rb)等特征元素比值與華南同熔型花崗巖[5]相似。洋中脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化模式圖上，K、Rb、Ba、Th、Ta強(qiáng)烈富集，Y、Yb顯著虧損，明顯右傾的曲線與Skaergaard板內(nèi)花崗巖或同碰撞花崗巖[6]較為接近(圖3)；在構(gòu)造環(huán)境判別圖上，基本投入同碰撞花崗巖和板內(nèi)花崗巖區(qū)及其附近。

6 時(shí)代討論

胡寨花崗質(zhì)片麻巖體的主要巖性有塊狀二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)變粒巖、二長(zhǎng)變粒巖、鉀長(zhǎng)變粒巖、糜棱巖化花崗巖等，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，普遍發(fā)育片麻狀構(gòu)造，為古老的花崗巖侵入體經(jīng)變質(zhì)變形而形成。巖體侵入于新元古代桃溪組，被晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖侵入，表明其侵入時(shí)代介于新元古代至晚侏羅世之間?；◢徺|(zhì)片麻巖體已遭受變形變質(zhì)作用改造而呈片麻巖形式產(chǎn)出，巖石特征明顯不同于福建境內(nèi)的志留紀(jì)及其時(shí)代之后的巖體。故花崗質(zhì)片麻巖體體形成時(shí)代應(yīng)為前志留紀(jì)。

在長(zhǎng)汀胡寨村花崗質(zhì)片麻巖巖體內(nèi)采集了1件樣品(PM909-12)，巖性為淺肉紅色白云鉀長(zhǎng)變粒巖。樣品經(jīng)河北省廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分選、制靶，樣品用常規(guī)方法粉碎至粉末，再經(jīng)過淘洗和磁選，得到含有一定純度的鋯石重砂樣品。然后在雙目鏡下挑選出無(wú)裂隙、無(wú)包裹體、干凈透明的鋯石，粘貼在雙面膠上，置于環(huán)氧樹脂中，對(duì)其表面進(jìn)行拋光、打磨至鋯石中心部位暴露出來(lái)，用陰極發(fā)光分析及LA-ICP-MS測(cè)試。陰極發(fā)光顯微照相在北京離子探針中心掃描電鏡及陰極發(fā)光實(shí)驗(yàn)室完成，分析所選點(diǎn)以陰極發(fā)光圖像所揭示的鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)為依據(jù)，將測(cè)試點(diǎn)定位于鋯石的環(huán)帶部位，力求避開內(nèi)部裂隙、包裹體和不同成因的區(qū)域，以期獲得較準(zhǔn)確的年齡信息。

鋯石U-Pb年齡和微量元素的分析測(cè)定是在連接193 nm深紫外ArF激光器(Geolas 2005)的Agilient 7500a型ICP-MS上進(jìn)行的，激光束斑直徑為30 um，樣品激光剝蝕的深度為20～30 um。分析數(shù)據(jù)處理采用Glitter(Ver4.0)程序，年齡計(jì)算以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值分餾校正，微量元素的濃度計(jì)算采用NIST 610做外標(biāo)，29Si為內(nèi)標(biāo)，年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot(3.23版)進(jìn)行(Ludwig，2003)[7]。

測(cè)定13顆鋯石的LA-ICP-MS U-Pb和微量元素分析(表3)。除2個(gè)誤差較大外，根據(jù)其它鋯石CL圖像的觀察，胡寨花崗質(zhì)片麻巖的鋯石多呈無(wú)色，個(gè)別見淺黃色，呈自形-半自形短柱狀，顆粒長(zhǎng)為90～150 um，長(zhǎng)寬比為1.5∶1～2.5∶1。陰極發(fā)光圖像鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖4)，部分晶體邊緣被流體改造疊加。測(cè)點(diǎn)的Th和U含量變化較大，分別為66.44×10-6～537.93×10-6和70.73×10-6～460.28×10-6，w(Th)/w(U)比值為0.77～2.24，平均為1.16，為巖漿成因鋯石。11個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡較為接近，為696.6～740.2 Ma，在誤差范圍之內(nèi)年齡基本一致?？紤]到巖石經(jīng)歷了變形變質(zhì)作用的改造，必然存在一定的U、Pb放射性同位素的變化。加權(quán)平均年齡為(729.4±8.6)Ma，MSWD為2.7(圖5)，具有95%的置信度。(729.4±8.6)Ma應(yīng)代表了巖體結(jié)晶成巖的年齡，說明胡寨花崗質(zhì)片麻巖形成的時(shí)代為南華紀(jì)。

7 結(jié)論

(1)胡寨花崗質(zhì)片麻巖經(jīng)歷了變形與變質(zhì)作用的改造，多形成了長(zhǎng)石變粒巖、片麻巖等巖類，局部原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造尚有保留，為糜棱巖化花崗巖類。巖體與圍巖呈侵入接觸關(guān)系。巖石發(fā)育片麻狀、條帶(紋)狀構(gòu)造，礦物粒度較粗，偶見長(zhǎng)石斑晶，長(zhǎng)石含量高，部分鉀長(zhǎng)石具格子狀雙晶，斜長(zhǎng)石具聚片雙晶。巖石化學(xué)成分中鉀、鈉含量高。這些宏觀、微觀特征均表明胡寨花崗質(zhì)片麻巖的原巖為花崗巖類。

(2)胡寨花崗質(zhì)片麻巖的巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征表明其原巖為地殼重熔型花崗巖，屬過鋁質(zhì)S型花崗巖，巖漿來(lái)源于地殼與地幔物質(zhì)的混熔，可能形成于板塊碰撞前板內(nèi)地幔柱作用的結(jié)果。最終導(dǎo)致Rodinia超大陸的解體和華南板塊與澳大利亞的相互分離[8-10]。

(3)胡寨花崗質(zhì)片麻巖的巖漿成因信息在鋯石中反映十分明顯。花崗質(zhì)片麻巖中巖漿鋯石普遍具有密集的結(jié)晶環(huán)帶，鋯石w(Th)/w(U)比值均大于0.77，鋯石U-Pb同位素年齡(729.4±8.6)Ma，代表了胡寨花崗質(zhì)片麻巖的結(jié)晶成巖年齡，說明其形成地質(zhì)時(shí)代屬新元古代南華紀(jì)。為武夷山南段在南華紀(jì)首次發(fā)現(xiàn)的侵入體。

(4)沿南平—寧化構(gòu)造巖漿帶分布的晚元古代樓前組(北部長(zhǎng)汀張地一帶)，該項(xiàng)目最新研究發(fā)現(xiàn)樓前組變質(zhì)火山巖的鋯石U-Pb LA-ICP-MS年齡為(730.1±7.0)Ma[11]*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院.福建省區(qū)域地質(zhì)志，北京：地質(zhì)出版社，2011。及胡寨分布花崗質(zhì)片麻巖，充分反映了華夏古陸的增生過程和構(gòu)造環(huán)境。胡寨花崗質(zhì)片麻巖的巖漿成因及結(jié)晶時(shí)代的確定，證明南華紀(jì)是華夏古陸地殼生長(zhǎng)的重要時(shí)期。

該文為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查項(xiàng)目“福建1∶5萬(wàn)長(zhǎng)汀縣等4幅區(qū)調(diào)”成果，是項(xiàng)目組成員集體智慧的結(jié)晶。成文過程中馬金清教授級(jí)高級(jí)工程師及徐維光高級(jí)工程師對(duì)文章提出了寶貴的修改意見，陳進(jìn)全碩士在年齡計(jì)算及英文翻譯給予大力幫助。在此一并表示誠(chéng)摯的感謝。

1 李兼海，王國(guó)平，鄭鐵藩，等.福建省新建巖石地層單位．中國(guó)區(qū)域地質(zhì)，1994，13(4).

2 邱家驤，林景仟.巖石化學(xué).北京：地質(zhì)出版社，1991.

3 李昌年.火成巖微量元素巖石學(xué).武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1992.

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6 地質(zhì)礦產(chǎn)部直屬單位管理局.花崗巖巖類區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.

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