李玉娟

（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013）

晚中生代是古太平洋板塊往東亞大陸匯聚的重要時(shí)期[1-3]，導(dǎo)致了中國(guó)東部發(fā)生大規(guī)模的巖漿活動(dòng)[4-5]。永泰云山白堊紀(jì)火山盆地[6]位于福安—平和火山噴發(fā)帶的中段，也是中國(guó)東部晚中生代火山巖漿活動(dòng)的核心位置，主要由早白堊世—晚白堊世早期的火山噴發(fā)-沉積巖石組成，包括黃坑組、寨下組和石牛山組，以中酸性、酸性火山巖為主，其中黃坑組、寨下組火山巖底部還發(fā)現(xiàn)有少量的玄武巖?；鹕脚璧刂胁窟€發(fā)育有大量的潛火山巖相的石英二長(zhǎng)（正長(zhǎng)）斑巖等。火山盆地受永定—閩江口北東東向斷裂控制，總體呈北東東向近橢圓展布，面積約為600 km2。此次區(qū)調(diào)工作首次在火山盆地中部發(fā)現(xiàn)輝石閃長(zhǎng)巖，通過(guò)開(kāi)展巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)研究，討論該巖體形成時(shí)代、巖漿成因與物質(zhì)來(lái)源，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景討論巖石形成構(gòu)造環(huán)境，可為該區(qū)域白堊紀(jì)的大地構(gòu)造演化提供約束。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景與巖石學(xué)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

福建永泰地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為晚中生代的火山作用和巖漿侵入作用，形成了大面積分布的晚侏羅世—白堊紀(jì)的陸相火山巖與侵入巖[6]。晚白堊世是中生代火山活動(dòng)的衰亡階段，火山活動(dòng)僅局限于斷陷盆地及火山洼地內(nèi)，主要分布于永泰坵演、德化石牛山一帶，火山產(chǎn)物主要為酸性火山巖，火山地層為晚白堊世石牛山組，火山巖相主要為碎屑流堆積相的熔結(jié)凝灰?guī)r、侵出-溢流相的碎斑熔巖、噴溢相的熔巖和噴發(fā)-沉積相的火山碎屑沉積巖，以及發(fā)育大量潛火山巖相花崗斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖、石英正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)斑巖等。此外，首次發(fā)現(xiàn)了具一定規(guī)模的輝石閃長(zhǎng)巖體。巖體受永定—閩江口北東東向斷裂控制，呈北東東向展布。輝石閃長(zhǎng)巖主要分布于研究區(qū)中部梧桐—埔埕、橫洋、寨里一帶，區(qū)內(nèi)出露6 個(gè)北東向呈帶狀或者呈不規(guī)則橢圓狀展布的巖株，最長(zhǎng)延伸約為15 km，總出露面積約為42.8 km2（圖1），基巖出露較好，半風(fēng)化-弱風(fēng)化，主體侵入到早白堊世寨下組中，大洋一帶侵入到晚白堊世石牛山組中，湯埕、新樓一帶被晚白堊世石英正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖等侵入。

1.2 巖石學(xué)特征

輝石閃長(zhǎng)巖呈灰色-淺灰色（照片1a）。巖石具細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石中造巖礦物主要有輝石、斜長(zhǎng)石（中長(zhǎng)石）、角閃石、石英、鉀長(zhǎng)石（照片1b）?？傮w上，輝石呈半自形-他形晶，柱狀或不規(guī)則狀，粒度一般為0.1 ～1 mm。斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石，呈自形-半自形，板狀、柱狀結(jié)構(gòu)，大部分礦物粒徑為1 ～2.5 mm，少部分礦物粒徑為0.1 ～0.6 mm；角閃石呈半自形-他形，呈柱狀或不規(guī)則狀，粒徑一般為0.1 ～0.7 mm。鉀長(zhǎng)石結(jié)晶晚，呈他形不規(guī)則狀充填在其他礦物晶粒間，粒徑一般為0.1 ～1 mm。輝石閃長(zhǎng)巖主要礦物成分及含量：斜長(zhǎng)石（中長(zhǎng)石）為70%左右、角閃石為10%左右、輝石為5%～10%、石英和鉀長(zhǎng)石為3%～5%、副礦物見(jiàn)有黑云母、磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石等。

照片1 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖標(biāo)本（a）、顯微照片（b）（正交偏光×40）、暗色捕獲體（c、d）Photo.1 Specimen (a), micrograph (b)（orthogonal polarization ×40）and dark color trap（c, d） of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diortie in Yongtai county

輝石閃長(zhǎng)巖中見(jiàn)有少量的細(xì)粒包體，多呈深灰色，一般呈次圓狀、?圓狀或不規(guī)則狀，包體與主巖之間的界線不清晰（照片1c、1d），沒(méi)有冷凝邊現(xiàn)象，有些還呈漸變過(guò)渡關(guān)系。與福建省沿海地區(qū)殼?；旌献饔眯纬傻幕◢彛ㄩW長(zhǎng)）巖中保留的閃長(zhǎng)質(zhì)或輝長(zhǎng)質(zhì)包體無(wú)論在形態(tài)、接觸關(guān)系等方面都有明顯不同[7]。有關(guān)暗色包體的成因，前人有很多認(rèn)識(shí)，但主要的有4 種：一是圍巖捕虜體，二是巖漿在早期結(jié)晶分異的堆晶體，三是（殼幔）巖漿混合成因，四是源區(qū)殘留體。觀察其基本特征分析，明顯不同于前面3 種成因，是源區(qū)殘留體的可能性最大。

2 分析方法

在永泰埔埕細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖中采集了3 件樣品進(jìn)行了硅酸鹽、稀土及微量元素分析，開(kāi)展的巖石地球化學(xué)研究樣品號(hào)為：PM902-4、PM902-4-1、PM902-4-2。選取其中一件樣品進(jìn)行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 同位素定年測(cè)試，樣品的主量、微量元素地球化學(xué)測(cè)試工作在福建省地質(zhì)測(cè)試中心完成；鋯石挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，鋯石U-Pb 測(cè)年工作在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成[8-10]。

3 分析結(jié)果

3.1 主量元素特征

在3 件樣品的巖石分類TAS 圖解（圖2）中，樣品主要投入閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖區(qū)域，綜合標(biāo)本巖石學(xué)特征以及薄片特征進(jìn)行修正，定名為輝石閃長(zhǎng)巖。樣品投入Ir-Irvine 分界線下方，指示其主要為亞堿性巖。

圖2 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖TAS 圖解Fig.2 TAS diagram of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county

根據(jù)分析測(cè)試結(jié)果（表1）顯示，輝石閃長(zhǎng)巖SiO2含量為55.29%～57.38%，Al2O3含量為15.84%～16.17%，Na2O 含量為3.39%～3.54%，K2O 含量為1.92%～2.18%，K2O/Na2O 比值為0.56 ～0.62，總體顯示富鈉特征，總堿含量為5.33%～5.72%，TFe2O3含量為8.77%～9.09%，MgO 含量為3.29%～3.72%，CaO 含量為6.52%～7.06%，鐵鎂鈣含量較高。

表1 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Analysis results of major elements of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county單位：%

里特曼指數(shù)（σ）為2.16 ～2.32，均小于3.3，為鈣堿性巖；巖石堿度率（AR）較低，為1.60 ～1.69，在SiO2-AR圖解（圖3a）中均投入鈣堿性巖區(qū)域。在K2O-SiO2圖解中（圖3b），樣品均投入于高鉀鈣堿性系列。

圖3 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖SiO2-AR 圖解（a）及K2O-SiO2 圖解（b）Fig.3 SiO2 -AR diagram (a) and K2O-SiO2 diagram (b) of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county

綜合上述，永泰晚白堊世細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖花崗巖總體屬于高鉀鈣堿性巖石。

3.2 微量元素特征

研究區(qū)內(nèi)輝石閃長(zhǎng)巖微量元素（表2），顯示具 有 富Rb、Ba、Th、U、Pb，而 低Nb、Ta、Ti、Zr、Hf 的特點(diǎn)（圖4a），表現(xiàn)出活動(dòng)大陸邊緣鈣堿性巖系的地球化學(xué)特征[11]。其稀土元素含量及特征值顯示，稀土總量（∑ REE）為129.35×10-6～653.29×10-6；∑LREE 為87.35×10-6～575.01×10-6；∑ HREE42.00×10-6～78.28×10-6；∑ LREE/∑ HREE 比值為2.08 ～7.35，輕、重稀土分餾程度一般。稀土元素配分模式圖（圖4b）具有明顯右傾的曲線，δEu 為0.86 ～1.01，除了PM902-4 樣品顯示出輕微負(fù)異常，其余2 個(gè)樣品均沒(méi)有明顯的Eu 異常，這與一般的閃長(zhǎng)巖的稀土元素特征一致[12-13]。

表2 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖微量元素和稀土元素分析結(jié)果Table 2 Analysis results of trace elements and rare earth elements of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county單位：×10-6

圖4 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖微量元素蛛網(wǎng)圖（a）及配分模式圖（b）[14]Fig.4 Spider map of trace elements（a）and partition pattern of rare earth elements（b）of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county

3.3 鋯石U-Pb 同位素年代學(xué)

此次工作在3 件樣品中選取1 件（樣號(hào)PM902-4）進(jìn)行了鋯石U-Pb 同位素測(cè)年。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示（圖5），所有鋯石具有明顯巖漿成因的震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，對(duì)25 個(gè)鋯石進(jìn)行了測(cè)試，年齡分析結(jié)果（表3）（其中點(diǎn)號(hào)5 和21 的鋯石因含有包裹體諧和度小于90%，不予采用）。獲得了2 組鋯石U-Pb 同位素分別為（97.4±1.4）Ma和（305.5±5.9）Ma。其中24 個(gè)測(cè)點(diǎn)的Th/U 比值平均值為0.83(0.24 ～1.69)，大于0.4，為典型的巖漿成因鋯石[15]。鋯石測(cè)年反映的巖漿事件主要為2 期，其中9 個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U 表面年齡為93 ～99 Ma，其加權(quán)平均值為(97.4±1.4) Ma（MSWD=0.52，N＝9）（圖6），可以代表輝石閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡；另外7 個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U 表面年齡為296 ～313 Ma，其加權(quán)平均值為 (305.5±5.9) Ma（MSWD=1.7，N＝6）。此外還有測(cè)點(diǎn)年齡為～1 934.4 Ma、～478.8 Ma、～235.9 Ma、128.9 ～134.5 Ma。

圖5 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖陰極發(fā)光照片和打點(diǎn)位置圖Fig.5 Cathode luminescence photo and dot location diagram of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite in Yongtai county

表3 永泰埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖（PM902-4）鋯石U-Pb 同位素分析結(jié)果Table 3 U-Pb isotope analysis of zircon of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite （PM902-4）in Yongtai county

圖6 埔埕晚白堊世輝石閃長(zhǎng)巖加權(quán)平均值圖（a、c)和鋯石U-Pb 年齡等時(shí)線圖（b、d）Fig.6 Weighted mean map (a,c) and zircon U-Pb age isochron chart (b,d) of Pucheng Late Cretaceous pyroxene diorite

4 討論

4.1 形成年代及地質(zhì)意義

對(duì)永泰埔埕輝石閃長(zhǎng)巖（PM902-4）25 顆鋯石進(jìn)行了U-Pb 同位素測(cè)年工作，其中9 個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U 表面年齡為93 ～99 Ma，加權(quán)平均值 為(97.4±1.4) Ma（MSWD=0.52）；7 個(gè) 測(cè) 點(diǎn)206Pb/238U 表面年齡為296 ～313 Ma，其加權(quán)平均值為 (305.5±5.9) Ma（MSWD=1.7）；此外還有部分～1 934.4 Ma（1 顆）、～478.8 Ma（1 顆）、～235.9 Ma（1 顆）、134.5 ～128.9 Ma（4 顆）等年齡譜系。從鋯石陰極發(fā)光圖像來(lái)看，所有鋯石均具有明顯的巖漿成因生長(zhǎng)環(huán)帶，Th/U 比值平均值為0.83，這些鋯石年齡反映的巖漿事件主要為2期，但也反映了自古元古代以來(lái)多期的年齡信息，與福建省經(jīng)歷的多期多幕式，以古老物質(zhì)循環(huán)再造為主的地殼生長(zhǎng)過(guò)程[16]是相一致的。

結(jié)合永泰火山盆地區(qū)域地質(zhì)演化、侵入接觸關(guān)系以及鋯石形貌分析，U-Pb 同位素年齡（97.4±1.4）Ma 代表了輝石閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡，在石牛山破火山口中央侵入相正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)花崗斑巖測(cè)得鋯石U-Pb 年齡為(93.8±1.3) Ma；在仙游菜溪石牛山組剖面采取的流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r樣品鋯石的U-Pb 同位素年齡為(94.02±0.49) Ma，與該區(qū)域內(nèi)晚白堊大規(guī)模巖漿事件年齡相一致。而鋯石中一組（296 ～313）Ma（加權(quán)平均值為（305.5±5.9）Ma），結(jié)合鋯石形貌、巖石中發(fā)育暗色包體，且前人已分析暗色包體是源區(qū)殘留體的可能性最大，因此這組年齡很可能代表了源區(qū)殘留體（難熔物質(zhì)）的年齡，或者說(shuō)是輝石閃長(zhǎng)巖源巖的形成年齡（結(jié)晶年齡）。

該巖體記錄年齡為（305.5±5.9）Ma，與福建省已有該時(shí)代巖漿事件的記錄較一致。前人在福建省閩東周寧縣吾鳳樓村一帶發(fā)現(xiàn)了年齡為(313±4) Ma 的片麻狀花崗巖[17]，認(rèn)為這是華南地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的晚石炭世花崗巖；此后，在周寧縣吾鳳樓鎢（鐵）礦及屏南縣黛溪鉛鋅礦中①福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，閩東地區(qū)中生代火山巖基底構(gòu)造與成礦作用關(guān)系研究報(bào)告，2017。，還分別解體出變質(zhì)侵入巖體，獲得了(321±3) Ma 和(324±4) Ma 鋯石 U-Pb 結(jié)晶年齡；在龍巖馬坑、漳平洛陽(yáng)、安溪潘田及德化陽(yáng)山等鐵礦區(qū)內(nèi)，都發(fā)現(xiàn)了安山質(zhì)-玄武質(zhì)火山巖的夾層，早期的Rb-Sr法測(cè)得（安山）玄武質(zhì)巖石的年齡為330 Ma；在馬坑鐵礦區(qū)的輝綠巖(可能為安山質(zhì)玄武巖)中測(cè)得鋯石U-Pb 年齡為315 Ma[18]。而此次在永泰地區(qū)的輝石閃長(zhǎng)巖中發(fā)現(xiàn)～310 Ma 的鋯石，這不僅是永泰地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)該時(shí)代的巖漿鋯石，且與龍巖馬坑等地同處于北東東向永定—閩江口斷裂帶上，并延伸至閩東周寧、屏南地區(qū)，由此表明，從閩東北到閩西南地區(qū)可能存在晚石炭世（～310 Ma）時(shí)期較強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)事件[19]。

4.2 巖漿來(lái)源和成因類型

永泰埔埕晚白堊世細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖微觀上，作為主要造巖礦物的斜長(zhǎng)石發(fā)育成分環(huán)帶，指示巖石是由更基性的巖漿經(jīng)歷基性斜長(zhǎng)石等礦物分離結(jié)晶作用的產(chǎn)物。地球化學(xué)分析結(jié)果表明，該巖體鐵鎂鈣含量較高，里特曼指數(shù)（σ）小于3.3，為高鉀鈣堿性巖，具有殼源的特點(diǎn)。從地球化學(xué)特征看，巖石相對(duì)富集Rb、Ba、Sr等大離子親石元素（LILE），并未表現(xiàn)出明顯Zr 和Hf 元素的正異常，輕微的負(fù)Eu 異常，表明巖漿物質(zhì)或來(lái)自于富集地幔或中下地殼。總體結(jié)合主量、微量元素地球化學(xué)特征，其中發(fā)育的暗色包體（源區(qū)殘留體），以及包含大量的（305.5±5.9）Ma 的源巖結(jié)晶年齡記錄，表明巖漿很可能來(lái)源于晚石炭世巖漿巖的循環(huán)再造，具有I 型或同熔型特征。

4.3 構(gòu)造環(huán)境

永泰及周邊地區(qū)晚白堊世巖漿活動(dòng)頻繁，形成的巖體除了輝石閃長(zhǎng)巖，還有晚白堊世正長(zhǎng)花崗巖、晶洞堿長(zhǎng)花崗巖，石英正長(zhǎng)斑巖和正長(zhǎng)斑巖。永泰輝石閃長(zhǎng)巖與該地區(qū)晚白堊世的A 型花崗巖形成時(shí)代相同，亦與侵入相的正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)花崗斑巖和石牛山組流紋巖的形成時(shí)代相近。石牛山組火山巖的微量元素在Nb-Y-3Ga、Nb-Y-Ce 等判別圖解上投入A1 型花崗巖石區(qū)[20]，表明其形成與造山作用關(guān)系不大，一般認(rèn)為是非造山期的張性（伸展）構(gòu)造環(huán)境。相關(guān)研究表明，更多的A 型堿性（堿長(zhǎng)）花崗巖其源巖物質(zhì)來(lái)源于較深的下地殼或中下地殼，是形成于板塊后撤的后造山期或者是非造山期板內(nèi)環(huán)境，這反映了由于強(qiáng)烈的拉張巖石圈的厚度與地殼的厚度有明顯的減薄，或者是軟流圈上拱而導(dǎo)致強(qiáng)烈的伸展。永泰輝石閃長(zhǎng)巖與該地區(qū)晚白堊世的A 型（堿性）花崗巖-流紋巖的形成時(shí)代相同，綜合分析認(rèn)為應(yīng)與俯沖的古太平洋板塊在早白堊世開(kāi)始往東后撤后，東南沿海處于強(qiáng)烈的伸展體制背景有關(guān)，至晚白堊世早期，伸展強(qiáng)度達(dá)到高峰，大量的A 型（堿性）花崗巖-流紋巖出現(xiàn)，是強(qiáng)烈伸展后中下地殼發(fā)生減壓熔融的結(jié)果。

5 結(jié)論

（1）永泰埔埕輝石閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb 同位素測(cè)年記錄了2 期主要的巖漿活動(dòng)，（97.4±1.4）Ma代表了輝石閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡，與該區(qū)域內(nèi)晚白堊大規(guī)模巖漿事件相一致；而（305.5±5.9）Ma，很可能代表了源巖的結(jié)晶年齡證實(shí)屬晚石炭世巖漿事件。結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)事實(shí)揭露福建省晚石炭世（～310 Ma）時(shí)期可能存在一次較大規(guī)模的巖漿事件。

（2）永泰埔埕輝石閃長(zhǎng)巖總體顯示富鈉特征，鐵鎂鈣含量較高，里特曼指數(shù)顯示為高鉀鈣堿性巖。相對(duì)富集Rb、Ba、Sr 等大離子親石元素，虧損Nb、Ta 等高場(chǎng)強(qiáng)元素，以及發(fā)育暗色包體（源區(qū)殘留體）特征分析，巖漿很可能來(lái)源于晚石炭世巖漿物質(zhì)的循環(huán)再造，具有I 型或同熔型特征。

（3）永泰埔埕輝石閃長(zhǎng)巖與該地區(qū)晚白堊世的石牛山組火山巖、A 型花崗巖等形成時(shí)代相近，綜合分析認(rèn)為是早白堊世開(kāi)始俯沖的古太平洋板塊后撤后伸展體制下減壓熔融結(jié)果。

本文系福建1 ∶5 萬(wàn)嵩口、埔埕、濟(jì)川幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目組集體勞動(dòng)成果，在此深表感謝!