福州閩侯長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

熊 欣，王翠芝，王林剛，李 駿

(福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建福州 350108)

中國(guó)東南大陸邊緣自230～150Ma經(jīng)擠壓機(jī)制后，又經(jīng)過(guò)擠壓向擴(kuò)張機(jī)制轉(zhuǎn)化145Ma(±5Ma)，之后一直處于伸展擴(kuò)張過(guò)程中(洪大衛(wèi)等，1995;張德全等，2001a、2001b)。在這樣的大地構(gòu)造背景影響下，中國(guó)東南沿海地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)非常強(qiáng)烈，形成長(zhǎng)約1200km、寬約500km的濱太平洋中國(guó)東南巨型火山－侵入雜巖(邢光福等，1999、2001)，晚中生代的火山－侵入雜巖分布格外廣泛(任紀(jì)舜等，1998;王德滋等，1995、2002;李兆鼐等，2003)。對(duì)于晚中生代的火山－侵入雜巖，前人在巖漿巖組合、巖石地球化學(xué)方面已做了大量工作。大部分人認(rèn)為晚中生代的火山－侵入雜巖總體屬高鉀鈣堿性系列，具有向堿性過(guò)渡的地球化學(xué)特征，控制這套火山巖的斷陷盆地底部(K1)，出現(xiàn)由玄武巖和大量流紋巖組成的雙峰式巖石組合，該期的侵入巖則是以多期次的復(fù)式巖體為特征，最具有代表性的是福州和漳州復(fù)式巖體(王德滋等，2002)。對(duì)于福州復(fù)式巖體，前人多集中在復(fù)式巖體的后期演化酸性偏堿性的巖漿產(chǎn)物(彭亞鳴等，1984;邱檢生等，1999a，1999b，2000;魏春生等，2001)，對(duì)于早期的基性、中性巖漿部分報(bào)道較少。我們近幾年的研究發(fā)現(xiàn)在福州盆地邊緣，尤其是西邊緣串株?duì)畹姆植加写罅康拈W長(zhǎng)巖巖株，本文重點(diǎn)從巖石地球化學(xué)角度展示長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的地質(zhì)特征，以揭示其與福州地區(qū)巖漿活動(dòng)的關(guān)系，說(shuō)明其地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

福州地區(qū)的巖漿活動(dòng)主要發(fā)生于晚中生代，為燕山晚期巖漿侵入活動(dòng)第一階段的產(chǎn)物。巖石類(lèi)型復(fù)雜，包括超基性(少量)和基性、中酸性、酸性及超酸偏堿性巖類(lèi)。它們常呈復(fù)式巖體產(chǎn)出，先后關(guān)系清楚，以福州復(fù)式巖體為典型。福州復(fù)式巖體從老到新由官山、南嶼、謝坑、澗田等基性－中酸性巖體，福州、丹陽(yáng)花崗體和魁岐、旗山、筆架山等鉀長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗斑巖組成，為一個(gè)較完整的巖漿演化旋回的產(chǎn)物。即官山巖體(輝長(zhǎng)巖體)→謝坑巖體(黑云母石英閃長(zhǎng)巖)、澗田巖體(花崗閃長(zhǎng)巖)→丹陽(yáng)巖體(二長(zhǎng)花崗巖體)→福州巖體(中粗?；◢弾r、細(xì)?；◢弾r)→魁岐復(fù)式巖體(晶洞堿性花崗巖)、旗山巖體(晶洞鉀長(zhǎng)花崗巖)、筆架山巖體(花崗斑巖體)，并認(rèn)為它們具有由M型→I型→S型→A型的演化規(guī)律(圖1)(吳郭泉，1991)。它們常與早白堊世火山巖伴生，具有相同的巖石類(lèi)型和演化特點(diǎn)，同屬鈣堿性巖漿系列，是同源巖漿不同活動(dòng)方式的產(chǎn)物。

根據(jù)侵入體的群居關(guān)系、接觸關(guān)系、同位素年齡及巖石結(jié)構(gòu)、成分演化等特征，福州地區(qū)的閃長(zhǎng)巖被劃入11個(gè)超單元中晚白堊鐘騰超單元，由早次單元中性巖向晚次單元中酸性巖演化，依次可劃分為暗灰色細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖、灰色細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖、淺灰色細(xì)粒石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、淺肉紅色(少斑)中細(xì)(中)?；◢忛W長(zhǎng)巖等4個(gè)單元，主要分布金沙、赤石、溪口、東橋、埔前、虎浿、洋中、九都、三都、南哨(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，2007)。福州盆地周邊的閃長(zhǎng)巖大部分均呈巖株?duì)?，分布于福州盆地的邊緣，尤其是西南與東北邊緣，主要分布于南嶼、澗田等地(如圖1)。

圖1 福州地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造示意圖Fig.1 Schematic geological map of the Fuzhou area花崗斑巖(或正長(zhǎng)斑巖);2－鈉閃石晶洞花崗巖;3－含黑云母晶洞花崗巖;4－黑云鉀長(zhǎng)花崗巖;5－二長(zhǎng)花崗巖;6－花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖;－閃長(zhǎng)巖;8－輝長(zhǎng)巖;9－火山口;10－白堊紀(jì)火山巖;11－侏羅紀(jì)火山巖;12－斷層;13－地質(zhì)界線;14－研究區(qū);Ⅰ－閩西北隆起帶;Ⅱ－閩東火山斷拗帶;Ⅱ1－屏南—黃田斷陷帶;Ⅱ2－賽岐—閩清斷隆帶;Ⅱ3－霞浦—閩侯斷陷帶1－granite－porphyry(or syenite－porphyry);2－riebeckite－miarolitic granite;3－biotite miarolitic granite;4－biotite potash feldspar granite;5－admellite;6－granodiorite(or quartz diorite);7－diorite;8－grbbro;9－crater;10－cretaceous volcanic rocks;11－Jurassic volcanic rock;12－fault;13－geological boundary;14－study area;Ⅰ－Minxibei upwarping zone;Ⅱ－Mindong volcanic downwarping zone;Ⅱ1－Pingnan－Huangtian fault down-warping zone;Ⅱ2－Saiqiminqing fault upwarping zone;Ⅱ3－Xiapu－minhou fault downwarping zone

2 長(zhǎng)安巖體的巖相學(xué)特征

長(zhǎng)安巖體分布于福州大學(xué)旗山校區(qū)南部(圖2a)，出露在北長(zhǎng)安山南坡、南長(zhǎng)安山北坡及兩山之間的山坳中。從區(qū)域地質(zhì)看，它位于福州復(fù)式巖體的西邊緣(其南邊的官山巖體也是位于福州盆地的西邊緣)，面積約3km2，為一個(gè)主體為閃長(zhǎng)巖、邊部局部輝石較多(依據(jù)化學(xué)成分，巖石名稱(chēng)就成要定成輝石閃長(zhǎng)巖，呈析離體狀，綠泥石化、綠簾石化較強(qiáng))的小型閃長(zhǎng)巖雜巖體(圖2 b－e)。巖體被多條北東向的霏細(xì)巖脈(為主要后期巖脈，限于篇幅，本文在此不能進(jìn)一步敘述，另文討論)、輝綠(玢)巖脈、細(xì)?；◢弾r脈、石英脈切割，顯示本區(qū)有規(guī)模較小但很頻繁的巖漿活動(dòng)。這里各種脈與巖體之間的穿插關(guān)系非常清楚，在兩者的接觸帶上明顯看到閃長(zhǎng)巖體一側(cè)有明顯的擠壓破碎帶，片理化明顯，而在晚期巖脈一側(cè)，巖漿的流動(dòng)構(gòu)造發(fā)育(圖2f，g)

3 巖石地球化學(xué)特征

為了解長(zhǎng)安巖體的巖石地球化學(xué)特征，我們分中心相和邊緣相系統(tǒng)采取巖石樣品55件，切制光薄片35件，并對(duì)其中的14件蝕變較弱的巖石樣品進(jìn)行了主量元素、微量元素、稀土元素分析，其地球化學(xué)特征與一般閃長(zhǎng)巖的地球化學(xué)特征一致。

3.1 主量元素特征

長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖SiO2為52.79% ～58.02%，平均54.94%，并且中心相巖石的 SiO2偏高，而邊緣相SiO2偏低;Na2O為2.76% ～3.80%，平均3.48%; K2O為0.91% ～2.95%，平均為1.66%;Na2O＞K2O;里特曼指數(shù)σ一般為1.70～3.3(僅一個(gè)樣4.1)，平均為2.20，AR一般為1.4～1.9，平均為1.50，屬鈣堿性的范圍(邱家驤，1985)(見(jiàn)表1)。

3.2 微量元素特征

為了解本區(qū)閃長(zhǎng)巖的微量元素特征，我們分別分析了14個(gè)閃長(zhǎng)巖樣品，發(fā)現(xiàn)本區(qū)閃長(zhǎng)巖微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb，而低Nb、Ta、Ti Zr、Hf、的特點(diǎn)(見(jiàn)表2、圖3)，表現(xiàn)出島弧/活動(dòng)大陸邊緣產(chǎn)生的鈣堿性巖系的地球化學(xué)特征(Wilson，1989;李昌年，1992;趙振華，1997)。

3.3 稀土元素特征

本區(qū)14個(gè)閃長(zhǎng)巖樣品的稀土元素特征是∑REE為119.327～169.148，平均143.273;LREE/ HREE為8.550～11.672，平均9.435;δEu 0.679～1.005，平均0.871;(La/Yb)N為9.714～13.833，平均10.905。本區(qū)閃長(zhǎng)巖的稀土分配模式具有明顯右傾典線，沒(méi)有明顯的Eu異?；騼H具弱的負(fù)Eu異常(見(jiàn)表3、圖4)，這與一般的閃長(zhǎng)巖的稀土元素分配特征一致的(王中剛等，1989)。

表1 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的主量元素及K2O+Na2O、σ、AR值Table 1 Major elements and values of K2O+Na2O，σ，and AR of the Chang，an diorite

圖2 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的巖相特征Fig.2 Photos showing lithofacies characteristics of Changan dioriteA－長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的分布(分布于南、北長(zhǎng)安山之間);B－閃長(zhǎng)巖;C－輝石閃長(zhǎng)巖;D－閃長(zhǎng)巖的主要礦物組成(基性斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母);E－輝石閃長(zhǎng)巖的主要礦物組成(基性斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母及少量輝石);F－閃長(zhǎng)巖與霏細(xì)巖接觸帶(霏細(xì)巖中有流動(dòng)構(gòu)造，表現(xiàn)為鉀長(zhǎng)石的定向排列;閃長(zhǎng)巖片理化);G－霏細(xì)巖與閃長(zhǎng)巖接觸帶上霏細(xì)巖具流動(dòng)構(gòu)造A－Distribution of Changan diorite body(Between north Changanshan and south Changanshan);B－diorite;C－pyroxene diorite;D－main mineral composition of the diorite(plagioclase，amphibole，biotite);E－main mineral composition of the pyroxene diorite(plagioclase，amphibole，biotite and minor pyroxene);F－contact zone of diorite and felsite(flow structure in felsite appears as the orientation of potassium feldspar;foliated belt in diorite);G－flow structure in felsite at contact zone of diorite and felsite

圖3 閃長(zhǎng)巖的微量元素組成Fig.3 Trace elements of the Chang，an diorite

4 討論

從福州地區(qū)巖漿巖地質(zhì)特征及其演化歷史來(lái)看，本區(qū)的閃長(zhǎng)巖可以說(shuō)是福州復(fù)式巖體的早期產(chǎn)物(由于測(cè)年數(shù)據(jù)還沒(méi)有出來(lái)，目前只能從其巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)與福州復(fù)式巖體的關(guān)系來(lái)推測(cè))，在AR－SiO2圖解上，屬于福州巖漿演化中的從鈣堿性到堿性系列演化的早期(見(jiàn)圖5)。本區(qū)長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的發(fā)現(xiàn)，可以說(shuō)填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體從超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→堿性的演化序列中的基性和中性巖的過(guò)渡部分，因?yàn)榍叭搜芯恐械幕詭r主要指官山巖體，其實(shí)，其SiO2小于45%，(42.88%，洪大衛(wèi)，1987;43.74%，本研究)，按巖漿巖劃分標(biāo)準(zhǔn)，官山巖體應(yīng)劃入超基性巖大類(lèi)(邱家驤，1985)，其之后就是澗田巖體花崗閃長(zhǎng)巖SiO2為64.4%、謝坑巖體的黑云母石英閃長(zhǎng)巖SiO2為64.65%，再后就演化為丹陽(yáng)巖體的二長(zhǎng)花崗巖、福州黑云母花崗巖巖體、魁岐堿性花崗巖體、筆架山花崗斑巖體。從整個(gè)福州巖體的演化中看，本區(qū)巖石的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體的演化系中的偏基性的巖漿類(lèi)型的空白，具有重要的巖漿演化方面的研究意義。

表2 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的微量元素(wB×10－6)Table 2 Trace elements of Changan diorite(wB×10－6)

表3 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的稀土元素分析Table 3 REE analysis of the Chang，an diorite

圖4 閃長(zhǎng)巖的稀土元素分配模式Fig.4 REE pattern of the Chang，an diorite

本區(qū)閃長(zhǎng)巖明顯具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb等大離子親石元素，而低Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特點(diǎn)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素圖形中，這些處于正尖峰的大離子親石元素正是附加(增加)于產(chǎn)生玄武巖漿的地幔楔中的消減帶組分和產(chǎn)生花崗質(zhì)巖漿的地殼的易熔組分(王德滋等，2002)，而處于正低谷位置的元素高場(chǎng)強(qiáng)元素，則反映出幔源物質(zhì)的特點(diǎn)，這種富大離子親石元素而貧高場(chǎng)強(qiáng)元素的微量地球化學(xué)元素特征，反映了本區(qū)處于表現(xiàn)出島弧/活動(dòng)大陸邊緣的消減帶的大地構(gòu)造環(huán)境(McCulloch and Gamble，1991)，這也體現(xiàn)了我國(guó)東南沿海一帶中生代晚期的巖石圈消減和玄武巖底侵相結(jié)合的中國(guó)東南部晚中生代火成巖成因模式(周新民，李武顯，2000;邢光福等，1999、2001; Wang Q et al，2005)，與廣泛的殼?；旌献饔糜嘘P(guān)(Collins W J et al.，1982;Creaser R A et al，1991; Whalen J B et al，1987;Duchesne J C，et al.，1997;薛懷民等，1996;徐夕生等，1999;陶奎元等，1999)。

由稀土元素總量∑REE變化來(lái)看，從官山、南嶼、長(zhǎng)安、謝坑、澗田、丹陽(yáng)、福州、魁岐、筆架山，總的趨勢(shì)是從小到大，12.37→135.52→143.27→173.72→121.71→214.18→137.56→241.28→185.29，δEu則從正異常到無(wú)異常、弱負(fù)異常再演化大的負(fù)異常，即3.056→0.705→0.866→0.590→0.896→0.666→0.452→0.287→0.386，總體上也體現(xiàn)了本區(qū)的閃長(zhǎng)巖是福州地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)較早期的產(chǎn)物，即與南嶼閃長(zhǎng)巖相類(lèi)似，屬于分離結(jié)晶作用早期的產(chǎn)物(圖6)。相對(duì)而言，福州復(fù)式巖體的巖漿從早到晚，重稀土含量由低到高，魁岐堿性晶洞花崗巖最高，負(fù)Eu異常較大，說(shuō)明幔源組成較高，并經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的巖漿分異作用(圖7)，這種高幔源組分的A型花崗巖與在福建東南沿海地區(qū)政和－大埔斷裂和長(zhǎng)樂(lè)－南澳斷裂之間廣泛分布的晚中生代雙峰式火山巖在時(shí)間、空間上正巧復(fù)合，且均與伸展構(gòu)造有關(guān)，屬于典型的陸緣伸展減薄構(gòu)造巖漿組合，表明中國(guó)東南地區(qū)燕山期構(gòu)造巖漿活動(dòng)到此趨于尾聲(王德滋等，2002)。

圖5 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的堿度對(duì)比Fig.5 AR comparison of the Chang’an diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1－官山輝長(zhǎng)巖巖體;2－澗田花崗閃長(zhǎng)巖巖體;3－謝坑黑云母石英閃長(zhǎng)巖巖體;4－丹陽(yáng)二長(zhǎng)花崗巖巖體;5－福州黑云母花崗巖巖體;6－魁岐堿性花崗巖體－1(中粗粒黑云母花崗巖);7－魁岐堿性花崗巖體－2(中粗粒堿性花崗巖);8－魁岐堿性花崗巖體－3(斑狀堿性花崗巖);9－魁岐堿性花崗巖體－4(細(xì)粒堿性花崗巖);10－筆架山花崗斑巖巖體;▲－長(zhǎng)安巖體(本研究，14個(gè)樣品平均)1－Guanshan grbbro;2－Tianjian granodiorite;3－Xiekeng biotite quartz diorite;4－Danyang admellite;5－Fouzhou biotite miarolitic granite;6－Kuiqi alkali granite－1(medium coarse biotite granite);7－Kuiqi alkali granite－2(medium coarse alkali granite);8－Kuiqi alkali granite－3(porphyritic granite alkali granite);9－Kuiqi alkali granite－4(fine alkali granite);10－Bijiashan granite porphyry;▲－Changan diorite(this study，mean value of 14 samples)

5 結(jié)論

巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)特征顯示出，本區(qū)的閃長(zhǎng)巖為中性偏基性部分的閃長(zhǎng)巖，是福州復(fù)式巖體演化早期階段的產(chǎn)物，填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體的基性和中性巖的過(guò)渡部分，具有如下基本特點(diǎn):

(1)本區(qū)的中性巖漿巖體為一小巖株，主體為閃長(zhǎng)巖，邊部局部分布有輝石閃長(zhǎng)巖;

(2)閃長(zhǎng)巖體的主量元素中SiO2為52.79% ～58.89%，堿度AR為1.4～1.9，屬鈣堿性的范圍;

(3)微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb，而低Nb、Ta、Ti、Zr、Hf的特點(diǎn)，具有島弧/活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境巖石的微量元素地球化學(xué)特征;

(4)稀土元素∑REE為119.327～169.148，稀土分配模式具有明顯右傾典線，沒(méi)有明顯的Eu異常或僅具弱的負(fù)Eu異常，顯示其是巖漿演化早期階段的產(chǎn)物。

圖6 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的W(La)—W(La)/W(Sm)對(duì)比Fig.6 W(La)—W(La)/W(Sm)comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1－官山輝長(zhǎng)巖巖體;2－長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖;3－南嶼閃長(zhǎng)巖;4－謝坑黑云母石英閃長(zhǎng)巖;5－澗田花崗閃長(zhǎng)巖巖體;6－丹陽(yáng)二長(zhǎng)花崗巖;7－福州黑云母花崗巖巖體;8－魁岐堿性花崗巖體;9－筆架山花崗斑巖巖體(注:①西藏岡底斯巖帶燕山晚期花崗巖類(lèi)，閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二云母花崗巖屬于平衡部分熔融的產(chǎn)物;②岡底斯巖帶斑狀黑云母花崗巖，為分異結(jié)晶形成(趙振華等，1981)1－Guanshan grbbro;2－Changan diorite;3－Nanyu diorite;4－Xiekeng biotite quartz diorite;5－Tianjian granodiorite;6－Danyang admellite;7－Fouzhou biotite miarolitic granite;8－Kuiqi alkali granite;9－Bijiashan granite porphyry

圖7 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的稀土元素對(duì)比Fig.7 REE comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods

［注釋?zhuān)?/p>

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