閩西南大田地區(qū)中生代巖漿巖特征及構(gòu)造環(huán)境演化

范旭光，劉德民，李德威

(1.河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì)，鄭州 451150；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

閩西南大田地區(qū)中生代巖漿巖特征及構(gòu)造環(huán)境演化

范旭光1，劉德民2，李德威2

(1.河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì)，鄭州 451150；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

大田地區(qū)中生代巖漿巖普遍具有高硅、高鋁的特點(diǎn)。湯泉巖體花崗閃長(zhǎng)巖中鋯石LAICP-MS U-Pb年齡為168±3 Ma，其樣品中La/Yb較高，Eu虧損不明顯，具有高Sr、低Y的地球化學(xué)特征，符合埃達(dá)克質(zhì)巖特征，其形成與地殼增厚有關(guān)，處于擠壓構(gòu)造背景下；NNE向脈巖群樣品鋯石LA-ICP-MS U-Pb加權(quán)平均年齡為138±3 Ma，部分脈巖群樣品可劃分為強(qiáng)過鋁質(zhì)，脈巖群樣品中La/Yb較小，Eu絕對(duì)值較小，虧損嚴(yán)重，為擠壓階段末期形成；太華巖體La/Yb較高，Eu輕度虧損，Rb-Sr等時(shí)線年齡為114.89±2.2 Ma，是西太平洋板塊俯沖、地殼減薄的伸展構(gòu)造背景下形成。

巖漿巖；地球化學(xué)；鋯石年代學(xué)；構(gòu)造環(huán)境；中生代；大田地區(qū)；閩西南

閩西南地區(qū)在中生代具有多階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，前人對(duì)此進(jìn)行了大量的研究，提出了各種成因模式，主要有地幔柱模式[1～2]、與古太平洋板塊俯沖有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣[3～4]、大陸伸展和裂谷模式[5]等。盡管前人對(duì)中生代巖漿巖成因模式具有較大的爭(zhēng)議，但普遍認(rèn)為，中生代巖漿巖主要是在伸展構(gòu)造背景下形成的。本文選取閩西南地區(qū)大田縣境內(nèi)湯泉巖體、太華巖體、巖脈群作為研究對(duì)象，主要通過地球化學(xué)、構(gòu)造等的研究，來探討本區(qū)巖漿巖的成因模式及構(gòu)造環(huán)境演化。

1 地質(zhì)特征

大田縣位于福建省中部，處于武夷隆起帶與浙閩火山斷陷帶之間的永梅坳陷帶東北端(圖1)。NNE向政和-大浦?jǐn)嗔褞ж灤┤珔^(qū)，并與NW向安溪-清流斷裂帶在境內(nèi)交匯。本區(qū)中生代巖漿巖非常發(fā)育，主要集中在廣平、建設(shè)、太華等地，自北向南出露的巖體分別為燕山早期的湯泉巖體和燕山晚期的太華巖體。湯泉巖體與太華巖體均位于政和-大浦?jǐn)嗔褞鱾?cè)，近EW向張地-下坑斷裂帶北側(cè)，野外地質(zhì)特征顯示上述兩個(gè)巖體受政和-大浦?jǐn)嗔褞Э刂泼黠@。脈巖群于燕山晚期形成，露頭呈NNE向展布，分布于政和-大浦?jǐn)嗔褞|側(cè)，以張地-下坑斷裂帶附近最為集中(圖1)。

1.1 湯泉巖體

湯泉巖體位于大田縣西北部，在地表呈馬蹄狀NNE向展布，位于政和-大浦?jǐn)嗔褞鱾?cè)，出露面積約100 km2。巖體分為中心相及邊緣相，中心相以中細(xì)粒以花崗閃長(zhǎng)巖主，邊緣相以細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖為主[6]?；◢忛W長(zhǎng)巖總體呈中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。斑晶以斜長(zhǎng)石（更長(zhǎng)石、中長(zhǎng)石）為主，普遍發(fā)育有環(huán)帶構(gòu)造。鉀長(zhǎng)石含量少，主要為條紋長(zhǎng)石。暗色礦物含量較高，一般為5%以上，石英含量一般在15%～20%之間，巖體呈小巖基狀。巖體普遍具有破碎現(xiàn)象，有鐵礦體賦存于條帶狀破碎帶中，如湯泉鐵礦。圍巖主要前震旦系石英片巖、下泥盆統(tǒng)童子巖組含煤砂巖、泥巖。湯泉巖體副礦物較少，主要有磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石等?；◢忛W長(zhǎng)巖中鋯石LAICP-MSU-Pb年齡為165.7 Ma（圖2）。

1.2 脈巖群

文中脈巖群指的是大田縣中部上蔡-下坑湯泉一帶集中產(chǎn)出的為數(shù)眾多的花崗斑巖脈，多位于太華巖體和前坪巖體之間，政和-浦?jǐn)嗔褞|側(cè)，在地表上呈長(zhǎng)條脈狀，走向均為NNE向。出露寬度＜150 m，而長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)公里。脈巖巖性主要為花崗斑巖，淺肉紅色-灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為鈉更長(zhǎng)石，基質(zhì)主要由石英、鉀長(zhǎng)石組成。副礦物主要有鋯石、磷灰石、石榴石、黃鐵礦、方鉛礦等。NNE向脈巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb加權(quán)平均年齡為138 Ma（圖3）。

圖1 大田縣巖漿巖分布圖Fig.1Simplified geological map of magmatic rocks in Datian County,Fujian province

1.3 太華巖體

太華巖體位于太華鄉(xiāng)，北部與湯泉巖體毗鄰，在地表大致呈NNE向橢圓狀產(chǎn)出，位于政和-大浦?jǐn)嗔褞鱾?cè)，出露面積約35 km2。巖體的巖相分帶清晰，中心相為中細(xì)粒黑云母花崗巖，邊緣相為細(xì)粒黑云母花崗巖。黑云母花崗巖呈肉紅色，具中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，主要由鉀長(zhǎng)石(34%～40%)、斜長(zhǎng)石(23%～26%)、石英(26%～28%)及黑云母(1.5%～8%)組成，副礦物種類較多，有黑鎢礦、白鎢礦、獨(dú)居石、鈦鐵礦、鋯石、磷灰石。圍巖主要為前震旦系石英片巖、下古生界變質(zhì)巖及上古生界地層。巖體Rb-Sr等時(shí)線年齡為114.89±2.2 Ma[6]。

圖2 湯泉巖體鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖Fig.2Zircon U-Pb concordia diagramfor Tangquan granitic pluton

圖3 脈巖群鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖Fig.3Zircon U-Pb concordia diagramfor Dyke Rocks Group

2 地球化學(xué)特征

2.1 主量元素

本區(qū)所研究巖體SiO2含量普遍較高，樣品中最低值為66.05%，最高值為76.3%。湯泉巖體SiO2含量最低，平均值為68.03%，脈巖群SiO2含量最高，平均值為76.02%，太華巖體SiO2含量介于兩者之間，平均值為74.36%。巖體中Al2O3含量普遍較高，湯泉巖體、脈巖群、太華巖體的Al2O3含量分別為13.91%～15.95%、12.12%～12.39%、12.66%～12.82%，均為鈣堿性系列。湯泉巖體樣品w(K2O)/ w(Na2O)多＜1，具有幔源巖漿分異形成的M型花崗巖特征，太華巖體和脈巖群樣品w(K2O)/w(Na2O)＞1，具有陸源沉積物熔融形成的S型花崗巖特征。脈巖群樣品具有較高的A/CNK值和較低A/NK值，可以劃分為過鋁質(zhì)甚至強(qiáng)過鋁質(zhì)（圖4a）；湯泉巖體樣品具有較低的A/CNK值和較高的A/NK值，可以劃分為準(zhǔn)過鋁質(zhì)巖；太華巖體居于脈巖群和湯泉巖體之間。

在構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖4b）上，太華巖體和脈巖群所有的樣品全部落在POG（后造山花崗巖類）內(nèi)，而湯泉巖體三個(gè)點(diǎn)中的兩個(gè)落在IAG+CAG+CCG（造山花崗巖類）內(nèi)，另外一個(gè)雖然沒有落在IAG+CAG+CCG內(nèi)，但是位置非常接近該區(qū)域。

圖4 中生代巖漿巖的A/CNK-A/NK圖(a)及構(gòu)造環(huán)境判別圖(b)Fig.4A/CNK-A/NK plot(a)and tectonic environment discrimination diagram(b)for Mesozoic magmatic rocks

2.2 稀土元素和微量元素

湯泉巖體和太華巖體稀土配分模式均為右傾，相比脈巖群具有較高的稀土總量。但湯泉巖體稀土配分曲線較為平滑，Eu虧損不明顯，太華巖體Eu輕度虧損，脈巖群Eu嚴(yán)重虧損（圖5）。

湯泉巖體具有較高的La/Yb值和∑Ce/∑Y值，分別為26.2～33.3、12.5～14.8，∑Y絕對(duì)值較??；脈巖群具有較低的La/Yb值和∑Ce/∑Y值，Eu含量較低，為0.19～0.61；太華巖體La/Yb值、∑Ce/∑Y值和Eu值均居于湯泉巖體和脈巖群之間。湯泉巖體中貧Y和Yb暗示石榴石殘留相的穩(wěn)定存在，富Sr以及Eu異常不明顯說明熔融時(shí)斜長(zhǎng)石在源區(qū)的不穩(wěn)定性，幾乎全部進(jìn)入巖漿[7]。根據(jù)不同成因類型花崗巖的稀土配分模型[8]，湯泉巖體、太華巖體、脈巖群的稀土配分模式分別為變質(zhì)-交代型、地殼重熔型、分異型。

圖5 湯泉巖體、太華巖體、脈巖群稀土配分模式圖Fig.5Chondrite-normalized REE distribution patterns of Mesozoic magmatic rocks

表1 各巖體代表性樣品主量元素含量表Table 1Major element content of Mesozoic magmatic rocks fromDatian,Fujian provinceωB×10-2

從地球化學(xué)特征來看，湯泉巖體具備了埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征[9]（圖6）：(1)高SiO2(66.05%～70.77%)；(2)高Al2O3(13.91%～15.95%)；(3)低MgO (0.07%～0.12%)；(4)高Sr(426～548)×10-6；(5)無負(fù)Eu異常；(6)低Y(7.15～10.3)×10-6；(7)高Sr/Y (41.4～70.5)；(8)低Yb(0.79～0.99)×10-6；(9)高La/Yb(26.2～33.3)等。

圖6 大田縣巖漿巖埃達(dá)克判別圖Fig.6Sr/Y-Y diagramfor Mesozoic magmatic Rocks 1.湯泉巖體；2.太華巖體；3.脈巖

3 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境討論

中三疊世末期的印支構(gòu)造事件是一次典型的造山運(yùn)動(dòng)，促使了揚(yáng)子板塊和華夏板塊之間的碰撞、拼合，致使東南沿海地殼隆升，導(dǎo)致了自中三疊世末期開始的大規(guī)模海退事件[10]。對(duì)于地處永梅坳陷帶東北部的大田地區(qū)來說，坳陷帶的抬升使得本區(qū)于中三疊世末期成為陸相臺(tái)地，并結(jié)束了海相沉積，開始接受陸相沉積。上三疊統(tǒng)文賓山組接受了一套陸相碎屑沉積和海陸交互相含煤沉積，分布于華興、京口、小湖一帶，與下伏的中三疊統(tǒng)泄湖相沉積不整合接觸。本區(qū)受強(qiáng)烈的NWW-SSE向擠壓，在這一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制之下，本區(qū)緊閉褶皺極其發(fā)育，NE走向的區(qū)域大斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，逆沖推覆構(gòu)造在大田縣北部廣平鎮(zhèn)一帶非常發(fā)育[11～12]，這些均為擠壓構(gòu)造活動(dòng)的良好表現(xiàn)。

印支構(gòu)造事件之后的區(qū)域性拉張過程普遍被認(rèn)為是從早侏羅世開始的[13～14]。但是在大田地區(qū)存在更早的區(qū)域性拉張活動(dòng)的證據(jù)。如文賓山組上段發(fā)現(xiàn)有3層瓣鰓類化石層，化石比較豐富，表明早三疊世本區(qū)地殼相對(duì)下降，隨著海水的入侵，接受了海相沉積。從更大尺度的范圍來看，閩粵沿海上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)均有富含腕足類化石的海相層[15]。以上證據(jù)表明，早三疊世末本區(qū)已經(jīng)開始受伸展構(gòu)造活動(dòng)影響。

表2 各巖體代表性樣品稀土元素、微量元素含量表Table 2REE and trace elements content of Mesozoic magmatic rocks fromDatian,Fujian provinceωB×10-6

伸展構(gòu)造活動(dòng)的影響一直持續(xù)到早侏羅世，本區(qū)早侏羅世仍然受伸展構(gòu)造活動(dòng)影響。本期福建各地均發(fā)現(xiàn)有雙峰式巖漿巖[16～17]，形成于造山后近SN向拉張的構(gòu)造環(huán)境，是本區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境的標(biāo)志[15]。早侏羅世巖石圈的裂解已經(jīng)被研究者所公認(rèn)，但是對(duì)于本區(qū)巖石圈裂解的動(dòng)力來源仍存在諸多爭(zhēng)議。本文傾向于認(rèn)為其動(dòng)力來源于造山后地殼松弛，應(yīng)力減弱，地殼中形成了一系列構(gòu)造薄弱帶[18～19]，政和-大浦大斷裂出現(xiàn)活化，上地幔物質(zhì)在壓力作用下沿構(gòu)造薄弱帶快速侵出地表，從而形成了以地幔物質(zhì)為主的中基性巖漿巖。

雖然早侏羅世本區(qū)形成了一系列的中基性巖漿巖，但是整體來說，晚三疊世末期至早侏羅世(180～205 Ma)本區(qū)巖漿活動(dòng)并不強(qiáng)烈，基本處于休眠狀態(tài)。自中侏羅世開始，我國(guó)東南部地區(qū)巖漿活動(dòng)進(jìn)入了活化期。幔源巖漿活動(dòng)的相對(duì)活躍期是160～180 Ma，在這個(gè)時(shí)間，大田地區(qū)形成了以湯泉巖體為代表的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體。從地球化學(xué)特征來看，湯泉巖體具有幔源巖漿分異形成的M型花崗巖的特征，稀土元素配分模式為交代-變質(zhì)型，這說明：玄武質(zhì)巖漿在底侵過程中，不僅為花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿提供了熱源，而且玄武質(zhì)巖漿有部分組分被帶入花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿中并沿政和-大浦?jǐn)嗔褞殖?。同樣來自下地殼的花崗巖，由于源區(qū)深度不同，可以形成不同類型的花崗巖，埃達(dá)克巖的熔融溫度是所有花崗巖中最高的，必須有大量的熱，而產(chǎn)生這些熱，軟流圈地幔與下地殼接觸是必不可少的條件[2]。該時(shí)期本區(qū)不存在消減板片熔融的證據(jù)，通過對(duì)湯泉巖體花崗閃長(zhǎng)巖地球化學(xué)特征的研究表明，湯泉巖體為增厚玄武質(zhì)下地殼的脫水熔融或拆沉下地殼部分熔融的產(chǎn)物。中侏羅世為華夏陸塊的陸內(nèi)造山期，大田地區(qū)處于華夏陸塊中部，理所當(dāng)然受到了陸內(nèi)造山活動(dòng)的影響。大規(guī)模的陸內(nèi)擠壓活動(dòng)，造成了本地區(qū)巖石圈加厚，從而為埃達(dá)克質(zhì)巖石的形成創(chuàng)造了條件。埃達(dá)克巖具有重要的地質(zhì)意義，指示了玄武質(zhì)地幔底侵作用的存在。

早白堊世(138±3 Ma)，大田地區(qū)形成了大量淺成相的過鋁質(zhì)甚至強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗斑巖脈。斑巖脈絕大部分位于政和-大浦?jǐn)嗔褞|側(cè)，走向與斷裂帶一致，均為NNE向。花崗斑巖脈產(chǎn)出范圍嚴(yán)格受政和-大浦?jǐn)嗔褞Э刂?，形態(tài)也受之影響。本區(qū)花崗斑脈巖的SiO2含量普遍較高，達(dá)75%以上，有明顯的Eu負(fù)異常，富HREE、K、Rb，貧Sr、Ba，據(jù)此認(rèn)為本區(qū)花崗斑脈巖是由地殼熔融形成的，富硅的上地殼參與了熔融，該地區(qū)地殼仍處于加厚狀態(tài)。但是促使上地殼熔融的熱量主要不是來源于下地殼，而是來源于陸內(nèi)造山活動(dòng)的影響，此時(shí)地幔的底侵活動(dòng)已經(jīng)進(jìn)入末期，底侵活動(dòng)對(duì)地殼構(gòu)造活動(dòng)影響不大。走滑、推覆構(gòu)造的廣泛發(fā)育，是陸內(nèi)造山活動(dòng)在構(gòu)造上的直接體現(xiàn)。陸內(nèi)造山活動(dòng)不僅為脈巖群的形成提供的熱量，而且也為其提供了有利的構(gòu)造薄弱帶，強(qiáng)烈的擠壓活動(dòng)使得上地殼內(nèi)聚集了大量的熱量，直至把上地殼部分物質(zhì)熔融并沿構(gòu)造薄弱帶侵出地表，而構(gòu)造薄弱帶多呈NNE走向，與此時(shí)陸內(nèi)擠壓方向垂直?；◢彴邘r脈群的出現(xiàn)，標(biāo)志著本次擠壓背景下的巖漿活動(dòng)已接近尾聲。

早白堊世(110～125 Ma)，中國(guó)東部大規(guī)模巖漿活動(dòng)基本結(jié)束，但東部沿海地區(qū)仍有較大規(guī)模巖漿活動(dòng)，本區(qū)發(fā)育以太華巖體(114 Ma)為代表的花崗巖體。從地球化學(xué)特征來看，太華巖體為熔融地殼與地幔起源的基性巖漿混合而成，以殼源物質(zhì)為主。該時(shí)期古太平洋板塊向西俯沖[20～21]，大田全境處于拉張應(yīng)力場(chǎng)控制之下。本區(qū)伸展構(gòu)造的發(fā)育與中國(guó)東部太平洋板塊的俯沖有關(guān)，而且是伸展構(gòu)造的首要控制因素[22]。受太平洋板塊俯沖的影響，大規(guī)模的裂陷和巖漿活動(dòng)再次發(fā)生，永梅坳陷與政和-大浦?jǐn)嗔褞г俅位罨詭r漿沿?cái)嗔褞秩氩⑴c地殼物質(zhì)混合。太華巖體西側(cè)的一系列拆離斷層，更是證實(shí)了太華巖體的底侵作用成因。

4 結(jié)論

（1）湯泉巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為165.7 Ma，NNE向脈巖群鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為138 Ma。

（2）湯泉巖體具有高Si、Al、Sr、La/Yb，低Mg、Y、Yb的特點(diǎn)而表現(xiàn)出埃達(dá)克質(zhì)巖特性；脈巖群樣品為過鋁質(zhì)甚至強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖，富K、Th、HREE，貧Sr、Ba，具有殼源花崗巖特征；太華巖體地球化學(xué)性質(zhì)介于湯泉巖體與脈巖群之間。

（3）晚三疊世末期，本區(qū)造山階段結(jié)束，并開始進(jìn)入了造山后伸展構(gòu)造環(huán)境，一直持續(xù)到至少早侏羅世，該時(shí)期本區(qū)巖漿活動(dòng)以基性巖為主；中侏羅世至早白堊世，本區(qū)發(fā)育以湯泉巖體為代表的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體和強(qiáng)過鋁質(zhì)脈巖群。湯泉巖體是在巖石圈增厚，玄武質(zhì)巖漿底侵作用下形成的，該時(shí)期本區(qū)處于地殼加厚的擠壓構(gòu)造環(huán)境；脈巖群的大規(guī)模形成，標(biāo)志著擠壓背景下的巖漿活動(dòng)已到末期；隨著西太平洋板塊向西俯沖，本區(qū)自早白堊世受伸展應(yīng)力的控制。受此影響，在本區(qū)形成了殼幔混合源的太華巖體。

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Geochemical Characteristics and Tectonic Significance of Mesozoic Magmatic Rocks fromDatian,Southweste Fujian

FANXu-guang1,Liu De-min2,Li De-wei2
(1.Coal GeologyBureau ofHenan Province,Zhengzhou 451150,China;
2.InstituteofGeophysicsand Geomatics,China UniversityofGeosciences,Wuhan 430074,China)

Mesozoic magmatic rocks in Datian area,Fujian province,are usually rich in SiO2and Al2O3content.Tangquan granodiorite which yielded zircon LA-ICP-MS U-Pb age of 168±3 Ma has high La/Yb and Sr,slightly Eu depletion,and poor in Y,is similar to adakite in geochemistry,indicate that it’s formed in compressional setting related to crust thickening.NNE-trending granite veins which yielded zircon LA-ICP-MS U-Pb age of 138+3 Ma has lowLa/Yb value and intensive Eu depletion,indicate that it’s formed in late stage of compression process.Taihua granite which yielded Rb-Sr isochron age of 114.89±2.2 Ma has high La/Yb value and slightly Eu depletion,may be formed in extensional setting related to crust thinning when West Pacific subduction.

magmatic rock;geochemistry;zircon chronology;tectonic environment;Mesozoic;Datian, Southwest Fujian

P548

A

1007-3701(2011)03-0201-07

2011-03-16

“建省大田縣鉛鋅銅金屬礦產(chǎn)成礦規(guī)律研究”項(xiàng)目資助.

范旭光（1980—），男，助理工程師，現(xiàn)主要從事地質(zhì)勘查工作.E-mail:fanlion@yahoo.cn