閩西南晚古生代以來伸展構(gòu)造演化:中基性巖墻群的年代學(xué)、地球化學(xué)制約

王 森,張 達 ,呂良冀,Absai Vatuva ,狄永軍,閆鵬程,林全勝,張林闊,馬 帥,袁 遠(yuǎn)

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) ,北京 100083;2.福建閩西地質(zhì)大隊,福建 廈門 361000)

0 引言

閩西南地區(qū)位于華南大陸東南緣歐亞板塊與太平洋板塊的接合部位。區(qū)域上位于福建政和-大埔斷裂帶以西,南平-寧化構(gòu)造帶以南,是中國東南部構(gòu)造-巖漿活動帶的重要組成部分,同時也是特提斯EW 向構(gòu)造域與環(huán)太平洋大陸邊緣 NE向構(gòu)造域轉(zhuǎn)換的典型區(qū)域。自古元古代以來,該區(qū)經(jīng)歷了華夏古陸的形成與裂解,新元古代與揚子古陸聚合,早古生代末期區(qū)域隆升,晚古生代伸展斷陷及中生代構(gòu)造巖漿活動等重要演化階段。特別是晚古生代以來,閩西南地區(qū)經(jīng)歷了多期擠壓-伸展構(gòu)造演化階段(Li,2000;毛建仁等,2001;孫濤和周新民,2002;王紹雄,2003)。基于對閩西南及鄰區(qū)廣泛存在的不同時代的火山巖、侵入巖以及晚古生代盆地沉積建造等研究,多數(shù)人認(rèn)識到晚古生代以來伸展構(gòu)造在華南大陸普遍存在(許美輝,1992;陳發(fā)景等,1996;Wu et al.,2005;Zhou et al.,2006;Shu et al.,2009;王果勝等,2009;唐立梅等,2010)。但由于研究對象的差異,對晚古生代伸展構(gòu)造的規(guī)模、形成環(huán)境及其演化特征還存在不同的認(rèn)識,如韋德光等(1997)認(rèn)為晚泥盆世-中三疊世閩西南地區(qū)位于海盆邊緣,并接受厚達 7000 m 的陸-海相沉積;王紹雄(2003)對夾于馬坑礦區(qū)經(jīng)畬組的玄武巖(364±46 Ma)及上杭-德化構(gòu)造火山活動帶雙峰式組合進行研究,認(rèn)為其形成于海相拉張型構(gòu)造環(huán)境;王爾康和劉聰(1993)對梅縣玉水-龍巖馬坑-大田火山巖帶進行巖石學(xué)研究,認(rèn)為是一套雙峰式拉斑質(zhì)玄武巖和玄武質(zhì)安山巖,屬于晚古生代大陸邊緣裂谷系產(chǎn)物;王果勝等(2009)認(rèn)為石炭紀(jì)閩西南至粵東北開始發(fā)育裂陷槽,發(fā)展到早三疊世早期出現(xiàn)一面向南的被動大陸邊緣。與晚古生代構(gòu)造環(huán)境的爭議相比,目前對晚侏羅世-白堊紀(jì)閩西南及鄰區(qū)處于拉張背景已達成共識(Li,2000;張貴山等,2004;余心起等,2005),并提出了中國東南部由東特提斯構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換發(fā)生在晚中生代的觀點(王紹雄,2003;舒良樹,2006;張岳橋等,2012)。但對于區(qū)域伸展作用的起始時限還缺乏精確的年代學(xué)依據(jù),對構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的時間還需進一步明確及細(xì)化。

閩西南地區(qū)廣泛發(fā)育石炭紀(jì)-早白堊世基性巖墻群,為探究該區(qū)晚古生代以來構(gòu)造演化特征提供了重要方向?；詭r墻起源于地球深部,是深源巖漿淺部侵位的產(chǎn)物,被視為是伸展作用的標(biāo)志。對研究區(qū)存在的基性巖墻群進行精確定年,可以限定區(qū)構(gòu)造演化的時空格局。通過基性巖墻群的地球化學(xué)研究,可以獲得深部地幔性質(zhì)、殼幔演化等重要構(gòu)造信息(Hoffman,1991;Hoek and Seitz,1995;Radhakrishna and Joseph,1996;Peng et al.,2008),為上地幔的物質(zhì)組成提供制約。閩西南地區(qū)廣泛發(fā)育各具特征的輝綠巖、輝綠閃長巖巖墻群,龍巖地區(qū)位于閩西南坳陷帶內(nèi),屬于閩西南構(gòu)造-巖漿演化的一部分。本文以閩西南龍巖一帶存在的中基性巖墻群為代表,對其開展巖石學(xué)、年代學(xué)及巖石地球化學(xué)研究,為研究區(qū)晚古生代以來伸展構(gòu)造演化提供制約。

1 地質(zhì)概況

閩西南地區(qū)處于歐亞大陸板塊東南緣,瀕臨太平洋板塊,為中、新生代環(huán)太平洋巨型構(gòu)造-巖漿帶陸緣活動帶的一部分(陶建華和陳福龍,2006),是全球構(gòu)造-巖漿活動最活躍的地區(qū)之一。區(qū)內(nèi)地層主要為前泥盆紀(jì)基底巖系,晚古生代-中三疊世以碳酸鹽巖及碎屑巖沉積為主的蓋層巖系和中新生代陸相碎屑-火山巖系(張達,1999;毛建仁等,2001)。除缺失志留系和下泥盆統(tǒng)外,其他地層均發(fā)育(圖1),以發(fā)育上古生界中泥盆統(tǒng)-下中生界為特色(張達等,2006)。上古生界-中下三疊統(tǒng)分布廣泛,侏羅紀(jì)陸相火山巖主要呈孤島狀沿斷陷盆地分布。其中,上泥盆統(tǒng)-中下三疊統(tǒng)以淺海相、海陸交互相沉積為主,從老至新有前泥盆紀(jì)淺變質(zhì)碎屑巖,上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)(D3-C1)粗碎屑巖,上石炭統(tǒng)船山組-下二疊統(tǒng)棲霞組(C3c-P1q)灰?guī)r、硅質(zhì)巖,下二疊統(tǒng)文筆山組-中三疊統(tǒng)(P1w-T2)海陸交互相含煤細(xì)碎屑巖、淺海相含鈣細(xì)碎屑巖。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形復(fù)雜多樣,以不同性質(zhì)及規(guī)模的斷裂及褶皺為主。除區(qū)域上發(fā)育的NE向政和-大埔及NW向展布的上杭-云霄等深大斷裂外,中生代以來的推覆及伸展滑脫構(gòu)造在閩西南及鄰區(qū)廣泛發(fā)育,并導(dǎo)致不同時代地層疊置、異位及缺失。受區(qū)域印支期以來擠壓應(yīng)力場作用,研究區(qū)普遍發(fā)育 NE向為主的區(qū)域性復(fù)式褶皺,并造成閩西南盆地內(nèi)部出現(xiàn)局部隆起及凹陷。如基性巖墻群的主要分布區(qū)閩西南東部的軸面總體NE向展布的大田-龍巖拗陷沙縣-永安復(fù)式向斜、南平-萬安復(fù)式背斜、廣平-龍巖復(fù)式向斜、太華-長塔復(fù)式背斜及大田復(fù)式向斜。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈,從加里東到喜馬拉雅期均有強弱不同的巖漿活動,以中生代酸性-中性侵入巖體及火山巖為主,火山盆地及侵入巖體的形態(tài)及展布明顯受NE向構(gòu)造控制。此外,區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育中基性巖墻,尤以輝綠巖類為主,巖性主要為輝長輝綠巖及輝綠閃長巖,多沿構(gòu)造線展布方向產(chǎn)出。單個巖墻規(guī)模較小,多呈小巖株、巖墻狀分布。

2 巖石學(xué)特征

閩西南地區(qū)中基性巖墻群比較發(fā)育,主要為輝綠閃長巖和輝長輝綠巖,零星分布于馬坑、大排、坎市、雁石等地,其分布、形態(tài)產(chǎn)狀明顯受圍巖斷裂、裂隙控制。研究區(qū)巖墻群主要有兩期,早期以NE向展布為主,傾角較陡,大于 60°。單條巖墻規(guī)模較小,延伸不遠(yuǎn),常沿斷裂及裂隙侵入到下石炭統(tǒng)及其周圍蝕變巖中。巖墻及其圍巖均遭受不同程度蝕變,普遍具綠泥石化、綠簾石化、透閃石化、陽起石化等。晚期巖墻以 NW 向展布為主,傾角20°~80°,以陡者為主,常沿斷裂侵入到石炭紀(jì)-二疊紀(jì)地層之中。與早期巖墻相比,單條巖墻延伸較遠(yuǎn),并且與圍巖界限比較明顯。兩期巖墻在空間上未見明顯的接觸關(guān)系,但在馬坑礦區(qū)可以觀察到與早期巖墻關(guān)系密切的絹英巖化、矽卡巖化蝕變帶被晚期巖墻切割的現(xiàn)象。

圖1 龍巖地區(qū)地質(zhì)簡圖(a,據(jù)1∶5萬福建省地質(zhì)構(gòu)造圖)及構(gòu)造位置圖(b,據(jù)韋德光等,1997)Fig.1 Geologic sketch map (a) and tectonic location (b) of the Longyan district

輝綠閃長巖:灰綠色,灰色。細(xì)粒半自形柱粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,局部可見輝綠結(jié)構(gòu)(圖2)。主要礦物為斜長石(更-鈉長石)和普通角閃石,局部含少量石英和鉀長石。礦物粒度為0.5~1 mm。斜長石含量為 55%左右,半自形長柱狀,發(fā)育聚片雙晶及不常見的環(huán)帶構(gòu)造。角閃石含量為 25%左右,呈不規(guī)則它形粒狀,具有明顯的多色性,部分遭透閃石化和綠泥石化。石英含量2%~10%不等,呈不規(guī)則它形粒狀充填于角閃石與輝石顆粒間。副礦物為榍石、磷灰石等。巖石均遭到不同程度的透閃石化、絹云母化、綠泥石化和鉀長石化等蝕變作用。

圖2 輝綠閃長巖中的輝綠結(jié)構(gòu)(a,正交偏光;b,單偏光)Fig.2 Diabasic texture of the diabase-diorite

輝長輝綠巖:深灰綠色,蝕變后為暗綠色,中細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。鏡下可見輝綠結(jié)構(gòu)或嵌晶含長結(jié)構(gòu),輝綠結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為它形角閃石顆粒充填于板狀斜長石網(wǎng)架狀排列的空隙間。礦物粒度為1~2 mm,主要礦物為斜長石(中-拉長石)和角閃石(部分有輝石殘留)。角閃石含量為30%~40%,深綠-灰綠色,短柱狀,局部可見輝石的殘晶。斜長石含量為50%~ 60%,自形柱板狀,發(fā)育聚片雙晶,粒度為 1~2 mm,蝕變后遭不同程度的絹云母化、綠泥石化等。副礦物以榍石為主,少量磷灰石,其中榍石已部分蝕變?yōu)殁佽F礦。

3 年代學(xué)特征

巖墻的侵位與區(qū)域構(gòu)造演化具有密切的聯(lián)系,巖墻侵位時代的確定對于了解區(qū)域構(gòu)造變動、構(gòu)造-巖漿活動具有重要的意義。為了深入了解閩西南地區(qū)晚古生代以來構(gòu)造-巖漿活動的基本規(guī)律,本文選取閩西南龍巖一帶具有代表性的兩期輝綠巖樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年。用于挑選鋯石分析的樣品D3097-b3、D3120-b1采自龍巖馬坑礦區(qū)外圍輝綠巖墻,具體采樣位置見圖1。

3.1 測試方法

用常規(guī)方法將巖石樣品破碎,經(jīng)磁法和密度分選后淘洗,在雙目鏡下挑純。將鋯石顆粒置于環(huán)氧樹脂制靶,然后研磨拋光使鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露。對靶上鋯石進行顯微鏡下透射光、反射光觀察、照相,然后進行陰極發(fā)光和背散射電子照相,以確定鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成因類型。陰極發(fā)光(CL)成像在中國科學(xué)院地球物理與地質(zhì)研究所實驗室完成。

鋯石 U-Pb 測年分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀上進行,具體測試原理及詳細(xì)分析流程和數(shù)據(jù)處理過程見文獻(Andersen,2001)。為了保證測試結(jié)果的可靠性,每分析 8個測點,測一次標(biāo)樣以監(jiān)測儀器的穩(wěn)定性和離子計數(shù)統(tǒng)計的精確性。數(shù)據(jù)處理采用中國地質(zhì)大學(xué)劉勇勝研發(fā)的 ICPMSDataCal程序和 Kenneth R.Ludwig的Isoplot程序進行數(shù)據(jù)處理,普通鉛校正采用208Pb,年齡計算使用Isoplot(ver3.0)完成。

3.2 鋯石特征及分析結(jié)果

通過顯微鏡下觀察及 CL成相分析,可以看出研究區(qū)輝綠巖鋯石特征略有不同:樣品D3097鋯石顆粒較大,粒徑 70~110 μm,晶形較好多為自形到半自形,同時發(fā)育清晰的巖漿振蕩環(huán)帶(圖3);樣品D3120鋯石顆粒較小,粒徑40~70 μm,少部分鋯石內(nèi)部呈現(xiàn)斑雜狀,但環(huán)帶構(gòu)造比較清晰。鋯石晶形及其環(huán)帶特征表明,所測定的鋯石為巖漿成因(Belousova et al.,2002)。采用LA-ICP-MS法對兩個樣品進行U-Pb定年,測定結(jié)果(表 1)表明:早期巖墻鋯石 U、Pb含量分別為127~1040 μg/g、7~66 μg/g,Th/U 比值 0.57~1.31,多集中于0.6~1.0之間,表現(xiàn)為巖漿成因鋯石,鋯石表面年齡落在311~334 Ma范圍內(nèi),加權(quán)平均年齡為315.5 Ma;晚期巖墻鋯石的U、Pb含量分別為44~876 μg/g、2~229 μg/g、Th/U比值為0.32~1.36,剔除可能來源于捕獲鋯石顆粒,其他7顆鋯石表面年齡落在140~144 Ma范圍內(nèi),加權(quán)平均年齡為141 Ma。

圖3 樣品D3120-b1(a)和D3097-b3(b)鋯石顆粒CL圖像Fig.3 CL images of the zircons separated from samples D3120-b1 (a) and D3097-b3 (b)

表1 樣品D3120-b1和D3097-b3 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of samples D3120-b1 and D3097-b3

本文利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb系統(tǒng)對D3120-b1樣品測定了 17個數(shù)據(jù)點,其中 15個點的206Pb/238U 表面年齡在 311~321 Ma之間,在諧和圖上表現(xiàn)為密集的一簇(圖4a),說明鋯石保持了良好的U-Pb封閉體系,加權(quán)平均年齡為 316±1 Ma,MSWD=0.82(圖4b)。

圖4 樣品D3120(a,b)和D3097(c,d)鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams for samples D3120 (a,b) and D3097 (c,d)

樣品D3097-b3共測定了11個數(shù)據(jù)點,第一個點的年齡較大,可能是巖漿在上升過程中受到地殼物質(zhì)的混染而捕獲的鋯石。其余10顆鋯石中有7個點的206Pb/238U表面年齡在140~144 Ma之間,在諧和圖上組成密集的一簇(圖4c),加權(quán)平均年齡為141±1 Ma,MSWD=1.02(圖4d),可以代表巖漿結(jié)晶年齡。

4 地球化學(xué)特征

挑選無蝕變或蝕變較弱的輝綠巖樣品,在國家地質(zhì)實驗測試中心和河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成主量、微量和稀土元素分析。主量元素采用 X 熒光光譜法(XRF)分析,微量元素和稀土元素用ICP-AES方法測定,分析結(jié)果見表2。

4.1 主量元素特征

從表 1可以看出,中基性巖墻的 SiO2含量為50.40%~59.63%,Al2O3的含量為 13.80%~15.76%,為偏鋁質(zhì),TiO2的含量較低,為 0.99%~1.73%,Na2O+K2O(2.62%~7.19%)和 K2O/Na2O(0.29~1.60)整體上比較高。 MgO的含量在3.04%~7.96%之間,總體上具有相對低 MgO(Mg#=49~70)和高 FeO、TiO2的特征?？鄢裏Я繐Q算成100%后投影到TAS全堿圖(圖5)上,樣品均位于亞堿性區(qū),主要落入輝長閃長巖和閃長巖區(qū),其中3097-b3落入輝長巖區(qū)。

4.2 稀土元素特征

兩期巖墻稀土元素特征相近,稀土元素總量偏高(∑REE=60.68~197.45 μg/g),富集 LREE(LREE/HREE=2.38~6.57),(La/Yb)N為1.57~7.22。稀土元素分布模式總體上為較緩右傾型(圖6),與板內(nèi)玄武巖特征相似。Eu異常不明顯(δEu=0.71~1.03),說明源區(qū)斜長石結(jié)晶分異作用不明顯。

4.3 微量元素特征

大洋中脊玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7)顯示,早期巖墻樣品的曲線特征基本一致,晚期樣品特征略顯差異,兩期樣品均表現(xiàn)為大離子親石元素(如 K、Rb、Ba、Th等)明顯富集。Ba/Nb值為5.86~50.37,Ba/La值為4.19~36.48,整體上高于富集地幔玄武巖元素的比值(Ba/Nb=6.87,Ba/La=9.05),顯示板內(nèi)玄武巖的特點。高場強元素在蝕變和變質(zhì)作用過程中具有良好穩(wěn)定性,是巖石源區(qū)性質(zhì)的良好示蹤劑。本區(qū)樣品高場強元素(如 Nb、Ta、Zr、Ti等)顯示出不同程度的虧損,Zr/Hf為17.41~37.61,Nb/Ta為9.27~14.13,這些特征與大陸板內(nèi)玄武巖相似,其中 Nb虧損表明巖墻群可能遭受一定程度的地殼物質(zhì)混染。如樣品的Nb/U、Nb/La和Ce/Pb平均值分別為 9.13、0.57和 5.58,這些比值遠(yuǎn)低于典型未被地殼混染的 MORB和 OIB的值(據(jù)Sun and Mcdonough,1989)。

表2 輝綠巖、輝綠閃長巖巖墻群主量(%)、微量和稀土元素(μg/g)分析結(jié)果Table 2 Major (%),trace and rare earth (μg/g) element analytical results of the diabase and diabase-diorite dyke swarms

圖5 輝綠巖、輝綠閃長巖巖墻群的TAS圖解(據(jù)Le et al.,1986)Fig.5 TAS diagram of diabase and diabase-diorite dyke swarms

圖6 輝綠巖、輝綠閃長巖墻球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布模式圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值引自Sun and Mcdonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of the diabase and diabase-diorite dyke swarms

5 討論

5.1 巖墻群的形成時間

兩期代表性中基性巖墻群樣品鋯石 U-Pb年齡分別為316 Ma和141 Ma,隸屬于晚石炭世和早白堊世?；詭r墻起源于地球深部,侵位于地殼的不同層次,屬于深源巖漿淺部侵位產(chǎn)物,通常被視為伸展構(gòu)造的標(biāo)志,中基性巖墻群的存在表明晚古生代以來閩西南及鄰區(qū)經(jīng)歷了大規(guī)模伸展作用。

5.2 構(gòu)造環(huán)境判別

研究區(qū)中基性巖墻群 Mg指數(shù)(Mg#=49.10~70.31)總體上與 SiO2、FeT、Al2O3及 TiO2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與 CaO呈正相關(guān),表明在巖漿演化過程中,存在單斜輝石、Ti-Fe氧化物的分離結(jié)晶作用(劉從強等,1995)。此外,弱Eu異常也表明源區(qū)曾經(jīng)歷了較弱的的斜長石分離結(jié)晶過程。樣品中全堿含量及K2O/Na2O值總體上高于一般基性巖石,且相同巖性的巖石K2O變化也比較大,指示該巖墻巖漿可能受到不同程度的地殼物質(zhì)混染。此外樣品多采集于礦區(qū)及其附近區(qū)域,圍巖遭受強烈的熱液蝕變作用,也可能造成K2O、Na2O含量偏高。

圖7 輝綠巖與輝綠閃長巖MORB微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(MORB標(biāo)準(zhǔn)值引自Sun and Mcdonough,1989)Fig.7 MORB normalized trace element spider diagrams for the diabase and diabase-diorite dyke swarms

樣品中 SiO2含量相對較低,顯微鏡下未見明顯的石英結(jié)晶顆粒,說明結(jié)晶分異作用比較弱,因此微量元素特征總體上可以反映其形成環(huán)境。龍巖地區(qū)中基性巖墻群微量元素具有相對富集大離子親石元素(Rb、Ba、Th、K 等)、輕稀土元素,虧損高場強元素(Nb、Ta、Zr、Ti等)的特征。這些特征與浙閩東部中生代玄武巖相似,表明閩西南地區(qū)中基性巖墻群形成于大陸邊緣靠近板塊內(nèi)部的特殊構(gòu)造環(huán)境(盧清地等,2000)。

兩期樣品Zr/Ba比值均大于0.2,表明其源區(qū)來自軟流圈地幔(Ormerod et al.,1988),其中D3097-b3樣品 Zr/Ba=1.74,反映其源區(qū)來自更深的軟流圈地幔。樣品中高場強元素特征與富集型地幔具有一定的相似性,除 7922-b54外,其他樣品 Zr/Nb值為8.52~13.22,低于原始地幔平均值(14.8),表明巖漿可能來自富集地幔,這種微量元素特征與粵北、浙閩沿海及閩西部分輝綠巖相似(張貴山等,2004,2006;楊永峰等,2010),可能是富集地幔巖漿受地殼混染的結(jié)果。

Zr-Ti圖解(圖8a)上,樣品基本上都落入板內(nèi)玄武巖區(qū),與裂谷環(huán)境特征相似。D3097-b3樣品落入火山弧玄武巖區(qū),并靠近 MORB區(qū),說明其形成于大陸裂谷向MORB過渡環(huán)境,可能形成于板塊俯沖帶火山弧-弧后拉張之過渡環(huán)境。在Th/Hf-Ta/Hf圖解(圖8b)上,樣品落入大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū)。以上特征表明,龍巖地區(qū)中基性巖墻群可能形成于大陸拉張環(huán)境,其中晚期輝綠巖(D3097-b3)可能形成于板塊俯沖所引起的火山弧-弧后拉張過渡環(huán)境,代表由擠壓轉(zhuǎn)向拉張轉(zhuǎn)換的過渡環(huán)境,代表一期伸展作用的開始。

5.3 晚古生代以來構(gòu)造演化

閩西南地區(qū)晚古生代以來構(gòu)造演化的年代學(xué)格架,一直是地學(xué)界關(guān)心的熱點問題。該區(qū)自晚古生代以來經(jīng)歷了多次交替進行的擠壓和伸展作用,其中晚泥盆世-早三疊世和晚侏羅世-早白堊世是閩西南地區(qū)比較重要的兩個伸展構(gòu)造演化階段(王爾康和劉聰,1993;王紹雄,2003;張貴山等,2004)?；詭r墻群的形成可以指示區(qū)域拉張作用,龍巖地區(qū)兩處代表性輝綠巖墻分別形成于 316 Ma和 141 Ma,為閩西南地區(qū)存在的兩期較明顯的伸展構(gòu)造提供了可靠依據(jù)。本文以中基性巖墻群的年代學(xué)、地球化學(xué)特征以及區(qū)域的巖相古地理特征為依據(jù),對閩西南地區(qū)晚古生代以來的構(gòu)造演化進行討論。

閩西南地區(qū)晚泥盆世-早三疊世處于海盆邊緣,接受沉積并形成了巨厚的陸-海相沉積地層,其沉積特征反映加里東運動到印支運動期間經(jīng)歷了多次海侵-海退過程,是加里東運動之后地殼進入相對穩(wěn)定發(fā)展階段形成的一套準(zhǔn)地臺型沉積。晚泥盆世受拉張作用影響,閩西南開始接受以底負(fù)載為主的陸緣粗碎屑沉積(吳岐和鄭云欽,1993);早石炭世裂陷槽范圍擴大,接受陸相、海陸交互相的粗碎屑巖沉積。福建下石炭統(tǒng)林地組砂巖具有三角洲外沙洲及三角洲支河道砂的特征,具有陸內(nèi)裂谷初期的沉積特征(邊效曾等,1993);中石炭世龍巖、永安、漳平等地為碳酸鹽與碎屑巖交互沉積,其中中石炭統(tǒng)經(jīng)畬組(C2j)為馬坑主礦體賦礦層位,礦體上部和下部分別夾有兩層安山玄武巖,玄武巖的 Rb-Sr同位素年齡為 364±46 Ma,這些玄武巖代表閩西南拗陷內(nèi)第一次張性的基性巖漿作用(王紹雄,2003);晚石炭世主要為淺海碳酸鹽臺地沉積,反映自下向上海水入侵范圍逐漸擴大,地勢漸變平坦,中晚石炭世如此穩(wěn)定的碳酸鹽巖沉積,應(yīng)屬于被動陸緣構(gòu)造環(huán)境,反映了一種拉張動力學(xué)環(huán)境下陸表海沉積的特征(吳岐和鄭云欽,1993)。馬坑地區(qū)石炭紀(jì)火山巖沿上杭、馬坑、潘田、陽山、德化等地呈NEE向分布,構(gòu)成了一條橫貫整個閩西南拗陷的上杭-德化構(gòu)造火山活動帶,具有雙峰式組合的特征,形成于拉張構(gòu)造環(huán)境(王紹雄,2003)。此外,本文采自龍巖地區(qū)的中基性巖墻的年齡測試表明,輝綠巖形成年齡為315.5±1 Ma,這與閩西南地區(qū)伸展作用下的中晚石炭世沉積古地理所反映的拉張構(gòu)造環(huán)境特征相吻合。輝綠巖微量元素特征為富集輕稀土元素及大離子親石元素,虧損高場強元素,屬于板內(nèi)玄武巖系列,形成于大陸拉張帶(或陸內(nèi)裂谷)的環(huán)境。綜上所述,作者認(rèn)為加里東運動之后的晚泥盆世-中晚石炭世閩西南地區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境,中晚石炭世拉張作用比較強烈,致使地殼減薄地幔物質(zhì)上涌,并在中晚石炭世地層內(nèi)部形成玄武巖和輝綠巖、輝綠閃長巖等中基性巖墻群(圖9a)。

圖8 龍巖地區(qū)輝綠巖及輝綠閃長巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.8 Tectonic discriminant diagrams of the diabase and diabase-diorite dyke swarms at Longyan area

始于石炭紀(jì)的閩西南至粵東北裂陷繼續(xù)發(fā)展,直到早三疊世早期出現(xiàn)面向南的被動大陸邊緣,下三疊統(tǒng)溪口組(T1x)是被動大陸邊緣最后的海相沉積(王果勝等,2009)。早-中三疊世(T1-T2)華南地區(qū)經(jīng)歷了以三疊紀(jì)地層角度不整合為標(biāo)志的的印支運動,其動力源是華北板塊與揚子板塊的陸-陸碰撞,導(dǎo)致近NE向褶皺和NE向斷裂發(fā)生右旋滑動,并指示中國東南早中生代接受南北向擠壓作用(毛建仁,2013)。早-中三疊世東亞境內(nèi)古特提斯洋的關(guān)閉導(dǎo)致華南地區(qū)發(fā)生強烈的構(gòu)造-巖漿作用,在華南與華北兩大板塊體制的挾持下,華南板塊內(nèi)部晚古生代濱海-淺海相地層發(fā)生了強烈的褶皺和推覆,形成大規(guī)模早中生代褶皺-推覆系統(tǒng)、大型走滑韌性剪切帶和一系列S型花崗巖(舒良樹,2012;郭春麗等,2012),并使華南構(gòu)造格架基本定型(圖9b)。印支末期(T3)板塊碰撞不僅使華南地區(qū)晚三疊世以前的蓋層擠壓普遍褶皺,并伴生大量薄皮式逆沖推覆構(gòu)造和滑脫構(gòu)造(張達等,2006)。

中生代以來華南大陸的構(gòu)造格局發(fā)生了重大變化,由早-中侏羅世(J1-J2)以 EW 向構(gòu)造為主的特提斯構(gòu)造域向燕山早期以 NE向構(gòu)造為主的濱太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換(吳淦國等,2000;舒良樹,2012;張岳橋等,2012),標(biāo)志是在閩西-贛南-粵東盆地內(nèi)發(fā)育早-中侏羅世雙峰式火山巖、拉斑質(zhì)玄武巖、層狀基性超基性雜巖體及 A型花崗巖,年齡為 160~180 Ma(許美輝等,1992;陳躍輝等,1998;陳培榮等,1999;李獻華等,2001;張達等,2006),主要受控于印支運動之后的拉張環(huán)境。從中-晚侏羅世開始,古太平洋板塊向亞洲板塊俯沖,直接導(dǎo)致晚侏羅世東亞大陸內(nèi)部廣泛變形和陸內(nèi)造山。燕山早期由于東部太平洋板塊向西俯沖加劇,閩西南地區(qū)處于由北西向南東的水平擠壓應(yīng)力場作用下,并發(fā)生大規(guī)模中深層次推覆構(gòu)造,導(dǎo)致前泥盆紀(jì)老變質(zhì)巖地層及侵入其內(nèi)的加里東期、印支期侵入巖及混合巖等直接覆蓋在中生代地層之上(圖9c)。

圖9 閩西南地區(qū)晚古生代以來構(gòu)造演化模式圖(據(jù)周珍琦,2007修改)Fig.9 Diagrams of the tectonic evolution since Late Paleozoic in southwestern Fujian

早白堊世早期,閩西南推覆構(gòu)造帶進入造山后垮塌伸展階段,深部表現(xiàn)為巖石圈地幔的拆沉作用,導(dǎo)致熱的地幔上涌并造成大規(guī)模底侵作用。此時古太平洋板塊與古歐亞大陸之間洋陸俯沖減緩或趨于終止,東南大陸由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘埈h(huán)境(圖9d),表現(xiàn)為福建境內(nèi)諸多斷陷盆地幾乎都受走向NNE、NE的斷裂控制,并且多呈半地塹狀(張達,2006)。早白堊早期,華南地區(qū)發(fā)育與伸展構(gòu)造相關(guān)的斷陷盆地、侵入巖漿活動和火山作用(Faure et al.,1996;Li,2000;Wu et al.,2005;Zhou et al.,2006;Shu et al.,2009),并且高精度測年數(shù)據(jù)顯示,早白堊早期巖漿活動峰期在 135±5 Ma(Li,2000;Li et al.,2010)。采自馬坑地區(qū)的輝綠巖墻高精度測年結(jié)果顯示,該巖墻形成于141±1 Ma,稀土微量元素特征顯示其形成于與火山弧-板內(nèi)的過渡環(huán)境,代表該區(qū)擠壓應(yīng)力開始減弱松弛并向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)換,以上特征與晚侏羅世末期-早白堊世閩西南地區(qū)存在的伸展構(gòu)造環(huán)境相吻合。采自沿大田廣平推覆構(gòu)造斷裂帶展布的花崗斑巖墻的鋯石測年結(jié)果顯示,該巖墻形成于142±1 Ma(呂良冀等,2014),該巖墻是伴隨推覆構(gòu)造結(jié)束的同時侵入,為同期構(gòu)造花崗巖墻,代表了閩西南地區(qū)伸展構(gòu)造的開始時間。該年齡與廣泛認(rèn)為的大約145 Ma古太平洋板塊向歐亞板塊NW方向的俯沖達到高潮(Zhang et al.,2008)非常相近,說明早晚侏羅世末期-白堊世閩西南地區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為伸展環(huán)境,開始了早白堊世以來的大規(guī)模巖漿-火山作用。

6 結(jié)論

龍巖地區(qū)兩期代表性輝長輝綠巖、輝綠閃長巖分別形成于316 Ma和141 Ma,主量、微量元素和稀土元素特征揭示了該區(qū)中基性巖墻群形成于板內(nèi)裂陷環(huán)境,其高場強元素特征與富集型地幔具有一定的相似性,可能是富集地幔巖漿受地殼混染的結(jié)果。根據(jù)巖石地球化學(xué)、年代學(xué)、沉積古地理特征綜合分析,認(rèn)為閩西南地區(qū)自晚泥盆世-二疊紀(jì)一直處于穩(wěn)定的板內(nèi)伸展環(huán)境,導(dǎo)致深部殼幔物質(zhì)上涌,形成了輝綠巖等巖漿侵入和玄武巖等火山作用,形成于 316±1 Ma的輝綠閃長巖表明中晚石炭世閩西南地區(qū)存在一次拉張活動;晚期輝綠巖(141±1 Ma)形成于活動大陸邊緣碰撞后的過渡環(huán)境,代表了晚侏羅世末期-早白堊世的一次伸展作用,同時代表了閩西南地區(qū)由燕山期擠壓構(gòu)造環(huán)境向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)換的開始。結(jié)合本區(qū)晚古生代以來的兩次重要的伸展構(gòu)造演化特征,認(rèn)為閩西南地區(qū)自晚古生代以來經(jīng)歷了晚泥盆世-早三疊世伸展、中-晚三疊世印支運動擠壓、早-中侏羅世古特提斯向燕山期太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換及晚侏羅末-早白堊世大規(guī)模伸展等重要演化階段。

致謝:感謝匿名審稿人對本文提出了寶貴意見,感謝編輯對本文認(rèn)真仔細(xì)的審閱,正是他們的建設(shè)性的意見使得本文質(zhì)量得以提高,在此一并致以特別感謝。

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