福建安溪康隨花崗巖體鋯石U-Pb年齡和巖石地球化學(xué)特征

黃文昌 林云志

(福建省閩北地質(zhì)大隊(duì)，邵武，354000)

華南東南部華夏地塊中生代花崗巖巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，其中以燕山中期、晚期侵入巖最為廣泛發(fā)育。此次研究安溪康隨花崗巖是指福建1∶5萬(wàn)新橋、屏山、溪南、一都幅區(qū)域內(nèi)的燕山晚期早白堊世花崗巖，鄭聲儉等應(yīng)用巖石譜系單位方法將其劃入瑪坑超單元，屬燕山期Ⅳ幕活動(dòng)產(chǎn)物，該時(shí)期侵入巖分布廣泛，規(guī)模較大，是福建省內(nèi)僅次于燕山中期的一次巖漿侵入活動(dòng)[1]。筆者根據(jù)花崗巖鋯石U-Pb定年和巖石地球化學(xué)的研究，探討巖漿巖的侵入年代和構(gòu)造環(huán)境演化。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

康隨早白堊世花崗巖體分布于安溪縣西北部桃舟鄉(xiāng)康隨-棠棣一帶，位于閩西南坳陷帶與閩東火山斷坳帶交接部位，處于永定—閩江口北東東向斷裂帶中，周邊出露有下三疊統(tǒng)溪口組、中三疊統(tǒng)安仁組、上三疊統(tǒng)文賓山組、下侏羅統(tǒng)梨山組、上侏羅統(tǒng)南園組?？惦S早白堊世花崗巖呈巖株?duì)町a(chǎn)出，北東向展布，出露面積約66 km2，其與溪口組及南園組呈侵入接觸關(guān)系，被上白堊統(tǒng)沙縣組不整合覆蓋(圖1)。

圖1 康隨花崗巖分布區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 The sketch geological map of the Kangsui granite1—晚白堊世沙縣組/晚侏羅世南園組；2—早侏羅世梨山組/晚三疊世文賓山組；3—中三疊世安仁組/早三疊世溪口組；4—早白堊世含斑細(xì)?；◢弾r；5—早白堊世少斑細(xì)粒花崗巖；6—早白堊世似斑狀中細(xì)粒花崗巖；7—早白堊世似斑狀中?；◢弾r；8—侵入界線；9—角度不整合界線；10—斷層界線；11—巖相界線；12—樣品采樣位置及編號(hào)；13—年齡樣采集位置及年齡值

2 巖石學(xué)特征

康隨花崗巖多呈淺肉紅色，局部為肉紅色，具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石結(jié)構(gòu)相較為發(fā)育，主期結(jié)構(gòu)從第一次脈動(dòng)次到第四次脈動(dòng)次可分為含斑細(xì)粒、少斑中細(xì)粒、似斑狀中細(xì)粒、似斑狀中粗粒結(jié)構(gòu)。各單元的主要造巖礦物成分相同，由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母組成，含量相近。主期各結(jié)構(gòu)單元呈一定的變化規(guī)律，表現(xiàn)為似斑晶含量逐漸增加、粒徑變粗；基質(zhì)中石英、鉀長(zhǎng)石含量逐漸增高，礦物粒度由細(xì)到粗(表1)，具有典型的同源巖漿結(jié)構(gòu)演化的特點(diǎn)。

副礦物常見有鋯石、磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦等，次要礦物見有磷灰石、獨(dú)居石、綠簾石和輝石、榍石，未出現(xiàn)堿性花崗巖中特征的霓石、鈉閃石等礦物，其組合類型屬磁鐵礦-磷灰石-鋯石型，與華南同熔型花崗巖相似。

鋯石多呈黃色、淺玫瑰色，透明，少量呈半透明，金剛、玻璃光澤，復(fù)正方雙錐體，粒徑0.06～0.25 mm，伸長(zhǎng)系數(shù)1∶1.2至1∶3，多由{110}、{100}、{111}、{131}組成聚形，或由{110}、{100}、{111}組成聚形，以及{110}、{111}組成聚形、和{111}組成聚形。常含氣液固態(tài)包體，個(gè)別見鋯石包晶。

表1康隨花崗巖體巖石特征

Table1ThemineralcharacteristicoftheKangsuigranite

巖石名稱含斑細(xì)?；◢弾r(γ1K1)少斑細(xì)?；◢弾r(γ2K1)似斑狀中細(xì)粒花崗巖(γ3K1)似斑狀中?；◢弾r(γ4K1)巖石結(jié)構(gòu)含斑細(xì)粒結(jié)構(gòu),似斑晶含量3%,粒徑一般2～5mm,基質(zhì)具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),粒徑0.5～1mm少斑細(xì)粒結(jié)構(gòu),似斑晶含量5～9%,粒徑一般6～8mm,基質(zhì)具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),粒徑1～2mm似斑狀中細(xì)粒結(jié)構(gòu),似斑晶含量10%～15%,粒徑一般8～12mm,基質(zhì)中細(xì)粒結(jié)構(gòu),粒徑1.5～3mm似斑狀中粒結(jié)構(gòu),似斑晶含量12%～20%,粒徑12～16mm,基質(zhì)中?；◢徑Y(jié)構(gòu),粒徑2.2～5mm含量鉀長(zhǎng)石48%(似斑晶3%)50%(似斑晶7%)52%(似斑晶12%)54%(似斑晶15%)斜長(zhǎng)石23%19%15%12%石英25%28%30%32%黑云母4%3%3%2%

磁鐵礦呈黑色，褐黑色，晶體多呈次八面體，不規(guī)則粒狀、碎粒狀。常見與長(zhǎng)英質(zhì)礦物及黑云母等礦物連生，部分呈細(xì)粒狀被其包裹或與其相嵌。金屬至暗金屬光澤，硬度較大，條痕褐紅色或黑色，具強(qiáng)磁性。

3 鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測(cè)年

此次分析選用的樣品KS24-TW1為第三次脈動(dòng)次似斑狀中細(xì)粒花崗巖，巖石樣品新鮮，未見蝕變和熱液改造的痕跡。鋯石陰極發(fā)光照相是由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，U-Pb年齡測(cè)試及微量元素元素分析則是由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，鋯石測(cè)試點(diǎn)的同位素比值、U-Pb表面年齡、U-Th-Pb含量計(jì)算采用ICPMS-DataCal軟件處理，U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot程度完成。

所選鋯石主要為長(zhǎng)柱狀，個(gè)別呈短柱狀，多數(shù)鋯石顆粒自形程度較好。康隨花崗巖鋯石陰極發(fā)光CL圖像顯示出多數(shù)鋯石具有典型的巖漿韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖2)康隨花崗巖體中的LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年。分析測(cè)試結(jié)果見表2，共計(jì)14個(gè)分析點(diǎn)，鋯石U和Th的含量集中在64.0×10-6～3 257.1×10-6和55.4×10-6～1 767.0×10-6，鋯石顆粒的Th/U比值具有穩(wěn)定的范圍，介于0.54～1.84。上述鋯石形貌、陰極發(fā)光CL圖像特征、Th/U比值特征均與典型的巖漿結(jié)晶鋯石相符，表明所有測(cè)年鋯石均為巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物。康隨花崗巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡和年齡諧和圖(圖3)顯示，測(cè)試的鋯石點(diǎn)數(shù)據(jù)較集中，均落在諧和線上及其附近，測(cè)試結(jié)果表明14個(gè)206Pb/238U分析數(shù)據(jù)的加權(quán)平均年齡為(129.3±1.6)Ma(MSWD=0.92)，諧和年齡值為(130.5±2.4)Ma(MSWD=0.89)，二者十分接近，說明測(cè)試結(jié)果較為可靠，代表了花崗巖的結(jié)晶年齡，即康隨花崗巖形成于早白堊世，屬燕山晚期。

圖2 康隨花崗巖鋯石CL圖像和靶區(qū)位置Fig.2 CL image and target location of zircons of the Kangsui granite

表2安溪康隨花崗巖體中LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年

Table2LA-ICP-MSzirconU-PbisotopicdatingoftheKangsuigranite

點(diǎn)號(hào)(×10-6)ThUTh/U同位素比值207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s表面年齡(Ma)207Pb/235U1s206Pb/238U1s1563.71018.30.550.04920.00210.13990.00610.02020.0004133.05.5129.02.32221.4149.21.480.06440.00600.16820.01790.01860.0008157.915.6118.85.13376.6318.81.180.05390.00520.15000.01330.02040.0005141.911.7130.02.94122.9714.20.170.04850.00550.13150.01150.02040.0009125.410.3130.25.451767.03257.10.540.05550.00360.15670.01060.02030.0007147.89.3129.84.56455.8314.91.450.05560.00400.14850.00980.02060.0006140.68.7131.23.87241.9298.50.810.06370.00430.17200.01190.01980.0005161.210.3126.33.48426.3368.91.160.05830.00380.15550.01010.02000.0005146.88.9127.73.29246.7171.71.440.07840.00610.21380.01470.02030.0005196.712.3129.53.0101310.6711.51.840.05480.00260.15030.00680.02000.0003142.26.0128.01.911347.4306.61.130.06030.00400.16680.01140.02000.0004156.79.9127.92.412179.8144.91.240.06590.00650.17780.01470.02090.0005166.212.7133.23.213187.1138.51.350.08770.00920.22190.01750.02030.0006203.514.5129.33.814378.3501.10.750.05860.00330.16800.00910.02100.0004157.77.9134.02.4

圖3 康隨花崗巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡(a)和年齡諧和圖(b)Fig.3 Zircon U-Pb weighted average ages(a)and concordia diagram(b)of the Kangsui granite

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 巖石化學(xué)特征

圖4 康隨花崗巖A/CNK-A/NK圖解Fig.4 A/CNK-A/NK diagram of the Kangsui granite

康隨花崗巖的主量元素含量(表3)顯示，SiO2為75.43%～77.68%(平均76.47%)，堿總量(Alk)為7.32%～8.00%(平均7.77%)，MgO為0.072%～0.29%(平均0.14%)，CaO為0.33%～0.43%(平均0.38%)，堿度率(A.R)為2.58～3.96(平均3.01)，分異指數(shù)(DI)為93.11～94.69，總體顯示了康隨花崗巖體高硅富堿貧鈣鎂的特點(diǎn)，巖漿分異演化較徹底。里特曼組合指數(shù)(δ)為1.55～1.95，表明該巖石屬于鈣堿性巖。K2O/Na2O比值為1.65～1.69(平均1.40)，屬富鉀型；A/CNK比值為1.06～1.21(平均值1.14)，在A/CNK-A/NK圖解(圖4)中，樣品全部落入過鋁質(zhì)區(qū)域，屬鋁過飽和巖系。巖石主量元素中，Al2O3、CaO、MgO、P2O5、TFeO(全鐵)、TiO2與SiO2呈負(fù)相關(guān)，K2O、Na2O和SiO2大致呈正相關(guān)，顯示了同源巖漿演化的特點(diǎn)。上述特征總體表明，康隨花崗巖屬鈣堿性巖系列的高鉀過鋁質(zhì)酸性侵入巖。

4.2 稀土元素特征

稀土元素總量為138.9×10-6～236.5×10-6，平均186.8×10-6，低于世界酸性巖平均值288×10-6。在稀土配分模式圖(圖5)上，各稀土配分曲線幾近一致，顯示同源巖漿演化特點(diǎn)。 (La/Yb)N值為2.23～13.54，(La/Sm)N值為1.95～6.93，稀土配分模式圖呈微向右傾的“海鷗”型曲線，輕重稀土分餾不明顯。LREE總量與∑REE呈同消長(zhǎng)，而重稀土總量變化小，表明巖體的∑REE的差別主要是由LREE引起的。δEu為0.11～0.58(平均0.29)，為強(qiáng)-中等負(fù)銪異常，表明該巖體經(jīng)歷的一定程度的斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。

表3康隨花崗巖主量元素(%)和微量元素(10-6)分析結(jié)果

Table3Theanalyticresultofmajorelements(%)andtraceelements(10-6)oftheKangsuigranite

巖性含斑細(xì)粒花崗巖少斑細(xì)?；◢弾r似斑狀中細(xì)?；◢弾r似斑狀中粒花崗巖巖性含斑細(xì)?；◢弾r少斑細(xì)粒花崗巖似斑狀中細(xì)?；◢弾r似斑狀中粒花崗巖樣號(hào)KS-13KS-22KS-24KS-26KS-30樣號(hào)KS-13KS-22KS-24KS-26KS-30SiO275.5977.6875.4377.1676.48Ni11.04.45.84.96.2TiO20.060.090.190.090.13Rb136307180311296Al2O312.9311.9512.8712.1412.47Sr42519.612021.454.3Fe2O30.520.220.050.130.05Th12.240.222.029.335.1FeO1.240.821.191.111.11V43.53.313.34.27.4MnO0.080.080.040.030.02Ta6.610.06.66.66.6MgO0.290.0720.150.0720.12Rb/Sr0.32015.6631.50014.5335.451CaO0.430.330.380.370.38Rb/Nb9.259.3911.926.1011.43Na2O3.012.942.923.112.92La35.5824.1244.1821.3533.72K2O4.964.384.764.894.94Ce60.2548.2664.8529.6450.83K/N1.651.491.631.571.69Pr6.426.37.725.257.15P2O50.0160.0060.0400.0070.012Nd22.7723.7225.9316.6823.18燒失量0.511.221.461.141.54Sm4.167.774.014.034.7總量99.699.899.5100.2100.2Eu0.390.290.760.270.45A/CNK1.161.171.211.091.25Gd3.977.863.984.244.61Alk7.977.327.688.007.86Tb0.571.780.781.090.82K/Na1.651.491.631.571.69Dy3.339.873.835.845.00DI92.694.593.194.794.0Ho0.712.180.781.301.15A.R2.62.82.52.92.6Er2.137.012.354.103.59Cu18.222.020.619.624.2Tm0.351.110.350.590.59Pb45.053.015.021.019.6Yb1.877.282.203.503.38Zn40.540.238.319.013.6Lu0.281.090.320.480.5Zr635625496396605Y36.0287.8730.9740.5046.44Bi3.40.230.180.100.10LREE110.46147.4577.22139.98120.03Ba61369.776893.8281HREE126.0545.5661.64115.4066.08Co7.91.32.41.72.1LR/HR0.883.241.251.211.82Cr34.123.636.427.533.5∑REE179.6236.5193.0138.9186.1Hf4.75.34.14.44.8(La/Yb)N12.832.2313.544.116.73Li17.99.710.45.54.2(La/Sm)N5.381.956.933.334.51Nb14.732.715.151.025.9δEu0.290.110.580.200.29

圖5 康隨花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of the Kangsui granite(chondrite values after Boyntoy，1984)

4.3 微量元素特征

圖6 康隨花崗巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and Mcdonough，1989)Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of the Kangsui granite(primitive mantle values after Sun and Mcdonough，1989)

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6)顯示，花崗巖微量元素配分模式一致。相對(duì)于原始地幔，巖石明顯富集大離子親石元素(Rb、K、Pb)和Th、Ta、Zr、Nd，相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ce、P)和Ba、Sr、Ti，而與上地殼相比，除了Ba、Sr、P、Eu、Ti虧損外，總體趨勢(shì)形態(tài)一致，指示了巖體原巖可能源于地殼的部分熔融，經(jīng)歷了高度的分異演 化結(jié)果。其中P和Ti虧損可能受到了磷灰石和鈦鐵礦分離結(jié)晶作用的影響。Rb/Sr比值0.32～15.67(平均7.49)，高于上地殼的平均值[2]，介于華南同熔型花崗巖與改造型花崗巖之間[3]；Rb/Nb比值6.10～11.92(平均9.62)，接近于上地殼平均值，與華南同熔型花崗巖相似，總體反映了原巖物質(zhì)可能更多的來(lái)源于殼源物質(zhì)，但又不排除少量幔源物質(zhì)的加入。

5 巖石成因及其形成構(gòu)造環(huán)境探討

5.1 巖石形成時(shí)代

根據(jù)鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，康隨花崗巖鋯石U-Pb年齡為(129±1.6)Ma，成巖時(shí)代為早白堊世中期，構(gòu)造期次屬燕山晚期。

5.2 巖石成因分析

從主微量元素特征來(lái)看，康隨花崗巖具高硅、富堿、鋁過飽和等特點(diǎn)，且富集大離子親石元素Rb、Ba、K、Pb。Rb/Sr和Rb/Nb比值高于大陸地殼平均值，Ni、Cr等微量元素含量低于或近于大陸上地殼平均值，指示巖體物質(zhì)來(lái)源可能主要為殼源；稀土配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖的形態(tài)與大陸地殼形態(tài)大體一致，揭示了巖體物質(zhì)來(lái)源可能為成熟度較高的陸源物質(zhì)。此外，巖石副礦物中常見有磁鐵礦物、鈦鐵礦、黃鐵礦以及特征性的次要礦物如輝石、綠簾石等，與典型I型花崗巖具有相似的特征。巖漿成因分析圖解中樣品投影點(diǎn)主要投影于外圍靠近中心區(qū)(圖7)，說明巖漿來(lái)源深度相對(duì)較深，為深熔巖漿花崗巖，后期混入了一些地殼物質(zhì)所致；同熔型與改造型圖解中所有樣品均投影于同熔型花崗巖區(qū)域(圖8)。綜合上述特征，康隨花崗巖屬同熔I型花崗巖，其物源可能主要以殼源為主，亦有部分幔源物質(zhì)的加入，具有殼?；旌显吹奶卣?。

圖7 康隨花崗巖的Q-Ab-Or圖解Fig.7 Q-Ab-Or diagram of the Kangsui granite

圖8 同熔型與改造型圖解Fig.8 syntectic and transform granite diagram

圖9 康隨花崗巖構(gòu)造環(huán)境R1-R2判別圖解Fig.9 R1 VS R2 diagram of the Kangsui granite for tectonic environment1—地幔分離；2—板塊碰撞前；3—碰撞后的抬升；4—造山晚期；5—非造山；6—同碰撞期；7—后造山

5.3 構(gòu)造環(huán)境討論

中國(guó)東部沿海地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)十分活躍，為燕山期太平洋板塊向東南大陸俯沖的結(jié)果。研究區(qū)花崗巖體年齡為(129.3 ± 1.6)Ma，時(shí)代屬早白堊世，構(gòu)造上處于由燕山中期(末)碰撞擠壓向燕山晚期伸展拉張的構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變的階段[4]。

在地球化學(xué)特征上，康隨花崗巖屬于高鉀鈣堿性巖石系列，這類系列的花崗巖指示了一種構(gòu)造體制的變化，而不是一種特定的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景[5]，而康隨花崗巖地球化學(xué)特征具明顯的Sr、Eu、Ti負(fù)異常和較低的Sr/Y比值，也暗示了巖石處于伸展構(gòu)造的環(huán)境[6]。在Batchelor和Bowden[7]提出的R1-R2多陽(yáng)離子判別圖解上，樣品點(diǎn)投影位于造山晚期或非造山、后造山花崗巖區(qū)(圖9)，顯示研究區(qū)花崗巖處于一個(gè)后造山環(huán)境，構(gòu)造環(huán)境處于擠壓漸至拉張的轉(zhuǎn)換期。

綜上所述，康隨花崗巖形成于(129.3±1.6)Ma，處于擠壓碰撞構(gòu)造環(huán)境向后造山伸展拉張構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變的階段。

6 結(jié)論

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示康隨花崗巖形成年齡(129.3±1.6)Ma，屬早白堊世。

(2)巖石化學(xué)特征表明，康隨花崗巖屬高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)酸性侵入巖，其中Al2O3、CaO、MgO、P2O5、TFeO、TiO2與SiO2呈負(fù)相關(guān)，K2O、Na2O和SiO2大致呈正相關(guān)，顯示了同源巖漿演化特征。

(3)巖石地球化學(xué)特征及礦物特征表明康隨花崗巖屬同熔I型花崗巖，其物質(zhì)來(lái)源以殼源為主，但不排除有少量幔源物質(zhì)的加入。

(4)康隨花崗巖形成于燕山中期、碰撞擠壓向燕山晚期的伸展拉張轉(zhuǎn)變的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期。

寫作中承蒙福建地質(zhì)調(diào)查研究院盧清地高級(jí)工程師的指導(dǎo)和幫助，于成文后審閱并提出寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝！

1 鄭聲儉，馬金清，黃泉禎．福建省侵入巖譜系單位．中國(guó)區(qū)域地質(zhì)，1999，18(3).

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