閩西南小溪巖體地球化學(xué)特征與鋯石U-Pb年齡

王 磊，郭 娜，謝 斌，王 濤，鄒 波

（1.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)（重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)院），重慶 400700；2.福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建 福州 350011）

福建省侵入巖出露區(qū)約占全省陸地面積34.87%，是華南侵入巖最為發(fā)育的省份之一。加里東期花崗巖出露面積約占侵入巖13%。小溪巖體位于閩西南龍巖新羅區(qū)，在加里東期小溪巖體屬南武夷巖漿區(qū)。在構(gòu)造上，小溪巖體的形成與華夏古陸的形成與分布存在極大的關(guān)系；分析和研究加里東期巖漿活動(dòng)為華夏古陸的進(jìn)一步探索存在積極的推進(jìn)意義[1]。

1 地質(zhì)概況

小溪巖體處于南武夷晚古生代拗陷區(qū)之胡坊—永定隆起帶與大田—龍巖拗陷帶，自早寒武世以來(lái)漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中，測(cè)區(qū)經(jīng)歷多期次、多階段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用，在加里東期，同時(shí)在巖漿上涌侵位，廣泛發(fā)生區(qū)域熱流變質(zhì)作用。早志留世巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，形成的侵入體分布較窄、規(guī)模較小。主要分布于龍巖樟坑—流水一帶，為一北西向展布的長(zhǎng)條狀小巖枝。出露長(zhǎng)約15km，寬約2km～5km，出露面積33.36km2。巖性主要為一套黑云母花崗巖、白云母正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖，少量為片麻狀或糜棱巖化少斑中細(xì)?；◢弾r；其中二長(zhǎng)花崗巖片麻狀構(gòu)造發(fā)育，常呈眼球片麻狀；正長(zhǎng)花崗巖普遍含有白云母。

小溪巖體巖石結(jié)構(gòu)較為均勻，以白云母化細(xì)粒、中細(xì)?；◢弾r為主，邊緣相為白云母化細(xì)?；◢弾r，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，北側(cè)近接觸帶的巖石發(fā)育韌性剪切變形，構(gòu)造變形不均勻，局部構(gòu)造變形強(qiáng)烈形成片麻狀，長(zhǎng)英質(zhì)條帶和石英條帶等受應(yīng)力拉長(zhǎng)強(qiáng)烈變形，發(fā)育S-C組構(gòu)，鏡下研究表明為強(qiáng)烈韌性變形的產(chǎn)物。該巖體與南側(cè)、東側(cè)的寒武系淺變質(zhì)巖如變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖呈侵入接觸，北部被早石炭世林地組不整合覆蓋，東北部與林地組、下村組呈斷層接觸，向西為晚三疊世和晚侏羅世巖體侵入（如圖1）。

圖1 早志留系花崗巖與林地組變質(zhì)石英砂巖斷層接觸描圖

2 巖石學(xué)特征

本次研究共采集糜棱巖化花崗巖樣品1件，并對(duì)其進(jìn)行薄片鑒定、副礦物測(cè)試、主微量元素分析和鋯石U-Pb定年測(cè)試。樣品測(cè)試主要由福建省地質(zhì)測(cè)試中心和河北廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成。

（1）白云母化中細(xì)粒花崗巖。巖石呈灰白色、淺肉紅色，具中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，片狀變晶結(jié)構(gòu)；巖石中造巖礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，礦物分布均勻，雜亂排列。巖石中次生蝕變礦物有白云母，分布均勻。白云母呈片狀，片徑在0.1mm～1.6mm之間，雜亂排列，無(wú)色，閃突起，干涉色鮮艷。礦物成分及含量：石英（30%）、鉀長(zhǎng)石（50%）、斜長(zhǎng)石（20%）、黑云母少。副礦物：磁鐵礦、鋯石、磷灰石[2]。

（2）糜棱巖化花崗巖。巖石呈灰白色、淺肉紅色，具糜棱結(jié)構(gòu)、眼球狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造，原巖為花崗巖，巖石中造巖礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母。巖石遭受韌性剪切力作用，原巖中的礦物產(chǎn)生形變破碎，形成糜棱基質(zhì)（30%）和碎斑（70%）。碎斑呈眼球狀、透鏡狀，直徑在1mm～8mm之間，長(zhǎng)軸略顯定向排列，碎斑成分有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石。礦物成分及含量：石英（28%）、鉀長(zhǎng)石（55%）、斜長(zhǎng)石（15%）、黑云母（2%）。

（3）副礦物特征。在人工重砂測(cè)試副礦物組合見(jiàn)表1，總量較高，其中以獨(dú)居石、磷釔礦和石榴石含量較高。巖石中鐵鈦礦物種類少，除少量銳鈦礦外，個(gè)別出現(xiàn)鈦鐵礦和褐鐵礦，含量較低；除磷釔礦外，見(jiàn)少量鋯石和磷灰石。

獨(dú)居石：棕紅色，晶體呈粒狀，柱狀，d=0.05mm～0.15mm。

磷釔礦：淺黃綠色；晶體八面體，d=0.05mm～0.15mm。

石榴石：淺玫瑰色；棱角狀，d=0.05mm～0.25mm。

鋯石：見(jiàn)鋯石晶體特征表2。

3 巖石地球化學(xué)特征

（1）化學(xué)成分特征。巖石化學(xué)成分組成如表1，與中國(guó)花崗巖平均化學(xué)成分相比，其中SiO2=73.31%，屬于酸性花崗巖；TiO2、全鐵、CaO、MgO、CaO、Na2O等成分含量偏低；ALK=9.1%，K2O＞Na2O，里特曼指數(shù)（σ）2.72，屬鈣堿性巖；萊特堿度指數(shù)AR值為4.72，D.I=93.75，說(shuō)明巖漿分異較徹底。在Q-A-P分類圖解，樣品落在堿長(zhǎng)花崗巖區(qū)（圖2）；在K2O-SiO2圖解上投影落在鉀玄巖系列中（圖3）。在A-C-F圖解上（圖4），樣品位于S型花崗巖區(qū)。上述特征表明早志留世時(shí)期小溪巖體屬過(guò)鋁質(zhì)富鉀的鉀玄巖系列。

（2）微量元素特征。微量元素含量及特征值列于表1。微量元素含量與酸性維氏值比較，部分大離子親石元素Rb、Nb、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Th、U 富 集， 而 V、Cr、Co、Ni、Ta、Zr、Cu、Ag、Au、Mo、Ba、Sr、Li貧化；元素含量與華南改造型花崗巖大致接近，部分差異較大；特征元素比值總體與華南改造型花崗巖相近。

表1 巖石化學(xué)成分及CIPW特征值表

表2 巖石化學(xué)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)礦物數(shù)值

表3 巖體微量元素含量（10-6）及特征值表

圖2 巖石QAP分類圖解

圖3 巖石K2O-SiO2圖解

微量元素特征值Rb/Sr=3.47和Rb/Nb=13.16值，明顯高于中國(guó)東部Rb/Sr和Rb/Nb值(分別為0.31、6.8)和全球上地殼的平均值(分別為0.32和4.5)，反應(yīng)小溪巖體巖漿源自成熟度較高的陸源物質(zhì)。另外Ni的含量2.98，Cr的13.9，均遠(yuǎn)低于原始地幔中Ni、Cr的平均值(Ni≈250×10-6～ 300×10-6，Cr≈500×10-6～ 600×10-6)，稍低于揚(yáng)子下地殼Ni、Cr的平均值，(Ni=49×10-6，Cr=82×10-6)。

圖4 巖石A-C-F圖解

4 形成時(shí)代

根據(jù)野外調(diào)查地質(zhì)資料：早志留世巖體侵入寒武紀(jì)林田組（∈1-3l1）變質(zhì)細(xì)砂巖之中，又被晚三疊世肉紅色黑云母正長(zhǎng)花崗巖（ξγT3）侵入。在龍巖余畬西側(cè)約1km、營(yíng)斗北東側(cè)約2km出露的灰白色白云母化細(xì)-中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖中采集一件同位素年齡樣（TWD4639），利用LA-ICP-MS方法測(cè)定分析鋯石U-Pb同位素年齡。陰極熒光圖像顯示，鋯石都具有震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)，鋯石環(huán)帶清晰，環(huán)帶較多，具相對(duì)明亮的陰極熒光，指示鋯石屬于巖漿鋯石；Pb、U含量較高，且Pb-U之間具有正相關(guān)關(guān)系，顯示了巖漿鋯石典型特征[3]。

5 巖漿成因討論

巖漿成因據(jù)以下標(biāo)志判斷：①副礦物組合：副礦物組合屬獨(dú)居石+磷釔礦型。②巖漿成因A-C-F判別圖（圖4）中則為S型花崗巖。③據(jù)巖石化學(xué)成分中A/CNK=1.17＞1.1，Na2O=2.97＜3，C=1.64＞1，為過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。④微量元素顯示小溪巖體巖漿源自成熟度較高的陸源物質(zhì)。

因此從以上證據(jù)來(lái)看，小溪巖體巖漿巖漿起源于大陸地殼中沉積的源巖，屬高度分異的S型花崗巖。