福建惠安張坂復(fù)式巖體地質(zhì)特征及同位素測(cè)年研究

張良旭

(福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，泉州，362011)

福建東南沿海中生代花崗巖廣泛發(fā)育[1，2]，惠安張坂巖體位于平潭—東山構(gòu)造帶中段，是個(gè)大型的燕山期復(fù)式巖體，呈巖基產(chǎn)出。分布于惠安張坂、涂寨以及東園一帶，面積約為72.3 km2。前人工作將其劃歸為早白堊世(1)福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建1∶25萬(wàn)莆田、泉州幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，2007。，此次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將其劃歸為晚早堊世，同時(shí)也是該次工作新發(fā)現(xiàn)的一套晚白堊世中酸-酸性鈣堿性侵入體(2)福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，福建1∶5萬(wàn)泉州市、崇武幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2020。收稿日期：2021-04-05作者簡(jiǎn)介：張良旭 (1986-)，男，工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。。筆者通過(guò)對(duì)張坂復(fù)式巖體的地質(zhì)填圖與實(shí)測(cè)剖面工作，查明了張坂巖體的巖石特征及相互之間的關(guān)系，同時(shí)還開(kāi)展了巖石化學(xué)的研究、時(shí)代討論及巖漿成因形成構(gòu)造環(huán)境探討。

圖1 惠安張坂地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of Zhangban area in Huian county1—第四系；2—晚白堊世含晶洞中細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖；3—晚白堊世細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖；4—晚白堊世中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖；5—晚白堊世中粒二長(zhǎng)花崗巖；6—晚白堊世中?；◢忛W長(zhǎng)巖；7—早白堊世二長(zhǎng)花崗巖/早白堊世正長(zhǎng)花崗巖；8—花崗斑巖脈；9—斷層/侵入界線(xiàn)；10—脈動(dòng)侵入/涌動(dòng)侵入；11—采樣位置(同位素年齡值/測(cè)年方法)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

惠安張坂巖體位于福建東南部，是具有同一地質(zhì)時(shí)期不同成分、結(jié)構(gòu)類(lèi)型花崗巖類(lèi)共生形成的復(fù)式巖體。測(cè)區(qū)構(gòu)造發(fā)育主要表現(xiàn)出北東向的主構(gòu)造線(xiàn)，零星分布北北西向斷裂；區(qū)內(nèi)各種脈巖發(fā)育，受構(gòu)造控制，呈北東向展布。

1.1 巖體特征

張坂巖體呈巖基狀產(chǎn)出，平面上呈不規(guī)則狀，北以涂寨—潘厝—東埭為界，侵入于早白堊世侵入巖；向東被海域覆蓋；南東以煙墩山為鄰，向南被海域覆蓋；南西以張坂—錦水—蔡厝為界，侵入于早白堊世侵入巖中；北東側(cè)位于梅坂—后田一帶，被第四系覆蓋(圖1)。

通過(guò)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(3)福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建1∶25萬(wàn)莆田、泉州幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，2007。查明該巖體具有明顯分帶特征，根據(jù)礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、接觸關(guān)系及同位素測(cè)年樣等資料，張坂巖體表現(xiàn)為中?；◢忛W長(zhǎng)巖→中粒二長(zhǎng)花崗巖→中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖→細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖→含晶洞中細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖的成分、結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，巖漿在間隔不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)分為4次侵位。第1次至第4次侵位過(guò)程中，巖漿的酸度逐漸增加，不同成分侵入體之間接觸關(guān)系截然，呈脈動(dòng)侵入；但相同成分侵入體內(nèi)結(jié)構(gòu)之間的變化呈涌動(dòng)接觸。

1.2 巖石組成特征

張坂侵入體巖石從早期花崗閃長(zhǎng)巖至晚期堿長(zhǎng)花崗巖，顯示成分上演化的特點(diǎn)，巖石色率降低，從深灰-灰色→灰白-淺肉紅色→淺肉紅色，風(fēng)化色從灰色→灰黃色；鉀長(zhǎng)石、石英含量具遞增趨勢(shì)，斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石含量具遞減趨勢(shì)。這些規(guī)律清楚地指示巖漿向酸性方向演化(表1)。

表1 惠安張坂巖體巖石特征

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 主量元素特征

圖2 惠安張坂巖體Q'-ANOR分類(lèi)圖解(a)及K2O-SiO2圖解(b)Fig.2 Q'-Anor classification diagram (a) and K2O-SiO2 diagram (b) of Zhangban Rock mass in Huian county2—堿長(zhǎng)花崗巖；3a—正長(zhǎng)花崗巖；3b—二長(zhǎng)花崗巖；4—花崗閃長(zhǎng)巖；5—英云閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖

張坂復(fù)式巖體的主量元素及CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物、巖石化學(xué)參數(shù)特征，各侵入體巖石化學(xué)成分不盡相同。在Q'-ANOR分類(lèi)圖解(圖2-a)中，2件樣品投于花崗閃長(zhǎng)巖，3件樣品投于二長(zhǎng)花崗巖、3件樣品投于正長(zhǎng)花崗巖和1件樣品投于堿長(zhǎng)花崗巖區(qū)域。里特曼指數(shù)為1.83～2.11，均小于3.3，為鈣堿性巖，均屬高鉀鈣堿性系列巖石(圖2-b)。SiO2含量較高，且從早到晚，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖依次增高，表現(xiàn)出巖石由中酸向酸性的演化趨勢(shì)?；◢忛W長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖Fe*/Mg比值為2.00～3.00，平均為2.59，與I型(2.27)花崗巖相當(dāng)，正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖Fe*/Mg比值為4.17～8.14，平均為5.51，與A型花崗巖較接近，后者比前者Fe相對(duì)于Mg強(qiáng)烈富集。分異指數(shù)均較高，且從早到晚，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖依次增高，其中正長(zhǎng)花崗巖與堿長(zhǎng)花崗巖表現(xiàn)為高分異花崗巖，表現(xiàn)為A型花崗巖特征。A/CNK比值為0.91～1.12，其中，花崗閃長(zhǎng)巖小于1，二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖與鉀長(zhǎng)花崗巖均大于1(表2)，在A/NK-A/CNK判別圖解花崗閃長(zhǎng)巖投影于準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域，二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖與晶洞堿長(zhǎng)花崗巖投影于過(guò)鋁質(zhì)花崗巖且靠近準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖。綜上所述，惠安張坂巖體總體表現(xiàn)為I型向A型花崗巖演化的特征。

表2 惠安張坂巖體巖石化學(xué)成分、參數(shù)及CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物成分 (×10-2)

2.2 微量元素特征

微量元素顯示花崗閃長(zhǎng)巖中Rb含量為75.38×10-6～83.46×10-6，而堿長(zhǎng)花崗巖中Sr含量為26.81×10-6，Rb/Sr比值從早到晚，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖依次遞增，反映了花崗巖經(jīng)歷了分異演化作用。同時(shí)Sr含量從早到晚，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖依次降低，Yb含量從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖依次增加,顯示該巖體形成的壓力逐漸降低，為地殼逐漸減薄環(huán)境下的產(chǎn)物[3](表3)。

表3 惠安張坂巖體微量元素含量及特征值(×10-6，Au：×10-9)

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上樣品曲線(xiàn)形態(tài)可分成2類(lèi)，花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖曲線(xiàn)形態(tài)相似(虛線(xiàn))，出現(xiàn)Nb、P和Ti相對(duì)虧損，Th、Zr弱虧損，但Rb、Ba、K、Hf、Tb、Sr富集。Nb明顯虧損，表明巖漿在演化過(guò)程中受到了幔源物質(zhì)的混染[4]，顯示I型花崗巖特征。正長(zhǎng)花崗巖與堿長(zhǎng)花崗巖曲線(xiàn)形態(tài)相似(實(shí)線(xiàn))，出現(xiàn)了Ba、Sr、P、Ti相對(duì)虧損，Zr弱虧損，而Th、Nd、K、Rb、Hf相對(duì)富集，與A型花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖類(lèi)似(圖3-a)。

2.3 稀土元素特征

惠安張坂巖體稀土元素含量及特征值(表4)。除個(gè)別樣品外(樣品PM001-XT8)，稀土元素總量從早到晚，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖逐漸遞減，這可能與巖漿結(jié)晶過(guò)程中不同性質(zhì)的礦物分離有關(guān)。

稀土元素配分模式圖中(圖3-b)，整體上表現(xiàn)為左高右低的曲線(xiàn)，傾斜較高，輕稀土部分陡傾，重稀土部分平緩，與上地殼稀土元素配分模式近于一致。δEu變化范圍較大，從花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖逐漸降低[5]，其中花崗閃長(zhǎng)巖與二長(zhǎng)花崗巖具有弱負(fù)銪異常(虛線(xiàn))，表現(xiàn)為I型花崗巖的特征；正長(zhǎng)花崗巖與堿長(zhǎng)花崗巖表現(xiàn)為強(qiáng)烈的負(fù)銪異常(實(shí)線(xiàn))，與A型花崗巖的稀土配分模式相似。隨著SiO2含量的增加，負(fù)銪異常更加明顯，顯示巖漿曾發(fā)生過(guò)斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶[6]。大部分δCe為0.68～0.95，平均為0.89，具較弱的Ce負(fù)異常。

表4 惠安張坂巖體稀土元素含量及特征值 (×10-6)

圖3 惠安張坂巖體原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)及稀土元素配分模式圖(b)Fig.3 Web map of standardized trace elements (a) and partition pattern diagram of rare earth elements (b)of Zhangban rock mass in Huian county

3 鋯石U-Pb同位素測(cè)年

3.1 樣品采集

惠安張坂巖體共采集了3件鋯石U-Pb LA-ICP-MS同位素測(cè)年樣，樣品分別采自不同的侵入體和位置，分布均勻，較好地控制了整個(gè)巖體。其中PM001-TW1樣品巖性為灰色中粒花崗閃長(zhǎng)巖，PM002-TW1采集樣品巖性為灰白色中粒二長(zhǎng)花崗巖，PM001-TW2樣品巖性為淺肉紅色中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖。

3.2 鋯石特征

鋯石主要呈淺玫瑰色，毛玻璃光澤、金剛光澤，半透明、透明，伸長(zhǎng)系數(shù)以2～3為主，其次為4～5，個(gè)別為6～7；陰極熒光圖像(圖4)顯示，鋯石都具有震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)，鋯石環(huán)帶清晰且較多，且具相對(duì)明亮的陰極熒光。

圖4 惠安張坂巖體鋯石U-Pb同位素樣品鋯石形態(tài)及測(cè)點(diǎn)位置Fig.4 Zircon morphology and measuring point locations of the zircon U-Pb isotope samples of Zhangban Rock mass in Huian county

鋯石U-Pb含量均顯示(表5)，樣品PM001-TW1的Th/U比值為0.50～2.39，平均值為1.31；PM002-TW1的Th/U比值為0.34～1.87，平均值為0.97；PM001-TW2的Th/U比值為0.38～2.26，平均值為1.53。總體上惠安張坂巖體Th/U比值為0.34～2.39，具有較高的比值，指示鋯石屬于巖漿鋯石。

表5 惠安張坂巖體鋯石U-Pb同位素年齡數(shù)據(jù)

續(xù)表5

3.3 同位素測(cè)年

惠安張坂巖體鋯石U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值圖和諧和圖(圖5)顯示，其中樣品PM001-TW1加權(quán)平均年齡為(91.3±3.0)Ma (MSWD = 0.30)；樣品PM001-TW2加權(quán)平均年齡為(89.0±6.3)Ma (MSWD = 0.63)；樣品PM002-TW1加權(quán)平均年齡為(86.1±4.1)Ma (MSWD =0.71)；各諧和圖分析點(diǎn)基本投影在諧和線(xiàn)上，且較集中，諧和度較好，因此可以認(rèn)為其代表了該樣品的結(jié)晶年齡。且3個(gè)樣品得出的年齡值幾乎一致，巖體結(jié)晶時(shí)間為86.1～91.3 Ma，屬于燕山晚期侵入產(chǎn)物，故將該巖體形成時(shí)代置于晚白堊世。

4 巖漿成因及形成的構(gòu)造環(huán)境

4.1 巖石成因類(lèi)型分析

在野外詳細(xì)地質(zhì)填圖過(guò)程中，正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖廣泛發(fā)育晶洞構(gòu)造，巖相學(xué)上含大量堿性長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石牌號(hào)較低(含較多更長(zhǎng)石)，常見(jiàn)含鈦鐵氧化物，均表現(xiàn)了A型花崗巖的特點(diǎn)；而花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖堿性斜長(zhǎng)石含量較少、斜長(zhǎng)石牌號(hào)較高(多為中長(zhǎng)石)，含特征性次要礦物綠簾石、輝石等，與典型I型花崗巖具有相似的特征。

惠安張坂復(fù)式巖體巖石化學(xué)成分在Na2O-K2O圖解(圖6)中花崗閃長(zhǎng)巖與二長(zhǎng)花崗巖均落于I型花崗巖區(qū)，正長(zhǎng)花崗巖與堿長(zhǎng)花崗巖均落于A型花崗巖區(qū)，且正長(zhǎng)花崗巖與堿長(zhǎng)花崗巖中P2O5含量為0.022%～0.046%，也與A型花崗巖低P2O5含量的特征相一致。

圖5 惠安張坂巖體鋯石U-Pb同位素加權(quán)平均年齡值圖(A、C、E)和諧和圖(B、D、F)Fig.5 Zircon U-Pb Iotope Weighted Average Age Value Figure (A,C,E) Harmony and Figure (B,D,F) of Zhangban Rock mass in Huian county

圖6 惠安張坂巖體Na2O-K2O花崗巖類(lèi)型判別圖解Fig.6 Na2O-K2Ogranite type discrimination diagram of Zhangban Rock mass in Huian county

微量元素上，花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖出現(xiàn)Nb、P和Ti強(qiáng)烈虧損，Rb、Ba、K、Hf、Th富集，這些特征顯示出I型花崗巖的特點(diǎn)，并且花崗閃長(zhǎng)巖中普遍出現(xiàn)了I型花崗巖的典型礦物標(biāo)志角閃石；正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖與花崗閃長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)花崗巖明顯不同，Ba、Sr、P、Ti強(qiáng)烈虧損，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，4個(gè)元素呈明顯的“V”型谷，Th、Nd、K、Rb元素相對(duì)富集，具有A型花崗巖的特征。

因此，惠安張坂復(fù)式巖體是具有I型向A型花崗巖演化的特點(diǎn)，其中，花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖為I型花崗巖，正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖為A型花崗巖。這種I型和A型復(fù)合花崗巖在福建東南沿海其它地區(qū)也有分布，典型巖體有漳州巖體[7]和鼓山—魁歧巖體[8]。

4.2 構(gòu)造背景討論

惠安張坂巖體各樣品在logσ-logτ圖解(圖7)中的投影點(diǎn)均落于造山帶巖漿巖右側(cè)； Rb-Y+Nb圖解中樣品全部投影于火山弧環(huán)境[9]；R1-R2圖解中花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖均投在板塊碰撞前及同碰撞區(qū)域，正長(zhǎng)花崗巖、堿長(zhǎng)花崗巖則投在造山期后區(qū)域 (圖8)；該巖體位于東南沿海晚中生代侵入巖，形成于歐亞大陸板塊與太平洋板塊碰撞的后造山環(huán)境中，因此可以認(rèn)為區(qū)內(nèi)的惠安張坂巖體形成于后造山階段早期擠壓向后期伸展拉張過(guò)渡的環(huán)境。

圖7 惠安張坂巖體里特曼-戈蒂里圖解Fig.7 Ritterman-Gottery diagram of Zhangban Rock mass in Huian countyA—非造山帶火山巖； B—造山帶火山巖；C—A、B區(qū)所派生的堿性、偏堿性火山巖

圖8 張坂巖體晚白堊世侵入巖R1-R2圖解Fig.8 R1-R2 diagram of Late Cretaceous intrusion rock1—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—同碰撞期的；7—造山期后

5 結(jié)論

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年成果顯示惠安張坂復(fù)式巖體成巖年齡為(86.1～91.3)Ma，形成時(shí)代為晚白堊世。

(2)巖體巖石屬高鉀鈣堿性花崗巖。從早到晚，巖體表現(xiàn)為花崗閃長(zhǎng)巖→二長(zhǎng)花崗巖→正長(zhǎng)花崗巖→堿長(zhǎng)花崗巖的巖漿結(jié)晶演化規(guī)律，其中花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖為I型花崗巖，正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖為A型花崗巖特征，體現(xiàn)了I型花崗巖向A型花崗巖演化的特征。該巖體形成于后造山階段早期擠壓向后期伸展拉張過(guò)渡的環(huán)境。

資料主要來(lái)源于福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)1∶5萬(wàn)泉州市、崇武幅區(qū)調(diào)地質(zhì)資料，系集體工作成果，在此一并致以衷心感謝！