福建延平安豐橋二長(zhǎng)花崗巖鋯石U－Pb年齡及巖石地球化學(xué)特征①

黃文昌

（福建省閩北地質(zhì)大隊(duì)，福州，350002）

福建是華南侵入巖最為發(fā)育的省份之一，其構(gòu)造－巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁，且以燕山中期侵入巖分布最廣，規(guī)模最大，多數(shù)分布于政和—大埔斷裂帶西部。此次研究項(xiàng)目位于政和—大埔斷裂帶西側(cè)的安豐橋巖體，以往工作將其劃為晚侏羅世古竹超單元（鉀長(zhǎng)花崗巖）［1］或晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖［2］，在進(jìn)行此次1∶5萬大歷口、安豐橋、順昌縣等3幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，對(duì)安豐橋巖體開展了巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和年代學(xué)研究，分析探討其巖石成因、物質(zhì)來源及形成構(gòu)造環(huán)境，進(jìn)一步提高了研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究程度。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于北武夷隆起區(qū)南緣南平—寧化巖漿帶東北段，政和—大埔北東向斷裂帶旁側(cè)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁。出露地層主要為新元古代變質(zhì)巖、中生代陸相碎屑巖及火山碎屑巖；侵入巖主要為加里東期、燕山期中－酸性侵入巖，巖石類型以正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖為主，其次有花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等，總體長(zhǎng)軸呈北東向展布。構(gòu)造較發(fā)育，主要為政和—大埔斷裂帶及其次級(jí)斷裂，對(duì)地層及侵入巖的展布均有明顯的控制作用。

研究區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖主要分布于茫蕩安豐橋—湖尾地區(qū)（圖1），北部大源等地也有零星分布，總體呈巖瘤狀產(chǎn)出，平面上呈近橢圓狀、水滴狀，出露面積約為6.78km2。巖體侵入到震旦紀(jì)西溪組中，接觸部位具熱蝕變硅化現(xiàn)象。

根據(jù)巖石礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、接觸關(guān)系等，安豐橋巖體從早到晚依次劃分為含斑細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖2個(gè)巖石單元。前者一般發(fā)育于邊部，顆粒較細(xì)，似斑晶含量較少；后者顆粒變粗，似斑晶含量增多，規(guī)模較大。二者呈涌動(dòng)侵入接觸關(guān)系。

2 巖石學(xué)特征

安豐橋二長(zhǎng)花崗巖，呈淺肉紅色，具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等組成，礦物實(shí)際含量在Q－A－P分類圖解中均投在二長(zhǎng)花崗巖區(qū)。2個(gè)巖石單元除巖石結(jié)構(gòu)的粒度大小、似斑晶的含量不同外，其余礦物成分及其特征基本相同，變化不大（表1）。

表1 安豐橋二長(zhǎng)花崗巖巖石特征Table 1 Rock features of Anfengqiao monzonitic granite

安豐橋巖體的副礦物種類較多，其中稀有稀土放射性物有榍石、鋯石、磷灰石、褐簾石；鈦鐵礦物有鈦鐵礦及赤褐鐵礦等；金屬硫化物類以黃鐵礦、磁黃鐵礦為主，含少量輝鉬礦、方鉛礦；脈石礦物主要有綠簾石、石榴石、電氣石等。副礦物組合類型總體屬鋯石－磷灰石－鈦鐵礦型。

3 樣品采集及分析測(cè)試

此次野外共采集3件巖石樣品用于主微量元素分析測(cè)試，樣品編號(hào)分別為PM205－3、PM205－7、PM205－9，其中樣品PM205－3、PM205－9巖性為似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，樣品PM205－7巖性為含斑細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，樣品PM205－3還用于鋯石U－Pb同位素測(cè)年。所取樣品均為新鮮巖石，未見蝕變和熱液改造痕跡。鋯石挑選由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心采用浮選和電磁選方法完成，鋯石陰極發(fā)光照像和鋯石U－Pb測(cè)年由西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，激光剝蝕斑束直徑為30μm，剝蝕深度20～40μm，采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為鋯石年齡外標(biāo)。鋯石U－Pb數(shù)據(jù)處理使用軟件GLITTER 4.0，U－Pb諧和曲線、加權(quán)平均年齡計(jì)算和繪圖采用Isoplot 3.0完成。巖石主微量、稀土元素分析由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，其中主量元素采用X射線熒光光譜法（XRF）測(cè)定，精度優(yōu)于5%，微量元素用高分辨電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP－MS）分析，誤差小于5%。

4 鋯石U－Pb同位素測(cè)年

樣品PM205－3（似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖）中的鋯石晶形較完整，以次棱角柱狀為主，鋯石陰極熒光圖像較為明亮，顯示鋯石均具有較清晰的震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖2）。從該樣品挑選了23顆鋯石進(jìn)行分析測(cè)試，結(jié)果顯示（表2）：Th含量為139×10－6～500×10－6、U含量為115×10－6～689×10－6，鋯石顆粒的Th／U比值具有較穩(wěn)定的范圍，為0.4～1.4。鋯石形貌特征、陰極發(fā)光CL圖像特征、Th／U比值特征均與典型的巖漿成因鋯石相符，表明此次測(cè)年的鋯石均屬巖漿鋯石。

表2 安豐橋二長(zhǎng)花崗巖LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡同位素分析結(jié)果Table 2 Results of the age－isotope analysis of the LA－ICP－MS U－Pb for zirconof Anfengqiao monzonitic granite

圖2 延平安豐橋二長(zhǎng)花崗巖鋯石CL圖像Fig.2 Zircon CL imageof Anfengqiao monzonitic granite in Yanping area

在剔除諧和度較低及偏離諧和線較遠(yuǎn)的個(gè)別點(diǎn)后（1，3，5，8，11，18，21），其余點(diǎn)參與年齡計(jì)算，共計(jì)16個(gè)測(cè)點(diǎn)。16個(gè)鋯石點(diǎn)數(shù)據(jù)較集中，均落在諧和線上或其附近（圖3），誤差范圍小，且成群分布，其加權(quán)平均年齡為（160.3±1.3）Ma（MSWD＝0.33，n＝16），這一年齡代表了該巖體的結(jié)晶年齡，時(shí)代屬晚侏羅世。

圖3 安豐橋巖體鋯石U－Pb加權(quán)平均年齡（左）和諧和年齡圖（右）Fig.3 Zircon U－Pb weighted average age（a）Harmony and age chart（b）of Anfengqiao rock mass

5 巖石地球化學(xué)特征

5.1 主量元素特征

巖石主量元素含量及特征顯示（表3）：SiO2含量平均為72.78%（高硅），屬于酸性巖范疇；Al2O3含量平均為13.64%；K2O含量平均為4.80%；Na2O含量平均為3.32%；堿總量（Alk）為8.10%～8.13%（富堿），K2O／Na2O比值為1.12～1.72，K2O含量大于Na2O含量；CaO含量平均為1.10%（貧鈣）；MgO含量平均為0.39%（貧鎂）。在侵入巖全堿－二氧化硅（TAS）分類命名圖解中樣品投影點(diǎn)落于花崗巖區(qū)（圖4a），且樣品投影于Ir－Irvine分界線下方，指示其主要為亞堿性巖。堿度率A.R.為2.48～2.76，在SiO2－AR圖解中樣品投影于鈣堿性、堿性巖界線附近（圖4b）。巖石里特曼指數(shù)（δ）為2.05～2.51，屬于鈣堿性巖。在K2O－SiO2圖解中主要落在高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)（圖4c）。A／CNK比值平均為1.18，均顯示為過鋁質(zhì)，在A／NK－A／CNK圖解中的3件均落在過鋁質(zhì)區(qū)域（圖4d）。巖漿分異指數(shù)（DI）較高（84.76～93.14），說明巖漿分離結(jié)晶作用較強(qiáng)烈。CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中，剛玉含量為0～3.15，變化大。表明安豐橋二長(zhǎng)花崗巖屬于亞堿性系列，高硅富堿貧鈣鎂的高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)花崗巖。

圖4 安豐橋巖體TAS（a）、A.R－SiO2（b）、SiO2－K2O（c）和A／CNK－A／NK（d）圖解Fig.4 Diagram the TAS（a）、AR－SiO2（b）、SiO2－K2O（c）和A／CNK－A／NK（d）of Anfengqiao rock mass

表3 安豐橋二長(zhǎng)花崗巖主量元素和微量元素含量Table 3 Main quantity element and trace element content of Anfengqiao monzonitic granite

5.2 微量、稀土元素特征

安豐橋二長(zhǎng)花崗巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示（圖5a）：3件樣品微量元素曲線特征基本相似，總體表現(xiàn)為大離石親石元素Rb、K、Th、U相對(duì)富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti相對(duì)虧損。Ba、Sr的虧損應(yīng)與斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用有關(guān)；P和Ti虧損不僅與巖石的酸性程度有關(guān)，隨酸性程度增加而下降，也與榍石、磷灰石、鈦鐵礦物分離結(jié)晶作用有關(guān)［3］。微量元素特征顯示，安豐橋巖體Rb／Sr比值平均為2.40，Rb／Nb比值平均為13.46，Th／U比值平均為3.98，Rb／Y比值平均為7.47，均大于或接近大陸上地殼的Rb／Sr（0.32）、Rb／Nb（9.33）、Th／U（3.82）、Rb／Y（5.09）比值［4］。

安豐橋二長(zhǎng)花崗巖的稀土總量為157.36×10－6～188.29×10－6，平均為175.71×10－6。稀土元素配分模式圖顯示（圖5b）：各樣品稀土元素配分模式曲線相似，總體表現(xiàn)為輕稀土陡傾，重稀土平緩的右傾型曲線。LREE／HREE比值為4.29～7.77，（La／Yb）N比值為3.45～8.13、（La／Sm）N比值為3.11～3.86，反映該巖體輕、重稀土分餾程度明顯，且輕稀土富集，重稀土分餾較弱。δEu為0.37～0.60，平均為0.50，具中等負(fù)銪異常，反映巖漿源區(qū)可能有斜長(zhǎng)石殘留或巖漿經(jīng)歷了一定程度的斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。

圖5 安豐橋巖體微量元素蛛網(wǎng)圖（a）和稀土元素配分模式圖（b）Fig.5 Web distribution pattern of trace elements（a）and rare earth elements（b）of Anfengqiao rock mass

6 討論

6.1 巖石成因類型

從主微量元素特征來看，安豐橋二長(zhǎng)花崗巖屬高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)花崗巖，微量元素表現(xiàn)為Rb、K、Th、U相對(duì)富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti相對(duì)虧損，稀土元素配分模式圖呈輕－重稀土分異明顯的右傾型曲線，所有樣品均具明顯的Eu負(fù)異常，與華南改造型花崗巖相似［5］。據(jù)王德滋等［6］研究，Rb與K有相似的地球化學(xué)性質(zhì)，隨著殼幔分離，陸殼的逐步演化，Rb富集于成熟度高的地殼中；Sr與Ca有相似的地球化學(xué)行為，在成熟度低、演化不充分的地殼中富集。因此，Rb／Sr比值能較好的記錄源區(qū)物質(zhì)的性質(zhì)［7］。Taylor等［4］認(rèn)為，地球演化過程中K和Rb不斷向遷移進(jìn)入硅鋁層，所以上地幔越來越虧損K和Rb，Sr主要富集在斜長(zhǎng)石中代替Ca。因此，花崗巖的Rb／Sr比值高，不僅說明巖漿演化程度較高，也說明源巖可能主要來自地殼。安豐橋二長(zhǎng)花崗巖Rb／Sr比值平均為2.40，遠(yuǎn)大于大陸上地殼的Rb／Sr比值（0.32），表明該巖體可能源于成熟度更高的地殼物質(zhì)。微量元素蛛網(wǎng)圖和稀土元素配分模式圖的形態(tài)特征也揭示了巖體物質(zhì)來源可能為成熟度較高的陸源物質(zhì)；K2O／Na2O比值大于1，基本可排除幔源成因，其與華南改造型花崗巖相似［8］。A／CNK比值平均為1.18，大于1.1，符合S型花崗巖特征。在花崗巖成因類型ACF判別圖解中（圖6），研究區(qū)的樣品投影于S型花崗巖中，僅PM205－3樣品投在I、S型花崗巖交界處。表明安豐橋二長(zhǎng)花崗巖屬于S型花崗巖，其物質(zhì)來源主要為殼源。

圖6 安豐橋巖體ACF圖解Fig.6 ACF diagram of Anfengqiao rock mass

6.2 構(gòu)造環(huán)境討論

安豐橋二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征上屬于高鉀鈣堿性系列巖石，Roberts等［9］認(rèn)為，該系列巖石的巖漿源區(qū)通常與先期的俯沖作用有關(guān)。在Batchelor等［10］提出的花崗巖構(gòu)造環(huán)境R1－R2因子判別圖解（圖7a）中，安豐橋二長(zhǎng)花崗巖樣品投影于同碰撞（⑥區(qū)）及其與造山晚期花崗巖區(qū)（④區(qū)）的界線附近；在微量元素Rb－（Yb＋Ta）構(gòu)造環(huán)境判別圖中（圖7b），樣品主要投影于同碰撞花崗巖區(qū)，僅PM205－7樣品投在同碰撞花崗巖與板內(nèi)花崗巖界線附近。此外，安豐橋二長(zhǎng)花崗巖體在平面上呈規(guī)則的似圓形巖瘤狀產(chǎn)出，具強(qiáng)力擠壓定位的特征，表明其應(yīng)該是在壓性構(gòu)造環(huán)境中形成的。

圖7 安豐橋巖體R1－R2圖解（a）和Rb－Yb＋Ta判別圖解（b）Fig.7 Diagram the R1－R2（a）and discrimination diagram of Rb－Yb＋Ta（b）of Anfengqiao rock mass

區(qū)域資料顯示中、晚侏羅世之交，古太平洋板塊開始向歐亞大陸板塊俯沖碰撞，福建乃至整個(gè)東南大陸進(jìn)入了環(huán)太平洋活動(dòng)大陸邊緣發(fā)展階段。研究區(qū)位于政和—大埔斷裂帶西側(cè)，南平—寧化構(gòu)造巖漿帶東北段，安豐橋二長(zhǎng)花崗巖鋯石U－Pb年齡為（160.3±1.3）Ma，時(shí)代屬晚侏羅世，時(shí)間點(diǎn)為燕山運(yùn)動(dòng)Ⅰ冪期間，區(qū)域上晚侏羅世長(zhǎng)林組角度不整合于中侏羅世地層之上，構(gòu)造環(huán)境處于歐亞大陸板塊與太平洋板塊俯沖碰撞的造山環(huán)境。

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景以及地球化學(xué)特征、花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解等綜合研究認(rèn)為，在中、晚侏羅世之交，由于古太平洋板塊向歐亞大陸板塊發(fā)生俯沖碰撞的擠壓造山活動(dòng)，在該構(gòu)造環(huán)境中，上地殼內(nèi)聚集了大量的熱量，促使地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融，形成了花崗質(zhì)巖漿?；◢徺|(zhì)巖漿沿著構(gòu)造薄弱帶上升過程中經(jīng)分離結(jié)晶作用，最終形成安豐橋二長(zhǎng)花崗巖。

7 結(jié)論

（1）延平地區(qū)安豐橋二長(zhǎng)花崗巖的LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡為（160.3±1.3）Ma，顯示為晚侏羅世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

（2）巖石地球化學(xué)特征顯示安豐橋二長(zhǎng)花崗巖屬高硅富堿鈣堿性過鋁質(zhì)S型花崗巖。

（3）安豐橋二長(zhǎng)花崗巖形成于板塊俯沖碰撞的造山環(huán)境，為殼源物質(zhì)發(fā)生部分熔融，形成花崗質(zhì)巖漿，再經(jīng)分離結(jié)晶作用形成。

本文資料主要引用1∶5萬大歷口、安豐橋、順昌縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的成果報(bào)告編寫而成，系集體勞動(dòng)成果。