福建迪口地區(qū)前坑村巖體和羅村巖體成因及其構(gòu)造背景

王 波, 李龍明, 趙希林, 劉 航, 王 磊, 韓 旭

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016)

中生代時(shí)期,中國(guó)東南部發(fā)育大量的巖漿活動(dòng)[1-2],形成了一系列分布廣泛的花崗質(zhì)火山-侵入雜巖,覆蓋面積達(dá)2.4×105km2。在這些出露的火成巖中,絕大多數(shù)都為花崗質(zhì)火成巖,鎂鐵質(zhì)侵入巖露頭較少,并且在形成大量花崗巖的同時(shí),也伴隨著巨量金屬鎢、錫、鉬、鉍和銅、鉛、鋅等的成礦作用,因此研究人員對(duì)中國(guó)東南部中生代火成巖的構(gòu)造演化進(jìn)行了一系列研究。

中國(guó)東南部中生代的巖漿活動(dòng)大致可以分為2個(gè)時(shí)期[3],即早燕山時(shí)期(J2-J3)和晚燕山時(shí)期(K1)。前者主要包括沿NE—SW走向分布的侏羅紀(jì)時(shí)期的巖石,如南嶺及其鄰近地區(qū)的巖石;而后者主要包括沿NNE走向分布的早白堊世時(shí)期巖石,如沿海地區(qū)的巖石。依據(jù)其具體的年齡劃分,早燕山時(shí)期形成的巖石又可以分為2個(gè)條帶,因此中國(guó)東南部中生代的火成巖可以分為3個(gè)條帶[3],這3個(gè)條帶的巖石從內(nèi)陸到沿海逐漸年輕。為了解釋中國(guó)東南部中生代火成巖的空間分布特征,研究人員對(duì)這些火成巖巖石從年齡、成因及動(dòng)力學(xué)機(jī)制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,目前普遍認(rèn)為中國(guó)東南部中生代的巖漿活動(dòng)主要受古太平洋板塊俯沖的影響,但是對(duì)于古太平洋板塊俯沖的方式存在爭(zhēng)議,主要的俯沖模式和相關(guān)問題有:① 正常俯沖模式[4];② 淺俯沖及俯沖角度的變化[2];③ 平板俯沖[5]。

福建省位于中國(guó)東南沿海,其內(nèi)部發(fā)育大量的中生代火成巖,但對(duì)這些火成巖研究相對(duì)較少,相關(guān)資料有20世紀(jì)80年代初的地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[6]。本文以福建迪口地區(qū)的前坑村巖體與羅村巖體為研究對(duì)象,通過對(duì)其巖相學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)及地球化學(xué)的研究,揭示福建地區(qū)火成巖的成因及構(gòu)造演化,為理解古太平洋板塊的俯沖方式提供新的線索及依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

華南大陸由揚(yáng)子板塊與華夏板塊沿江山—紹興斷裂帶拼貼而成。華夏板塊主要分為武夷地塊、贛中南地塊及云開地塊3部分[7]。武夷地塊的主體位于福建省。

福建省地質(zhì)簡(jiǎn)圖如圖1所示(據(jù)文獻(xiàn)[8]修改)。福建省境內(nèi)主要分布政和—大埔斷裂、南平—寧化構(gòu)造巖漿帶、閩西北斷裂、福安—南靖斷裂及長(zhǎng)樂—南澳斷裂5個(gè)構(gòu)造帶。其中,政和—大埔斷裂與南平—寧化構(gòu)造巖漿帶把福建省分為以下3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元：以政和—大埔斷裂為界限,福建省可分為東武夷微地塊和西武夷微地塊；而南平—寧化構(gòu)造巖漿帶將西武夷微地塊分為北武夷微地塊和南武夷微地塊。福建省內(nèi)部的火成巖主要分布于閩東地區(qū),呈NNE方向條狀分布,明顯受控于閩西北斷裂、政和—大埔斷裂、福安—南靖斷裂及長(zhǎng)樂—南澳斷裂。

圖1 福建省地質(zhì)簡(jiǎn)圖

福建省境內(nèi)巖石類型多樣,沉積巖與變質(zhì)巖的總和與火山巖出露面積相當(dāng),各占全省面積的1/3。沉積巖與變質(zhì)巖主要為閩西北地區(qū)前寒武紀(jì)時(shí)期的巖石(變質(zhì)巖和巨厚沉積巖)和中西部地區(qū)寒武系—志留系、泥盆系—第四系的變質(zhì)巖、沉積巖。而火成巖分布較廣,除了出露面積最大的燕山期火成巖,還有加里東期、印支期及海西期的火成巖。燕山期火成巖的巖漿活動(dòng)方式根據(jù)其火山作用過程和構(gòu)造屬性可以分為2種,其對(duì)研究中國(guó)東南部中生代火成巖有重大意義。

本文研究區(qū)為福建西北部的迪口地區(qū),位于龍泉—建甌構(gòu)造混雜巖帶內(nèi),在政和—大埔斷裂與閩西北斷裂之間,地質(zhì)簡(jiǎn)圖如圖2所示[6]。區(qū)域內(nèi)出露大量混雜巖(即迪口巖組),主要由基質(zhì)與巖塊組成,基質(zhì)主要以斜長(zhǎng)變粒巖、黑云變粒巖及云母石英片巖為主,原巖多為砂質(zhì)巖類;巖塊種類較多,包括加里東期、印支期及燕山期的火成巖巖體,巖性主要以花崗質(zhì)巖石(二長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖)為主,并存在很少量的安山質(zhì)火成巖。

圖2 迪口地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 樣品采集及分析測(cè)試方法

所有樣品采集于迪口地區(qū)的前坑村巖體和羅村巖體。前坑村巖體位于迪口西南角,侵入于建甌構(gòu)造混雜巖中,文獻(xiàn)[6]將其侵位時(shí)代定為燕山早期。為了進(jìn)一步確定該巖體侵位年齡,本研究在前坑村采集樣品DK18-1(26°40′14″N,118°19′25″E),巖石表面受到水流沖刷,出露較好,巖石整體呈灰白色,斑狀結(jié)構(gòu),斑晶主要為鉀長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石,含少量石英斑晶,斑晶大小不一；基質(zhì)以正長(zhǎng)石為主,其次為斜長(zhǎng)石及石英,含少量云母；將其定名為花崗斑巖,其鏡下特征如圖3a所示。

圖3 迪口地區(qū)巖石顯微鏡下照片

羅村巖體位于迪口東北角,文獻(xiàn)[6]將其形成時(shí)代定為燕山早期。本研究在羅村東北側(cè)附近采集樣品DK18-5(26°48′2″N,118°28′57″E),巖石新鮮面呈淺肉紅色,中細(xì)粒結(jié)構(gòu),主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英組成,含少量云母；將其定名為花崗巖,其鏡下特征如圖3b所示。

樣品的鋯石挑選、制靶及巖石粉末加工委托廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行。制靶結(jié)束后進(jìn)行鋯石顯微照相和陰極發(fā)光(cathodoluminescence,CL)照相,根據(jù)CL圖像,每個(gè)樣品選取30顆鋯石進(jìn)行激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry,LA-ICP-MS) U-Pb定年測(cè)試。鋯石的U-Pb年代學(xué)測(cè)試在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院進(jìn)行,此次測(cè)試的標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)原理及詳細(xì)的測(cè)試方法見文獻(xiàn)[9]。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot/Ex-ver3完成。

全巖主量、微量元素測(cè)試均在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素使用X射線熒光光譜(X-ray fluorescene spectrometry,XRF)分析,微量元素使用LA-ICP-MS進(jìn)行分析,具體的操作方法見文獻(xiàn)[10]。

全巖Sr-Nd同位素比值分析測(cè)試在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,詳細(xì)的化學(xué)流程和同位素比值測(cè)試參見文獻(xiàn)[11]。

3 分析測(cè)試結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

對(duì)前坑村巖體的花崗斑巖樣品(DK18-1)與羅村巖體的花崗巖樣品(DK18-5)進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)測(cè)試,由結(jié)果分析可知,2個(gè)樣品的鋯石普遍為高U鋯石。鋯石的CL圖像如圖4所示,鋯石多呈自形和半自形,結(jié)晶程度較高,可見震蕩環(huán)帶,鋯石大小不一,其長(zhǎng)度為100～200 μm,長(zhǎng)寬比為2∶1,這表明其為巖漿鋯石[12]。

圖4 部分鋯石CL圖像

依據(jù)其CL圖像及諧和度,選取無明顯裂縫和包裹體、具有高諧和度與低誤差的鋯石結(jié)果作為此次分析測(cè)試結(jié)果,見表1、表2所列。

表1 迪口地區(qū)前坑村巖體和羅村巖體鋯石U-Pb年代學(xué)分析結(jié)果

表2 迪口地區(qū)前坑村巖體和羅村巖體鋯石Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值結(jié)果

鋯石的w(Th)/w(U)值一般只是衡量其是否為巖漿鋯石的一個(gè)參考,不能作為判斷標(biāo)準(zhǔn)[13],因此,即使羅村花崗巖鋯石的該比值集中分布于0.07～0.12,除了一些極少數(shù)分析測(cè)試點(diǎn)的w(Th)/w(U)值小于0.10,大部分測(cè)試點(diǎn)都大于0.10,這些鋯石也為巖漿鋯石;而前坑村花崗斑巖的鋯石w(Th)/w(U)值在0.25～0.33之間,表明其為典型的巖漿鋯石。因此,這些鋯石年齡能夠代表這些巖石形成年齡。

迪口地區(qū)前坑村花崗斑巖和羅村花崗巖的U-Pb諧和年齡圖、加權(quán)平均年齡圖分別如圖5、圖6所示。花崗斑巖(DK18-1)、花崗巖(DK18-5)的加權(quán)平均年齡分別為(140.75±0.92) Ma、(131.70±1.70) Ma,對(duì)應(yīng)的平均平方加權(quán)偏差(mean square weighted deviation,MSWD)分別為0.52、1.50。

圖5 前坑村巖體與羅村巖體的鋯石U-Pb諧和一致曲線

圖6 前坑村巖體與羅村巖體的加權(quán)平均年齡

3.2 主、微量元素

對(duì)迪口地區(qū)前坑村花崗斑巖和羅村花崗巖各選2個(gè)樣品進(jìn)行主、微量測(cè)試,4個(gè)樣品都比較新鮮,燒失量(loss on ignition,LOI)(0.60～0.78)較低,主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表3所列,礦物成分質(zhì)量比見表4所列，主量元素圖解如圖7所示。

表3 前坑村巖體與羅村巖體主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù) 單位:%

表4 前坑村巖體與羅村巖體礦物成分質(zhì)量比 單位:%

圖7 前坑村巖體與羅村巖體的主量元素圖解

前坑村花崗斑巖與羅坑花崗巖有相似的主量元素特征,具體特征如下:

(1) 高硅。w(SiO2)為76.4%～76.9%;較高的分異指數(shù)(differentiation index,DI)(95.74～95.92)和較低的固結(jié)指數(shù)(solidification index,SI)(0.62～0.71)表明,迪口地區(qū)花崗巖都經(jīng)歷了高程度的分異演化作用;在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算的Q′-ANOR圖解(圖7a)中,都位于堿長(zhǎng)花崗巖區(qū)域。

(2) 富堿。巖石w(Na2O+K2O)為8.12%～8.46%,且鉀含量較高,w(K2O)為4.35%～4.88%,w(K2O)/w(Na2O)為1.15～1.34;里特曼指數(shù)(δ)為1.94～2.17,小于3.30,為鈣堿性巖,并且在SiO2-K2O圖解(圖7b)中,樣品都位于高鉀鈣堿性系列。巖石的堿度率指數(shù)(alkalinity rate, AR)為4.92～5.52,表明巖石堿含量較高。

(3)w(Al2O3)為12.6%～12.7%,弱過鋁質(zhì),A/CNK為1.08～1.11,在A/CNK-A/NK圖解(圖7c)中,樣品都落入過鋁質(zhì)區(qū)域。

(4) 巖石的鎂鐵質(zhì)成分較低,w(TFe2O3)為0.85%～1.04%,w(MgO)為0.059%～0.067%,Mg#為12～15,反映了巖石中的暗色礦物較少;其余氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很低,除w(CaO)外,w(TiO2)、w(P2O5)、w(MnO)都低于0.1%。

迪口地區(qū)前坑村巖體和羅村巖體樣品的稀土、微量元素分析結(jié)果見表5所列,稀土元素四分組效應(yīng)參數(shù)見表6所列，稀土、微量元素圖解如圖8所示。2種樣品具有相似的地球化學(xué)特征。迪口地區(qū)花崗質(zhì)樣品的稀土元素(rare earth element,REE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)(∑REE)為(68.20～89.17)×10-6,輕稀土元素(light rare earth element,LREE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)(∑LREE)為(53.75～60.58)×10-6,重稀土元素(heavy rare earth element, HREE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)(∑HREE)為(14.44～29.28)×10-6。整體上稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)DK18-1比DK18-5少。樣品的∑LREE/∑HREE為 1.99～3.72,(La/Yb)N為0.88～2.97,表明LREE相對(duì)富集。

表5 前坑村巖體與羅村巖體微量元素分析結(jié)果

表6 前坑村巖體與羅村巖體稀土元素四分組效應(yīng)參數(shù)

從稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖8a)可以看出,花崗斑巖樣品(DK18-1)與花崗巖樣品(DK18-5)具有相似的稀土元素地球化學(xué)特征,輕、重稀土分布都較為平坦,分異較低,但存在極強(qiáng)的Eu負(fù)異常(δEu 為0.10～0.12),意味著可能存在極強(qiáng)的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解(圖8b)中,所有樣品的Ba、Sr、Ti等元素表現(xiàn)為相對(duì)虧損,表明這些巖石可能經(jīng)歷了鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及鈦鐵礦的分離結(jié)晶,而所有樣品的Rb、Th、U、K、Pb等元素表現(xiàn)為相對(duì)富集,這些特征意味著巖漿演化過程中發(fā)生了高度的分離結(jié)晶作用。

由圖8a可知,花崗質(zhì)樣品都具有海鷗型稀土元素四分組效應(yīng)(tetrad effect)。

圖8 前坑村巖體與羅村巖體的稀土元素、微量元素圖解

為了定量識(shí)別海鷗型四分組效應(yīng),依據(jù)文獻(xiàn)[14-15]的方法計(jì)算出了量化特征參數(shù)T1、T3、t1、t3及TE1,3。由表6可知,T1、T3均大于0,t1、t3均大于1,這進(jìn)一步表明了稀土元素四分組效應(yīng)的特征,而且TE1,3大于1,表明所有花崗質(zhì)樣品的稀土四分組效應(yīng)較強(qiáng)。極強(qiáng)的四分組效應(yīng)也意味著高度分離結(jié)晶作用的存在。

3.3 全巖Sr-Nd同位素

根據(jù)迪口地區(qū)花崗質(zhì)樣品DK18-1與DK18-5的Sr-Nd同位素分析測(cè)試結(jié)果,ISr為0.68～0.70,低于虧損地幔,表明Sr同位素系統(tǒng)被破壞。因此,本研究只選取Nd同位素,其測(cè)試結(jié)果見表7所列。樣品DK18-1的2個(gè)εNd(t)值分別為-10.0、-9.9,對(duì)應(yīng)的TDM2分別為1 749、1 737 Ma。樣品DK18-5的2個(gè)εNd(t)值分別為-8.3、-8.6,對(duì)應(yīng)的TDM2分別為1 603、1 626 Ma。

表7 前坑村巖體和羅村巖體的Nd同位素分析結(jié)果

4 討 論

4.1 成因類型

花崗巖成因類型的判定一直是花崗巖研究的最重要基礎(chǔ)問題,而根據(jù)花崗巖物質(zhì)來源為基礎(chǔ)的分類方案成為主流,并且劃分出了I、A、S和M等4種類型。自然界中存在的M型花崗巖較少,一般只出現(xiàn)于洋殼型蛇綠巖套中,且多為斜長(zhǎng)花崗巖,而福建省晚中生代未見蛇綠巖的報(bào)道,因此迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石不是M型花崗巖。對(duì)于I、S、A型花崗巖的判別比較復(fù)雜,尤其是本文樣品均為經(jīng)歷了高程度分異演化的花崗巖,其礦物組成和化學(xué)成分都接近低共結(jié)的花崗巖,因此需結(jié)合巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)進(jìn)行綜合判別。

本文樣品均具有相對(duì)低的A/CNK(1.08～1.11),并且顯微鏡下觀察及野外調(diào)查都未見到過鋁質(zhì)礦物(如石榴子石、堇青石、原生白云母等),這些與S型花崗巖的強(qiáng)過鋁特征不符。另外,S型花崗巖隨著分異演化作用的進(jìn)行,w(P2O5)會(huì)逐漸升高,同時(shí)會(huì)伴隨w(Y)、w(Th)降低。本文樣品w(P2O5)為0.007～0.012,質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,而且與S型花崗巖相比w(Y)、w(Th)較高,這些都表明其不可能是S型花崗巖,其成因類型可能是高分異的I型花崗巖或A型花崗巖[16]。

迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石副礦物鋯石的Hf質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高,w(Zr)/w(Hf)值極低,鋯石的w(U)和w(Th)都極高,類似于熱液鋯石,而全巖的w(Zr)/w(Hf)(16.59～22.68)、w(Nb)/w(Ta)(9.11～10.34)相對(duì)較低,這也表明其經(jīng)歷了高程度分異演化,高分異I型花崗巖可能性較高[17]。

對(duì)于A型花崗巖的判別,最常用的方法是以10 000Ga/Al為基礎(chǔ)的一系列判別圖解[18],根據(jù)該方法，A型花崗巖以w(Zr)大于250×10-6、10 000Ga/Al大于2.6及較高的w(Na2O+K2O)/w(CaO)來區(qū)別于其他類型花崗巖。前坑村巖體與羅村巖體的成因判別圖解如圖9所示。

圖9 前坑村巖體與羅村巖體的成因判別圖解

從圖9a、圖9b可以看出,迪口地區(qū)的花崗質(zhì)巖石都位于高分異I/S型花崗巖與A型花崗巖的界線處,很難區(qū)分其成因類型。但迪口花崗質(zhì)巖石不同于A型花崗巖的化學(xué)成分特征如下:

(1) 巖石的堿鋁指數(shù)為0.86～0.89,低于A型花崗巖的平均值(0.95)。

(2)w(Zr)和w(Zr+Nb+Ce+Y)較低,分別低于A型花崗巖的下限值250×10-6、350×10-6。在Zr+Nb+Ce+Y-FeOT/MgO圖解(圖9c)中,所有樣品落于高分異I型花崗巖的區(qū)域。

(3) A型花崗巖一般被認(rèn)為形成于高溫的環(huán)境下。本文通過主量元素及w(Zr)計(jì)算得到迪口地區(qū)花崗斑巖、花崗巖的tZr分別為730～733 ℃和748～776 ℃,低于典型A型花崗巖的溫度(平均值839 ℃),與福建北東部沿海高分異I型花崗巖的形成溫度(730～779 ℃)相似。

綜上所述,迪口地區(qū)前坑村花崗斑巖(DK18-1)與羅村花崗巖(DK18-5)成因類型為高分異I型花崗巖。

4.2 巖石成因

由于此次所采樣品較少,哈克圖解無法判斷巖石經(jīng)歷的分離結(jié)晶過程,但是圖8展示了Ba、Sr、Ti、Eu等元素的虧損,表明迪口地區(qū)花崗斑巖(DK18-1)與花崗巖(DK18-5)已經(jīng)經(jīng)歷了一些礦物的分離結(jié)晶。強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常一般表示斜長(zhǎng)石或鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶，前者一般導(dǎo)致Sr和Eu的虧損,而后者一般導(dǎo)致Eu和Ba的虧損。

前坑村巖體與羅村巖體的分離結(jié)晶圖解如圖10所示[19]。圖10a、圖10b顯示迪口地區(qū)的花崗質(zhì)巖石樣品已經(jīng)經(jīng)歷了鉀長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異影響。另外,∑REE的多少往往與副礦物相關(guān),迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石樣品的∑REE較低,這表明有一些富含REE的礦物發(fā)生了分離結(jié)晶作用。根據(jù)圖10c,樣品中稀土含量的變化可能與褐簾石的分離結(jié)晶相關(guān)。

圖10 前坑村巖體與羅村巖體的分離結(jié)晶圖解

高分異I型花崗巖源區(qū)形成的方式有多種,但主要有以下3種解釋[20]:① 幔源玄武質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異;② 殼源物質(zhì)的部分熔融;③ 幔源組分與地殼組分混合形成的巖漿。迪口地區(qū)的花崗質(zhì)巖石都不太可能由幔源基性巖漿的結(jié)晶分異形成。首先,幔源基性巖漿結(jié)晶分異形成的高分異I型花崗巖通常會(huì)在周圍出露大規(guī)模同期的基性巖,而研究區(qū)未發(fā)現(xiàn)大規(guī)?；詭r,僅發(fā)現(xiàn)燕山早期的花崗閃長(zhǎng)巖;其次,幔源偏堿性基性巖漿經(jīng)過分離結(jié)晶作用會(huì)產(chǎn)生過堿質(zhì)巖漿,而迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石的弱過鋁質(zhì)特征與之不符。

迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石的w(Rb)/w(Sr)為18.05～20.2,明顯高于地殼平均值;δEu為0.10～0.12,遠(yuǎn)小于殼幔型花崗巖(0.84),表明主要起源于地殼物質(zhì)的部分熔融。此外,迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石較低的w(Sr)/w(Y)、(La/Yb)N及較平坦的重稀土分配曲線表明,其源區(qū)熔融時(shí)殘留相中缺乏石榴子石,而且由圖8b可知,所有巖石樣品都具有較低的w(Sr)及明顯的Eu負(fù)異常,Ba、Sr具有明顯的負(fù)異常,這些特征都表明源區(qū)有斜長(zhǎng)石殘留,從而證明其源區(qū)較淺。福建晚中生代花崗質(zhì)巖體εNd(t)-t圖解如圖11所示。

A、B—華南成熟度較低的元古代地殼取值線 CHUR—球粒隕石平均值圖11 福建晚中生代花崗質(zhì)巖體εNd(t)-t圖解

前坑村花崗斑巖2個(gè)樣品與羅村花崗巖2個(gè)樣品的二階段Nd模式年齡分別為1 737、1 749 Ma和1 603、1 626 Ma,與麻源群地層年齡[24]相近,而且在圖11中,前坑村巖體與羅村巖體較負(fù)的εNd(t)值(-10.0 ～-8.3)落于華南元古代地殼范圍內(nèi),這些都表明迪口地區(qū)的花崗質(zhì)巖石可能是以古元古代麻源群變質(zhì)巖為主的中、下地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

然而,對(duì)于幔源組分是否參與了迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石的形成仍需進(jìn)一步判斷。首先,華南多條具低Nd模式年齡的花崗巖帶中的花崗巖普遍被認(rèn)為是地幔物質(zhì)參與成巖過程的重要表現(xiàn)[3],而迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖也具有低于華夏地塊基底變質(zhì)巖的Nd模式年齡(主要為1.8～2.2 Ga[24]),因此,其成巖過程中可能有幔源組分的參與,即其起源于古老基底地殼物質(zhì)的熔融,而且有地幔組分的加入,并非純地殼物質(zhì)的部分熔融。

其次,前坑村與羅村的花崗質(zhì)巖石具有接近的Nd模式年齡,表明它們具有相同的古老地殼來源,但是其εNd(t)具有一定程度的差異,從圖11可以看出,隨著時(shí)間的推移,迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石的εNd(t)在變大,這與福建地區(qū)相同時(shí)代形成的花崗巖類似[21,25-26](如大洋-莒舟花崗巖、太華巖體等),這些巖石的形成過程中都經(jīng)歷了殼?；旌献饔谩Ｓ蓤D11可知,隨著時(shí)間的推移,地幔組分在巖體形成的過程中逐漸增大,即殼幔混合作用加強(qiáng)。因此,本文認(rèn)為,迪口地區(qū)前坑村巖體與羅村巖體起源于古老地殼部分熔融形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿和少量幔源組分組成的混合源區(qū)。

綜上所述,迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石的形成都經(jīng)歷了二階段的成巖過程,即幔源巖漿與其誘發(fā)地殼物質(zhì)熔融形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿首先在地殼深部混合形成殼?；煸磶r漿,隨后這一殼?；旌蠋r漿又進(jìn)一步經(jīng)歷了鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及褐簾石的分離結(jié)晶,并最終固結(jié)成巖,而且由TE1,3與圖10可知,羅村巖體相比于前坑村巖體結(jié)晶分異程度更高。

4.3 構(gòu)造背景

目前對(duì)于中國(guó)東南部中生代時(shí)期的花崗巖,研究成果豐富。中生代時(shí)期華南地區(qū)經(jīng)歷了一次從EW向古特提斯構(gòu)造體系向NE向古太平洋構(gòu)造體系的轉(zhuǎn)折[27-28],并且根據(jù)這些花崗巖的年齡、地球化學(xué)特征、形成過程及空間分布,中國(guó)東南部中生代時(shí)期可分為4個(gè)火山活動(dòng)旋回:① 早侏羅世(J1,195～175 Ma),火山巖呈近EW向分布于南嶺東段;② 中-晚侏羅世(J2-3,173～146 Ma),火山巖總體呈NE向零星分布于東南沿海地區(qū);③ 早白堊世早期(K1,145～115 Ma),火山巖大面積分布于東南沿海地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū);④ 早白堊世晚期-晚白堊世(K1-2,113～85 Ma),火山巖分布于沿海斷陷盆地內(nèi)[27]。4個(gè)火山活動(dòng)旋回分別對(duì)應(yīng)印支期造山運(yùn)動(dòng)的后造山時(shí)期、中-晚侏羅世古太平洋板塊強(qiáng)烈俯沖擠壓時(shí)期、擠壓之后早白堊世早期的巖石圈伸展與陸緣弧形成時(shí)期、早白堊世晚期-晚白堊世俯沖板塊后撤引起的的后造山伸展時(shí)期等4個(gè)不同的大地構(gòu)造演化階段,反映了殼幔作用的變化。

前坑村巖體與羅村巖體年齡分別為(140.75±0.92)、(131.7±1.7) Ma,都落于第3旋回。迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石構(gòu)造判別圖解如圖12所示。

圖12 迪口地區(qū)花崗質(zhì)巖石構(gòu)造判別圖解

圖12中:R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti),R2=(Al+2Mg+6Ga);Si、Na、K、Fe、Ti、Al、Mg、Ga分別代表對(duì)應(yīng)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(均為乘以10-6后的值),Fe按照全鐵計(jì)算。從圖12可以看出,前坑村巖體位于同碰撞花崗巖與后碰撞花崗巖的邊界,具有少量的同碰撞花崗巖特征,而羅村巖體完全落于后碰撞花崗巖區(qū)域,這也進(jìn)一步表明隨著時(shí)間的推移,構(gòu)造環(huán)境從擠壓變化到伸展,即從第2旋回演化到第3旋回,意味著此時(shí)太平洋板塊已經(jīng)停止了對(duì)華南板塊的俯沖,俯沖帶可能已開始后撤。

除了對(duì)應(yīng)構(gòu)造環(huán)境的變化,本文收集了福建地區(qū)第3旋回時(shí)期花崗巖的年齡及Nd同位素?cái)?shù)據(jù)[21-23,29],如大洋-莒舟花崗巖(年齡為133～144 Ma,εNd(t)值為-7.20 ～-8.60)、仙游流紋晶屑凝灰?guī)r(年齡為130 Ma,εNd(t)值為-6.00～-5.30)、太華巖體(年齡為115 Ma,εNd(t)值為-3.68 ～-3.60)、四方花崗閃長(zhǎng)巖(年齡為108 Ma,εNd(t)值為-4.88)、羅卜嶺花崗閃長(zhǎng)巖(年齡為105 Ma,εNd(t)值為-4.64),這些數(shù)據(jù)表明福建省在早白堊世時(shí)期,源區(qū)可能有一定的相似性,都是從幔源巖漿與其誘發(fā)地殼物質(zhì)部分熔融產(chǎn)生長(zhǎng)英質(zhì)巖漿混合后結(jié)晶分異形成的,并且都形成于巖石圈強(qiáng)烈伸展的環(huán)境中。由圖11可知,隨著時(shí)間的推移,殼幔混合作用在加強(qiáng),即幔源組分在不斷增多,這也說明巖石圈伸展越來越強(qiáng)烈,即將進(jìn)入俯沖板塊后撤的后造山伸展期。另外,從福建早白堊世時(shí)期形成的花崗巖來看,早白堊世的火山活動(dòng)具有一定的時(shí)空遷移性,其特征如下:火山巖系時(shí)代帶由SW向NE變新;白堊紀(jì)火山活動(dòng)總體呈由沿海到內(nèi)陸變新的趨勢(shì);火山巖的εNd(t)呈NE向減低趨勢(shì),如大洋-莒舟巖體εNd(t)值為-7.20 ～-8.60,而NE向的迪口巖體εNd(t)值為-8.3 ～-10.0,反映殼幔作用具有NE向減弱規(guī)律。

綜上所述,這些特征表明古太平洋板塊俯沖作用是由南往北逐漸推進(jìn),且古太平洋板塊俯沖帶逐漸向東后退。

5 結(jié) 論

(1) 迪口地區(qū)前坑村巖體形成于(140.75 ± 0.92) Ma,羅村巖體形成于(131.70±1.70) Ma,都屬于燕山晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2) 前坑村花崗斑巖和羅村花崗巖的地球化學(xué)特征表明,其屬于高分異I型花崗巖。

(3) 迪口地區(qū)前坑村巖體與羅村巖體都形成于太平洋板塊俯沖引起的巖石圈伸展構(gòu)造環(huán)境中。