福建晚侏罗世河田岩体特征及成因分析_倪君君.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/12福建晚侏罗世河田岩体特征及成因分析倪君君（福建省地质调查研究院，福建 福州 350013）【摘要】福建南武夷晚古生代拗陷区晚侏罗世河田岩体受北东向基底断层控制，以岩基或岩株形式侵入早侏罗世地层中，为此，重点研究了岩石学、岩石地球化学特征、形成时代、SrNd同位素。结果表明，河田岩体属同熔型S型花岗岩，形成于燕山中期同碰撞挤压的构造环境。【关键词】晚侏罗世；岩石地球化学特征；形成时代；同位素；岩浆成因【中图分类号】P588.14【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）12-0115-030引言本区位于福建长汀南 25 km 处，处于南武夷隆晚古生代拗陷区，主体位于明溪武平拗陷区，西南部属桃溪隆起，成矿构造位置处在武夷成矿带内。区内晚侏罗世岩浆活动强烈，分布面积广，面积达220.88 km2，受明溪武平拗陷区北东向基底断层控制影响。本文通过分析晚侏罗世河田岩体岩石学和岩石地球化学特征，探讨其岩浆成因和构造环境。1地质特征福建长汀河田岩体主要呈北东向条带状分布，以岩基或岩株形式侵入早侏罗世梨山组、中侏罗世漳平组等地层中，出露面积约 220.88 km2。主要岩性为肉红色正长花岗岩类，晚侏罗世岩体从外围到岩体中心粒度由细粒到中粗粒变化，根据岩石结构和矿物成分的变化划分为浅肉红色含斑细粒正长花岗岩、浅肉红色少斑中细粒正长花岗岩、浅肉红色似斑状中粒正长花岗岩、浅肉红色似斑状中粗粒正长花岗岩，补充期为浅肉红色斑状细粒正长花岗岩，末期为浅肉红色细粒正长花岗岩。侵入岩体北西侧以北东向断层为界，岩体与梨山组多为断层接触，部分为侵入接触关系；南东侧与漳平组、梨山组多为侵入接触，部分为断层接触；南侧下大丰附近被早白垩世岩体侵入。地形地貌上，岩体北东侧河田镇附近是著名的河田稀土矿集中地。围岩蚀变普遍具角岩化、硅化、云英岩化、绢英岩化、次生石英岩化等，碎裂也较为常见。岩体中脉岩较为发育，以花岗斑岩脉、花岗岩脉、石英脉等为主，次为灰绿岩脉、闪长岩脉等。2岩石学特征河田岩体岩石多呈浅肉红色，局部为浅灰白色，具似斑状结构、块状构造，主要造岩矿物由钾长石（30%55%）、斜长石（17%30%）、石英（28%40%）、黑云母（2%）等矿物组成。岩石的差异特征表现一定的演化规律：自岩体外围到中心，似斑晶含量为4%15%，粒径为 1.02.5 cm，似斑晶向中心相增多、矿物粒径变粗；基质矿物粒径为 0.18 mm，也向中心相增粗。斜长石、石英含量晚期较主期较高，钾长石含量则呈降低变化。钾长石似斑晶呈自形半自形板柱状，基质呈他形不规则状，发育卡氏双晶。斜长石呈半自形板状、宽板状，发育卡氏双晶、卡纳复合双晶和聚片双晶，少数具环带构造，属更长石，被白云母交代现象较普遍。石英呈他形粒状，聚集分布，波状消光。黑云母晶体边缘被稍晚结晶矿物熔蚀，已被绿泥石矿物交代。河田岩体副矿物种类多，总量较高，普遍出现锆石、榍石、褐钇铌矿等稀有稀土放射性元素矿物为特征，少量磷灰石。铁钛矿物主要有大量磁铁矿、赤褐铁矿，岩浆期后热液蚀变强，多见金属硫化物黄铁矿；其他矿物为辉石、绿帘石。3岩石地球化学特征3.1主量元素特征福建晚侏罗世河田岩体岩石化学成分特征：SiO2含量为 71.49%75.91%，Na2O 含量为 2.73%3.97%，K2O 含量为 4.32%5.47%，Al2O3含量为 12.64%14.22%，CaO 含量为 0.21%1.07%，反映了酸性岩浆岩的岩石化学特征。在 QAP 分类图解（图 1）和 R1-R2分类命名图解（图 2）中均投入正长花岗岩，反映河田岩体原岩属正长花岗岩系列。通过岩石化学分析=K2O+Na2()O2/SiO2-4()3，里特曼指数 值能源管理115DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.12.063LOW CARBON WORLD 2022/12钾质系列：A富钾玄武岩；B富钾安山岩；C流纹英安岩；D钾流纹岩；普通岩石：E“普通”火山岩岩区；钠质系列：F贫钾玄武岩；G贫钾安山岩；H钠质英安岩、钠质流纹岩。图4 AnAbOr图解为 2.092.46，属钙性钙碱性岩系，在 AFM 图解中（图 3）投入钙碱性系列；Al2O3（Na2O+K2O+CaO），ACNK 值大于 1.1，标准矿物中 C（刚玉）值大于 1%，未见有 Di（透辉石），属过铝质 S 型花岗岩1。在 AnAbOr 图解（图 4）中投入钠质系列普通岩中。上述特征表明，福建晚侏罗世河田岩体属钙碱性系列，为钾质普通岩系列型。3.2微量元素特征根据长汀区调成果，河田岩体微量元素 Ag、Sn、Li、Rb、Ta、Pb、Nd、Dy 富集，而 Mo、La、Ce、Sr、Zr、Eu贫化，特征元素 Ba/Sr 比值、Rb/Nb 比值总体与华南同熔型花岗岩相近。球粒陨石标准化模式图上，Rb、Th、U、Ta、Pb、Y 强烈富集，Nb、Ba、Sr、Nb、Eu 显著亏损，与大陆上地壳较为接近。3.3稀土元素特征据长汀区调成果，稀土总量（REE）=86.3310-6237.1710-6，轻重稀土比值（LR/HR）=1.499.41，（La/Yb）N=0.8910.67，（Ce/Yb）N=0.7313.86，指示轻重稀土分馏较明显，其中重稀土分馏不明显。Eu 值为 0.150.70，Eu 具明显负异常，与地壳重熔型花岗岩相似2。稀土配分曲线呈现右倾趋势，轻稀土富集，重稀土分馏程度低，曲线平缓，Eu 负异常明显，与大陆上地壳平均值形态相似，反映岩浆分异程度较高，与同熔型花岗岩相似。1a硅英岩；1b富石英花岗岩；2碱性长石花岗岩；3a正长花岗岩/普通花岗岩；3b二长花岗岩；4花岗闪长岩；5英云闪长岩；6*石英碱性长石正长岩；7*石英正长岩；8*石英二长岩；9*石英二长闪长岩/石英二长辉长岩；10*石英闪长岩/石英辉长岩/石英斜长岩；6碱性长石正长岩；7正长岩；8二长岩；9二长闪长岩/二长辉长岩；10闪长岩/辉长岩/斜长岩。图1 QAP分类图解1厄塞岩；2碱性辉长岩；3橄榄辉长岩；4辉长苏长岩；5正长辉长岩；6二长辉长岩；7辉长岩；8正长闪长岩；9二长岩；10二长闪长岩；11闪长岩；12霞石正长岩；13正长岩；14石英正长岩；15石英二长岩；16英云闪长岩；17碱性花岗岩；18正长花岗岩；19二长花岗岩；20花岗闪长岩；R1=4Si-11（Na+K）-2（Fe+Ti）；R2=6Ca+2Mg+Al。图2 R1-R2分类命名图解TH拉斑玄武岩套；CA钙碱性岩套。图3 AMF图解能源管理116LOW CARBON WORLD 2022/123.4形成时代郑声俭等3在长汀河田镇东侧的河田岩体少斑中细粒黑云母正长花岗岩中获得全岩 Rb-Sr 等时线年龄为 146157 Ma，陈正宏等4在长汀镇附近的河田岩体少斑中细粒黑云母正长花岗岩获得 LAICPMSUPb 锆石年龄为（162.34.4）Ma，XU 等5获得了河田岩体 LAICPMSUPb 锆石年龄为（152.91.4）Ma，上述均证明河田岩体属晚侏罗世。根据长汀区调成果，河田岩体侵入中侏罗世漳平组，被晚白垩纪世沙县组不整合覆盖，限定了岩体侵入时代在中侏罗世至晚白垩世之间，通过对正长花岗岩进行 LAICPMS 锆石 UPb 定年测试，可知河田岩体正长花岗岩结晶年龄为（159.51.1）Ma，属于晚侏罗世。4 Sr-Nd同位素一般情况下，采用二阶段模式可在很大程度上减少地壳部分熔融阶段 n（Sm）/n（Nd）分馏对模式年龄的影响6。模式年龄代表了物质进入地壳以来所经历的时间，为地壳存留年龄，不代表岩浆事件的时间7。根据长汀区调成果，全岩 Sr、Nd 同位素分析结果显示，87Sr/86Sr=0.75210.7943；（87Sr/86Sr）0=0.74320.7524。3 个样品（87Sr/86Sr）0 比值在 Sr 同位素地幔和地壳演化表明河田岩体物质来源于陆壳。147Sm/144Nd=0.11330.1818；143Nd/144Nd=0.5120；Nd（t）=-10.7000-11.0496。因此，该模式年龄表明河田岩体来源于中古元古代地壳，地壳年龄大概 17.8 亿23.4 亿年左右。5成因及形式构造环境讨论通过岩浆成因及以下标志判断：副矿物组合属磁铁矿榍石锆石型，与华南同熔型花岗岩相似。岩浆成因分析图解中，样品点落到深熔岩浆成因花岗岩范围；在 S 型、型花岗岩判别图解中，样品点落在 S 型花岗岩范围。微量元素 Rb/Sr 均值为5.28，Rb/Nb 均值为 9.03，明显高于中国东部8Rb/Sr和 Rb/Nb 均值（分别为 0.31、6.8）和全球上地壳 Rb/Sr 均值和 Rb/Nb 均值9（分别为 0.32、4.5），反映河田岩体岩浆源自成熟度较高的陆源物质。另外 Ni 均值为 4.9710-6，Cr 均值为 6.3210-6，均远低于原始地幔中 Ni、Cr 的平均值（Ni25010-630010-6，Cr50010-660010-6），稍低于扬子下地壳 Ni、Cr 的平均值（Ni=4910-6，Cr=8210-6）。因此从微量元素来看，河田岩体岩浆物质来源排除了直接由原始地幔基性岩浆分离结晶形成的可能性，与华南同熔型花岗岩相似，岩浆起源于大陆地壳中沉积的源岩。由上述可知，河田岩体岩浆以壳源为主，来源于大陆地壳的沉积岩，属同熔型 S 型花岗岩。王少怀10认为燕山中期晚侏罗世处于同碰撞期的松弛或伸展期。根据长汀区调成果，河田岩体样品点在 R1-R2分类命名图解中落在同碰撞花岗岩区范围，证实了其应形成于燕山中期同碰撞挤压的构造环境。6结语（1）地球化学特征表明，晚侏罗世河田岩体属钙碱性系列，为钾质普通岩系列型；Eu 负异常明显，反映岩浆分异程度较高；河田岩体正长花岗岩结晶年龄（159.51.1）Ma，属于晚侏罗世；模式年龄表明河田岩体来源于中古元古代地壳。（2）福建晚侏罗世河田岩体属同熔型 S 型花岗岩，形成于燕山中期同碰撞挤压的构造环境。参考文献1 邱家骧，林景仟岩石化学M.北京：地质出版社，1991：109.2 李昌年火成岩微量元素岩石学M武汉：中国地质大学出版社，1992：74.3 郑声俭，马金清，黄泉祯，等.福建省侵入岩谱系单位J.中国区域地质，1999（3）：6-15.4 陈正宏，李寄嵎，谢佩珊，等.利用 EMP 独居石定年法探讨浙闽武夷山地区变质基底岩石与花岗岩的年龄J.高校地质学报，2008，14（1）：1-15.5 XU XIANNING,Y ZHANG,D JIA,et al.U-Pb dating ofvolcanic rocks and granites along the Wuyishan Belt:constraints on timing of Late Mesozoic tectonic events in southeast ChinaJ.Acta geologica sinica,2011,85(1):130-144.6 LIEW T C,HOFMANN A W.Precambrian crustal components,plutonic associations,plate environment of the Hercynian Fold Belt of central Europe:indications from a Nd andSr isotopic studyJ.Contributions to mineralogy&petrology,1988,98(2):129-138.7 陈骏，王鹤年地球化学M.北京：科学出版社，2004：33.8 TAYLOR S R,MCLENNAN S M.The continental crust:itscomposition and evolution J.The journal of geology,1985,94(4):57-72.9 高山.关于大陆地壳化学组成研究中某些问题的讨论J.地球科学（中国地质大学