福州闽侯长安闪长岩岩体的地球化学特征及其地质意义

2011-02-02王翠芝王林刚

地质与勘探 2011年6期

熊欣，王翠芝，王林刚，李骏

(福州大学紫金矿业学院，福建福州 350108)

中国东南大陆边缘自230～150Ma经挤压机制后，又经过挤压向扩张机制转化145Ma(±5Ma)，之后一直处于伸展扩张过程中(洪大卫等，1995;张德全等，2001a、2001b)。在这样的大地构造背景影响下，中国东南沿海地区中生代岩浆活动非常强烈，形成长约1200km、宽约500km的滨太平洋中国东南巨型火山－侵入杂岩(邢光福等，1999、2001)，晚中生代的火山－侵入杂岩分布格外广泛(任纪舜等，1998;王德滋等，1995、2002;李兆鼐等，2003)。对于晚中生代的火山－侵入杂岩，前人在岩浆岩组合、岩石地球化学方面已做了大量工作。大部分人认为晚中生代的火山－侵入杂岩总体属高钾钙碱性系列，具有向碱性过渡的地球化学特征，控制这套火山岩的断陷盆地底部(K1)，出现由玄武岩和大量流纹岩组成的双峰式岩石组合，该期的侵入岩则是以多期次的复式岩体为特征，最具有代表性的是福州和漳州复式岩体(王德滋等，2002)。对于福州复式岩体，前人多集中在复式岩体的后期演化酸性偏碱性的岩浆产物(彭亚鸣等，1984;邱检生等，1999a，1999b，2000;魏春生等，2001)，对于早期的基性、中性岩浆部分报道较少。我们近几年的研究发现在福州盆地边缘，尤其是西边缘串株状的分布有大量的闪长岩岩株，本文重点从岩石地球化学角度展示长安闪长岩体的地质特征，以揭示其与福州地区岩浆活动的关系，说明其地质意义。

1 区域地质概况

福州地区的岩浆活动主要发生于晚中生代，为燕山晚期岩浆侵入活动第一阶段的产物。岩石类型复杂，包括超基性(少量)和基性、中酸性、酸性及超酸偏碱性岩类。它们常呈复式岩体产出，先后关系清楚，以福州复式岩体为典型。福州复式岩体从老到新由官山、南屿、谢坑、涧田等基性－中酸性岩体，福州、丹阳花岗体和魁岐、旗山、笔架山等钾长花岗岩、钾长花岗斑岩组成，为一个较完整的岩浆演化旋回的产物。即官山岩体(辉长岩体)→谢坑岩体(黑云母石英闪长岩)、涧田岩体(花岗闪长岩)→丹阳岩体(二长花岗岩体)→福州岩体(中粗粒花岗岩、细粒花岗岩)→魁岐复式岩体(晶洞碱性花岗岩)、旗山岩体(晶洞钾长花岗岩)、笔架山岩体(花岗斑岩体)，并认为它们具有由M型→I型→S型→A型的演化规律(图1)(吴郭泉，1991)。它们常与早白垩世火山岩伴生，具有相同的岩石类型和演化特点，同属钙碱性岩浆系列，是同源岩浆不同活动方式的产物。

根据侵入体的群居关系、接触关系、同位素年龄及岩石结构、成分演化等特征，福州地区的闪长岩被划入11个超单元中晚白垩钟腾超单元，由早次单元中性岩向晚次单元中酸性岩演化，依次可划分为暗灰色细粒辉石闪长岩、灰色细粒石英闪长岩、浅灰色细粒石英二长闪长岩、浅肉红色(少斑)中细(中)粒花岗闪长岩等4个单元，主要分布金沙、赤石、溪口、东桥、埔前、虎浿、洋中、九都、三都、南哨(福建省地质调查研究院，2007)。福州盆地周边的闪长岩大部分均呈岩株状，分布于福州盆地的边缘，尤其是西南与东北边缘，主要分布于南屿、涧田等地(如图1)。

图1 福州地区地质构造示意图Fig.1 Schematic geological map of the Fuzhou area花岗斑岩(或正长斑岩);2－钠闪石晶洞花岗岩;3－含黑云母晶洞花岗岩;4－黑云钾长花岗岩;5－二长花岗岩;6－花岗闪长岩、石英闪长岩;－闪长岩;8－辉长岩;9－火山口;10－白垩纪火山岩;11－侏罗纪火山岩;12－断层;13－地质界线;14－研究区;Ⅰ－闽西北隆起带;Ⅱ－闽东火山断拗带;Ⅱ1－屏南—黄田断陷带;Ⅱ2－赛岐—闽清断隆带;Ⅱ3－霞浦—闽侯断陷带1－granite－porphyry(or syenite－porphyry);2－riebeckite－miarolitic granite;3－biotite miarolitic granite;4－biotite potash feldspar granite;5－admellite;6－granodiorite(or quartz diorite);7－diorite;8－grbbro;9－crater;10－cretaceous volcanic rocks;11－Jurassic volcanic rock;12－fault;13－geological boundary;14－study area;Ⅰ－Minxibei upwarping zone;Ⅱ－Mindong volcanic downwarping zone;Ⅱ1－Pingnan－Huangtian fault down-warping zone;Ⅱ2－Saiqiminqing fault upwarping zone;Ⅱ3－Xiapu－minhou fault downwarping zone

2 长安岩体的岩相学特征

长安岩体分布于福州大学旗山校区南部(图2a)，出露在北长安山南坡、南长安山北坡及两山之间的山坳中。从区域地质看，它位于福州复式岩体的西边缘(其南边的官山岩体也是位于福州盆地的西边缘)，面积约3km2，为一个主体为闪长岩、边部局部辉石较多(依据化学成分，岩石名称就成要定成辉石闪长岩，呈析离体状，绿泥石化、绿帘石化较强)的小型闪长岩杂岩体(图2 b－e)。岩体被多条北东向的霏细岩脉(为主要后期岩脉，限于篇幅，本文在此不能进一步叙述，另文讨论)、辉绿(玢)岩脉、细粒花岗岩脉、石英脉切割，显示本区有规模较小但很频繁的岩浆活动。这里各种脉与岩体之间的穿插关系非常清楚，在两者的接触带上明显看到闪长岩体一侧有明显的挤压破碎带，片理化明显，而在晚期岩脉一侧，岩浆的流动构造发育(图2f，g)

3 岩石地球化学特征

为了解长安岩体的岩石地球化学特征，我们分中心相和边缘相系统采取岩石样品55件，切制光薄片35件，并对其中的14件蚀变较弱的岩石样品进行了主量元素、微量元素、稀土元素分析，其地球化学特征与一般闪长岩的地球化学特征一致。

3.1 主量元素特征

长安闪长岩SiO2为52.79% ～58.02%，平均54.94%，并且中心相岩石的 SiO2偏高，而边缘相SiO2偏低;Na2O为2.76% ～3.80%，平均3.48%; K2O为0.91% ～2.95%，平均为1.66%;Na2O＞K2O;里特曼指数σ一般为1.70～3.3(仅一个样4.1)，平均为2.20，AR一般为1.4～1.9，平均为1.50，属钙碱性的范围(邱家骧，1985)(见表1)。

3.2 微量元素特征

为了解本区闪长岩的微量元素特征，我们分别分析了14个闪长岩样品，发现本区闪长岩微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb，而低Nb、Ta、Ti Zr、Hf、的特点(见表2、图3)，表现出岛弧/活动大陆边缘产生的钙碱性岩系的地球化学特征(Wilson，1989;李昌年，1992;赵振华，1997)。

3.3 稀土元素特征

本区14个闪长岩样品的稀土元素特征是∑REE为119.327～169.148，平均143.273;LREE/ HREE为8.550～11.672，平均9.435;δEu 0.679～1.005，平均0.871;(La/Yb)N为9.714～13.833，平均10.905。本区闪长岩的稀土分配模式具有明显右倾典线，没有明显的Eu异常或仅具弱的负Eu异常(见表3、图4)，这与一般的闪长岩的稀土元素分配特征一致的(王中刚等，1989)。

表1 长安闪长岩体的主量元素及K2O+Na2O、σ、AR值Table 1 Major elements and values of K2O+Na2O，σ，and AR of the Chang，an diorite

图2 长安闪长岩岩体的岩相特征Fig.2 Photos showing lithofacies characteristics of Changan dioriteA－长安闪长岩岩体的分布(分布于南、北长安山之间);B－闪长岩;C－辉石闪长岩;D－闪长岩的主要矿物组成(基性斜长石、角闪石、黑云母);E－辉石闪长岩的主要矿物组成(基性斜长石、角闪石、黑云母及少量辉石);F－闪长岩与霏细岩接触带(霏细岩中有流动构造，表现为钾长石的定向排列;闪长岩片理化);G－霏细岩与闪长岩接触带上霏细岩具流动构造A－Distribution of Changan diorite body(Between north Changanshan and south Changanshan);B－diorite;C－pyroxene diorite;D－main mineral composition of the diorite(plagioclase，amphibole，biotite);E－main mineral composition of the pyroxene diorite(plagioclase，amphibole，biotite and minor pyroxene);F－contact zone of diorite and felsite(flow structure in felsite appears as the orientation of potassium feldspar;foliated belt in diorite);G－flow structure in felsite at contact zone of diorite and felsite

图3 闪长岩的微量元素组成Fig.3 Trace elements of the Chang，an diorite

4 讨论

从福州地区岩浆岩地质特征及其演化历史来看，本区的闪长岩可以说是福州复式岩体的早期产物(由于测年数据还没有出来，目前只能从其岩相学和岩石地球化学与福州复式岩体的关系来推测)，在AR－SiO2图解上，属于福州岩浆演化中的从钙碱性到碱性系列演化的早期(见图5)。本区长安闪长岩岩体的发现，可以说填补了福州复式岩体从超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→碱性的演化序列中的基性和中性岩的过渡部分，因为前人研究中的基性岩主要指官山岩体，其实，其SiO2小于45%，(42.88%，洪大卫，1987;43.74%，本研究)，按岩浆岩划分标准，官山岩体应划入超基性岩大类(邱家骧，1985)，其之后就是涧田岩体花岗闪长岩SiO2为64.4%、谢坑岩体的黑云母石英闪长岩SiO2为64.65%，再后就演化为丹阳岩体的二长花岗岩、福州黑云母花岗岩岩体、魁岐碱性花岗岩体、笔架山花岗斑岩体。从整个福州岩体的演化中看，本区岩石的发现填补了福州复式岩体的演化系中的偏基性的岩浆类型的空白，具有重要的岩浆演化方面的研究意义。

表2 长安闪长岩体的微量元素(wB×10－6)Table 2 Trace elements of Changan diorite(wB×10－6)

表3 长安闪长岩体的稀土元素分析Table 3 REE analysis of the Chang，an diorite

图4 闪长岩的稀土元素分配模式Fig.4 REE pattern of the Chang，an diorite

本区闪长岩明显具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb等大离子亲石元素，而低Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素的特点。在原始地幔标准化的微量元素图形中，这些处于正尖峰的大离子亲石元素正是附加(增加)于产生玄武岩浆的地幔楔中的消减带组分和产生花岗质岩浆的地壳的易熔组分(王德滋等，2002)，而处于正低谷位置的元素高场强元素，则反映出幔源物质的特点，这种富大离子亲石元素而贫高场强元素的微量地球化学元素特征，反映了本区处于表现出岛弧/活动大陆边缘的消减带的大地构造环境(McCulloch and Gamble，1991)，这也体现了我国东南沿海一带中生代晚期的岩石圈消减和玄武岩底侵相结合的中国东南部晚中生代火成岩成因模式(周新民，李武显，2000;邢光福等，1999、2001; Wang Q et al，2005)，与广泛的壳幔混合作用有关(Collins W J et al.，1982;Creaser R A et al，1991; Whalen J B et al，1987;Duchesne J C，et al.，1997;薛怀民等，1996;徐夕生等，1999;陶奎元等，1999)。

由稀土元素总量∑REE变化来看，从官山、南屿、长安、谢坑、涧田、丹阳、福州、魁岐、笔架山，总的趋势是从小到大，12.37→135.52→143.27→173.72→121.71→214.18→137.56→241.28→185.29，δEu则从正异常到无异常、弱负异常再演化大的负异常，即3.056→0.705→0.866→0.590→0.896→0.666→0.452→0.287→0.386，总体上也体现了本区的闪长岩是福州地区中生代岩浆活动较早期的产物，即与南屿闪长岩相类似，属于分离结晶作用早期的产物(图6)。相对而言，福州复式岩体的岩浆从早到晚，重稀土含量由低到高，魁岐碱性晶洞花岗岩最高，负Eu异常较大，说明幔源组成较高，并经过强烈的岩浆分异作用(图7)，这种高幔源组分的A型花岗岩与在福建东南沿海地区政和－大埔断裂和长乐－南澳断裂之间广泛分布的晚中生代双峰式火山岩在时间、空间上正巧复合，且均与伸展构造有关，属于典型的陆缘伸展减薄构造岩浆组合，表明中国东南地区燕山期构造岩浆活动到此趋于尾声(王德滋等，2002)。

图5 长安闪长岩体与福州各期岩体的碱度对比Fig.5 AR comparison of the Chang’an diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1－官山辉长岩岩体;2－涧田花岗闪长岩岩体;3－谢坑黑云母石英闪长岩岩体;4－丹阳二长花岗岩岩体;5－福州黑云母花岗岩岩体;6－魁岐碱性花岗岩体－1(中粗粒黑云母花岗岩);7－魁岐碱性花岗岩体－2(中粗粒碱性花岗岩);8－魁岐碱性花岗岩体－3(斑状碱性花岗岩);9－魁岐碱性花岗岩体－4(细粒碱性花岗岩);10－笔架山花岗斑岩岩体;▲－长安岩体(本研究，14个样品平均)1－Guanshan grbbro;2－Tianjian granodiorite;3－Xiekeng biotite quartz diorite;4－Danyang admellite;5－Fouzhou biotite miarolitic granite;6－Kuiqi alkali granite－1(medium coarse biotite granite);7－Kuiqi alkali granite－2(medium coarse alkali granite);8－Kuiqi alkali granite－3(porphyritic granite alkali granite);9－Kuiqi alkali granite－4(fine alkali granite);10－Bijiashan granite porphyry;▲－Changan diorite(this study，mean value of 14 samples)

5 结论

岩相学、岩石地球化学特征显示出，本区的闪长岩为中性偏基性部分的闪长岩，是福州复式岩体演化早期阶段的产物，填补了福州复式岩体的基性和中性岩的过渡部分，具有如下基本特点:

(1)本区的中性岩浆岩体为一小岩株，主体为闪长岩，边部局部分布有辉石闪长岩;

(2)闪长岩体的主量元素中SiO2为52.79% ～58.89%，碱度AR为1.4～1.9，属钙碱性的范围;

(3)微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb，而低Nb、Ta、Ti、Zr、Hf的特点，具有岛弧/活动大陆边缘环境岩石的微量元素地球化学特征;

(4)稀土元素∑REE为119.327～169.148，稀土分配模式具有明显右倾典线，没有明显的Eu异常或仅具弱的负Eu异常，显示其是岩浆演化早期阶段的产物。

图6 长安闪长岩体与福州各期岩体的W(La)—W(La)/W(Sm)对比Fig.6 W(La)—W(La)/W(Sm)comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1－官山辉长岩岩体;2－长安闪长岩;3－南屿闪长岩;4－谢坑黑云母石英闪长岩;5－涧田花岗闪长岩岩体;6－丹阳二长花岗岩;7－福州黑云母花岗岩岩体;8－魁岐碱性花岗岩体;9－笔架山花岗斑岩岩体(注:①西藏冈底斯岩带燕山晚期花岗岩类，闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩属于平衡部分熔融的产物;②冈底斯岩带斑状黑云母花岗岩，为分异结晶形成(赵振华等，1981)1－Guanshan grbbro;2－Changan diorite;3－Nanyu diorite;4－Xiekeng biotite quartz diorite;5－Tianjian granodiorite;6－Danyang admellite;7－Fouzhou biotite miarolitic granite;8－Kuiqi alkali granite;9－Bijiashan granite porphyry

图7 长安闪长岩体与福州各期岩体的稀土元素对比Fig.7 REE comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods

［注释］

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