福建东山中生代花岗岩的LA-ICP-MS锆石同位素定年及其地质意义

黄长煌

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

福建东山位于长乐—南澳构造带的南段，是中生代同构造花岗岩类密集分布区*福建省地质调查研究院，厦门市幅、东山县幅1∶25万区域地质报告，2002。*福建省地质调查研究院，福建省区域地质志，2011。[1]，也是研究变形变质及同构造岩浆活动的典型区域，受到了众多学者的关注[2-10]。由于岩石中普遍发育的矿物定向排列形成的面理和线理，曾被作为变质作用的典型特征，归属于澳角群的亲营山组和岩雅组，时代为志留纪或前泥盆纪*福建省地矿局区域地质调查队,南京地质矿产研究所，长乐—东山断裂带、平潭—南澳褶皱带性质及意义的研究，1988。收稿日期：2015-08-03作者简介：黄长煌 (1962-)，男，高级工程师，地质矿产专业。；近年来，由于地质调查的不断深入，以及获取的锆石精确定年等新资料，其中部分已被划归晚侏罗世或早白垩世花岗岩 。表壳岩划归亲营山组，时代一般为前泥盆纪。早期发现变形变质侵入岩体主要依据野外地质特征，如侵入接触关系、变形变质程度，及少量锆石同位素测年资料分析。近年来，部分研究人员提出长乐—南澳断裂岩浆带有5期侵入岩，即早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、早白垩世中期、早白垩世晚期和晚白垩世，早侏罗世和早白垩世中期未发现，其余均有分布。

图1 福建东山地区地质略图Fig.1 Geological map of Dongshan in Fujian1—第四系；2—下侏罗统；3—晚白垩世侵入岩(块状花岗岩)；4—早白垩世第三阶段侵入岩(弱片麻状二长花岗岩)；5—早白垩世第一阶段侵入岩(糜棱岩化花岗岩)；6—晚侏罗世花岗闪长岩；7—晚侏罗世二长花岗岩；8—同位素采样位置

笔者在前人研究基础上，以变形变质花岗岩为研究对象，对典型岩体进行野外地质调查与综合研究，并对锆石LA-ICP-MS 定年分析，将岩浆岩特征与构造作用相联系，分析说明构造-岩浆作用过程。

1 地质概况

福建东山地区属于华夏陆块的边缘，位于长乐—南澳断裂带的东侧(图1)。晚侏罗世及早白垩世侵入岩是长乐―南澳构造带中最为典型的变形花岗岩，并作为长乐—南澳断裂带活动组成部分，形成了长大于20 km，宽大于18 km，两端均延伸入海的岩浆岩带。以变形变质为特征，将侵入岩划分为3个阶段，即晚侏罗世、早白垩世第一、二阶段(区内尚未发现)。未变形变质的花岗岩划分为2个阶段，即早白垩世第三阶段和晚白垩世。

区内晚侏罗世花岗岩分布较广泛，以牛犊山复式岩体最为典型，出露有花岗闪长岩和二长花岗岩，岩体呈长条状北北东向展布。在东山岩仔海滩同时代的花岗闪长岩侵入于亲营山组(176.7 Ma)。邻区福清上楼二长花岗岩被晚侏罗世南园组火山岩不整合覆盖 ，故一般划归晚侏罗世。岩性为二长花岗岩或花岗闪长岩，变形达糜棱岩，具糜棱结构。残斑晶(10%)主要为斜长石、角闪石等，具定向排列；基质为二长花岗质或花岗闪长质(90%)，均具定向排列，长石、石英具长柱状，方向为30°，近于水平；暗色矿物局部呈条带状集合体，闪长质包体及矿物残斑的“σ”构造发育，并显示左行运动特征。镜下观察表明岩石遭受强韧性剪切作用，原岩的结构、构造完全消失，矿物全被碾成糜棱基质，后期局部发生重结晶作用，形成石英、钾长石、斜长石、角闪石、黑云母等新生矿物，矿物长轴定向排列。原岩包含闪长质包体(3%)，呈长轴状，具定向排列，其形态及组合均呈左行运动特征。

早白垩世第一阶段为强糜棱岩化正长花岗岩，见于牛犊山。岩石呈肉红色，具强糜棱岩化结构。残斑为钾长石、斜长石等，基质为长英质。钾长石、石英等呈长柱状近于水平排列形成线理。镜下观察具糜棱结构，岩石由碎斑(10%)和糜棱基质(90%)组成。碎斑呈眼球状、透镜状，直径为0.5～3 mm，长轴具定向排列，碎斑成分有斜长石、钾长石、石英(波状消光或亚颗粒化)；基质呈细小条痕状，其中石英具拉伸线理近水平排列。

早白垩世第二阶段花岗岩区内未发现。区外见陈城正长花岗岩，岩石常呈条带状构造，糜棱岩化，由碎斑(30%)和糜棱基质(70%)组成。碎斑主要为长石，呈碎裂状、眼球状，直径为0.8～3.5 mm，长轴具定向排列；基质为长英质，石英具拉伸线理定向排列。

早白垩世第三阶段为二长花岗岩或正长花岗岩，见于牛犊山东侧的东郑。侵入体呈长条状，因露头较差未发现接触关系。岩石具弱片麻状构造，片麻理由长英质和黑云母等定向排列所致，矿物排列也呈左行运动特征。镜下观察表明造岩矿物有石英、钾长石、斜长石、黑云母，各矿物分布较均匀，长轴略显定向。粒径多数为0.5～4 mm，少数(10%)钾长石矿物粒径为10～25 mm，呈似斑晶。

晚白垩世为块状花岗岩，分布于研究区东部，主要岩性为二长花岗岩和正长花岗岩，呈长条状沿北北东向展布。侵入于早白垩世第三阶段二长花岗岩，接触带见有冷凝边及硅化等蚀变。

2 样品采集及测试方法

测试样品均在东山地区采集，包括1∶25万东山县幅的牛犊山岩体和亲营山岩体。各岩体总体呈长条状北北东向展布，属于同一岩浆带。共采集5件样品，采自东山通港公路壁及亲营山和前楼的新鲜岩石。

经过详细野外地质观察、镜下鉴定，并配采了人工重砂及全岩硅酸盐、稀土、微量元素等样品。锆石测试是在人工重砂的基础上挑选锆石，进行制靶、CL图像、透反，定年测试在中国地质科学院矿产资源研究所同位素研究室完成。锆石微量元素含量和U-Pb同位素定年利用LA-Q-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为Newwave UP213，ICP-MS为Bruker M90。激光剥蚀过程中采用氦气作载气，氩气为补偿气，以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个Y型接头混合。每个时间分辨分析数据包括15～20 s的空白信号和45 s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal[11-13]完成。

3 分析结果

3.1 岩石化学及地球化学

东山地区变形强烈的岩石相当一部分的原岩属花岗岩类，具有Ⅰ型或壳幔混合型特征，也得到了本次岩石化学、微量及稀土元素特征的证实(表1)。主量元素为SiO269%～78%，CIPW石英28.39%～46.65%，Al2O312.01%～15.74%，CIPW刚玉0.15%～4.81%，显示铝过饱和；分异指数(DI)93.80%～98.48%；岩石的碱度率(AR)指数为2.20%～3.88%，反映岩石的碱含量较高。

表1 全岩常量和稀土元素分析数据 (主要元素：wt%;稀土元素：×10-6 )

续表1

稀土元素总量较低，一般为92.98×10-6～257.70×10-6，轻重稀土比值为1.85～9.20，为轻稀土富集型。特征值δEu一般为0.5～0.6，变化较小，为铕弱亏损或无亏损。稀土配分模式呈现左高右低，中间略下凹的曲线(图2)。模型曲线是近于直线的曲线，基本符合I型花岗岩特征，即壳-幔混合型。从稀土模型图上分析，可能随着钾质含量的升高，轻稀土相对富集，即混入了更多的壳源物质，但没有引起铕元素亏损。这也可能是内部分异的结果。

图2 全岩稀土配分模型图Fig.2 Chondrite-normalized REE patterns for Dongshan granites ( N-type MORB,Sun&McDon.,1989 )注：D2001、D2004、D3060为晚侏罗世，D2008为早白垩世第一阶段，D3061为早白垩世第三阶段(据表1)。

3.2 锆石测年成果

对采集于东山地区的5个配套样品，先进行全岩硅酸盐、微量、稀土元素分析，再进行人工重砂、锆石挑选及LA-ICP-MS锆石分析，测得同位素数据，进行校正并计算表观年龄值等。

3.2.1 测年锆石特征

从锆石的特征、测点位置及锆石测点的U/Th比值等均说明锆石定年基础良好、定年可靠。样品D2001、D2004、D2008、D3060、D3061均见有较好的锆石晶形，锆石呈浅黄色、浅玫瑰色，玻璃、金刚光泽。内部有少量气固包体，包体长为0.09～0.2 mm，长短轴比为1∶1.5至1∶4，主要由(100)、(211)组成聚形，次由(100)、(110)、(311)、(131)组成聚形。锆石的长宽比存在较明显差异，样品D2001、D2004、D3060的锆石长宽比为1∶1.5至1∶3，总体呈宽板状；样品D2008、D3061的锆石长宽比为1∶3至1∶4，呈细长柱体。CL影像表明，锆石振荡生长环带发育，呈灰-黑交替出现的纹理，一般出现3～8个，边界平直，连续性良好，说明锆石的生长环境为岩浆变化结晶形成。

U/Th比值为0.35～1.15，均大于0.2，属岩浆成因锆石，不同样品差异不明显。

锆石各测点的稀土元素及其配分模式表明，同一样品锆石的配分曲线总体形态相近，为左低右高重稀土相对富集的特征。轻稀土的含量变化明显，重稀土元素不存在明显分异。铕元素亏损轻微，各样品的差异不明显，δEu值为0.6～0.8。

综上所述，5件样品的锆石均属岩浆成因锆石，U/Th比值均大于0.2，稀土配分模式差别较小，锆石作为定年对象具有可靠的基础。

3.2.2 锆石定年与岩浆活动阶段

5个锆石CL影像及206Pb/238U～207Pb/235U的谐和年龄见图3。

晚侏罗世花岗岩3个样品(D2001、D2004、D3060)，获得的206Pb/238U～207Pb/235U的谐和年龄分别为(147.8±0.87)Ma、(143.9 ±1.3) Ma和(144.9 ±0.58) Ma，与206Pb/238U加权平均年龄(147.8±2.1)Ma、(143.9±1.8 )Ma和(144.9±1.1) Ma基本一致，说明定年可靠，取谐和年龄代表成岩年龄。因上述3件样品年龄值已跨越至早白垩世(145 Ma)，为了表达方便，均用晚侏罗世来表示。

图3 定年样品锆石CL影像及谐和年龄图Fig.3 Cathode lum inescence(CL) images and U-Pb concordia diagram of zircons from Dongshan granites

早白垩世第一阶段花岗岩的样品(D2008)206Pb/238U～207Pb/235U的谐和年龄(132.7±1.9)Ma，接近于206Pb/238U加权平均年龄(131.9±1.9)Ma，说明成岩年龄(132.7±1.9)Ma较可靠，属早白垩世。

早白垩世第三阶段花岗岩的样品(D3060)206Pb/238U～207Pb/235U的谐和年龄为(104.1±0.6)Ma，与206Pb/238U加权平均年龄(104.1±1.9)Ma基本一致，属早白垩世。

花岗岩类变形变质的结束是以造岩矿物没有变形(糜棱岩化等)为标志，而早白垩世第三阶段片麻状花岗岩的矿物呈花岗结构，满足了这个条件；晚白垩世(小于100 Ma)块状花岗岩是岩浆没有出现流动构造的张性构造环境下的产物。

4 讨论

4.1 部分变质岩的重新划定

东山地区的变形花岗岩，早期研究(1983年以前)划为变质地层，2002年后牛犊山岩体划归为变形花岗岩。地质调查中发现：①东郑一带的变形岩石(原划分为早侏罗世梨山组)也属花岗岩，岩石具弱片麻状构造、花岗结构，属正长花岗岩。其时代为早白垩世(104.1±0.6)Ma，锆石为岩浆成因，呈板柱状自形晶，CL影像具发育的岩浆振荡环带，没有发现火山碎屑锆石，可排除火山碎屑岩的可能性。②亲营山强烈变形的花岗闪长质或二长花岗质糜棱岩，其特征与牛犊山岩体相似。如具(变晶)糜棱结构，含有角闪石；过铝质及铕亏损不明显；锆石为岩浆振荡环带十分发育的岩浆成因锆石；同位素年龄(144.9 ±0.58)Ma在牛犊山岩体同位素年龄(143.9±1.3)Ma～(147.8±0.9)Ma的范围内，归入晚侏罗世。

4.2 岩浆岩形成阶段

东山地区花岗岩基本可分为3个变形-变质期，变形变质特征具有明显差异。岩石分别为花岗质(变晶)糜棱岩、强糜棱岩化花岗岩、糜棱岩化花岗岩、弱片麻状花岗岩和块状花岗岩。其年龄分别为(143.9±1.3)Ma～(147.8±0.9)Ma、(132.7±1.9)Ma、131～115 Ma、(104.1±0.6)Ma和97 Ma。通过较系统地研究长乐—南澳断裂带的岩浆岩，将花岗岩期次划分为5期(表3)。

第二，商务英语专业仍然属于应用语言类的分支，因此，该专业依旧具备语言学所具有的教学本质和特点，与语言学也有着千丝万缕的联系并受到语言学的制约，并且商务英语的学习和教学过程会体现出语言学的性质特点。

表3 长乐—南澳断裂带花岗岩划分

本次工作表明，东山地区的侵入岩时代与前人的观点相似，仅将晚侏罗世—早白垩世(J3—K11，155～132 Ma)进一步划分为2个阶段，即晚侏罗世(147.9～143.9 Ma)和早白垩世第一阶段(134.0～132.7 Ma)。岩性分别为花岗闪长质或二长花岗质(变晶)糜棱岩和糜棱岩化花岗岩。主要依据：①后者侵入前者，即糜棱岩化钾长花岗岩侵入于变质花岗闪长质或二长花岗质糜棱岩中；②受变形变质作用不同，前者变形更强烈(变晶糜棱岩等)，后者略弱(糜棱岩化)；③二者矿物均具残斑，但前者残斑含量少且颗粒小，后者含量较多且颗粒较大。

该区尚未发现早白垩世第二阶段(131～115 Ma)花岗岩体，邻区澳角片麻状花岗岩(120 Ma)、惠安割山片麻状花岗闪长岩(131 Ma)等为早白垩世第二阶段岩体，该阶段岩石的糜棱岩化，一定程度上说明了115 Ma是早白垩世第二阶段岩浆-构造作用的封闭时间。

早白垩世晚期(104.1±0.6)Ma的二长花岗岩，具弱定向排列，其中的暗色包体也具定向排列，但镜下观察却未见矿物细粒化，晶体边界清楚，未变形变质。说明此阶段岩浆定位后未经变形变质。其时代相当于早白垩世晚期(113～97 Ma)。岩浆的弱定向排列可能属岩浆流动的记录。

块状花岗岩的年龄为91.5 Ma(K-Ar)，与长乐—南澳断裂带花岗岩划分方案的晚白垩世一致。

4.3 花岗岩变形变质期次

晚侏罗世的花岗岩受到2期变形变质作用。岩浆上侵时相伴的闪长质包体呈长轴状，定向排列，其形态及组合均呈左行运动特征，代表了岩浆侵位时的应力及变形，主要是北北东向高角度变形，具岩浆上侵特点。之后的应力作用转化为近水平的左行运动，可能控制了岩体的长条状形态，持续应力作用使固态岩石形成糜棱岩。岩石具糜棱结构，残斑主要为长石、角闪石等，可见“σ”构造。基质矿物细小，石英呈线状，长石、黑云母等呈定向排列。

早白垩世第二阶段花岗岩主要为弱糜棱岩化，岩石为片麻状构造，以他形粒状为主，各矿物略具定向排列，局部见有斑状结构，基质长英质及黑云母等呈定向排列，矿物边缘具重结晶现象，长石破裂呈碎粒化，石英波状消光。

早白垩世第三阶段二长花岗岩呈片麻状构造，微观上没有明显变形变质，基本属岩浆流动构造。晚白垩世侵入岩属块状构造。

综上所述，该区经历了3个期次的岩浆-构造活动，岩浆活动伴随着不同的构造作用，是典型的构造-岩浆过程。早白垩世第三阶段及晚白垩世岩体未发生变形变质。

4.4 岩浆作用与构造运动

前人研究将长乐—南澳断裂带作为造山带，相应的岩浆均置于造山带的5个时期，即造山初期、早期俯冲、峰期俯冲、晚期俯冲及后造山。通过物探及地体构造研究[14]，认为长乐—南澳断裂带是东南亚次大陆的边缘剪切作用的产物，与特提斯洋的闭合、大西洋的张开等重大地质事件有关。虽前人研究存在差异，但均认为长乐―南澳断裂带对岩浆侵入及其变形变质起到重要的作用。

经工作表明，区内长乐—南澳断裂对岩浆作用十分重要，属重要的构造因素。经历了晚侏罗世(143.9±1.3)Ma～(147.8±0.9)Ma、早白垩世第一阶段(132.7±1.9)Ma和第二阶段131～115 Ma3个阶段。此后，长乐—南澳断裂带可能闭合，早白垩世第三阶段和晚白垩世岩浆侵入的构造环境为张性。

晚侏罗世―早白垩世第二阶段的侵入体均为线状或条带状呈北北东向展布。岩体糜棱结构发育，糜棱线理与面理组合形成的构造以左行扭性为主，岩石中角闪石、斜长石、钾长石等残斑呈定向排列，基质石英、长石等呈针柱状近水平排列。这些现象表明了岩浆活动期间，断裂两侧保持高应力状态，形成夹板状，塑造了岩浆体的形态及变形变质特征，这些现象与前人研究相一致。

早白垩世第三阶段至晚白垩世，岩体主要呈长轴状或短轴状，岩石为花岗结构，岩浆流动构造或块状构造，说明长乐―南澳断裂基本闭合，其两侧已连为一体。

东山地区的花岗岩浆活动主要为侧向的扭性应力作用，并不是理想意义的造山作用。即两侧的地质体呈高应力状态，更可能是华南陆块边缘的一种构造活动状态的表现，与吴根耀等的观点，即长乐—南澳断裂带为东南亚次大陆的边缘剪切带，岩浆活动受长乐―南澳断裂带左行构造运动控制的认识相一致。

5 结论

(1)亲营山、东郑等原划归为变质岩的地质体，属变形变质花岗岩。

(2)该次LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得了2期变形变质花岗岩的成岩年龄，分别为(143.9±1.3)Ma～(147.8±0.9)Ma和(132.7±1.9)Ma，属晚侏罗世和早白垩世；弱片麻状花岗岩的年龄为(104.1±0.6)Ma，属早白垩世。

(3)花岗岩变形变质经历了3个阶段，分别为晚侏罗世、早白垩世第一、二阶段，时代为148～115 Ma 。变形变质峰期为晚侏罗世(148～144 Ma)，此后趋于减弱。

(4)中生代岩浆活动受长乐—南澳断裂带左行构造运动的控制。

在项目调研工作中得到陈润生总工程师等的指导，徐维光高级工程师审阅并提出很好的修改意见，在此表示衷心的感谢!

1 地矿部福建省地质勘查开发局.福建省地质图(1∶50万)说明书.福州：福建省地图出版社， 1998.

2 黄辉，郭坤一，李声固，等. 福建省长乐—南澳断裂带、平潭—东山褶皱带基本特征的研究. 福建地质，1993，12(1).

3 肖庆辉,刘勇,冯艳芳，等.中国东部中生代岩石圈演化与太平洋板块俯冲消减关系的讨论.中国地质,2010,37(4).

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