福建安溪康随花岗岩体锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征

2018-01-18黄文昌林云志

福建地质 2017年2期

黄文昌林云志

(福建省闽北地质大队，邵武，354000)

华南东南部华夏地块中生代花岗岩岩浆活动十分强烈，其中以燕山中期、晚期侵入岩最为广泛发育。此次研究安溪康随花岗岩是指福建1∶5万新桥、屏山、溪南、一都幅区域内的燕山晚期早白垩世花岗岩，郑声俭等应用岩石谱系单位方法将其划入玛坑超单元，属燕山期Ⅳ幕活动产物，该时期侵入岩分布广泛，规模较大，是福建省内仅次于燕山中期的一次岩浆侵入活动[1]。笔者根据花岗岩锆石U-Pb定年和岩石地球化学的研究，探讨岩浆岩的侵入年代和构造环境演化。

1 区域地质概况

康随早白垩世花岗岩体分布于安溪县西北部桃舟乡康随-棠棣一带，位于闽西南坳陷带与闽东火山断坳带交接部位，处于永定—闽江口北东东向断裂带中，周边出露有下三叠统溪口组、中三叠统安仁组、上三叠统文宾山组、下侏罗统梨山组、上侏罗统南园组。康随早白垩世花岗岩呈岩株状产出，北东向展布，出露面积约66 km2，其与溪口组及南园组呈侵入接触关系，被上白垩统沙县组不整合覆盖(图1)。

图1 康随花岗岩分布区地质简图Fig.1 The sketch geological map of the Kangsui granite1—晚白垩世沙县组/晚侏罗世南园组；2—早侏罗世梨山组/晚三叠世文宾山组；3—中三叠世安仁组/早三叠世溪口组；4—早白垩世含斑细粒花岗岩；5—早白垩世少斑细粒花岗岩；6—早白垩世似斑状中细粒花岗岩；7—早白垩世似斑状中粒花岗岩；8—侵入界线；9—角度不整合界线；10—断层界线；11—岩相界线；12—样品采样位置及编号；13—年龄样采集位置及年龄值

2 岩石学特征

康随花岗岩多呈浅肉红色，局部为肉红色，具似斑状结构，块状构造。岩石结构相较为发育，主期结构从第一次脉动次到第四次脉动次可分为含斑细粒、少斑中细粒、似斑状中细粒、似斑状中粗粒结构。各单元的主要造岩矿物成分相同，由钾长石、斜长石、石英、黑云母组成，含量相近。主期各结构单元呈一定的变化规律，表现为似斑晶含量逐渐增加、粒径变粗；基质中石英、钾长石含量逐渐增高，矿物粒度由细到粗(表1)，具有典型的同源岩浆结构演化的特点。

副矿物常见有锆石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿等，次要矿物见有磷灰石、独居石、绿帘石和辉石、榍石，未出现碱性花岗岩中特征的霓石、钠闪石等矿物，其组合类型属磁铁矿-磷灰石-锆石型，与华南同熔型花岗岩相似。

锆石多呈黄色、浅玫瑰色，透明，少量呈半透明，金刚、玻璃光泽，复正方双锥体，粒径0.06～0.25 mm，伸长系数1∶1.2至1∶3，多由{110}、{100}、{111}、{131}组成聚形，或由{110}、{100}、{111}组成聚形，以及{110}、{111}组成聚形、和{111}组成聚形。常含气液固态包体，个别见锆石包晶。

表1康随花岗岩体岩石特征

Table1ThemineralcharacteristicoftheKangsuigranite

岩石名称含斑细粒花岗岩(γ1K1)少斑细粒花岗岩(γ2K1)似斑状中细粒花岗岩(γ3K1)似斑状中粒花岗岩(γ4K1)岩石结构含斑细粒结构,似斑晶含量3%,粒径一般2～5mm,基质具细粒花岗结构,粒径0.5～1mm少斑细粒结构,似斑晶含量5～9%,粒径一般6～8mm,基质具细粒花岗结构,粒径1～2mm似斑状中细粒结构,似斑晶含量10%～15%,粒径一般8～12mm,基质中细粒结构,粒径1.5～3mm似斑状中粒结构,似斑晶含量12%～20%,粒径12～16mm,基质中粒花岗结构,粒径2.2～5mm含量钾长石48%(似斑晶3%)50%(似斑晶7%)52%(似斑晶12%)54%(似斑晶15%)斜长石23%19%15%12%石英25%28%30%32%黑云母4%3%3%2%

磁铁矿呈黑色，褐黑色，晶体多呈次八面体，不规则粒状、碎粒状。常见与长英质矿物及黑云母等矿物连生，部分呈细粒状被其包裹或与其相嵌。金属至暗金属光泽，硬度较大，条痕褐红色或黑色，具强磁性。

3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测年

此次分析选用的样品KS24-TW1为第三次脉动次似斑状中细粒花岗岩，岩石样品新鲜，未见蚀变和热液改造的痕迹。锆石阴极发光照相是由北京锆年领航科技有限公司完成，U-Pb年龄测试及微量元素元素分析则是由中国地质科学院国家地质实验测试中心完成，锆石测试点的同位素比值、U-Pb表面年龄、U-Th-Pb含量计算采用ICPMS-DataCal软件处理，U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot程度完成。

所选锆石主要为长柱状，个别呈短柱状，多数锆石颗粒自形程度较好。康随花岗岩锆石阴极发光CL图像显示出多数锆石具有典型的岩浆韵律环带结构(图2)康随花岗岩体中的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年。分析测试结果见表2，共计14个分析点，锆石U和Th的含量集中在64.0×10-6～3 257.1×10-6和55.4×10-6～1 767.0×10-6，锆石颗粒的Th/U比值具有稳定的范围，介于0.54～1.84。上述锆石形貌、阴极发光CL图像特征、Th/U比值特征均与典型的岩浆结晶锆石相符，表明所有测年锆石均为岩浆结晶的产物。康随花岗岩锆石U-Pb加权平均年龄和年龄谐和图(图3)显示，测试的锆石点数据较集中，均落在谐和线上及其附近，测试结果表明14个206Pb/238U分析数据的加权平均年龄为(129.3±1.6)Ma(MSWD=0.92)，谐和年龄值为(130.5±2.4)Ma(MSWD=0.89)，二者十分接近，说明测试结果较为可靠，代表了花岗岩的结晶年龄，即康随花岗岩形成于早白垩世，属燕山晚期。

图2 康随花岗岩锆石CL图像和靶区位置Fig.2 CL image and target location of zircons of the Kangsui granite

表2安溪康随花岗岩体中LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年

Table2LA-ICP-MSzirconU-PbisotopicdatingoftheKangsuigranite

点号(×10-6)ThUTh/U同位素比值207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s表面年龄(Ma)207Pb/235U1s206Pb/238U1s1563.71018.30.550.04920.00210.13990.00610.02020.0004133.05.5129.02.32221.4149.21.480.06440.00600.16820.01790.01860.0008157.915.6118.85.13376.6318.81.180.05390.00520.15000.01330.02040.0005141.911.7130.02.94122.9714.20.170.04850.00550.13150.01150.02040.0009125.410.3130.25.451767.03257.10.540.05550.00360.15670.01060.02030.0007147.89.3129.84.56455.8314.91.450.05560.00400.14850.00980.02060.0006140.68.7131.23.87241.9298.50.810.06370.00430.17200.01190.01980.0005161.210.3126.33.48426.3368.91.160.05830.00380.15550.01010.02000.0005146.88.9127.73.29246.7171.71.440.07840.00610.21380.01470.02030.0005196.712.3129.53.0101310.6711.51.840.05480.00260.15030.00680.02000.0003142.26.0128.01.911347.4306.61.130.06030.00400.16680.01140.02000.0004156.79.9127.92.412179.8144.91.240.06590.00650.17780.01470.02090.0005166.212.7133.23.213187.1138.51.350.08770.00920.22190.01750.02030.0006203.514.5129.33.814378.3501.10.750.05860.00330.16800.00910.02100.0004157.77.9134.02.4

图3 康随花岗岩锆石U-Pb加权平均年龄(a)和年龄谐和图(b)Fig.3 Zircon U-Pb weighted average ages(a)and concordia diagram(b)of the Kangsui granite

4 岩石地球化学特征

4.1 岩石化学特征

图4 康随花岗岩A/CNK-A/NK图解Fig.4 A/CNK-A/NK diagram of the Kangsui granite

康随花岗岩的主量元素含量(表3)显示，SiO2为75.43%～77.68%(平均76.47%)，碱总量(Alk)为7.32%～8.00%(平均7.77%)，MgO为0.072%～0.29%(平均0.14%)，CaO为0.33%～0.43%(平均0.38%)，碱度率(A.R)为2.58～3.96(平均3.01)，分异指数(DI)为93.11～94.69，总体显示了康随花岗岩体高硅富碱贫钙镁的特点，岩浆分异演化较彻底。里特曼组合指数(δ)为1.55～1.95，表明该岩石属于钙碱性岩。K2O/Na2O比值为1.65～1.69(平均1.40)，属富钾型；A/CNK比值为1.06～1.21(平均值1.14)，在A/CNK-A/NK图解(图4)中，样品全部落入过铝质区域，属铝过饱和岩系。岩石主量元素中，Al2O3、CaO、MgO、P2O5、TFeO(全铁)、TiO2与SiO2呈负相关，K2O、Na2O和SiO2大致呈正相关，显示了同源岩浆演化的特点。上述特征总体表明，康随花岗岩属钙碱性岩系列的高钾过铝质酸性侵入岩。

4.2 稀土元素特征

稀土元素总量为138.9×10-6～236.5×10-6，平均186.8×10-6，低于世界酸性岩平均值288×10-6。在稀土配分模式图(图5)上，各稀土配分曲线几近一致，显示同源岩浆演化特点。 (La/Yb)N值为2.23～13.54，(La/Sm)N值为1.95～6.93，稀土配分模式图呈微向右倾的“海鸥”型曲线，轻重稀土分馏不明显。LREE总量与∑REE呈同消长，而重稀土总量变化小，表明岩体的∑REE的差别主要是由LREE引起的。δEu为0.11～0.58(平均0.29)，为强-中等负铕异常，表明该岩体经历的一定程度的斜长石的分离结晶作用。

表3康随花岗岩主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果

Table3Theanalyticresultofmajorelements(%)andtraceelements(10-6)oftheKangsuigranite

岩性含斑细粒花岗岩少斑细粒花岗岩似斑状中细粒花岗岩似斑状中粒花岗岩岩性含斑细粒花岗岩少斑细粒花岗岩似斑状中细粒花岗岩似斑状中粒花岗岩样号KS-13KS-22KS-24KS-26KS-30样号KS-13KS-22KS-24KS-26KS-30SiO275.5977.6875.4377.1676.48Ni11.04.45.84.96.2TiO20.060.090.190.090.13Rb136307180311296Al2O312.9311.9512.8712.1412.47Sr42519.612021.454.3Fe2O30.520.220.050.130.05Th12.240.222.029.335.1FeO1.240.821.191.111.11V43.53.313.34.27.4MnO0.080.080.040.030.02Ta6.610.06.66.66.6MgO0.290.0720.150.0720.12Rb/Sr0.32015.6631.50014.5335.451CaO0.430.330.380.370.38Rb/Nb9.259.3911.926.1011.43Na2O3.012.942.923.112.92La35.5824.1244.1821.3533.72K2O4.964.384.764.894.94Ce60.2548.2664.8529.6450.83K/N1.651.491.631.571.69Pr6.426.37.725.257.15P2O50.0160.0060.0400.0070.012Nd22.7723.7225.9316.6823.18烧失量0.511.221.461.141.54Sm4.167.774.014.034.7总量99.699.899.5100.2100.2Eu0.390.290.760.270.45A/CNK1.161.171.211.091.25Gd3.977.863.984.244.61Alk7.977.327.688.007.86Tb0.571.780.781.090.82K/Na1.651.491.631.571.69Dy3.339.873.835.845.00DI92.694.593.194.794.0Ho0.712.180.781.301.15A.R2.62.82.52.92.6Er2.137.012.354.103.59Cu18.222.020.619.624.2Tm0.351.110.350.590.59Pb45.053.015.021.019.6Yb1.877.282.203.503.38Zn40.540.238.319.013.6Lu0.281.090.320.480.5Zr635625496396605Y36.0287.8730.9740.5046.44Bi3.40.230.180.100.10LREE110.46147.4577.22139.98120.03Ba61369.776893.8281HREE126.0545.5661.64115.4066.08Co7.91.32.41.72.1LR/HR0.883.241.251.211.82Cr34.123.636.427.533.5∑REE179.6236.5193.0138.9186.1Hf4.75.34.14.44.8(La/Yb)N12.832.2313.544.116.73Li17.99.710.45.54.2(La/Sm)N5.381.956.933.334.51Nb14.732.715.151.025.9δEu0.290.110.580.200.29

图5 康随花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图(标准化值据Boynton，1984)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of the Kangsui granite(chondrite values after Boyntoy，1984)

4.3 微量元素特征

图6 康随花岗岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(标准化值据Sun and Mcdonough，1989)Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of the Kangsui granite(primitive mantle values after Sun and Mcdonough，1989)

原始地幔标准化微量元素蛛网图(图6)显示，花岗岩微量元素配分模式一致。相对于原始地幔，岩石明显富集大离子亲石元素(Rb、K、Pb)和Th、Ta、Zr、Nd，相对亏损高场强元素(Nb、Ce、P)和Ba、Sr、Ti，而与上地壳相比，除了Ba、Sr、P、Eu、Ti亏损外，总体趋势形态一致，指示了岩体原岩可能源于地壳的部分熔融，经历了高度的分异演化结果。其中P和Ti亏损可能受到了磷灰石和钛铁矿分离结晶作用的影响。Rb/Sr比值0.32～15.67(平均7.49)，高于上地壳的平均值[2]，介于华南同熔型花岗岩与改造型花岗岩之间[3]；Rb/Nb比值6.10～11.92(平均9.62)，接近于上地壳平均值，与华南同熔型花岗岩相似，总体反映了原岩物质可能更多的来源于壳源物质，但又不排除少量幔源物质的加入。

5 岩石成因及其形成构造环境探讨

5.1 岩石形成时代

根据锆石U-Pb定年结果显示，康随花岗岩锆石U-Pb年龄为(129±1.6)Ma，成岩时代为早白垩世中期，构造期次属燕山晚期。

5.2 岩石成因分析

从主微量元素特征来看，康随花岗岩具高硅、富碱、铝过饱和等特点，且富集大离子亲石元素Rb、Ba、K、Pb。Rb/Sr和Rb/Nb比值高于大陆地壳平均值，Ni、Cr等微量元素含量低于或近于大陆上地壳平均值，指示岩体物质来源可能主要为壳源；稀土配分图和微量元素蛛网图的形态与大陆地壳形态大体一致，揭示了岩体物质来源可能为成熟度较高的陆源物质。此外，岩石副矿物中常见有磁铁矿物、钛铁矿、黄铁矿以及特征性的次要矿物如辉石、绿帘石等，与典型I型花岗岩具有相似的特征。岩浆成因分析图解中样品投影点主要投影于外围靠近中心区(图7)，说明岩浆来源深度相对较深，为深熔岩浆花岗岩，后期混入了一些地壳物质所致；同熔型与改造型图解中所有样品均投影于同熔型花岗岩区域(图8)。综合上述特征，康随花岗岩属同熔I型花岗岩，其物源可能主要以壳源为主，亦有部分幔源物质的加入，具有壳幔混合源的特征。

图7 康随花岗岩的Q-Ab-Or图解Fig.7 Q-Ab-Or diagram of the Kangsui granite

图8 同熔型与改造型图解Fig.8 syntectic and transform granite diagram

图9 康随花岗岩构造环境R1-R2判别图解Fig.9 R1 VS R2 diagram of the Kangsui granite for tectonic environment1—地幔分离；2—板块碰撞前；3—碰撞后的抬升；4—造山晚期；5—非造山；6—同碰撞期；7—后造山

5.3 构造环境讨论

中国东部沿海地区中生代岩浆活动十分活跃，为燕山期太平洋板块向东南大陆俯冲的结果。研究区花岗岩体年龄为(129.3 ± 1.6)Ma，时代属早白垩世，构造上处于由燕山中期(末)碰撞挤压向燕山晚期伸展拉张的构造环境转变的阶段[4]。

在地球化学特征上，康随花岗岩属于高钾钙碱性岩石系列，这类系列的花岗岩指示了一种构造体制的变化，而不是一种特定的构造动力学背景[5]，而康随花岗岩地球化学特征具明显的Sr、Eu、Ti负异常和较低的Sr/Y比值，也暗示了岩石处于伸展构造的环境[6]。在Batchelor和Bowden[7]提出的R1-R2多阳离子判别图解上，样品点投影位于造山晚期或非造山、后造山花岗岩区(图9)，显示研究区花岗岩处于一个后造山环境，构造环境处于挤压渐至拉张的转换期。

综上所述，康随花岗岩形成于(129.3±1.6)Ma，处于挤压碰撞构造环境向后造山伸展拉张构造环境转变的阶段。