福建长汀地区楼前组变质火山岩石组合及形成时代

黄家龙

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

福建省内的楼前组由黄泉祯等创建[1]，庄建民等详细介绍了建组剖面的岩合组合特征[2]，命名地点位于明溪县盖洋镇北7 km处楼前村，系指闽西北震旦系下部一套厚层-块状浅变质中酸性火山岩组合。之前福建省区域地质测量队在1∶200 000三明幅区域地质矿产调查时，将福建明溪盖洋一带的变质火山岩系划为震旦系；葛如庚等将清流、泉上及明溪盖洋等地浅变质火山岩系划分为上震旦统a-c段[3]；福建省地质矿产局将研究区的该套浅变质火山岩系划为下震旦统丁屋岭组与上震旦统[4]。李兼海等建立的震旦纪龙头组为一套以火山碎屑岩为主的砂泥质建造，其中就包含了该组浅变质火山岩[5]。2000年，福建省区域地质调查队开展1∶5万明溪幅、洋源幅、余坊幅、南口幅区域地质调查时，沿用了庄建民等定义楼前组的含义，并将其时代置早震旦世。2011年福建省地质调查研究院在编制福建省第二代地质志时，总结前人研究成果认为楼前组为一套中酸性-酸性火山岩夹火山沉积岩组合，地质时代为震旦纪。虽然不同年代的地质学者对楼前组有不同认识，但对其岩石组合的空间变化、形成可靠的地质时代等均未进行详细系统的研究。

近年来开展的福建1∶5万长汀县等4幅区域地质调查，对长汀县张地地区原划属下震旦统丁屋岭组与上震旦统的浅变质岩系进行了系统的调研，从其底部解体出一套以变质火山碎屑岩为主，夹火山沉积岩的组合。变质火山岩宏观上层理不发育，具块状构造，微观上可见部分残余的石英、长石晶屑。笔者在野外实地详细调研的基础上，通过岩石组合的研究及对比，将该套地层划归楼前组，并根据LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年成果，将其形成时代重新厘定为南华纪。

1 岩石组合及地层对比

图1 长汀张地地区楼前组分布范围地质简图Fig.1 Geological map of distribution range of Louqian formation in Zhangdi area of Changting county1—中新世佛昙组上段；2—中新世佛昙组下段；3—晚泥盆世桃子坑组下段；4—晚泥盆世天瓦岽组上段；5—晚泥盆世天瓦岽组下段；6—早奥陶世魏坊组；7—晚寒武世东坑口组；8—早—晚寒武世林田组；9—震旦纪西溪组；10—南华纪楼前组上段；11—南华纪楼前组下段；12—变质硅质岩层；13—变质流纹英安质晶屑凝灰岩层；14—正断层/逆断层；15—逆冲推覆断层/滑脱断层；16—性质不明断层/地层产状；17—地质体界线/岩性界线；18—同位素年龄值(Ma)/测试方法

研究区位于1∶5万长汀县幅东北部，楼前组分布于瑞金市黄屋—长汀县庵杰北东东向断裂带以北的长汀铁长—张地—谢地一带，呈近南北向展布，出露面积约23.7 km2(图1)。研究区楼前组岩石变形弱、变质浅，原岩的结构、构造多有保留。区内楼前组根据岩石组合的特征，可分上、下2个岩性段，下段为一套浅变质(中)酸性火山碎屑岩夹浅变质火山碎屑沉积岩及少量硅泥质沉积岩；上段以浅变质火山碎屑沉积岩为主，夹浅变质火山碎屑岩、硅泥质沉积岩组合。从早到晚构成了一个较为完整的由强至弱的火山喷发-沉积旋回。

图2 长汀县大悲山西50 m西溪组与楼前组整合接触素描图Fig.2 Sketch map of the conformable contact Xixi formation with Louqian formation in the west 50m of Dabeishan of Changting county①浅灰色厚层变质凝灰质砂岩； ②灰紫色中层变质粉砂岩； ③浅灰绿色中-厚层变质中细粒石英砂岩；④浅灰绿色薄-中层变质泥岩；⑤残坡积土

区内楼前组剖面位于长汀张地地区一带，剖面基本沿铁长乡张地—赖地简易公路测制，剖面上楼前组构造简单，层序可靠，呈单斜产出；且岩石发育齐全，基岩出露连续性较好，接触关系基本清楚(图2)。楼前组为研究区最老的岩石地层单位，未见底，顶部被震旦纪西溪组整合覆盖。在长汀张地南华纪楼前组实测剖面(图3)，张地剖面上楼前组总厚度大于1 612.2 m，可分上、下2个岩性段，层序及分层描述(表1)。

下段(1～8层)：岩性以浅灰、灰色厚-块状变质英安质晶屑凝灰岩、变质英安质晶屑岩屑凝灰岩、变质英安流纹质晶屑凝灰岩为主，夹厚层变质凝灰质砂岩、变质沉凝灰岩及浅灰、灰白色薄-中层变质泥岩、变质含硅质泥岩。早期火山活动强烈，火山喷发规模大，形成下段由空落相晶屑(岩屑)凝灰岩→喷发-沉积相凝灰质砂岩、(含硅质)泥岩的4个韵律旋回，厚度大于455.1 m，变质火山碎屑岩宏观上呈厚层-块状，以层理不发育为典型特征，微观上可见残余有较为自形的石英、长石晶屑，变质(含硅质)泥岩中水平层理发育。

图3 长汀县张地南华纪楼前组实测剖面图Fig.3 The measured section plan of Nanhua period Louqian formation in Zhangdi area of Changting county

表1 长汀张地楼前组实测剖面层序及韵律划分

上段(9～49层)：岩性主要为浅灰色中-厚层状变质凝灰质砂岩、浅灰色厚-块状变质沉凝灰岩、薄-中层状变质泥岩、灰紫色块状变质英安流纹质晶屑凝灰岩、块状变质流纹质岩屑晶屑凝灰岩夹浅灰色厚层-块状变质(含)砂质泥岩、浅灰-深灰色薄-厚层状变质(含)硅质泥岩，偶见夹浅灰色厚层状变质凝灰质砂质泥岩；厚度1 157.1 m。上段主要有4类基本层序组成。

基本层序Ⅰ：厚层状凝灰质砂岩→薄-厚层状含硅质泥岩→沉凝灰岩形成退积型副层序(9～13层)。

基本层序Ⅱ：中-块状凝灰质砂岩→薄-中层状(凝灰质、含砂质)泥岩组成旋回性退积型副层序(14～29层、46～49层)。

基本层序Ⅲ：块状晶屑凝灰岩→薄-中层状(含硅质)泥岩形成火山喷发-沉积韵律(30～35层)。

基本层序Ⅳ：厚-块状沉凝灰岩→薄-中层状(砂质、含硅质或凝灰质)泥岩组成火山喷发-沉积韵律(36～45层)。

以上完整或不完整(部分基本层序具兼并现象)的基本层序组合形成了该段空落相晶屑凝灰岩→喷发-沉积相沉凝灰岩、凝灰质砂岩→沉积相(含硅质)泥岩的3个大的韵律旋回。泥质岩中微细水平层理发育，为水动力较弱低能环境的沉积。砂岩多呈块状层理，偶见斜层理表现了水动力较强高能环境的沉积特征。

从张地楼前组剖面综合分析可知，从下而上火山喷发表现为由强至弱的活动特征，岩浆演化呈由中酸性至酸性的演化规律。

研究区内楼前组的岩性变化不大，岩性以厚-块状浅变质的(中)酸性火山碎屑岩为主的沉积-火山岩组合为特征，原岩组构多有残留，各地只是在变质火山岩与变质沉积岩含量比例略有差异。此外，在剖面北侧及南侧路线上，下段还见有浅灰色厚层-块状变质流纹英安质晶屑凝灰岩、变质流纹质岩屑晶屑凝灰岩、变质流纹英安质(含角砾)岩屑晶屑凝灰岩等。长汀官山一带，上段还见有灰色块状变质流纹质晶屑凝灰岩；长汀大悲山一带上段中还夹有厚层-块状变质英安流纹质岩屑晶屑凝灰岩等。楼前组下段在研究区形成了大面积分布的变质中酸性-酸性火山岩，表明了早期火山活动规模较大，岩浆喷发强烈；楼前组上段以火山碎屑沉积岩为主，酸性火山岩呈夹层产出，分布局限，表明晚期火山活动减弱，转为间歇性喷发。

研究区楼前组与建组地明溪县盖洋地区楼前组岩石面貌既相似又有所差异。二者岩石组合基本相同，均为一套浅变质(中)酸性火山岩为主的岩石组合。但各地楼前组岩石特征又有差异。研究区楼前组火山岩分布较为局限，岩石变质浅、变形弱，原岩的结构、构造多有保留，以空落相晶屑(或岩屑)凝灰岩发育为特征。明溪盖洋地区楼前组变质火山岩分布较广，变形强，原岩组构残留较少。明溪盖洋镇楼前村该组沉积厚度较小，岩性主要为空落相的变质流纹质凝灰岩，喷溢相的变质流纹岩(图4)；明溪盖洋镇林地村楼前组沉积的变质火山岩厚度较大，岩石中还含有碎屑流相的变质流纹质熔结凝灰岩，喷发-沉积相的沉凝灰岩等；明溪湖上等地楼前组中还见有火山通道相的变质火山角砾岩、变质集块岩等，显示靠近火山喷发中心的特点。

图4 南华纪楼前组地层柱状对比图Fig.4 Columnar contrast map of Louqian formation Nanhua period1—震旦纪西溪组；2—南华纪楼前组；3—南华纪楼前组上段；4—南华纪楼前组下段；5—新元古代下峰岩组；6—变质泥岩；7—变质硅质泥岩；8—变质砂质泥岩；9—变质凝灰质泥岩；10—变质粉砂岩；11—变质凝灰质粉砂岩；12—变质凝灰质砂岩；13—千枚岩；14—黑云斜长变粒岩；15—变质流纹岩；16—变质流纹质凝灰岩；17—变质沉凝灰岩；18—变质流纹质熔结凝灰岩；19—变质流纹质晶屑岩屑凝灰岩；20—变质英安流纹质晶屑凝灰岩；21—变质英安质晶屑凝灰岩；22—剖面位置

综上所述，研究区楼前组与明溪盖洋地区楼前组层型相比，研究区楼前组分布范围相对局限，变质火山岩的厚度稍小，以空落相、喷发-沉积相发育为特征；沉积韵律发育，细碎屑沉积岩层丰富的岩石组合，说明了该区远离火山喷发中心，且火山活动具有间歇性喷发的特征。

2 地质时代厘定

2.1 时代背景及样品信息

区内楼前组未见底，其上与震旦纪西溪组整合接触。长汀张地东侧楼前组上段浅灰绿色薄层变质泥岩中产有较多的微古植物，Trematosphaeridiumholtedahlii(郝台达穴面球形藻)，Protoleiosphaeridiumsp.(原始光面球孢)，Polyporrtasp.(多孔体)，Lignumsp.(植物碎片)等，部分是峡东南华纪常见分子，为研究区楼前组提供了时代生物依据。目前，福建省内楼前组的形成时代还有争议。朱玉磷利用单颗粒锆石蒸发法，获得宁化方田楼前组变质晶屑玻屑凝灰熔岩的锆石U-Pb下交点年龄为665 Ma[6]；胡宗良等，利用单颗粒混合锆石稀释法，获得明溪林地楼前组变质流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均值年龄为(712.8±7.3)Ma[7]。根据以上资料，2003年福建省地质调查研究院完成的1∶25万瑞金市幅区调报告将其时代置于震旦纪，并推测其时代可能已下延到南华纪；新版福建省区域地质志(2011)也将其时代置震旦纪。

此次研究在长汀县幅北部张地村东北680 m的简易公路边(116°23′28″，25°58′16″)，于楼前组下段的浅灰色块状变质英安流纹质晶屑凝灰岩中采集了一件同位素测年样品(样号TW6650-1)。露头上基岩较新鲜，弱风化，岩石致密坚硬，火山岩结构清楚，为变余晶屑凝灰结构，晶屑均呈碎屑状(照片1a，b)，主要由石英(5%)、斜长石(2%)和钾长石(9%)等组成，粒径在0.06～0.8 mm，长轴略显定向排列，斜长石具聚片双晶、卡钠复合双晶，钾长石具格子双晶。玻屑、火山灰受区域变质作用影响，已重结晶形成新生矿物长英质矿物及黑云母、水云母等。采样点变质火山岩厚度大于10 m。

照片1 长汀张地剖面楼前组下段块状变质英安流纹质晶屑凝灰岩野外露头及显微镜下变余晶屑凝灰结构(正交 ×40)Photo.1 The field outcrops of low Louqian formation block metamorphic rhyolitic crystal tuff Anliu of Zhangdi bisect in Changting county and the variable chip structure under microscope (orthogonal ×40)

2.2 分析方法及结果

样品用人工重砂方法分选锆石，由河北省廊坊诚信地质服务公司实验室进行分选、制靶。10.5 kg的样品用常规方法粉碎至粉末，再经过淘洗和磁选，得到一定纯度的锆石149颗。在双目镜下挑选出无裂隙、无包裹体、干净透明的锆石70颗，粘贴在双面胶上，置于环氧树脂中，对其表面进行抛光、打磨至锆石中心部位暴露出来，用于阴极发光分析及LA-ICP-MS测试。

样品阴极发光显微照相在北京离子探针中心扫描电镜及阴极发光实验室完成，分析所选点以阴极发光图像所揭示的锆石内部结构为依据，将测试点多定位于锆石的环带部位，力求避开内部裂隙、包裹体和不同成因的区域，以便能够获得准确的年龄信息。

锆石U-Pb年龄和微量元素的分析测定是在连接193 nm深紫外ArF激光器(Geolas 2005)的Agilient 7500a型ICP-MS上进行的，激光束斑直径为30 μm，采用单点剥蚀方式，样品激光剥蚀的深度为20～30 μm。

样品分析数据处理采用Glitter(Ver4.0)程序，年龄计算以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正，微量元素的浓度计算采用NIST 610做外标，29Si为内标，样品年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot(3.23版)进行[8]。

样品中测试分析锆石为浅-深玫瑰色，透明-半透明，玻璃光泽。CL图像显示均呈短柱、粒状，部分晶形不完整；阴极发光图像下锆石呈现出不同的发光特性，有的锆石发光亮度较大，亦有锆石几乎不发光；锆石颗粒长轴直径在50～100 μm，长宽比在1∶1到2∶1。锆石多数具有清晰的环带结构，少数锆石未见明显分带。样品经LA-ICP-MS U-Pb测定了15颗锆石，测试点除序号14，15位于锆石核部外，其余均位于锆石环带部位(图5)。

图5 楼前组变质火山岩锆石CL图像及测试数据Fig.5 Zircon CL image and test datas of metamorphic volcanic rocks in Louqian formation

序号1～13的锆石CL图像显示多呈短柱、粒状，晶形发育较好，都具有清晰的韵律环带，显示岩浆锆石的特征；测点位于锆石环带上，经LA-ICP-MS U-Pb测试，年龄和微量元素分析结果(表2)，13个测点的Th和U含量变化范围较大，分别为25.78×10-6～468.21×10-6及15.50×10-6～520.76×10-6，Th/U比值大，介于0.71～1.67，为岩浆锆石的特点。测试结果为13个测点有206Pb/238U和207Pb/235U表面年龄较为接近，数据点均落在谐和线上或者附近区域(图6a，b)，谐和性较好。206Pb/238U表面年龄值介于707.5～748.2 Ma，在误差范围较为一致。206Pb/238U加权平均年龄为(732.1±7.4)Ma(n=13 MSWD=2.2)，应代表了该区楼前组火山岩的形成年龄。

姜扬(2016)于南平—宁化岩浆带中西段的明溪县盖洋地区楼前组中，也获得变质流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(734.7±3.3)Ma(未公开发表)，与笔者研究成果一致，也佐证了该次测试成果是可靠性的。

此外，样号TW6650-1中序号14，15锆石的CL图像显示锆石明显的增生边，内核呈浑圆粒状，韵律环带不明显，测点位于锆石内核，LA-ICP-MS U-Pb测试分析的成果显然是残余或捕虏锆石的年龄信息，Th/U比值在0.40～0.48，明显低于其它锆石，207Pb/206Pb表面年龄值为2 529.0 Ma(谐和性97%)、2 673.2 Ma(谐和性98%)，反映南平—宁化构造岩浆带西段该期火山活动具有太古宙古老物质的再循环或存在太古宙物源。华夏地块范围内已发现有一些太古宙的锆石[9，10]，甚至是始太古代碎屑锆石[11，12]，但迄今为止还未有太古界基底出露地表的确凿证据，闽北建宁天井坪岩组曾被认为是晚太古界地层[13]，后又被否定[14，15]。是至今仍未被识别，还是它们已被剥蚀或是至今仍深埋地下？这些都值得进一步的寻找、研究与探索[16]。

表2 长汀张地变质英安流纹质晶屑凝灰岩(TW6650-1)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测年结果

注：误差为1σ

图6 楼前组变质火山岩锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄谐和图及年龄加权平均值图Fig.6 Zircon U-Pb LA-ICP-MS age harmonic map and age weighted average map of metamorphic volcanic rocks in Louqian formation

3 结论

(1)南平—宁化构造带西段楼前组为一套以浅变质火山碎屑岩为主，夹火山沉积岩的组合。早期火山活动强烈，火山喷发规模大，形成了大面积分布的中酸性-酸性火山碎屑岩为主的岩石组合；晚期火山活动减弱，转为间歇性喷发，形成了火山岩-火山碎屑沉积岩组合；从早到晚火山活动构成了一个完整的由强至弱的喷发旋回，岩浆演化表现为由中酸性至酸性的变化规律。

(2)南平—宁化构造带上该期的岩浆活动具明显的不均一性，不同地区火山活动的喷发强度、规模，形成的岩石组合也有一定的差异。长汀张地地区楼前组火山喷发的强度稍小，规模不大，以空落相、喷发-沉积相发育为特征，表现为远离火山喷发中心特点。

(3)楼前组变质英安流纹质晶屑凝灰岩的锆石分两类：其一为岩浆锆石，206Pb/238U加权平均年龄(732.1±7.4)Ma，代表了变质火山岩的成岩年龄，说明了楼前组形成的地质时代为南华纪。其二为继承锆石，207Pb/206Pb表面年龄值为2 529.0 Ma和2 673.2 Ma，反映为太古宙古老物质的再循环或太古宙物源的存在。

本文是在福建1∶5万长汀县等4幅区调成果基础上进一步归纳总结而成，是项目组集体智慧的升华；撰写过程中马金清教授级高级工程师提出了宝贵修改建议；陈进全工程师在同位素年龄计算方面给予了帮助，在此一并表示衷心的感谢！

1 地矿部福建省地质矿产勘查开发局．福建省地质图(1∶500 000)说明书.北京：福建省地图出版社，1998.

2 庄建民，黄泉祯，邓本忠，等.福建省前寒武纪变质岩岩石地层单位划分研究．厦门：厦门大学出版社，2000.

3 葛如庚，黄德贤.福建省清流、宁化泉上地区震旦系上统火山岩分布及其特征.福建地质，1984，3(2).

4 福建省地质矿产局.福建省区域地质志.北京：地质出版社，1985.

5 李兼海.福建省新建岩石地层单位．中国区域地质，1994，13(4).

6 朱玉磷.闽西震旦系上统变质火山岩的地球化学特征及大地构造背景.岩石学报，1995．，11(3).

7 胡宗良，陈兴高，冯宗帜，等.福建明溪寒塘组地质特征及时代归属．福建地质，2001，20(2).

8 Ludwig KR.User's Manual for Isoplot/Exersion 3.00：A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel.Berkeley Geochronology Center:Special Publication，2003，4.

9 于津海，魏震洋，王丽娟，等.华夏地块：一个由古老物质组成的年轻陆块.高校地质学报，2006，12(4).

10 何文兴.华夏地块连城地区发现古太古代锆石及大地构造意义.福建地质，2015，35(2).

11 WanYusheng LiuDunyi XuMeihui et al．SHRIMP U-Pb Zircon geochronology and geochemistry of metavolcanic and metasedimentary rocks in Northwestern Fujian，Cathaysia block，China；Tectonic implications and the need to redefine lithostratigraphic units. Gondwana Research，2007，12.

12 于津海，Y.S.O' Reilly，王丽娟，等.华夏地块古老物质的发现和前寒武纪地壳的形成．科学通报，2007，2(1).

13 傅树超.福建建宁西部上太古界天井坪(岩)组(Ar2t)地质特征.福建地质，1991，10(2).

14 李献华，王一先，赵振华，等.闽浙古元古代斜长角闪岩的离子探针锆石U-Pb年代学．地球化学，1998，27(4).

15 朱根灵.福建前寒武纪地体中的锆石U-Pb同位素年龄的地质意义.地质调查与研究，2007，30(1).

16 马金清.福建若干基础地质问题及研究方向探讨.福建地质，2002，21(4).