福建建瓯地区马面山俯冲增生杂岩的厘定及其意义
2019-01-10聂童春
聂童春
(福建省地质调查研究院,福州,350013)
福建省原划分为新元古代马面山群在闽中一带广泛出露,为省内铜、铅、锌、金、银等矿产的主要矿源层和储矿层,在该套层位中已发现多处大、中型多金属矿床。并且,该套层位处于古元古代变质结晶基底与古生代盖层之间,对研究福建地层构造演化具有重要意义。
马面山群在1∶20万建瓯幅区域地质调查时,福建省区域地质测量队(1974)多将其划归为建瓯群上亚群龙北溪组,划分3个岩性段,时代归为前震旦纪。孙大中等创建马面山群[注]孙大中等,闽北前寒武纪变质岩岩层层序划分和构造演化,1991。收稿日期:2018-01-05作者简介:聂童春 (1973-),男,高级工程师,主要从事区域地质调查工作。,包括东岩组、龙北溪组,时代归属中元古代。李兼海等将该套层位划分为东岩组、吴墩组、龙北溪组,时代置早震旦世与晚震旦世早期。庄建民等及新一版福建省地质志将其划分为大岭(岩)组、东岩(岩)组、龙北溪(岩)组,时代置新元古代(表1)。不同学者对该套层位及其分布区域的构造性质提出不同认识及观点,汪新认为绿片岩为蛇绿混杂岩的蛇绿岩块,形成于加里东期浙闽碰撞造山带构造环境[1]。李继亮提出早古生代弧后混杂带看法[2]。王鹤年等认为绿片岩的形成在夭折裂谷环境[3]。张达提出在岛弧的基础上产生了弧裂谷观点[4]。潘桂棠提出俯冲增生杂岩带的观点[5]。任纪舜提出陆内造山的观点[6]。2017年完成的1∶5万建瓯市等4幅区域地质调查(图1),采用 “造山带混杂岩”地质填图方法,对原划分为新元古代“马面山岩群”进行重新调查研究,认定该岩石组合是由洋板块地层系统经历洋陆转换后形成的一套非史密斯地层[7],厘定为“马面山俯冲增生杂岩”。
1 物质组成及岩石学特征
马面山俯冲增生杂岩由基质和岩块组成,基质部分据岩性组合特征进一步划分为变粒岩组合和片岩组合;岩块部分据岩性特征结合、岩石化学资料,按张克信划分方案[8],具体划分为硅质岩岩块、碳酸盐岩岩块、玄武岩岩块、中-酸性火山岩岩块和基底变质岩岩块。前人多把片岩组合、硅质岩岩块归为龙北溪(岩)组,变粒岩组合、中-酸性火山岩岩块归为大岭(岩)组,碳酸盐岩岩块、玄武岩岩块多归为东岩(岩)组,基底变质岩岩块则为大金山岩组、迪口岩组的产物。
表1 福建省马面山岩群划分沿革简介
图1 建瓯—南雅地质简图及构造位置图Fig.1 Geological and tectonic location map in Jianou-Nanya area
1.1 基质部分
马面山俯冲增生杂岩以基质部分为主体,分布较为广泛,原岩以浅海-半深海相环境下形成的一套砂泥质浊积岩为主,目前已经历强烈的变质变形,据岩性特征可划分为片岩组合和变粒岩组合。
片岩组合:以灰-深灰色(长石)二云片岩、二云(石英)片岩、黑云(石英)片岩为主,夹黑云斜长变粒岩、黑云钾长变粒岩,局部夹石英岩等。
变粒岩组合:灰-深灰色黑云斜长变粒岩、二云斜长变粒岩、黑云钾长变粒岩、黑云斜长片麻岩等,局部夹长石二云片岩、二云石英片岩等。
1.2 岩块部分
区内岩块类型多样,据岩性特征结合岩石化学、岩石地球化学资料可划分为硅质岩岩块、碳酸盐岩岩块、玄武岩岩块、中-酸性火山岩岩块和基底变质岩岩块,各类岩块呈不同规模、不同形态分布于基质中。
图2 硅质岩岩块Al2O3-SiO2图解Fig.2 Al2O3-SiO2 diagram of the siliceous rock block
碳酸盐岩岩块:以大丘—高门一带较为发育,定高—奖口一带零星出露,以灰白色、灰黄色透辉石岩、石英透辉石岩为主(在八外洋一带,据公路隧道采石,发育有较大规模大理岩,区内地表未出露),多呈“似层状”,透辉石呈板状、片状等,集合体呈放射状、纤维状,强风化后呈黄绿色、浅绿色。石英透辉石岩主要由SiO2、CaO和MgO组成,SiO2含量68.10%~69.92%,CaO含量13.19%~13.44%,MgO含量8.72%~8.92%。从岩石学特征来看,石英透辉石岩以透辉石为主,石英次之,野外岩性多风化呈疏松多孔的蜂窝状,透辉石多淋滤流失,导致岩石中SiO2含量偏高,MgO、CaO含量偏低,结合其稀土特征,综合分析认为石英透辉石岩、透辉石岩的原岩应为硅灰泥岩、硅灰岩等。
硅质岩岩块:以大丘—高门一带广泛发育,为白色或无色透明石英岩,主要呈块状产出,局部尚保留有块状-厚层状-薄状变化特征,石英主要呈隐晶质状,局部发生糜棱岩化改造。岩石化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO等为主,其中SiO2含量91.57%~95.05%;稀土特征与化学沉积硅质岩的特点类似,Ti/Nb值在115.76~160,表明不属于正常的碎屑沉积岩,在Al2O3-SiO2图解显示该区石英岩原岩应为海相热水沉积的硅质岩类(图2),但不排除区内发育有生物成因的硅质岩。
图3 中-酸性火山岩Yb+Ta-Rb图解Fig.3 Yb+Ta-Rb diagram of intermediate-acid volcanic rocks
中-酸性火山岩岩块:仅分布于建瓯善见塔一带,岩性为白云钠长变粒岩、二云母钠长变粒岩、钠长变粒岩等。按照岩石化学恢复原岩为一套安山岩、英安岩、流纹岩组合,在Yb+Ta-Rb图解(图3)中,所有的变酸性岩样品均投影在板内花岗岩和火山弧花岗岩的界线附近,其微量元素总体表现出岛弧俯冲带的特征。
玄武岩岩块:区内广泛发育,在定高—奖口一带以钠长(阳起、绿帘、绿泥)片岩为主,在大丘—高门一带以斜长角闪岩、斜长角闪片岩和角闪石岩为主,原岩均为玄武岩。据岩石化学特征,其形成环境可划分为岛弧型、洋岛-海山型和前弧型3种类型(图4),岛弧型玄武岩具高镁,Cr、Ni含量较高且变化较大等特征;洋岛-海山型玄武岩为一套钙碱性玄武岩,具高钛低铝特征;前弧型玄武岩具高Mg、富Nb、低Ti、稀土总量较低等特征。其中,超镁铁质岩岩块在上岩一带分布于晚侏罗世岩体中,还不能确定是否是捕虏体,在丘墩一带见有残块分布,岩性为一套辉长岩-辉石岩组合,二者呈过渡变化。辉石岩中的辉石多退变为角闪石,岩石堆晶现象明显(照片1)。该套岩石在TiO2-MnO-P2O5主量元素判别图解中多数样品投影在岛弧钙碱性玄武岩区内,少量样品投影在洋岛碱性玄武岩区内;在微量元素Y/15-La/10-Nb/8、Hf/3-Th-Ta判别图解中,均主要落在岛弧钙碱性玄武岩区内,表现出较好的一致性;在Ta/Yb-Th/Yb判别图解中,多数样品投影在陆缘弧区内,一件样品投影在大洋岛弧区内(图5),结合其主量、微量元素含量等地球化学特征,其可能形成于与俯冲-消减作用有关的活动大陆边缘的岛弧环境。按Yildirim Dilek,Pearce提出的蛇绿岩分类,该套岩石组合属俯冲带上盘“SSZ”型,为初始俯冲弧的蛇绿岩的组成部分,标志大洋盆地关闭期间的初始俯冲事件[9]。
图4 建瓯一带玄武岩La/Nb-La图解Fig.4 La/Nb-La diagram of basalt in Jianou area
照片1 建瓯市上岩辉石角闪石岩堆晶特征Photo.1 The heap characteristics of Shangyan pyroxene amphibolite in Jianou city
图5 建瓯市上岩一带辉石-辉长岩主量、微量元素判别图解Fig.5 Discriminant graph of major and minor elements of pyroxene-pyroxene in Shangyan area, Jianou city
对上述超镁铁质岩的构造环境认定还有一定的商榷,主要有3点:①受限于客观环境,该次未能查明其与基质的分布接触关系;②岩石化学特征与典型的“SSZ”型蛇绿岩还有一定的差别,是否受到后期构造热事件的改造还不能确定;③该套岩石组合与“SSZ”型蛇绿岩典型岩石组合相较尚不够完善。这些问题需要今后工作进一步查证。
基底变质岩岩块:为一套中深变质岩,岩性为黑云斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩夹黑云石英片岩,花岗质脉体、石英质脉体较为发育。从岩性组合及变质变形特征来看,与大金山岩组、迪口岩组相似。
2 地质构造特征
区内马面山俯冲增生杂岩主要分布2个区域,一是位于定高-奖口一带,呈北东向带状分布;二是位于大丘-高门一带,呈北东东向带状分布。两带之间及东南侧出露古元古代大金山岩组、迪口岩组的变质岩组合及片麻状花岗岩,应是“华夏地块”组成部分[10],在洋盆形成过程中形成的一些裂离地块。在岩石面貌、变质变形特征方面具较大的相似性,但从物质组成、年龄信息来看也存在一定的差别,该次将其划分为2条俯冲增生带。笔者初步认为该2条带反映了“华南洋南支”不同阶段的洋陆转换产物。
2.1 定高—奖口俯冲增生带
该带位于区内中西部建瓯定高-奖口一带,呈北北东向展布,区内出露长15~20 km,宽4~6 km,结合区域地质资料,该带西南端沿建瓯房道延伸至顺昌一带,向西北延伸至建瓯水吉一带,总体呈弧形展布。带内基质主要为一套浅海-半深海相的变质砂泥质碎屑岩,以片岩组合为主,变粒岩组合次之。
图6 建瓯城关一带地质简图及剖面图Fig.6 Geological schematic map and section map in Chengguan area, Jianou city1—第四系;2—沙县组;3—梨山组;4—马面山俯冲增生杂岩变粒岩组合;5—马面山俯冲增生杂岩片岩组合;6—玄武岩岩块(海山型);7—玄武岩岩块(前弧型)8—中-酸性火山岩岩块;9—地质界线/不整合界线;10—断层/剖面线;11—锆石同位素年龄
该带岩块类型以玄武岩岩块为主,中-酸性火山岩岩块次之,碳酸盐岩岩块零星分布。岩块规模大小不一,以建瓯善见塔一带出露规模较大,宽度可达数百米。变质玄武岩岩石化学特征反映岛弧、洋岛、前弧等不同类型的玄武岩混杂在一起(图6),与具岛弧俯冲特征的变质中-酸性火山岩紧密伴生,组成变质玄武岩-安山岩-流纹岩岩块岩性组合;东岳庙一带 出露较单纯的变质玄武岩,岩石化学主要反映为前弧的构造环境;水南一带变质玄武岩岩块中尚保留变余枕状构造(照片2),反映海相玄武岩喷发的特征,岩石化学特征兼具岛弧型玄武岩和前弧型玄武岩的特征。而在东安村等地则零星出露,岩石化学特征则主要反映为洋岛环境,大理岩与斜长角闪岩呈互层状分布(照片3),反映了洋岛—海山的沉积环境。
照片2 建瓯水南斜长角闪岩中变余枕状构造特征Photo.2 Characteristics of residual pillow structure in the Shuinan amphibolite of Jianou city
照片3 东安村大理岩与斜长角闪岩间分布特征Photo.3 Distribution characteristics between marble and amphibolite in Dongan country
2.2 大丘—高门俯冲增生带
建瓯大丘—高门俯冲增生带在研究区的中部大丘-高门一带呈北东东向展布,宽为3~7 km,长为25~30 km。据区域地质资料,东北端向政和一带延伸,西南端向南平、尤溪一带延伸,总体略呈“S”形展布。带内马面山俯冲增生杂岩的基质中断续分布有各类岩块,包括岛弧型、洋岛-海山型和前弧型玄武岩岩块、硅质岩(石英岩)岩块和碳酸盐岩(石英透辉石岩)岩块以及裂离的变质基底岩块,这些岩块主要呈透镜状产出,少数呈不规则状产出,长轴多呈北东向延展,岩块大小不等,小的岩块为厘米级,多数在数米至数百米,少数大型岩块可达1~3 km。在发生俯冲增生的过程中,岩块和基质均发生了强烈的塑性变形。基质中片理发育,片理绕岩块呈网格状,总体呈北东向延展。根据岩块内部发育的各种变形构造特征,结合区域地质特征综合判断,洋壳自东南向西北俯冲为主,兼具左行剪切。该带后期又叠加了北东东向的韧性剪切带,在俯冲过程中发生强烈的岩浆侵入活动,导致该带地质构造特征十分复杂(图7)。
由于强烈的俯冲增生和构造混杂作用导致不同类型、不同成因、不同来源、不同时代的岩块混杂产出,或呈团块分布于基质中,或不同岩块相互混杂(照片4,5)。岩石化学特征也反映该区变质玄武岩形成于岛弧、洋岛、前弧等不同的构造环境,汇聚于大丘-高门这一狭长地带。后期又经历强烈的叠加改造作用,导致该区岩石遭受强烈的变质变形作用,变质程度达低角闪岩相。
照片4 茂上南侧斜长角闪岩中的石英岩岩块Photo.4 Quartzite block in amphibokite from the southern side of Maoshang area
照片5 福源西黑云斜长变粒岩中的斜长角闪岩岩块Photo.5 Amphibolite block in black cloud plagioclase granulite of the west side of Fuyuan area
综上所述的各类玄武岩图解中,不少样品落于洋中脊玄武岩(MORB)区域,该类型岩石化学特征与前弧玄武岩(FAB)类似, 前弧玄武岩又称似洋中脊玄武岩,研究区内地质构造特征不支持研究区内发育在洋中脊,实际应用中均将该类型玄武岩判别为前弧玄武岩,为洋内弧初始俯冲过程中首次岩浆作用产物,是洋陆转化过程形成大陆的初生弧火成岩标志性岩石类型之一。
3 时代讨论
前人针对“马面山岩群”形成时代的研究,在不同地段、不同岩性采用不同的测试方法取得的测试结果从中元古代到早古生代均有,对其形成时代有诸多看法。此次工作采用“构造混杂岩”的新理论、新认识、新方法,在马面山俯冲增生杂岩中不同岩性、不同地段共采集了16组锆石测年样品,均采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试方法,每件样品测试30~55个点,测试数据包含了碎屑锆石、岩浆锆石及变质锆石等不同的年龄。经综合分析,确定混杂岩内不同区域、不同岩性形成的时代有所不同,涵盖了新元古代到志留纪,这反映了混杂岩的特征。
3.1 定高-奖口俯冲增生带年龄特征
在奖口村东侧二云石英片岩(基质)中采集的锆石U-Pb测年,剔除古、中元古代的数据外,年龄数据分布在605.63~808.96 Ma,3个峰值分别为(802±4)Ma、(716±8)Ma和(613±9)Ma, Th/U值多大于或接近0.4,表明岩石形成时代至少持续到新元古代晚期。在善见塔中-酸性火山岩岩块(钠长变粒岩)中采集2组测年样品,岩浆锆石年龄峰值分别为745 Ma、815 Ma,最年轻的为667 Ma,采集的4组变质玄武岩测试样品,剔除大量碎屑锆石及反映中生代构造热事件的锆石年龄信息后,测得的623~847 Ma数据与钠长变粒岩、基质的年龄数据相吻合,舒良树在水南枕状玄武岩中获得锆石U-Pb SHRIMP年龄为853 Ma 。总体反映定高-奖口俯冲增生带内的岩石形成时间以新元古代晚期为主,而该俯冲增生活动时间是否更新还有待进一步确定。
3.2 大丘—高门俯冲增生带年龄特征
在大丘—高门俯冲增生带内基质中采集了3组锆石U-Pb测年,筛选出49个点可靠的碎屑锆石年龄数据,时间跨度较大,最老的为2 646.5 Ma,最年轻的为401 Ma,年龄数据集中于古元古代、新元古代和早古生代,反映马面山俯冲增生杂岩基质物源较为复杂。4组玄武岩岩块(斜长角闪岩)测年数据,谐和年龄分别为(441.8±4.7)Ma、(411±19)Ma、(366.3±3.1)Ma、(358.6±4.3)Ma。经综合分析,前2组数据代表了岩块成岩年龄,后2组数据反映为俯冲增生活动之后的构造热事件。硅质岩岩块(石英岩)中1组测年样品,51个测试点的数据及锆石形态均为变质锆石年龄,加权平均值为(379.7±2.8)Ma,同时也表明区内石英岩原岩为硅质岩类而非石英砂岩等碎屑沉积岩。辉石岩(俯冲带上盘型蛇绿岩组成部分)谐和年龄为(443.5±1.8)Ma,应代表着俯冲增生活动的时间。
该带西南端集瑞村一带花岗岩中采集的2组锆石年龄分别是(401.2±4)Ma、(403.8±3.0)Ma,东南侧岩下一带花岗岩中采集的2组锆石年龄分别为(370.5±3.3)Ma、(373.9±2.3)Ma,在大丘-高门一带马面山俯冲杂岩中,广泛发育有呈团块状、脉状分布花岗岩,与基质、各类岩块呈侵入接触,采集的4组测年样品,锆石年龄在358.6~390.6 Ma。这些花岗岩的岩石化学特征均显示为“S”型花岗岩,表明该时期陆壳已基本成熟,俯冲增生活动应在岩浆活动之前。岩石化学图解以同碰撞特征为主(图8),代表俯冲活动之后对该区域持续叠加强烈的构造改造。
图8 泥盆纪花岗岩Rb-Y+Nb图解Fig.8 Rb-Y+Nb diagram of Devonian graniteWPG—板内;ORG—洋中脊;VAG—火山岩弧;syn+COLG同碰撞
上述资料综合反映,大丘—高门一带马面山俯冲增生活动时间应大致在403.8 Ma之前,俯冲增生活动时间应为早古生代,尤以志留纪表现较为强烈。
3.3 马面山俯冲增生杂岩的生物资料
此次在建瓯地区马面山俯冲增生杂岩的生物化石研究未取得进展,但对前人在省内相邻区域“马面山岩群”中相继发现的微体化石、微古植物分子进行分析,所属时代几乎涵盖了震旦纪—志留纪。与省内其他早古生代和新元古代同期地层对比(表2),马面山俯冲增生杂岩中发现的27种微古生物中有14种在省内其他新元古代—早古生代地层中发现,表明马面山俯冲增生杂岩的时代与省内其他新元古代-早古生代地层具有较大的可对比性,也反映了马面山杂岩的岩石组成时代的复杂性。
表2 马面山杂岩与省内其他新元古代-早古生代各地层所含微体古生物对比
注:资料来源于福建省区域地质志、1∶25万邵武市幅区域地质调查报告、1∶25万三明市幅区域地质调查报告、1∶25万瑞金幅区域地质调查报告、1∶25万周宁县幅区域地质调查报告,√表明该套层位中含有相应生物分子。
通过同位素测年数据和生物资料综合分析,马面山俯冲增生杂岩形成时代涵盖了新元古代晚期、早古生代。建瓯城关一带以新元古代晚期为主,局部不排除活动延续到早古生代;大丘—高门一带以早古生代为主,也不能排除该带新元古代就已开始活动。这些特点与构造混杂岩特征较为吻合,也充分反映了洋陆转换的复杂性。
4 建瓯地区俯冲增生活动演化探讨
由于对俯冲增生杂岩是初次系统认识,调查区域限于建瓯一带,对省内马面山俯冲增生杂岩认识尚不够全面,加之多期次的构造改造,洋陆转换的沟弧盆体系已多被破坏,所以只在区内马面山俯冲增生杂岩的物质组成、岩石地球化学及同位素测年资料等综合分析基础上对其演化作初步探讨。
按张克信等研究认为,中国造山带板块运动主要遵循的是“非威尔逊旋回”,并对其赋于新的含义:①同一造山旋回内形成的造山带是由多列小陆块合成的,其中每一列小陆块的叠接都经历了一个张裂到碰撞的次级旋回。一个造山带经由多个这样的小旋回而形成。其中张裂、俯冲、消减的位置通常随时间而定向迁移,即“构造迁移”;②多块体拼合的造山带除了已固结的部分外,常遗留有粘连而未焊合的薄弱部分,在下一造山旋回中,这些薄弱带又经历一次张裂-闭合-碰撞的旋回。因此,一个造山带通常要经历2个以上的造山旋回,才最后固结成统一板块。该论述与区内构造演化特征较为相似,该模式遵循着“裂解→多岛洋形成→俯冲→软碰撞→多旋回造山”的过程。
按潘桂棠等观点,新元古代至志留纪,伴随罗迪尼亚超大陆的裂解,华夏地块裂离成一系列次级地块,并卷入华南洋的演化及消亡过程中,伴随着俯冲消减活动,各地块转化为岛弧带,构成华夏多岛弧构造格局,测区俯冲增生杂岩的形成处在这一大的构造背景之下。
笔者主要探讨俯冲增生带的发展演化。建瓯地区发育2条俯冲增生弧(结合带),一条位于定高—建瓯—奖口一带,其活动时限主要为新元古代,其物质组成相对单一,洋陆转换过程相对简单,构造活动相对较弱;另一条位于大丘—高门一带,其活动时间主要为早古生代,该洋盆地层系统发育相对较为成熟,其内物质组成相对较多样,洋陆转换过程较为复杂,俯冲活动相对较强烈,构造混杂作用更为明显。综合资料表明,马面山俯冲增生杂岩的形成具幕式特征。自新元古代以来,活动中心自西北向东南逐渐迁移,且规模逐渐增大、增强,初步判断,俯冲拼合方向自东南向西北,俯冲增生演化模式(图9)。另外从定高—奖口和大丘—高门一带的物质组成、发育规模来看,均难以构成“华南洋南支”的主体,结合区域地质情况推断华南洋南支主体位于测区东南部,为中生代广泛发育的火山岩所覆盖。
图9 建瓯地区马面山俯冲增生演化模式图Fig.9 Evolution pattern of Mamianshan subduction and proliferation in Jianou area
4.1 定高—奖口俯冲增生带的发展演化
定高—奖口一带洋盆中沉积形成了马面山俯冲增生杂岩基质部分的砂泥质碎屑岩建造,局部形成碳酸盐岩建造,并沿热点地区发生火山岩喷发,形成一系列岛弧。在该区域中-酸性火山岩中取得了745 Ma、815 Ma锆石年龄信息,玄武岩中取得大量623~847 Ma的锆石年龄信息,反映该洋盆发展过程的岩浆活动,而在基质中发现最年轻的碎屑锆石年龄为605.63 Ma,说明该洋盆持续活动时间应到新元古代晚期。
新元古代晚期,结合区域地质情况,初步判定洋壳自东南向西北俯冲,沿定高—奖口一带发生俯冲增生活动,形成定高—奖口俯冲增生带。俯冲增生活动导致洋壳表壳沉积的碎屑物发生刮擦,不同岩性发生构造混杂,前期形成的岛弧、洋岛及俯冲拼合时沿俯冲拼合带发育的前弧玄武岩也不断卷入构造混杂中,最终形成该区域马面山俯冲增生杂岩体系。俯冲增生过程中,上述岩系发生强烈的变质变形作用,该区域马面山俯冲增生杂岩基质及各类岩块的变质锆石年龄信息中均有明显反映,主要集中在530~669 Ma,表明该俯冲增生活动一直待续到新元古代末期,可能跨越到早古生代。
4.2 大丘—高门俯冲增生带的发展演化
洋盆地层:在定高—奖口俯冲增生弧的发展演化的同时或稍后,在其东南侧大丘—高门一带随着持续扩张,形成初始洋盆,接受砂泥质碎屑沉积,局部热点区域发生基性岩浆的喷发,形成洋岛玄武岩。随着初始洋盆进一步发展形成较成熟的洋盆,半深海-深海碳酸盐岩形成,与基性火山岩共同形成洋岛-海山系统,伴随着基性火山岩的喷发,局部区域形成一定规模的热水硅质岩。相对于定高—奖口洋盆来说,该洋盆规模较大,但仍有一定局限,目前在该区域内未发现真正洋中脊活动的产物,推测洋盆主体在该区域东南侧。在东粤黄塘岛弧玄武岩中分别取得锆石年龄为(441.8±4.7)Ma、(411±19)Ma,在八外洋黑云石英片岩中最年轻的碎屑锆石年龄为495.6 Ma,在茂上黑云斜长变粒岩中最年轻的碎屑锆石核部年龄为401 Ma,这些年龄信息反映了定高—奖口洋盆主要形成于早古生代时期。
俯冲拼合:在上岩、丘墩一带零星见有辉长岩-辉石岩组合,据岩石化学特征综合判断其属俯冲带上盘“SSZ”型蛇绿岩组成部分,取得锆石年龄为(443.5±1.8)Ma,代表洋壳俯冲活动时间。在大丘—高门一带,发生强烈的俯冲拼合作用,东南侧洋壳自东南向西北向强烈俯冲,伴随着洋壳的初始俯冲,俯冲板片的熔融和洋壳脱水释放的流体并引发一系列地幔楔和地壳发生水化和熔融作用,沿该带断续发育前弧型玄武岩、玻尼岩、富铌玄武岩[11]等。俯冲拼合导致洋盆内早期形成的砂泥质碎屑沉积、硅质沉积、碳酸质沉积及不同类型的玄武质火山岩块体,以及洋盆扩张过程中形成大小不等的裂离地块均卷入构造混杂中,在俯冲增生带东南侧,受洋壳间刮擦作用,不同类型的岩块构造混杂更为强烈,构造变形样式较为复杂,各类岩块以不同规模、形态混杂于基质中,局部不同岩块之间也相互混杂,构造形迹多因后期构造叠加而不能准确还原。
叠加改造阶段:在折历—高门一带,沿该区域断续发育酸性“S型”造山花岗岩,使上述构造混杂岩发生强烈的变质变形作用,在岩石中取得了大量370.3~390.6 Ma年龄信息,反映该带俯冲拼合之后持续叠加的构造岩浆活动,该次活动是俯冲拼合的延续,还是后造山伸展作用的体现,或是新一期的构造活动事件,有待进一步研究确认。
通过对前人研究成果结合此次调查认识,笔者发现马面山俯冲增生杂岩面貌是地质历史时期长期演化的过程,历经多期造山作用形成的。首先,俯冲增生杂岩的形成与演化是以更为古老的造山作用产物为物质基础,形成过程中往往继承或混杂着早期造山带的各种信息。其次,形成俯冲增生带的造山作用是多期的、多阶段和多性质的,在不同的阶段、不同的部位拼合过程都会形成不同的产物和不同的特征。再者,在俯冲增生带形成之后,仍存在强烈的构造改造作用,对早期活动产物及构造形迹进行强烈的改造,以致大部分俯冲增生形成的地质特征消失。这些都对研究“马面山俯冲增生杂岩”的物质组成、构造演化带来较大困难,同时也反映“马面山俯冲增生杂岩”在洋陆转换具有自身特色。
5 马面山俯冲增生杂岩厘定的意义
(1)首次采用“造山带混杂岩”理论方法对区内原划分的“新元古代马面山岩群”进行调查研究,查明了其物质组成、构造属性、形成时代和大地构造背景,探讨了其演化机制,并厘定为“新元古代—早古生代马面山俯冲增生杂岩”,对重新划分福建地质构造格局有着重要意义,对探讨“华夏地块”的构造性质及演化有着重要意义。
(2)通过1∶5万造山带混杂岩区地质填图工作以及对俯冲增生杂岩的分解,初步总结出一套适用于我国东南地区强烈变质变形的造山带地区的非史密斯地层调查方法和步骤,对同类型地区的造山带地质填图工作具有一定的示范意义。
(3)该套岩石组合是福建省内主要的经济地层之一,以俯冲增生杂岩的观点查明物质组成、构造活动特征、演化过程,对省内寻找铜、铅、锌、金、银等矿床具有重大意义。
6 存在问题及困难
(1)“造山带混杂岩”涉及面广、过程复杂,不同区域、不同时代的构造演化特征有着明显差别,其理论方法运用过程中还要结合实际地质情况不断补充完善。
(2)省内“马面山俯冲增生杂岩” 主要沿政和—大埔断裂带分布,其东侧为中生代火山岩所覆盖,出露较为局限,不能全面反映该套岩性组合区域分布特征,为探讨其发展演化带来不利影响。
(3)该套岩性中不同岩块及基质的锆石成因复杂,为准确定年带来较大困难,另初步认为“马面山俯冲增生杂岩”形成历经新元古代至早古生代,跨越近4亿年,是否合理?
(4)该套岩石组合叠加多期次构造改造,发生强烈的变质变形作用,岩石面貌特征不能反映原始岩石建造特征,构造形迹也难以反映构造混杂时的构造特征,加之该区域岩石风化强烈,为野外地质调查带来较大困难,为完整还原洋盆发展及洋陆转换过程带来较大困难。
(5)岩石化学、岩石地球化学是基质及各类岩块的构造环境判断的主要依据,而多期次的构造活动对岩石的物质组成有多大的影响,是否还能据此判断其形成环境还有待斟酌。从区内发育的岩石组合及其化学特征初步判断,区内洋陆转换是否属洋洋俯冲的结果,还有待区域上进一步研究确定。
(6)“马面山俯冲增生杂岩”与省内相邻区域同时代浅变质地层,在岩性组合、变质变形方面有着明显差别,其形成环境、历经的构造活动尚需进一步厘定。
资料来源:本文是在福建1∶5万建瓯市等四幅区调成果基础上汇总成文,为项目组成员共同努力的结晶,在野外调查及成文期间,得到马金清、陈润生教授级高级工程师悉心指导,岩石化学部分主要采用周小栋同志的工作成果,在此一并表示感谢!