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福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征

2019-04-19陈淑华

福建地质 2019年1期
关键词:宁化沙县碎屑

陈淑华

(福建省地质调查研究院,福州,350013)

宁化禾口盆地是福建白垩纪红层盆地含化石门类最多,属种最丰富的盆地之一,其地层划分对比及古生物群的研究历来受到省内外广大地质工作者重视。近几十年来,研究者对该盆地红层的研究主要集中在地层划分对比和古生物方面[1-5],并取得了一系列的成果。但红层由于岩性、岩相变化迅速,生物化石分布局限,以及各门类生物在演化上的差异或因地层划分不当等原因,各研究者对红层的时序及地层划分对比还存在着不同的认识和分歧,因此,对红层开展高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,重新厘定其形成时代显得尤为重要。

笔者在野外地质调查和综合区域地质研究成果的基础上,对禾口盆地沙县组碎屑岩及其侵入岩开展高精度的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,厘定其形成的地质时代,并通过碎屑锆石U-Pb年龄谱,结合周缘地质体的出露情况和构造演化特征探讨其物源区[6-9],为福建省晚中生代地层研究与对比及盆地演化提供证据。

1 地质背景

福建宁化禾口盆地位于闽赣交界的武夷山脉中段,盆地受北东向的崇安—石城断裂控制,为一狭长的断陷盆地,省内出露面积为230 km2。盆地周边出露的地层主要有青白口—南华纪的黄潭(岩)组,为一套变质中酸性火山碎屑岩建造;震旦纪的楼前组和西溪组,为一套浅变质陆缘中酸性火山岩、沉积-火山碎屑岩建造;寒武纪林田组,主体为一套海相火山-沉积建造;石炭纪林地组,为一套单陆屑建造;侏罗纪的梨山组和漳平组,为一套杂色复陆屑建造;白垩纪的沙县组和均口组,主要为一套河流-湖泊相的碎屑岩建造;侵入体为加里东期岩体和燕山中期岩体(图1)。

图1 宁化禾口盆地地质简图Fig.1 Geological sketch map of Hekou basin in Ninghua county1—沙县组;2—均口组;3—漳平组;4—梨山组;5—林地组;6—林田组;7—西溪组;8—楼前组;9—黄潭组;10—志留世正长花岗岩;11—志留世二长花岗岩;12—晚侏罗世二长花岗岩;13—正断层/逆断层;14—断层/推覆断层;15—侵入结构相界线; 16—角度不整合界线;17—采样点位置;18—产状;19—省界

沙县组分布于盆地西北部,与下伏均口组呈整合接触或不整合超覆于更老地层之上。岩性为紫红色中-厚层状砂岩、薄层状粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩,夹有含砾砂岩和复成分砂砾岩。盆地内沙县组分为2个岩性段:下段为紫红色复成分砾岩、砂砾岩、岩屑砂岩夹黄绿色粉砂质泥岩,发育大型斜层理;上段为紫红色、灰绿-黄绿色粉砂岩、粉砂质泥岩、含钙粉砂岩、泥岩夹薄层长石岩屑砂岩。岩石以钙质、泥质胶结为主,硬度低、抗风化能力较弱,易于湿解和片状、粉末状风化,形成低矮平缓的山岗丘陵,仅局部见有陡崖赤壁。

2 样品采集及测试方法

2.1 样品采集

样品HKTW采自盆地西北部沙县组上段,岩性为紫红色钙质粉砂岩;样品HBTW采自盆地南部的虎背亭,岩性为闪长玢岩,为沙县组下段的侵入体。

样品HKTW为紫红色钙质粉砂岩(照片1-a),岩石呈粉砂状结构,块状构造,由陆源碎屑(80%)、钙质(19%)和氧化铁(1%)组成(照片1-b)。陆源碎屑分选性好,粒径以0.04~0.06 mm为主,呈次滚圆状-次棱角状,长轴略显定向排列。陆源碎屑成分有石英、斜长石、千枚岩等,各碎屑分布均匀。钙质已重结晶为方解石矿物,粒径在0.02~0.04 mm,被氧化铁浸染。

闪长玢岩(HBTW)产于禾口盆地的南部,呈脉状侵入于沙县组紫红色粉砂岩和粉砂质泥岩中,岩石易于风化,由于节理发育,多呈球状风化(照片1-c)。岩石呈斑状结构,块状构造。斑晶为斜长石(10%)和角闪石(5%),粒径在0.2~1.5 mm,杂乱排列,部分斑晶聚集在一起(聚斑结构)。斑晶斜长石呈半自形晶,板状外形,有裂缝,已被碳酸盐矿物取代,仅保留斜长石假象;斑晶角闪石呈半自形晶,柱状,已被似绿泥石、铁质矿物取代,仅保留角闪石假象。基质矿物成分有斜长石、角闪石和磁铁矿,各矿物分布均匀,杂乱排列,矿物粒径为0.02~0.15 mm。次生变质矿物为碳酸盐岩(照片1-d)。

照片1 宁化禾口盆地沙县钙质粉砂岩、闪长玢岩的野外照片(a)(c)和显微镜下照片(b)(d)Photo.1 Field photo (a) (c) and under-microscope photograph (b) (d) of Shaxian calcareous siltstone and diorite porphyrite in Hekou basin,Ninghua county

2.2 测试方法

样品破碎和锆石分选由河北省廊坊市诚信地质公司完成,阴极发光(CL)照相和制靶由北京镐年领航科技有限公司完成。锆石微区原位U-Pb同位素年龄分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室的LA-ICP-MS仪器上用标准测定程序进行[10,11]。样品的同位素比值和元素含量数据处理采用GLITTER(ver4.0,Macquarie University)程序,并采用Andersen软件(Andersen,2002)对测试数据进行普通铅校正,年龄计算及谐和图绘制采用ISOPLOT(3.0版)软件完成[12]。

3 锆石形态及测试结果

此次主要采用图解法来处理相关数据,当U-Pb年龄值小于1 000 Ma时,采用锆石206Pb/238U表面年龄及其加权平均值;当U-Pb年龄值≥1 000 Ma时,采用锆石207Pb/206Pb表面年龄及其加权平均值[13]。

3.1 样品HKTW(钙质粉砂岩)

样品HKTW的代表性锆石阴极发光图像(图2),分析结果(表1),锆石谐和图、相对频率图(图3)。

图2 宁化禾口盆地沙县组钙质粉砂岩(HKTW)代表性碎屑锆石CL图像Fig.2 CL images of representative detrital zircon for Shaxian Formation in Hekou basin,Ninghua county

Table1ThezirconsLA-ICP-MSU-PbdatingofcalsiltstoneforShaxianFormationinHekoubasin,Ninghuacountry

测点含量(10-6)ThUTh/U同位素比值207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s同位素年龄(Ma)207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s01163.45556.970.29 0.057 3 0.001 4 0.564 3 0.013 0 0.071 5 0.000 6 501.454454.3844540267.17421.050.16 0.163 1 0.002 0 10.147 2 0.103 7 0.451 2 0.003 6 2 488212 448.392 400.81603193.54450.10.43 0.056 1 0.001 7 0.544 5 0.015 7 0.070 4 0.000 7 457.266441.410438.3404216.38542.460.40 0.078 8 0.001 2 2.074 5 0.028 4 0.191 0 0.001 5 1 166.1311 140.491 126.9805337.43420.830.80 0.054 1 0.003 2 0.364 4 0.021 1 0.048 8 0.000 8 375128315.516307.450699.07164.690.60 0.057 8 0.004 7 0.558 2 0.044 2 0.070 0 0.001 5 522.4169450.329436.3907190.08497.890.38 0.059 0 0.002 0 0.559 4 0.018 1 0.068 7 0.000 7 567.772451.112428.540886.59226.240.38 0.053 6 0.009 8 0.293 3 0.052 5 0.039 7 0.001 7 352.3368261.241251.11110132.13258.730.51 0.057 4 0.002 9 0.559 5 0.027 4 0.070 7 0.001 0 506.5108451.218440.3611117.12306.070.38 0.049 1 0.006 9 0.186 3 0.025 4 0.027 5 0.000 9 154.6298173.522174.8612308.01271.131.14 0.058 1 0.002 3 0.550 8 0.021 2 0.068 7 0.000 8 534.786445.514428.251382.56309.090.27 0.053 6 0.001 9 0.365 9 0.012 1 0.049 5 0.000 5 354.476316.69311.4314369.6715.90.52 0.075 7 0.001 5 1.964 5 0.034 9 0.188 1 0.001 7 1 087.6381 103.4121 111.2915105.0697.341.08 0.055 0 0.002 9 0.542 7 0.028 1 0.071 6 0.001 1 410.2115440.219445.8616425.01443.730.96 0.055 9 0.001 6 0.544 3 0.014 7 0.070 7 0.000 7 44662441.210440.1417369.43591.720.62 0.159 4 0.001 8 8.444 5 0.075 0 0.384 2 0.002 9 2 449192 28082 095.8141862.76155.910.40 0.114 5 0.001 9 5.502 9 0.084 0 0.348 5 0.003 2 1 871.9301 901131 927.41519118.18174.760.68 0.078 0 0.001 9 1.747 9 0.039 9 0.162 4 0.001 6 1 147.7471 026.415970.1920113.72306.150.37 0.054 1 0.004 7 0.367 9 0.031 1 0.049 4 0.001 1 372.9185318.123310.5721125.55201.090.62 0.049 4 0.004 0 0.183 6 0.014 4 0.027 0 0.000 5 164.4178171.212171.6322166.34168.70.99 0.051 1 0.005 0 0.184 2 0.017 4 0.026 1 0.000 6 246.7209171.615166.2423149.89168.720.89 0.052 2 0.006 7 0.289 5 0.036 2 0.040 2 0.001 2 292269258.129254.3824220.57301.240.73 0.056 0 0.008 0 0.297 3 0.041 5 0.038 5 0.001 4 450.4290264.332243.6825483.18466.511.04 0.055 9 0.002 0 0.536 7 0.018 3 0.069 6 0.000 8 447.677436.212433.9526146.17228.960.64 0.056 5 0.002 2 0.559 0 0.020 5 0.071 7 0.000 8 471.983450.913446.5528125.49304.540.41 0.111 8 0.001 5 5.240 9 0.062 0 0.340 0 0.002 8 1 828.5251 859.3101 886.51329114.51237.470.48 0.055 9 0.002 50.553 30.023 70.071 80.000 9446.795447.215447.163094.73273.240.350.109 60.001 64.974 20.061 50.329 00.002 81 793.2261 814.9101 833.51331391.871631.090.240.048 80.001 50.152 10.004 40.022 60.000 2135.969143.84144.213366.95113.940.590.051 20.005 00.179 20.017 10.025 40.000 6247.4210167.315161.7434158.13206.320.770.069 00.001 81.540 20.037 40.162 00.001 7897.252946.615967.8935110.79146.90.750.050 70.008 70.153 00.025 50.021 90.000 9227.1353144.622139.6536176.32185.660.950.050 20.003 40.183 50.012 20.026 50.000 520415217111168.7337154.01194.140.790.080 60.001 62.272 30.042 80.204 40.001 91 212.3391 203.7131 198.91040102.94379.490.270.112 20.001 55.198 70.058 60.336 10.002 71 834.9241 852.4101 868.11342213.01274.120.780.052 10.005 50.183 00.018 80.025 50.000 7288.4225170.716162.34

续表1

图3 宁化禾口盆地沙县组钙质粉砂岩(HKTW)锆石U-Pb年龄谐和图及相对频率图(角图)Fig.3 Concordia diagrams and relative probability plot of zircon U-Pb isotopes for Shaxian Formation in Hekou basin,Ninghua country

对样品HKTW进行了88个测试点分析,显微镜下的锆石主要呈无色,少数为红褐色,粒径在40~200 μm。大多数锆石呈棱角状-次棱角状,显示为短距离的搬运,少数为次圆状,显示远距离搬运。总体上锆石晶形完好,内部具细微的振荡生长环带结构,锆石的长宽比为1.5∶1~3∶1,Th/U值为0.16~1.19,平均值为0.57,属于典型的岩浆成因锆石[14]。选择88颗不同类型的锆石进行测年,剔除16个偏离谐和线外的数据,其余均在谐和线上及其附近,剩余的72个数据能够反映物源区碎屑锆石的分布特征。

禾口盆地沙县组钙质粉砂岩中72个锆石年龄分布范围较大,为(94.4±1.5)Ma~(2 488±21)Ma,而且碎屑锆石内部结构和组成都存在变化,表明来自不同类型岩石组成的物源区。从锆石U-Pb年龄频谱分布图上可看出具有多峰值特征,碎屑锆石的年龄大部分集中5个区间:①117.6~195.7 Ma,峰值年龄为(168.2±3)Ma(n=17,MSWD=1.5);②243.6~262.9 Ma,峰值年龄为(254.4±5.3) Ma(n=7,MSWD=1.8);③428.5~447.1 Ma,峰值年龄为(438.7±2.8)Ma(n=21,MSWD=1.3);④958.4~1 212.3 Ma,峰值年龄为(983±45)Ma(n=9,MSWD=15);⑤1 755.6~1871.9 Ma,峰值年龄为(1 799±26)Ma(n=11,MSWD=1.7)。此外还有(312.2±8.5)Ma(n=4,MSWD=1.4)和(2 467±250)Ma(n=2,MSWD=1.9)的次峰值年龄。

3.2 样品HBTW(闪长玢岩)

碳酸盐化闪长玢岩(HBTW)挑选22颗锆石进行同位素测年分析(表2)。大多数锆石为长柱状自形晶体,少量发生了碎裂。代表性锆石的阴极发光图像(CL)如图4所示,内部结构具细微的振荡生长环带或条横状吸收,且 Th/U的比值大部分大于0.4,为典型的岩浆成因锆石[15]。为了避免干扰,所选择的测点均位于环带上,以保证定年的准确性。锆石颗粒均无后期变质壳,表明这些锆石是岩浆形成后一次结晶形成的,代表的是岩浆冷却结晶年龄。

表2宁化禾口盆地南部碳酸盐化闪长玢岩(HBTW)LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果

Table2ThezirconsLA-ICP-MSU-PbdatingofcalsiltstoneforShaxianFormationinthesorthHekoubasin,Ninghuacounty

测点含量(10-6)ThUTh/U同位素比值207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s同位素年龄(Ma)207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s207Pb/206Pb1s207Pb/235U1s206Pb/238U1s0174.7528.030.140.056 7 0.001 7 0.440 9 0.012 9 0.056 4 0.000 6 480.967370.99353.4402193.4594.130.33 0.049 7 0.002 1 0.155 2 0.006 2 0.022 6 0.000 3 181.594146.55144.3203261.21352.130.74 0.064 2 0.002 9 1.078 1 0.046 4 0.121 9 0.001 7 746.691742.723741.41004282.06473.280.60 0.051 6 0.002 4 0.161 0 0.007 1 0.022 6 0.000 3 266.5102151.56144.32051 738.921 462.051.19 0.224 4 0.011 2 0.390 4 0.017 6 0.012 6 0.000 3 3 012.878334.71380.8206256.821 317.090.19 0.065 6 0.004 0 0.265 1 0.015 6 0.029 3 0.000 5 792.3123238.712186.3307180.61312.140.58 0.062 8 0.004 0 0.524 8 0.032 7 0.060 6 0.001 1 702.6131428.322379.1708480.861 451.910.33 0.058 4 0.004 9 0.103 7 0.008 4 0.012 9 0.000 3 542.8172100.1882.5209203.461 802.670.11 0.047 7 0.003 4 0.084 7 0.006 0 0.012 9 0.000 2 81.816482.5682.5110174.18338.210.52 0.055 2 0.002 7 0.508 7 0.024 4 0.066 9 0.000 9 419107417.616417.36111 209.331 640.390.74 0.073 8 0.005 6 0.132 3 0.009 6 0.013 0 0.000 3 1 035.8145126.2983.3212161.53356.020.45 0.048 8 0.002 6 0.152 7 0.007 8 0.022 7 0.000 3 136.2119144.37144.8213308.16619.270.50 0.052 5 0.002 1 0.163 2 0.006 3 0.022 6 0.000 3 305.989153.55143.82142 882.662 741.881.05 0.080 6 0.005 0 0.142 7 0.008 4 0.012 8 0.000 2 1 212.4116135.5782.2215436.3767.740.57 0.077 5 0.004 3 0.386 4 0.020 8 0.036 1 0.000 6 1 135.1108331.715228.9416465.852 019.290.23 0.060 8 0.005 9 0.108 0 0.010 2 0.012 9 0.000 3 631.3197104.1982.6217363.1880.580.41 0.058 8 0.004 3 0.226 8 0.015 9 0.028 0 0.000 5 559.7150207.513177.83183 995.486 101.960.65 0.077 4 0.002 9 0.137 3 0.004 9 0.012 9 0.000 2 1 132.273130.6482.4119810.38627.061.29 0.140 9 0.011 5 0.301 8 0.023 0 0.015 5 0.000 5 2 238.5134267.81899.4320356.28362.950.98 0.055 4 0.006 5 0.170 8 0.019 5 0.022 4 0.000 6 427.7242160.117142.6421970.722 294.950.42 0.064 2 0.003 6 0.112 2 0.006 0 0.012 7 0.000 2 748113107.9581.2122659.192 3210.28 0.174 8 0.010 9 0.394 8 0.022 8 0.016 4 0.000 4 2 604.3101337.817104.73

图4 宁化禾口盆地沙县组闪长玢岩(HBTW)代表性岩浆锆石Cl图像Fig.4 Representative magmatic zircon images of diorite porphyrite (HBTW) of Shaxian formation in Hekou Basin, Ninghua

从锆石CL图像及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果可知,主要集中在(80.8±2)Ma~(83.3±2)Ma和(142.6±2)Ma~(144.8±2)Ma 2个区间内,峰期年龄分别为82.4 Ma和143.5 Ma。(80.8±2)Ma~(83.3±2)Ma年龄段206Pb/238U表面年龄加权平均值为(82.2±1)Ma(n=8, MSWD=0.25),因谐和度较差,该年龄一定程度上代表了闪长玢岩的结晶年龄或成岩年龄。(142.6±2)Ma~(144.8±2)Ma的表面年龄,其加权平均值为(144.2±1.7)Ma,可能为岩浆在上升过程中捕获锆石的年龄。

4 讨论

4.1 沙县组沉积岩沉积时限

(1)在宁化禾口盆地沙县组地层出露广泛,但对于沙县组这套地层的划分和时代确定,不同时期各有差异。最早对禾口盆地这套紫红色碎屑岩进行研究,可追溯到陈旭等人[注]福建省地质土壤调查所,福建清流、宁化、连城、长汀等县第二号,1941。在清流、宁化地质调查时,将其划分为官寨红砂岩,时代定为早第三纪。1960年南京大学地质系首次在盆地中部凤山一带采获瓣鳃及鳖类化石,将其划分为第三纪赤石群[注]南京大学地质系,福建清宁一带1∶20万地质简测报告书,1960。;70年代初在宁化开展1∶20万区调工作时,划分为下白垩统沙县组[注]福建省区域地质调查队,宁化幅1∶20万区域地质调查报告,1972。;70年代末,福建省石油地质队曾将宁化禾口盆地沙县组下部含“T-P-N” 双壳类化石的紫红色粉砂岩夹灰绿色泥岩的地层另划出,命名为“禾口组”[16];80年代,福建省地质矿产局采用了禾口组一名,将其层位置于沙县组之下,时代置早白垩世[17];90年代初,梁诗经等[注]福建省区域地质调查队,福建省白垩纪红层、火山盆地地层时序、对比及含矿性研究,1991。将该盆地沙县组定义为整合于均口组之上的一套含钙质较高夹灰白色条带的紫红色层,时代置早白垩世晚期;90年代末,福建省地质矿产局[18]认为原禾口盆地所建禾口组岩石组合特征与沙县组无异,二者皆可互比,禾口组实为沙县组的一部分,因此将禾口组归入沙县组,同时将沙县组与均口组、崇安组归并为赤石群,属赤石群中部的紫红色细碎屑岩,时代置早白垩世晚期-晚白垩世早期;福建省地质调查研究院[19]将沙县组定义为一套河、湖相沉积的红色细碎屑岩,与下伏均口组呈整合接触或超覆于其他老地层之上,上被崇安组整合覆盖,时代置于晚白垩世。

(2)笔者通过对该组底部沉积岩中碎屑锆石及其侵入岩的U-Pb同位素测年,得出了锆石U-Pb精确定年,从而限定了禾口盆地沙县组的时代。碎屑锆石中最年轻的单颗锆石年龄通常被用来限定地层单元的沉积下限,钙质粉砂岩中碎屑锆石的年龄介于94.4~2 488 Ma,最年轻的1颗锆石的206Pb/238U年龄为(94.4±1)Ma,这与在泰宁盆地、上杭盆地对该组所含的火山岩的定年结果(92~101 Ma未发表)相吻合,并认为以94.4 Ma的年龄数据作为禾口盆地沙县组的沉积下限较为合理。而碳酸盐化闪长玢岩侵入于沙县组紫红色粉砂岩和粉砂质泥岩中,通过锆石测年得到可代表闪长玢岩侵入时的加权平均年龄为(82.2±1)Ma,时代归为晚白垩世。故认为禾口盆地沙县组的沉积时限在94.4~82.2 Ma。

4.2 碎屑锆石年代学的物源分析及地质意义

根据LA-ICP-MS同位素分析,发现禾口盆地碎屑锆石U-Pb年龄变化值在94.4~2 488 Ma,具有多峰值特征,其中小于450 Ma有54颗,占3/4,集中于117.6~195.7 Ma、243.6~262.9 Ma、428.5~447.1 Ma 3个区间。大于450 Ma的锆石占1/4,主要集中于958.4~1 212.3 Ma 、1 755.6~ 1 871.9 Ma 2个区间。

(1)117.6~195.7 Ma,峰值年龄为(168.2±3)Ma(n=17,MSWD=1.5),锆石在CL图像上显示较为光亮,颜色较浅,均发育致密的振荡环带结构,具有典型岩浆锆石的特征。锆石呈自形、柱状,表明来自与沉积位置较近的蚀源区。这个期间,研究区附近以小规模的火山喷发及其与火山活动同时、同源频繁的岩浆侵入为特征。这个阶段的锆石特征、年龄组合与宁化水茜沿口一带发育的火山岩(年龄161~174 Ma)相一致,部分锆石年龄(139.6~144.2 Ma)与侵入闪长玢岩的锆石年龄相吻合。这些燕山期的火山岩和侵入体在晚白垩世沙县组沉积期已经抬升到地表遭受剥蚀,成为该盆地的重要沉积物源区之一。

(2)243.6~262.9 Ma,峰值年龄为(254.4±5.3)Ma(n=7,MSWD=1.8),锆石均呈现清晰且致密的振荡环带,Th/U比值大部分大于0.4,为岩浆成因锆石,代表另一期的岩浆活动事件。研究区附近这一时期的花岗岩分布较广,如清流围埔岩体的锆石U-Pb同位素年龄为248 Ma、明溪洋坊岩体锆石SHRIMP同位素年龄为(242±4)Ma[19],与此次研究的岩浆锆石的信息相对应,说明印支期岩浆岩带也为沙县组地层提供物质来源。

(3)428.5~447.1 Ma,峰值年龄为(438.7±2.8)Ma(n=21,MSWD=1.3),锆石的长宽比为1.5∶1~3∶1,且锆石都发育振荡环带,Th/U比值在0.29~1.04,为岩浆成因,表明这期的岩浆活动在研究区附近非常强烈,也是主要峰值集中区。这一年龄段正是全球各地褶皱造山-岩浆活动的高峰期,称为加里东运动。而盆地周边发育着大规模的加里东期岩体,其形成年代为400~450 Ma,如宁化岩体获得全岩Rb-Sr等时线年龄为401~422 Ma[20],与沙县组中获得大量加里东期岩浆锆石的信息是一致的。因此盆地周边的加里东期岩体是晚白垩世沙县组沉积物最主要物源区。

(4)958.4~1 212.3 Ma,峰值年龄为(983±45)Ma(n=9,MSWD=15),锆石形态也表现出岩浆锆石的特征。晋宁期的岩浆活动在盆地周边也有出现,如宁化济村黑云母斜长变粒岩锆石测年结果中Pb-Pb年龄在1 052.7~1 307.6 Ma[注]闽西地质大队,1∶5万宁化县幅、石城县幅、中沙幅、小松幅区域地质调查报告,1991。,将乐大源岩体获得锆石Pb-Pb年龄(1 010±12)Ma[21],与这次获得的碎屑锆石年龄数据相符,表明晋宁期的岩浆岩发育区也为沙县组提供了该年龄的物源。

(5)1 755.6~1 871.9 Ma,峰值年龄为(1 799±26)Ma(n=11,MSWD=1.7),大部分为岩浆锆石,表明在这区间也有较强烈的岩浆活动。如建宁上坪岩体侵入古元古代天井坪岩组,英云闪长质片麻岩锆石Pb-Pb同位素年龄(1 714±20)Ma[22],建宁天井坪岩组斜长角闪岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为(1 766±19)Ma[23],属于吕梁运动产物。表明盆地周边的古老结晶基底在晚白垩世已剥蚀出露地表,并向禾口盆地提供碎屑物。

(6)2 449~2 488 Ma的碎屑锆石有2颗,这2颗古老的岩浆锆石指示了闽西北前寒武纪基底的信息,这一结果也得到近年来一些研究成果的验证,Wan等[24]在闽西北麻源群及万全群中都有得到相似的碎屑锆石年龄,这些锆石显示出的年龄特征表明闽西北有可能是前寒武纪的物源区,也可能基底存在于闽西北或附近,供应了古元古代的碎屑物质。但这2颗古老的锆石是否是古老地壳物质的再循环,还需做进一步的研究来论证。

5 结论

(1)研究区沙县组沉积岩中年龄最小的碎屑锆石年龄为94.4 Ma,其侵入岩的锆石U-Pb年龄值为82.2 Ma,推断其沉积年龄在94.4~82.2 Ma,将其时代归属为晚白垩世。

(2)通过LA-ICP-MS技术,得出沙县组钙质粉砂岩中的碎屑锆石包含了丰富的物源信息,峰值集中于161.7~174.8 Ma 、243.6~262.9 Ma、428.5~447.1 Ma。其中主峰值为428.5~447.1 Ma,表明加里东期岩体是该盆地的最主要物源区。另外,燕山期、印支期的岩浆岩带也为沙县组提供物质来源,这些主要来自于盆地周边出露的地质体。

本次工作得到了国家自然科学基金、福建省地矿局科研项目资助;感谢徐维光专家在资料收集和野外考察给予的帮助;感谢张开毕、徐维光等专家在编写过程中提出的宝贵意见。

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