福建建瓯筹岭早白垩世花岗岩同位素测年及地球化学特征

邵 雯

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

福建燕山中晚期花岗岩岩浆活动广泛发育，多为钙碱性花岗岩，许多学者认为这些具有岛弧特征的钙碱性花岗岩的形成与太平洋板块向西俯冲有关[1,2]。通过1∶5万建瓯、南雅、玉山、西溪幅区域地质调查工作，从政和—大埔北东向断裂带东侧的古田旧镇—建瓯筹岭一带晚侏罗世花岗岩岩体中解体出筹岭早白垩世二长花岗岩体和正长花岗岩体[3]。根据解体出的早白垩世岩体地球化学和锆石U-Pb定年研究，探讨岩浆岩的侵入年代和构造环境。

1 区域地质概况

研究区位于北武夷隆起区和闽东火山断坳带的交会部位，区域性断裂带政和—大埔北东向断裂斜穿该区，浦城—嵩口南北向断裂带也经过区内，地质构造复杂，自古元古代以来，经历多期次的构造-岩浆活动，使区内变质变形强烈，脆性断裂、韧性剪切变形以及推覆滑脱构造较为发育。该区出露的地层主要有古元古代-早古生代的中深变质岩系、中生代的陆相碎屑岩系与火山碎屑岩。吕梁期、晋宁期、加里东期、华力西-印支，及燕山中、晚期等均发育有侵入岩，其中以加里东期和燕山中、晚期侵入岩最为发育[4]。

旧镇岩体呈岩基状，出露面积大于100 km2，岩性稳定，以正长花岗岩为主体，分为细-中细粒花岗岩和中-中粗粒黑云母花岗岩。岩石呈肉红-浅肉红色，部分为灰白色。以具中-中粗粒花岗结构或似斑状结构为主。似斑晶为钾长石，含量一般5%～25%，基质由钾长石、斜长石、石英及黑云母组成，主要造岩矿物平均含量变化不大。此次获得锆石U-Pb同位素年龄为(153.6±1.5)Ma。

图1 建瓯筹岭地区地质简图Fig.1 Generalized geological map of Chouling area in Jianou city1—中元古代迪口岩组；2—中泥盆世花岗岩；3—晚侏罗世正长花岗岩；4—早白垩世少斑中细粒二长花岗岩；5—早白垩世含斑细粒二长花岗岩；6—早白垩世少斑中细粒正长花岗岩；7—花岗斑岩脉；8—年龄样取样位置；9—侵入界线；10—断层及产状；11—脉动接触界线

筹岭早白垩世花岗岩体为此次从晚侏罗世花岗岩体(旧镇岩体)中新解体出来的岩体，岩性有二长花岗岩和正长花岗岩(图1)。二长花岗岩体呈近椭圆状，出露于筹岭村—榧村村一带，出露面积约5.06 km2，呈岩枝状侵入晚侏罗世正长花岗岩岩体中，根据结构变化可划分为灰白色含斑细粒二长花岗岩、少斑中细粒二长花岗岩2个结构单元，二者为同一岩浆侵入活动不同脉动次产物，锆石U-Pb同位素年龄为(130.0±1.0)Ma。正长花岗岩岩体出露于大圣庙附近，出露面积约0.02 km2，呈岩瘤状侵入晚侏罗世正长花岗岩岩体中，划分为少斑中细粒正长花岗岩结构单元，因单独出露，与二长花岗岩接触关系无法获得，锆石U-Pb同位素年龄为(131.5±1.3)Ma。

2 岩石学特征

二长花岗岩：呈灰白色，局部为浅肉红色，具似斑状结构，块状构造。似斑晶含量(5%～15%)，成分主要为钾长石，矿物粒径在10～15 mm，基质由石英、钾长石、斜长石、黑云母组成，矿物粒径大部分在0.5～5 mm，各矿物分布均匀，杂乱排列。石英(20%～25%)呈他形晶，具波状消光；钾长石(25%～35%)呈宽板状，具卡氏双晶，晶体中包裹有少量斜长石、黑云母矿物，泥化；斜长石(35%～45%)呈半自形晶，宽板状，颗粒边缘被稍晚结晶矿物熔蚀，具聚片双晶、卡钠复合双晶，环带结构，正突起；黑云母(3%～5%)呈鳞片状，被次生鳞片状黑云母矿物取代。副矿物有榍石、磁铁矿、磷灰石、锆石。岩石局部见有闪长岩包体呈团块状产出，团块径一般5～10 cm。

正长花岗岩：呈浅肉红色，具似斑状结构，块状构造。似斑晶含量为10%，成分主要为钾长石，矿物粒径在10～15 mm，基质具中细粒花岗结构，由石英、钾长石、斜长石组成，含少量黑云母。矿物粒径以2～5 mm为主，各矿物分布均匀，杂乱排列。石英(25%～30%)呈半自形-他形晶，等轴粒状或不规则状外形，弱波状消光；钾长石(40%～50%)呈板状、具卡氏双晶、格子状双晶，泥化，被少量钠长石矿物交代。钾长石矿物晶体中包裹有斜长石、石英；斜长石(15%)呈半自形晶，宽板状，颗粒边缘被稍晚结晶矿物熔蚀，具聚片双晶、卡钠复合双晶，泥化；黑云母少量，被绿泥石交代。副矿物为磁铁矿。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

筹岭花岗岩岩体的岩石化学分析样3件，样品取自筹岭水库一带，化学成分及相关参数(表1)，岩石SiO2含量为68.74%～75.35%；Al2O3含量为12.76%～14.29%、CaO含量为0.91%～2.51%、TiO2含量为0.19%～0.58%、P2O5含量为0.03%～0.16%，(Na2O+K2O)含量为7.36%～8.35%，Na2O/K2O比值为0.65～0.72，Na2O的含量较K2O明显偏少。CIPW标准矿物刚玉含量为0～0.25，小于1。

表1 早白垩世筹岭花岗岩岩石化学成分含量及其特征值

图2 早白垩世筹岭花岗岩K2O-SiO2图解Fig.2 K2O-SiO2 diagram of the Early cretaceous granite in Chouling area

火成岩全碱-硅(TAS)图解中投影于花岗岩区域，同时样品投影于Ir-Irvine分界线下方，属于亚碱性岩；里特曼指数(σ)为2.08～2.16(<3.3)，为钙碱性岩；在K2O～SiO2图解(图2)中样品投影于高钾钙碱性系列；二长花岗岩A/CNK值为0.97～0.99(<1)，为准铝质岩，正长花岗岩A/CNK值为1.01(>1)，为过铝质岩；戈蒂里指数(τ)为19.00～49.47(>10)，为造山带岩浆岩；岩石分异指数DI为78.95～92.81(据桑汤和塔塔尔，1960)；长英指数(FL)为74.57～90.17，镁铁指数(MF)为76.24～83.44，说明岩浆分异结晶程度较高，属于酸性岩浆范畴。综合上述，早白垩世二长花岗岩属于高钾钙碱性准铝质花岗岩、早白垩世正长花岗岩属于高钾钙碱性过铝质花岗岩。

3.2 微量元素特征

早白垩世筹岭花岗岩体的微量元素含量特征值(表2)与酸性岩维氏值(Vinorgradoe，1962)对比，铁族元素Cr、Ni含量均低于酸性岩维氏值；钨族元素Bi较为富集，为维氏值10倍以上；稀碱元素Rb含量与维氏值大致相当，Li含量略低；亲铜元素中Ag、Pb、Zn均较维氏值高；分散元素中Sr、Ba略低于维氏值；稀有元素中Hf、Th元素含量远高于维氏值，其余元素含量与酸性岩维氏值大致相当。

表2 早白垩世筹岭花岗岩微量元素含量及特征值(×10-6)

原始地幔标准化模式(图3)整体形态显示了大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、U的富集，高场强元素(HFSE)Nb、P等较明显亏损，具有壳源岩浆或岩浆被地壳物质混染的典型特征。Sr和Ba多具明显的负异常，说明Sr以相容元素大量进入早期结晶斜长石中，具浅源岩浆的典型特征；Ti强烈亏损表明岩浆物质来源于地壳。Th/U比值为5.40～8.99，大于上地壳的Th/U比值(3.89)。Rb/Nb比值为10.02～12.98，明显大于上地壳的平均值(4.5)；Rb/Sr比值为0.79～3.07(>0.5)，属于壳源岩浆的范围。

3.3 稀土元素特征

早白垩世花岗岩稀土元素分析结果显示(表3)，稀土总量(∑REE)为189.09×10-6～299.98×10-6，与上部陆壳的平均总量(210.07×10-6)大致相当。LREE含量为178.09×10-6～277.97×10-6；HREE含量为11.00×10-6～22.01×10-6；LREE/HREE比值为12.63～16.19，反应轻、重稀土分馏程度较强。(La/Yb)N值为13.10～16.47，(Ce/Yb)N值10.20～15.08(>5)，反映出轻稀土相对重稀土强烈富集。(La/Sm)N值为5.79～6.48、(Sm/Eu)N值为1.88～3.72，表明轻稀土分馏程度中等；(Gd/Yb)N值为0.96～1.51，反映重稀土分馏程度中等。稀土配分模式中(图4)总体呈“右”倾趋势，轻稀土部分陡倾，重稀土部分平缓，与上地壳稀土元素配分模式近于一致，δEu值为0.36～0.74，具中等-强的Eu负异常，δCe值为0.94～1.26，基本不具异常。

表3 早白垩世筹岭花岗岩稀土元素含量及特征值 (×10-6)

图3 早白垩世筹岭花岗岩原始地幔标准化模式图Fig.3 The original mantle standard pattern of the Early Cretaceous granite in Chouling area

图4 早白垩世筹岭花岗岩稀土配分模式图Fig.4 REE distribution pattern of the Early Cretaceous granite in Chouling area

4 锆石U-Pb年龄测定

样品取自建瓯筹岭村附近，岩性为少斑中细粒二长花岗岩(采样编号Pm141-22)和少斑中细粒正长花岗岩(采样编号Pm141-10)。锆石U-Pb定年分析由西北大学大陆动力学国家重点实验室利用LA-ICP-MS方法测定。

4.1 锆石特征

早白垩世筹岭花岗岩锆石呈黄色，自形-半自形双锥柱状，透明，具金刚光泽、玻璃光泽，高硬度，内含大量气固包体。伸长系数以1∶1.5～1∶3.5为主；1∶3.5～1∶4.5次之，粒径以0.05～0.15 mm为主，0.16～0.25 mm次之。 阴极荧光图像显示(图5)，锆石都具有震荡生长环带结构，且环带密集清楚，具相对明亮的阴极荧光，分析点Th/U比值为0.22～1.11，均较高，显示酸性岩浆锆石的特点[5]。

图5 筹岭早白垩世二长花岗岩(Pm141-22、pm141-10)锆石CL影像及采集点Fig.5 Zircon Image and collection points of the Early Cretaceous monzonitic granite(pm141-22、pm141-10) in Chouling

4.2 锆石测年结果

早白垩世筹岭花岗岩测试结果(表4，5)和锆石U-Pb谐和图及加权平均年龄图显示(图6)，少斑中细粒二长花岗岩(样品Pm141-22)加权平均年龄值为(130.0±1.0)Ma(N=15，MSWD=0.19)；少斑中细粒正长花岗岩(样品Pm141-10)加权平均年龄值为(131.5±1.3)Ma(N=11，MSWD=0.57)，谐和图显示分析点数据非常集中且谐和度较好，因此，所获得的2个年龄值可以代表该样品的结晶年龄。2个样品得出的年龄几乎一致，侵入时间为130.0～131.5 Ma，属燕山中期侵入产物，将其置于早白垩世。

图6 筹岭早白垩世花岗岩锆石U-Pb同位素年龄加权平均值图及谐和图Fig.6 Zircons U-Pb isotopic age weighted average age diagram and harmonic diagram of the Early Cretaceous granite in Chouling area

5 岩浆来源及构造背景讨论

5.1 岩浆来源

早白垩世筹岭花岗岩A/CNK值为0.97～1.01，显示为准铝-过铝质花岗岩；K2O>Na2O，Na2O/K2O比值的0.65～0.72，与S型花岗岩特征相似；SiO2含量为68.74%～75.35%，属酸性岩；微量元素组成与壳源型花岗岩相像；稀土元素总量高，轻稀土富集，且出现中等Eu亏损；CIPW标准矿物刚玉含量为0～0.25； Rb/Sr比值为0.79～3.07，显示改造型花岗岩特征。因此，早白垩世花岗岩应为S型花岗岩，岩浆物质来源于地壳物质部分熔融。

5.2 构造背景分析

样品在logσ-logτ图解上均落入B区(图7)，属造山带岩浆岩；R1-R2图解(图8)中，样品投影于同碰撞期及边缘，表明其形成于同碰撞构造环境。

Lin Qian[6]等对福建省东部沿海平潭—东山变质的花岗岩成岩年龄研究显示，在185～140 Ma，太平洋板块以北北东向向欧亚大陆板块俯冲；在140～110 Ma，太平洋板块以北西方向向欧亚大陆板块俯冲；在110～90 Ma，太平洋板块以北西西方向向欧亚大陆板块俯冲。建瓯筹岭早白垩世花岗岩形成于130.0～131.5 Ma，处于同碰撞构造环境，是太平洋板块以北西向向欧亚大陆板块俯冲的产物。

图7 早白垩世花岗岩里特曼-戈蒂里图解Fig.7 A.Rittmann & V.Gottini diagram of the Early Cretaceous graniteA—非造山带火山岩；B—造山带火山岩；C—为A、B区所派生的碱性、偏碱性火山岩

图8 早白垩世花岗岩R1-R2图解Fig.8 R1-R2 diagram of the Early Cretaceous granite1—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—同碰撞期的,7—造山期后

6 结论

(1)建瓯筹岭早白垩世花岗岩体中岩体岩浆分异作用较强，酸性程度较高，属高钾钙碱性准铝-过铝质花岗岩。

(2)花岗岩体中的微量元素含量特征值与酸性岩维氏值对比，Rb/Sr比值和Rb/Nb比值较高，铁族元素Ni、Cr含量较低，Ti亏损较强，表明岩浆物质来源于地壳，稀土元素模式为右倾型，具壳源型花岗岩特征。

(3)岩体锆石的阴极发光图像显示，锆石发育有震荡生长环带结构，环带清楚且密集，显示酸性岩浆成因特征，获得锆石U-Pb年龄为(130.0±1.0)Ma、(131.5±1.3)Ma，属燕山中期早白垩世侵入岩。

(4)从岩浆来源及构造背景分析，筹岭花岗岩体岩浆形成于同碰撞环境有关的构造背景，岩石的地球化学特征和岩体的矿物特征与S型花岗岩相似，属于壳源物质部分熔融的S型花岗岩。

本文是在福建1∶5万建瓯、南雅、玉山、西溪幅区域地质矿产调查工作的基础上编写而成的，系集体工作成果。在成文过程中承蒙张开毕教授级高级工程师对文章提出宝贵的意见和建议，借此表示感谢!