闽浙赣交界地区早白垩世火山岩年代学、地球化学及地质意义①

陈中央

（福建省地质调查研究院，福州，350013）

闽浙赣3省交界地区中生代火山岩极其发育，经过长期的地质调查和研究，建立了各省境内的中生代火山地层系统。福建将研究区内中生代火山岩自下而上划分为晚侏罗世南园组、早白垩世下渡组［1］，浙江将中生代火山岩时代全部划归早白垩世磨石山群①浙江省地质调查院，浙江1∶25万衢州市幅区域地质调查报告，2013。；江西将中生代火山岩自下而上划分为晚侏罗世打鼓顶组、鹅湖岭组，早白垩世石溪组、冷水坞组、中墩组②江西省地质调查院，江西1∶25万上饶市幅区域地质调查报告，2003。。因此3省交界处区域火山地层层序划分与对比存在争议，特别是因为其地理位置的特殊性，存在同物异名的现象。笔者在1∶5万二十八都、官路幅区域地质调查的基础上，选择区内代表性晚中生代火山岩地层下渡组，开展系统的岩石地球化学和锆石U－Pb同位素年代学研究，确定其形成时代及地层归属，并结合区域地质背景，探讨其成因类型及源区构造背景，有助于提高东南沿海火山岩带研究程度，也为闽浙赣地区火山岩研究对比划分提供参考。

1 研究区地质概况

研究区处于浙闽粤火山活动带闽西火山活动亚带，盘亭—光泽北东向喷发带与武夷山—泰宁北东向喷发带的交会处，区域构造上处于扬子陆块和华夏地块交接部位的东南侧，以江山—绍兴拼合带为界，西北侧为扬子陆块，东南侧为华夏地块，崇安—安远北东向断裂带贯

① 资助项目：中国地质调查局基础地质调查项目，“福建1∶5万二十八都、官路幅区域地质调查”。穿整个研究区（图1b）。地层主要有新元古代－早志留世官路俯冲增生杂岩，早侏罗世—早白垩世为陆相火山－碎屑沉积岩系，包括梨山组、南园组、下渡组、坂头组，其中以下渡组分布最广，火山喷发盆地受崇安—安远区域性断裂控制呈北东向展布，有尖峰、招军岭和黄龙山—营盘尖火山喷发盆地（图1a）；晚白垩世为沙县组、崇安组的陆相红色碎屑沉积岩系。侵入岩有晋宁期、加里东期、印支期和燕山期，其中加里东期和燕山期酸性岩浆最为发育。区内构造发育，崇安—安远北东向断裂带（柘岱口—溪口北东向断裂带）、浦城—尤溪北北东向断裂贯穿整个研究区，总体以北东向、北北东向为主，北西向、南北向次之的复杂多样的构造形迹。

图1 闽浙赣交界地区早白垩世火山岩分布图（a）、东南沿海中生代火山岩分布图［2］（b）Fig.1 Distribution map of Early Cretaceous volcanic rocks in the border area of Fujian，Zhejiang and Jiangxi provinces（a）and distribution map of Mesozoic volcanic rocks in the southeast coast（b）

区内下渡组为一套灰紫、紫红色酸性火山岩组合，平行不整合于下伏南园组之上，或超覆于更老地层之上，顶部被坂头组整合覆盖。根据岩石组合，划分为2段，下段以火山沉积碎屑岩为主，上段以流纹岩、流纹质火山碎屑岩为主，碎斑熔岩段具侵出－溢流相酸性碎斑熔岩特征。下段岩性为凝灰质砾岩、砂砾岩、（含砾）砂岩、长石岩屑杂砂岩、粉砂岩，沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩夹少量硅质岩，夹有流纹质晶屑熔结凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩等，产Pagiophyllumsp.、Cupressinocladussp.、Elatocladussp.、Brachyphyllumsp.、Cladophlebissp.、Podozamitessp.、Frenelopsissp.、Otozamitessp.、Nilssoniasp.、Carpolithussp.等化石，厚度为449.8～887.6m；上段岩性为流纹岩、（含）角砾流纹岩、石泡流纹岩、球粒流纹岩、流纹质（含角砾）晶屑熔结凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑玻屑凝灰岩夹凝灰质砂岩、粉砂岩、泥岩，厚度为363.2～762.70m以上；碎斑熔岩段为酸性隐晶状碎斑熔岩、酸性（含角砾）霏细状碎斑熔岩、酸性（含角砾）（含集块角砾）粒状碎斑熔岩，厚度大于2 705.3m。

2 样品特征及分析方法

2.1 样品特征

在研究区采集下渡组上段的流纹岩和酸性霏细状碎斑熔岩。

流纹岩：灰紫、紫红色，斑状结构，普遍发育流纹构造，岩石由斑晶和基质组成，斑晶占比5%～15%，成分主要为钾长石、斜长石，少量石英，斑晶粒径一般为0.5～2mm，晶形较好，基质为隐晶质长英质，常见皱纹状、涡流状流纹构造及流纹构造绕角砾流动。其中流纹岩按斑晶含量多少可分为流纹岩、流纹斑岩，按基质结构不同亦可分为球粒流纹岩、石泡流纹岩，据岩石中角砾、集块含量不同，也可分为含角砾流纹岩、角砾流纹岩、集块角砾流纹岩等。

碎斑熔岩：岩石新鲜，呈浅灰、浅肉红色，多具碎斑结构，碎斑含量为30%～55%，斑晶粒径一般为0.2～5mm，成分石英、钾长石、斜长石、少量黑云母，局部可见钾长石聚斑晶；碎斑多已破碎，呈碎屑（碎斑）状，熔蚀显著，常呈港湾状、穿孔状，也常见保留较好的晶形，部分碎斑仅沿裂纹、解理断开，并被基质充填、分隔，少数破碎的斑晶位移很小，仍可恢复其晶形轮廓；基质具显微粒状（0.02～0.1mm）、霏细状（0.005～0.02mm）及隐晶状（＜0.005mm）结构。据其矿物成分、基质结构的差异可进一步分为酸性粒状碎斑熔岩、酸性霏细状碎斑熔岩、酸性隐晶状碎斑熔岩。

2.2 分析方法

样品的主量元素、微量元素和稀土元素分析在福建省地质测试研究中心完成，主量元素采用XRF荧光测试法完成，测试误差小于2%；微量和稀土元素采用等离子质谱（ICPMS）法，测定精度优于5%。锆石挑选由河北省区域地质矿产研究所完成，用常规方法将样品粉碎至178～150μm，经过淘洗和电磁方法进行分离后，在双目镜下将具有较好晶形的并且无明显裂痕和包裹体的锆石挑选出来；锆石的制靶和阴极发光照相在西安瑞石地质科技有限公司完成；锆石U－Pb测年工作在西北大学大陆动力国家重点实验室完成，采用LAICP－MS进行锆石U－Pb同位素定年测试。所测单点的同位素比值及元素含量采用GLITTER软件进行处理，测试数据的最后计算处理采用Isoplot 3.0程序［3］。

3 LA－ICP－MS锆石U－Pb年代学

样品PM163－24岩性为流纹岩，锆石阴极发光图像（图2）显示具有明显岩浆成因的震荡生长环带；LA－ICP－MS锆石U－Pb定年测试结果显示①福建省地质调查研究院，福建1∶5万二十八都、官路幅区域地质调查报告，2018。，21个测点Th／U比值为0.69～1.53，显示岩浆锆石的特征［4］。其中，第4，13，15，16，19，20等6个点测试结果年龄偏离较大，或为来自下部南园组火山岩的捕获锆石，未参与加权平均年龄计算，其余15个测点具有一致的206Pb／238U年龄，其加权平均年龄值为（133.8±1.0）Ma（MSWD＝1.5，n＝15）（图4a），代表了流纹岩的结晶年龄。

图2 研究区下渡组流纹岩锆石（PM163－24）阴极发光图像及测点位置Fig.2 The cathode luminous images and the measurement point positions of the Xiadu Formation rhyolite zircon（PM163－24）in the study area

样品PM531－7岩性为酸性霏细状碎斑熔岩，锆石阴极发光图像显示（图3）具有明显岩浆成因的震荡生长环带；锆石U－Pb定年测试结果显示，20个测点Th／U比值为0.63～1.20，为典型的岩浆锆石。其中，第1，5，12，20等4个点测试结果年龄偏离较大，或为来自下部南园组火山岩的捕获锆石，未参与加权平均年龄计算，其余16个测点具有一致的206Pb／238U年龄，其加权平均值为（133.24±0.93）Ma（MSWD＝1.3，n＝16）（图4b），代表碎斑熔岩的结晶年龄。

图3 研究区下渡组酸性霏细状碎斑熔岩（PM531－7）锆石阴极发光图像及测点位置Fig.3 Zircon cathodoluminescence images and location of measurement points of Xiadu Formation acidic filamentous speckled lava（PM531－7）in the the study area

图4 研究区下渡组流纹岩（PM163－24）和酸性霏细状碎斑熔岩（PM531－7）锆石U－Pb同位素年龄谐和图Fig.4 Zircon U－Pb isotopic age harmonics of rhyolite（PM163－24）and acid filamentous speckled lava（PM531－7）of the Xiadu Formation in the study area

4 岩石地球化学特征

4.1 主量元素

岩石化学参数特征（表1）：SiO2含量高且变化范围较小，平均为74.63%；Al2O3含量较低，平均为12.84%；全碱含量较高，为6.89%～9.3%，且K2O＞Na2O，K2O／Na2O比值为1.35～4.34；样品在TAS图解中均投影于流纹岩区（图5a），且位于Ir分界线下方，为亚碱性系列；σ值为1.46～2.8，属于太平洋型的钙碱性系列，并在FAM图解中全部投影于钙碱性系列；A／CNK多数1.00～1.55，平均为1.15，A／CNK－A／NK判别图上多投影于过铝质区域（图5b），靠准铝质一侧。研究表明下渡组火山岩属弱过铝质高钾钙碱性系列岩石，与Nockolds［5］提出的流纹岩的平均成分相比，整体具有高硅、富碱，贫铝、钙、镁、铁的特征。

图5 研究区下渡组火山岩TAS图解（a）、A／NK－A／NCK判别图解（b）Fig.5 TAS diagram of Xiadu Formation volcanic rocks（a）and discriminant diagram of A／NK－A／NCK（b）in the study area

4.2 微量元素

微量元素特征（表2）：下渡组火山岩中Rb／Sr比值平均为9.95，明显大于壳源岩浆的比值（Rb／Sr＞0.5）；Th／U比值平均为8.45，高于上地壳的Th／U比值（3.89）［6］；Rb／Nb比值平均为11.68，远大于上地壳的比值（4.5）［7］；Rb／Y比值平均为7.41，大于上地壳的比值（上地壳4.0，下地壳3.25）；Nb／Y比值平均为0.65，亦大于上地壳的比值（上地壳0.57，下地壳0.5）。以上特征也为火山岩岩浆来源于上地壳提供了佐证。微量元素蛛网（图6a）形态显示大离子亲石元素（LILE）Rb、Th、U、Pb富集，高场强元素（HFSE）Sr、Ba、Ti、Nb、Ta强烈亏损；Ba、Sr的亏损及Pb、Th、U的富集表明火山岩岩浆具有壳源的特征。

4.3 稀土元素

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研究区早白垩世火山岩稀土总量（∑REE）平均为378.61×10－6，LREE为161.11×10－6～578.48×10－6，平均为304.48×10－6，HREE平均为30.46×10－6，LREE／HREE比值平均10.8，（La／Yb）N比值平均为12.92，（Ce／Yb）N平均为8.79，（La／Sm）N平均为4.04，（Sm／Eu）N比值平均为17.6，（Gd／Yb）N平均为1.64。以上数据显示稀土总量较大，轻稀土相对富集，轻稀土分馏程度较重稀土高，δEu平均为0.17，Eu强亏损，表明岩浆演化过程中经历了较强的斜长石结晶分异作用。稀土配分模式为左高右低中等倾斜的海鸥型曲线，轻稀土部分陡倾，重稀土一翼平缓（图6b），表明形成火山岩的岩浆物质应来源于地壳。

图6 研究区下渡组火山岩原始地幔标准化微量元素蛛网图（a）及球粒陨石标准化稀土元素配分模式图（b）Fig.6 Spider web map of the standardized trace elements of the primitive mantle of Xiadu Formation volcanic rocks in the study area（a）and the standardized distribution pattern of rare earth elements of chondrites（b）

5 讨论

5.1 年代学意义

对闽浙赣交界地区广泛分布的早白垩世流纹岩和碎斑熔岩进行精确的LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素测年，分别为（133.8±1.0）Ma和（133.24±0.93）Ma，碎斑熔岩与流纹岩测年基本一致，碎斑熔岩稍晚于流纹岩形成，与野外产出的实际状态相吻合，表明研究区火山岩形成于早白垩世。从地层接触关系可以看出，在广丰区石狮岗一带可见下渡组下段的火山沉积碎屑岩与下伏晚侏罗世南园组流纹质晶屑凝灰岩呈平行不整合接触。另外，笔者在区内广丰区石狮岗、遂昌县牛岱卯、浦城县外角坑等地新发现大量的植物化石，经中国科学院南京地质古生物研究所鉴定为Pagiophyllumsp.、Cupressinocladussp.、Elatocladussp.、Brachyphyllumsp.、Cladophlebissp.、Podozamitessp.、Frenelopsissp.、Otozamitessp.、Nilssoniasp.、Carpolithussp.化石，主要分布于早白垩世火山喷发盆地的外围，同位素地质年龄与下部的火山沉积碎屑岩中植物化石鉴定结果一致，表明研究区下渡组火山岩为早白垩世岩浆活动的产物。

近年来，东南沿海浙闽火山活动带晚中生代火山岩开展了许多的年代学研究工作（表3）。此次1∶5万区调在下渡组下部的晚侏罗世南园组取得了6组锆石U－Pb年龄为144.5～141.1Ma，与赣东北鹅湖岭组、浙东高坞组地层可对比；研究区内下渡组与浙东南西山头组、闽东小溪组层位相当。结合区域资料，笔者认为闽浙赣交界地区下渡组火山岩峰期喷发作用时间在133Ma左右。

表3 研究区周边早白垩世火山岩同位素年龄统计Table 3 Statistics of isotope age of Early Cretaceous volcanic rocks around the study area

5.2 岩浆来源与成因

研究区下渡组火山岩属弱过铝质高钾钙碱性流纹质岩石，具有富Si、K、Na，贫Ca、Mg的特征，相对富集Rb、Pb、Th、U，贫Sr、Ba、Ti、Nb、Ta的特点，具有高的10 000Ga／Al比值为2.81～3.68＞2.6，稀土元素含量总量高，呈右倾的“海鸥”型REE配分模式，且具有明显的负Eu异常。在10 000Ga／Al﹣（Na2O＋K2O）／CaO关系中（图7a），样品落入A型花岗岩区，（Zr＋Nb＋Ce＋Y）含量平均为401.21×10－6，明显高于350×10－6［16］，与福建铝质A型花岗岩相似［17］。通常认为A型花岗岩形成伸展减压环境，是减薄的地壳部分熔融的产物［18］。

5.3 构造环境分析

一般认为A型流纹岩是A型花岗岩浆喷出地表的产物［19］，区内晚中生代以来，由于古太平洋板块向欧亚板块俯冲消减，中国东南沿海进入活动大陆边缘造山阶段［20－22］，强烈的俯冲挤压后阶段，挤压向拉张的转化，地壳伸展的减薄，形成了规模宏大的东南沿海北东向岩浆岩带，从福建沿海至江西中西部均有表现［23－27］，伸展作用延续至晚白垩世［28，29］。

研究区下渡组火山岩具壳源A型岩浆岩特征，SiO2－Al2O3构造环境判别中区内均投于POG后造山环境下（图7b）；R1、R2因子构造环境判别（图7c），样品落在造山后区域，与该地区拉张伸展的构造环境基本一致；在构造环境判别Nb－Y－3Ga投于A2后造山环境（图7d）［30］，与该时期造山后板内拉张伸展环境一致。

图7 研究区下渡组火山岩10000Ga／Al－（K2O＋Na2O）／CaO图解（a）、SiO2－Al2O3图解（b，Eby，1992）、R1－R2图解（c）、Nb－Y－Ce图解（d）Fig.7 10000Ga／Al（K2O＋Na2O）／CaO diagram of the Xiadu Formation volcanic rocks in the study area（a）；SiO2－Al2O3diagram（b）；Graphic illustration of R1－R2（c）and NB－Y－CE（d）

6 结论

（1）对闽浙赣交界地区下渡组流纹岩、酸性霏细状碎斑熔岩分别进行LA－ICP－MS锆石U－Pb测年，结果为（133.8±1.0）Ma和（133.24±0.93）Ma，二者形成时代相近，与下段火山沉积碎屑岩中植物化石鉴定结果一致，表明形成于早白垩世中期。

（2）早白垩世火山岩具高硅、富碱，贫铝、钙、镁、铁的特征，属高钾钙碱性弱过铝质酸性火山岩，富集Rb、Pb、Th、U，亏损Sr、Ba、Ti、Nb、Ta等，具有高的10 000Ga／Al比值，为2.81～3.68，稀土元素含量总量高，呈右倾的“海鸥”型REE配分模式，且具有明显的负Eu异常，（Zr＋Nb＋Ce＋Y）含量大于350×10－6，岩石地球化学均具A型花岗岩的特征。

（3）闽浙赣交界地区早白垩世下渡组火山岩形成于造山后板内拉张伸展环境，与古太平洋板块向欧亚板块俯冲所导致的弧后伸展或岩石圈减薄有关，是板内造山带后造山时期岩浆活动的产物。

本文是福建1∶50 000二十八都、官路幅区调项目组集体劳动的成果。