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      福州閩侯長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

      2011-02-02 10:13:36王翠芝王林剛
      地質(zhì)與勘探 2011年6期
      關(guān)鍵詞:復(fù)式閃長(zhǎng)巖堿性

      熊 欣,王翠芝,王林剛,李 駿

      (福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院,福建福州 350108)

      中國(guó)東南大陸邊緣自230~150Ma經(jīng)擠壓機(jī)制后,又經(jīng)過(guò)擠壓向擴(kuò)張機(jī)制轉(zhuǎn)化145Ma(±5Ma),之后一直處于伸展擴(kuò)張過(guò)程中(洪大衛(wèi)等,1995;張德全等,2001a、2001b)。在這樣的大地構(gòu)造背景影響下,中國(guó)東南沿海地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)非常強(qiáng)烈,形成長(zhǎng)約1200km、寬約500km的濱太平洋中國(guó)東南巨型火山-侵入雜巖(邢光福等,1999、2001),晚中生代的火山-侵入雜巖分布格外廣泛(任紀(jì)舜等,1998;王德滋等,1995、2002;李兆鼐等,2003)。對(duì)于晚中生代的火山-侵入雜巖,前人在巖漿巖組合、巖石地球化學(xué)方面已做了大量工作。大部分人認(rèn)為晚中生代的火山-侵入雜巖總體屬高鉀鈣堿性系列,具有向堿性過(guò)渡的地球化學(xué)特征,控制這套火山巖的斷陷盆地底部(K1),出現(xiàn)由玄武巖和大量流紋巖組成的雙峰式巖石組合,該期的侵入巖則是以多期次的復(fù)式巖體為特征,最具有代表性的是福州和漳州復(fù)式巖體(王德滋等,2002)。對(duì)于福州復(fù)式巖體,前人多集中在復(fù)式巖體的后期演化酸性偏堿性的巖漿產(chǎn)物(彭亞鳴等,1984;邱檢生等,1999a,1999b,2000;魏春生等,2001),對(duì)于早期的基性、中性巖漿部分報(bào)道較少。我們近幾年的研究發(fā)現(xiàn)在福州盆地邊緣,尤其是西邊緣串株?duì)畹姆植加写罅康拈W長(zhǎng)巖巖株,本文重點(diǎn)從巖石地球化學(xué)角度展示長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的地質(zhì)特征,以揭示其與福州地區(qū)巖漿活動(dòng)的關(guān)系,說(shuō)明其地質(zhì)意義。

      1 區(qū)域地質(zhì)概況

      福州地區(qū)的巖漿活動(dòng)主要發(fā)生于晚中生代,為燕山晚期巖漿侵入活動(dòng)第一階段的產(chǎn)物。巖石類(lèi)型復(fù)雜,包括超基性(少量)和基性、中酸性、酸性及超酸偏堿性巖類(lèi)。它們常呈復(fù)式巖體產(chǎn)出,先后關(guān)系清楚,以福州復(fù)式巖體為典型。福州復(fù)式巖體從老到新由官山、南嶼、謝坑、澗田等基性-中酸性巖體,福州、丹陽(yáng)花崗體和魁岐、旗山、筆架山等鉀長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗斑巖組成,為一個(gè)較完整的巖漿演化旋回的產(chǎn)物。即官山巖體(輝長(zhǎng)巖體)→謝坑巖體(黑云母石英閃長(zhǎng)巖)、澗田巖體(花崗閃長(zhǎng)巖)→丹陽(yáng)巖體(二長(zhǎng)花崗巖體)→福州巖體(中粗?;◢弾r、細(xì)?;◢弾r)→魁岐復(fù)式巖體(晶洞堿性花崗巖)、旗山巖體(晶洞鉀長(zhǎng)花崗巖)、筆架山巖體(花崗斑巖體),并認(rèn)為它們具有由M型→I型→S型→A型的演化規(guī)律(圖1)(吳郭泉,1991)。它們常與早白堊世火山巖伴生,具有相同的巖石類(lèi)型和演化特點(diǎn),同屬鈣堿性巖漿系列,是同源巖漿不同活動(dòng)方式的產(chǎn)物。

      根據(jù)侵入體的群居關(guān)系、接觸關(guān)系、同位素年齡及巖石結(jié)構(gòu)、成分演化等特征,福州地區(qū)的閃長(zhǎng)巖被劃入11個(gè)超單元中晚白堊鐘騰超單元,由早次單元中性巖向晚次單元中酸性巖演化,依次可劃分為暗灰色細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖、灰色細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖、淺灰色細(xì)粒石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、淺肉紅色(少斑)中細(xì)(中)?;◢忛W長(zhǎng)巖等4個(gè)單元,主要分布金沙、赤石、溪口、東橋、埔前、虎浿、洋中、九都、三都、南哨(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,2007)。福州盆地周邊的閃長(zhǎng)巖大部分均呈巖株?duì)?,分布于福州盆地的邊緣,尤其是西南與東北邊緣,主要分布于南嶼、澗田等地(如圖1)。

      圖1 福州地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造示意圖Fig.1 Schematic geological map of the Fuzhou area花崗斑巖(或正長(zhǎng)斑巖);2-鈉閃石晶洞花崗巖;3-含黑云母晶洞花崗巖;4-黑云鉀長(zhǎng)花崗巖;5-二長(zhǎng)花崗巖;6-花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖;-閃長(zhǎng)巖;8-輝長(zhǎng)巖;9-火山口;10-白堊紀(jì)火山巖;11-侏羅紀(jì)火山巖;12-斷層;13-地質(zhì)界線;14-研究區(qū);Ⅰ-閩西北隆起帶;Ⅱ-閩東火山斷拗帶;Ⅱ1-屏南—黃田斷陷帶;Ⅱ2-賽岐—閩清斷隆帶;Ⅱ3-霞浦—閩侯斷陷帶1-granite-porphyry(or syenite-porphyry);2-riebeckite-miarolitic granite;3-biotite miarolitic granite;4-biotite potash feldspar granite;5-admellite;6-granodiorite(or quartz diorite);7-diorite;8-grbbro;9-crater;10-cretaceous volcanic rocks;11-Jurassic volcanic rock;12-fault;13-geological boundary;14-study area;Ⅰ-Minxibei upwarping zone;Ⅱ-Mindong volcanic downwarping zone;Ⅱ1-Pingnan-Huangtian fault down-warping zone;Ⅱ2-Saiqiminqing fault upwarping zone;Ⅱ3-Xiapu-minhou fault downwarping zone

      2 長(zhǎng)安巖體的巖相學(xué)特征

      長(zhǎng)安巖體分布于福州大學(xué)旗山校區(qū)南部(圖2a),出露在北長(zhǎng)安山南坡、南長(zhǎng)安山北坡及兩山之間的山坳中。從區(qū)域地質(zhì)看,它位于福州復(fù)式巖體的西邊緣(其南邊的官山巖體也是位于福州盆地的西邊緣),面積約3km2,為一個(gè)主體為閃長(zhǎng)巖、邊部局部輝石較多(依據(jù)化學(xué)成分,巖石名稱(chēng)就成要定成輝石閃長(zhǎng)巖,呈析離體狀,綠泥石化、綠簾石化較強(qiáng))的小型閃長(zhǎng)巖雜巖體(圖2 b-e)。巖體被多條北東向的霏細(xì)巖脈(為主要后期巖脈,限于篇幅,本文在此不能進(jìn)一步敘述,另文討論)、輝綠(玢)巖脈、細(xì)?;◢弾r脈、石英脈切割,顯示本區(qū)有規(guī)模較小但很頻繁的巖漿活動(dòng)。這里各種脈與巖體之間的穿插關(guān)系非常清楚,在兩者的接觸帶上明顯看到閃長(zhǎng)巖體一側(cè)有明顯的擠壓破碎帶,片理化明顯,而在晚期巖脈一側(cè),巖漿的流動(dòng)構(gòu)造發(fā)育(圖2f,g)

      3 巖石地球化學(xué)特征

      為了解長(zhǎng)安巖體的巖石地球化學(xué)特征,我們分中心相和邊緣相系統(tǒng)采取巖石樣品55件,切制光薄片35件,并對(duì)其中的14件蝕變較弱的巖石樣品進(jìn)行了主量元素、微量元素、稀土元素分析,其地球化學(xué)特征與一般閃長(zhǎng)巖的地球化學(xué)特征一致。

      3.1 主量元素特征

      長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖SiO2為52.79% ~58.02%,平均54.94%,并且中心相巖石的 SiO2偏高,而邊緣相SiO2偏低;Na2O為2.76% ~3.80%,平均3.48%; K2O為0.91% ~2.95%,平均為1.66%;Na2O>K2O;里特曼指數(shù)σ一般為1.70~3.3(僅一個(gè)樣4.1),平均為2.20,AR一般為1.4~1.9,平均為1.50,屬鈣堿性的范圍(邱家驤,1985)(見(jiàn)表1)。

      3.2 微量元素特征

      為了解本區(qū)閃長(zhǎng)巖的微量元素特征,我們分別分析了14個(gè)閃長(zhǎng)巖樣品,發(fā)現(xiàn)本區(qū)閃長(zhǎng)巖微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb,而低Nb、Ta、Ti Zr、Hf、的特點(diǎn)(見(jiàn)表2、圖3),表現(xiàn)出島弧/活動(dòng)大陸邊緣產(chǎn)生的鈣堿性巖系的地球化學(xué)特征(Wilson,1989;李昌年,1992;趙振華,1997)。

      3.3 稀土元素特征

      本區(qū)14個(gè)閃長(zhǎng)巖樣品的稀土元素特征是∑REE為119.327~169.148,平均143.273;LREE/ HREE為8.550~11.672,平均9.435;δEu 0.679~1.005,平均0.871;(La/Yb)N為9.714~13.833,平均10.905。本區(qū)閃長(zhǎng)巖的稀土分配模式具有明顯右傾典線,沒(méi)有明顯的Eu異?;騼H具弱的負(fù)Eu異常(見(jiàn)表3、圖4),這與一般的閃長(zhǎng)巖的稀土元素分配特征一致的(王中剛等,1989)。

      表1 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的主量元素及K2O+Na2O、σ、AR值Table 1 Major elements and values of K2O+Na2O,σ,and AR of the Chang,an diorite

      圖2 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的巖相特征Fig.2 Photos showing lithofacies characteristics of Changan dioriteA-長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的分布(分布于南、北長(zhǎng)安山之間);B-閃長(zhǎng)巖;C-輝石閃長(zhǎng)巖;D-閃長(zhǎng)巖的主要礦物組成(基性斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母);E-輝石閃長(zhǎng)巖的主要礦物組成(基性斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母及少量輝石);F-閃長(zhǎng)巖與霏細(xì)巖接觸帶(霏細(xì)巖中有流動(dòng)構(gòu)造,表現(xiàn)為鉀長(zhǎng)石的定向排列;閃長(zhǎng)巖片理化);G-霏細(xì)巖與閃長(zhǎng)巖接觸帶上霏細(xì)巖具流動(dòng)構(gòu)造A-Distribution of Changan diorite body(Between north Changanshan and south Changanshan);B-diorite;C-pyroxene diorite;D-main mineral composition of the diorite(plagioclase,amphibole,biotite);E-main mineral composition of the pyroxene diorite(plagioclase,amphibole,biotite and minor pyroxene);F-contact zone of diorite and felsite(flow structure in felsite appears as the orientation of potassium feldspar;foliated belt in diorite);G-flow structure in felsite at contact zone of diorite and felsite

      圖3 閃長(zhǎng)巖的微量元素組成Fig.3 Trace elements of the Chang,an diorite

      4 討論

      從福州地區(qū)巖漿巖地質(zhì)特征及其演化歷史來(lái)看,本區(qū)的閃長(zhǎng)巖可以說(shuō)是福州復(fù)式巖體的早期產(chǎn)物(由于測(cè)年數(shù)據(jù)還沒(méi)有出來(lái),目前只能從其巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)與福州復(fù)式巖體的關(guān)系來(lái)推測(cè)),在AR-SiO2圖解上,屬于福州巖漿演化中的從鈣堿性到堿性系列演化的早期(見(jiàn)圖5)。本區(qū)長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖巖體的發(fā)現(xiàn),可以說(shuō)填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體從超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→堿性的演化序列中的基性和中性巖的過(guò)渡部分,因?yàn)榍叭搜芯恐械幕詭r主要指官山巖體,其實(shí),其SiO2小于45%,(42.88%,洪大衛(wèi),1987;43.74%,本研究),按巖漿巖劃分標(biāo)準(zhǔn),官山巖體應(yīng)劃入超基性巖大類(lèi)(邱家驤,1985),其之后就是澗田巖體花崗閃長(zhǎng)巖SiO2為64.4%、謝坑巖體的黑云母石英閃長(zhǎng)巖SiO2為64.65%,再后就演化為丹陽(yáng)巖體的二長(zhǎng)花崗巖、福州黑云母花崗巖巖體、魁岐堿性花崗巖體、筆架山花崗斑巖體。從整個(gè)福州巖體的演化中看,本區(qū)巖石的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體的演化系中的偏基性的巖漿類(lèi)型的空白,具有重要的巖漿演化方面的研究意義。

      表2 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的微量元素(wB×10-6)Table 2 Trace elements of Changan diorite(wB×10-6)

      表3 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體的稀土元素分析Table 3 REE analysis of the Chang,an diorite

      圖4 閃長(zhǎng)巖的稀土元素分配模式Fig.4 REE pattern of the Chang,an diorite

      本區(qū)閃長(zhǎng)巖明顯具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb等大離子親石元素,而低Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特點(diǎn)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素圖形中,這些處于正尖峰的大離子親石元素正是附加(增加)于產(chǎn)生玄武巖漿的地幔楔中的消減帶組分和產(chǎn)生花崗質(zhì)巖漿的地殼的易熔組分(王德滋等,2002),而處于正低谷位置的元素高場(chǎng)強(qiáng)元素,則反映出幔源物質(zhì)的特點(diǎn),這種富大離子親石元素而貧高場(chǎng)強(qiáng)元素的微量地球化學(xué)元素特征,反映了本區(qū)處于表現(xiàn)出島弧/活動(dòng)大陸邊緣的消減帶的大地構(gòu)造環(huán)境(McCulloch and Gamble,1991),這也體現(xiàn)了我國(guó)東南沿海一帶中生代晚期的巖石圈消減和玄武巖底侵相結(jié)合的中國(guó)東南部晚中生代火成巖成因模式(周新民,李武顯,2000;邢光福等,1999、2001; Wang Q et al,2005),與廣泛的殼?;旌献饔糜嘘P(guān)(Collins W J et al.,1982;Creaser R A et al,1991; Whalen J B et al,1987;Duchesne J C,et al.,1997;薛懷民等,1996;徐夕生等,1999;陶奎元等,1999)。

      由稀土元素總量∑REE變化來(lái)看,從官山、南嶼、長(zhǎng)安、謝坑、澗田、丹陽(yáng)、福州、魁岐、筆架山,總的趨勢(shì)是從小到大,12.37→135.52→143.27→173.72→121.71→214.18→137.56→241.28→185.29,δEu則從正異常到無(wú)異常、弱負(fù)異常再演化大的負(fù)異常,即3.056→0.705→0.866→0.590→0.896→0.666→0.452→0.287→0.386,總體上也體現(xiàn)了本區(qū)的閃長(zhǎng)巖是福州地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)較早期的產(chǎn)物,即與南嶼閃長(zhǎng)巖相類(lèi)似,屬于分離結(jié)晶作用早期的產(chǎn)物(圖6)。相對(duì)而言,福州復(fù)式巖體的巖漿從早到晚,重稀土含量由低到高,魁岐堿性晶洞花崗巖最高,負(fù)Eu異常較大,說(shuō)明幔源組成較高,并經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的巖漿分異作用(圖7),這種高幔源組分的A型花崗巖與在福建東南沿海地區(qū)政和-大埔斷裂和長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂之間廣泛分布的晚中生代雙峰式火山巖在時(shí)間、空間上正巧復(fù)合,且均與伸展構(gòu)造有關(guān),屬于典型的陸緣伸展減薄構(gòu)造巖漿組合,表明中國(guó)東南地區(qū)燕山期構(gòu)造巖漿活動(dòng)到此趨于尾聲(王德滋等,2002)。

      圖5 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的堿度對(duì)比Fig.5 AR comparison of the Chang’an diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1-官山輝長(zhǎng)巖巖體;2-澗田花崗閃長(zhǎng)巖巖體;3-謝坑黑云母石英閃長(zhǎng)巖巖體;4-丹陽(yáng)二長(zhǎng)花崗巖巖體;5-福州黑云母花崗巖巖體;6-魁岐堿性花崗巖體-1(中粗粒黑云母花崗巖);7-魁岐堿性花崗巖體-2(中粗粒堿性花崗巖);8-魁岐堿性花崗巖體-3(斑狀堿性花崗巖);9-魁岐堿性花崗巖體-4(細(xì)粒堿性花崗巖);10-筆架山花崗斑巖巖體;▲-長(zhǎng)安巖體(本研究,14個(gè)樣品平均)1-Guanshan grbbro;2-Tianjian granodiorite;3-Xiekeng biotite quartz diorite;4-Danyang admellite;5-Fouzhou biotite miarolitic granite;6-Kuiqi alkali granite-1(medium coarse biotite granite);7-Kuiqi alkali granite-2(medium coarse alkali granite);8-Kuiqi alkali granite-3(porphyritic granite alkali granite);9-Kuiqi alkali granite-4(fine alkali granite);10-Bijiashan granite porphyry;▲-Changan diorite(this study,mean value of 14 samples)

      5 結(jié)論

      巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)特征顯示出,本區(qū)的閃長(zhǎng)巖為中性偏基性部分的閃長(zhǎng)巖,是福州復(fù)式巖體演化早期階段的產(chǎn)物,填補(bǔ)了福州復(fù)式巖體的基性和中性巖的過(guò)渡部分,具有如下基本特點(diǎn):

      (1)本區(qū)的中性巖漿巖體為一小巖株,主體為閃長(zhǎng)巖,邊部局部分布有輝石閃長(zhǎng)巖;

      (2)閃長(zhǎng)巖體的主量元素中SiO2為52.79% ~58.89%,堿度AR為1.4~1.9,屬鈣堿性的范圍;

      (3)微量元素具有富Rb、Ba、Th、U、K、Pb,而低Nb、Ta、Ti、Zr、Hf的特點(diǎn),具有島弧/活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境巖石的微量元素地球化學(xué)特征;

      (4)稀土元素∑REE為119.327~169.148,稀土分配模式具有明顯右傾典線,沒(méi)有明顯的Eu異常或僅具弱的負(fù)Eu異常,顯示其是巖漿演化早期階段的產(chǎn)物。

      圖6 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的W(La)—W(La)/W(Sm)對(duì)比Fig.6 W(La)—W(La)/W(Sm)comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods1-官山輝長(zhǎng)巖巖體;2-長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖;3-南嶼閃長(zhǎng)巖;4-謝坑黑云母石英閃長(zhǎng)巖;5-澗田花崗閃長(zhǎng)巖巖體;6-丹陽(yáng)二長(zhǎng)花崗巖;7-福州黑云母花崗巖巖體;8-魁岐堿性花崗巖體;9-筆架山花崗斑巖巖體(注:①西藏岡底斯巖帶燕山晚期花崗巖類(lèi),閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二云母花崗巖屬于平衡部分熔融的產(chǎn)物;②岡底斯巖帶斑狀黑云母花崗巖,為分異結(jié)晶形成(趙振華等,1981)1-Guanshan grbbro;2-Changan diorite;3-Nanyu diorite;4-Xiekeng biotite quartz diorite;5-Tianjian granodiorite;6-Danyang admellite;7-Fouzhou biotite miarolitic granite;8-Kuiqi alkali granite;9-Bijiashan granite porphyry

      圖7 長(zhǎng)安閃長(zhǎng)巖體與福州各期巖體的稀土元素對(duì)比Fig.7 REE comparison of Changan diorite with Fuzhou complex massifs in various periods

      [注釋?zhuān)?/p>

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