闽西南晚古生代以来伸展构造演化:中基性岩墙群的年代学、地球化学制约

王 森,张 达 ,吕良冀,Absai Vatuva ,狄永军,闫鹏程,林全胜,张林阔,马 帅,袁 远

(1.中国地质大学(北京) ,北京 100083;2.福建闽西地质大队,福建 厦门 361000)

0 引言

闽西南地区位于华南大陆东南缘欧亚板块与太平洋板块的接合部位。区域上位于福建政和-大埔断裂带以西,南平-宁化构造带以南,是中国东南部构造-岩浆活动带的重要组成部分,同时也是特提斯EW 向构造域与环太平洋大陆边缘 NE向构造域转换的典型区域。自古元古代以来,该区经历了华夏古陆的形成与裂解,新元古代与扬子古陆聚合,早古生代末期区域隆升,晚古生代伸展断陷及中生代构造岩浆活动等重要演化阶段。特别是晚古生代以来,闽西南地区经历了多期挤压-伸展构造演化阶段(Li,2000;毛建仁等,2001;孙涛和周新民,2002;王绍雄,2003)。基于对闽西南及邻区广泛存在的不同时代的火山岩、侵入岩以及晚古生代盆地沉积建造等研究,多数人认识到晚古生代以来伸展构造在华南大陆普遍存在(许美辉,1992;陈发景等,1996;Wu et al.,2005;Zhou et al.,2006;Shu et al.,2009;王果胜等,2009;唐立梅等,2010)。但由于研究对象的差异,对晚古生代伸展构造的规模、形成环境及其演化特征还存在不同的认识,如韦德光等(1997)认为晚泥盆世-中三叠世闽西南地区位于海盆边缘,并接受厚达 7000 m 的陆-海相沉积;王绍雄(2003)对夹于马坑矿区经畲组的玄武岩(364±46 Ma)及上杭-德化构造火山活动带双峰式组合进行研究,认为其形成于海相拉张型构造环境;王尔康和刘聪(1993)对梅县玉水-龙岩马坑-大田火山岩带进行岩石学研究,认为是一套双峰式拉斑质玄武岩和玄武质安山岩,属于晚古生代大陆边缘裂谷系产物;王果胜等(2009)认为石炭纪闽西南至粤东北开始发育裂陷槽,发展到早三叠世早期出现一面向南的被动大陆边缘。与晚古生代构造环境的争议相比,目前对晚侏罗世-白垩纪闽西南及邻区处于拉张背景已达成共识(Li,2000;张贵山等,2004;余心起等,2005),并提出了中国东南部由东特提斯构造域向太平洋构造域转换发生在晚中生代的观点(王绍雄,2003;舒良树,2006;张岳桥等,2012)。但对于区域伸展作用的起始时限还缺乏精确的年代学依据,对构造体制转换的时间还需进一步明确及细化。

闽西南地区广泛发育石炭纪-早白垩世基性岩墙群,为探究该区晚古生代以来构造演化特征提供了重要方向。基性岩墙起源于地球深部,是深源岩浆浅部侵位的产物,被视为是伸展作用的标志。对研究区存在的基性岩墙群进行精确定年,可以限定区构造演化的时空格局。通过基性岩墙群的地球化学研究,可以获得深部地幔性质、壳幔演化等重要构造信息(Hoffman,1991;Hoek and Seitz,1995;Radhakrishna and Joseph,1996;Peng et al.,2008),为上地幔的物质组成提供制约。闽西南地区广泛发育各具特征的辉绿岩、辉绿闪长岩岩墙群,龙岩地区位于闽西南坳陷带内,属于闽西南构造-岩浆演化的一部分。本文以闽西南龙岩一带存在的中基性岩墙群为代表,对其开展岩石学、年代学及岩石地球化学研究,为研究区晚古生代以来伸展构造演化提供制约。

1 地质概况

闽西南地区处于欧亚大陆板块东南缘,濒临太平洋板块,为中、新生代环太平洋巨型构造-岩浆带陆缘活动带的一部分(陶建华和陈福龙,2006),是全球构造-岩浆活动最活跃的地区之一。区内地层主要为前泥盆纪基底岩系,晚古生代-中三叠世以碳酸盐岩及碎屑岩沉积为主的盖层岩系和中新生代陆相碎屑-火山岩系(张达,1999;毛建仁等,2001)。除缺失志留系和下泥盆统外,其他地层均发育(图1),以发育上古生界中泥盆统-下中生界为特色(张达等,2006)。上古生界-中下三叠统分布广泛,侏罗纪陆相火山岩主要呈孤岛状沿断陷盆地分布。其中,上泥盆统-中下三叠统以浅海相、海陆交互相沉积为主,从老至新有前泥盆纪浅变质碎屑岩,上泥盆统-下石炭统(D3-C1)粗碎屑岩,上石炭统船山组-下二叠统栖霞组(C3c-P1q)灰岩、硅质岩,下二叠统文笔山组-中三叠统(P1w-T2)海陆交互相含煤细碎屑岩、浅海相含钙细碎屑岩。

区内构造变形复杂多样,以不同性质及规模的断裂及褶皱为主。除区域上发育的NE向政和-大埔及NW向展布的上杭-云霄等深大断裂外,中生代以来的推覆及伸展滑脱构造在闽西南及邻区广泛发育,并导致不同时代地层叠置、异位及缺失。受区域印支期以来挤压应力场作用,研究区普遍发育 NE向为主的区域性复式褶皱,并造成闽西南盆地内部出现局部隆起及凹陷。如基性岩墙群的主要分布区闽西南东部的轴面总体NE向展布的大田-龙岩拗陷沙县-永安复式向斜、南平-万安复式背斜、广平-龙岩复式向斜、太华-长塔复式背斜及大田复式向斜。

区内岩浆活动强烈,从加里东到喜马拉雅期均有强弱不同的岩浆活动,以中生代酸性-中性侵入岩体及火山岩为主,火山盆地及侵入岩体的形态及展布明显受NE向构造控制。此外,区内广泛发育中基性岩墙,尤以辉绿岩类为主,岩性主要为辉长辉绿岩及辉绿闪长岩,多沿构造线展布方向产出。单个岩墙规模较小,多呈小岩株、岩墙状分布。

2 岩石学特征

闽西南地区中基性岩墙群比较发育,主要为辉绿闪长岩和辉长辉绿岩,零星分布于马坑、大排、坎市、雁石等地,其分布、形态产状明显受围岩断裂、裂隙控制。研究区岩墙群主要有两期,早期以NE向展布为主,倾角较陡,大于 60°。单条岩墙规模较小,延伸不远,常沿断裂及裂隙侵入到下石炭统及其周围蚀变岩中。岩墙及其围岩均遭受不同程度蚀变,普遍具绿泥石化、绿帘石化、透闪石化、阳起石化等。晚期岩墙以 NW 向展布为主,倾角20°~80°,以陡者为主,常沿断裂侵入到石炭纪-二叠纪地层之中。与早期岩墙相比,单条岩墙延伸较远,并且与围岩界限比较明显。两期岩墙在空间上未见明显的接触关系,但在马坑矿区可以观察到与早期岩墙关系密切的绢英岩化、矽卡岩化蚀变带被晚期岩墙切割的现象。

图1 龙岩地区地质简图(a,据1∶5万福建省地质构造图)及构造位置图(b,据韦德光等,1997)Fig.1 Geologic sketch map (a) and tectonic location (b) of the Longyan district

辉绿闪长岩:灰绿色,灰色。细粒半自形柱粒状结构,块状构造,局部可见辉绿结构(图2)。主要矿物为斜长石(更-钠长石)和普通角闪石,局部含少量石英和钾长石。矿物粒度为0.5~1 mm。斜长石含量为 55%左右,半自形长柱状,发育聚片双晶及不常见的环带构造。角闪石含量为 25%左右,呈不规则它形粒状,具有明显的多色性,部分遭透闪石化和绿泥石化。石英含量2%~10%不等,呈不规则它形粒状充填于角闪石与辉石颗粒间。副矿物为榍石、磷灰石等。岩石均遭到不同程度的透闪石化、绢云母化、绿泥石化和钾长石化等蚀变作用。

图2 辉绿闪长岩中的辉绿结构(a,正交偏光;b,单偏光)Fig.2 Diabasic texture of the diabase-diorite

辉长辉绿岩:深灰绿色,蚀变后为暗绿色,中细粒结构,块状构造。镜下可见辉绿结构或嵌晶含长结构,辉绿结构表现为它形角闪石颗粒充填于板状斜长石网架状排列的空隙间。矿物粒度为1~2 mm,主要矿物为斜长石(中-拉长石)和角闪石(部分有辉石残留)。角闪石含量为30%~40%,深绿-灰绿色,短柱状,局部可见辉石的残晶。斜长石含量为50%~ 60%,自形柱板状,发育聚片双晶,粒度为 1~2 mm,蚀变后遭不同程度的绢云母化、绿泥石化等。副矿物以榍石为主,少量磷灰石,其中榍石已部分蚀变为钛铁矿。

3 年代学特征

岩墙的侵位与区域构造演化具有密切的联系,岩墙侵位时代的确定对于了解区域构造变动、构造-岩浆活动具有重要的意义。为了深入了解闽西南地区晚古生代以来构造-岩浆活动的基本规律,本文选取闽西南龙岩一带具有代表性的两期辉绿岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。用于挑选锆石分析的样品D3097-b3、D3120-b1采自龙岩马坑矿区外围辉绿岩墙,具体采样位置见图1。

3.1 测试方法

用常规方法将岩石样品破碎,经磁法和密度分选后淘洗,在双目镜下挑纯。将锆石颗粒置于环氧树脂制靶,然后研磨抛光使锆石内部结构暴露。对靶上锆石进行显微镜下透射光、反射光观察、照相,然后进行阴极发光和背散射电子照相,以确定锆石内部结构和成因类型。阴极发光(CL)成像在中国科学院地球物理与地质研究所实验室完成。

锆石 U-Pb 测年分析在天津地质矿产研究所激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪上进行,具体测试原理及详细分析流程和数据处理过程见文献(Andersen,2001)。为了保证测试结果的可靠性,每分析 8个测点,测一次标样以监测仪器的稳定性和离子计数统计的精确性。数据处理采用中国地质大学刘勇胜研发的 ICPMSDataCal程序和 Kenneth R.Ludwig的Isoplot程序进行数据处理,普通铅校正采用208Pb,年龄计算使用Isoplot(ver3.0)完成。

3.2 锆石特征及分析结果

通过显微镜下观察及 CL成相分析,可以看出研究区辉绿岩锆石特征略有不同:样品D3097锆石颗粒较大,粒径 70~110 μm,晶形较好多为自形到半自形,同时发育清晰的岩浆振荡环带(图3);样品D3120锆石颗粒较小,粒径40~70 μm,少部分锆石内部呈现斑杂状,但环带构造比较清晰。锆石晶形及其环带特征表明,所测定的锆石为岩浆成因(Belousova et al.,2002)。采用LA-ICP-MS法对两个样品进行U-Pb定年,测定结果(表 1)表明:早期岩墙锆石 U、Pb含量分别为127~1040 μg/g、7~66 μg/g,Th/U 比值 0.57~1.31,多集中于0.6~1.0之间,表现为岩浆成因锆石,锆石表面年龄落在311~334 Ma范围内,加权平均年龄为315.5 Ma;晚期岩墙锆石的U、Pb含量分别为44~876 μg/g、2~229 μg/g、Th/U比值为0.32~1.36,剔除可能来源于捕获锆石颗粒,其他7颗锆石表面年龄落在140~144 Ma范围内,加权平均年龄为141 Ma。

图3 样品D3120-b1(a)和D3097-b3(b)锆石颗粒CL图像Fig.3 CL images of the zircons separated from samples D3120-b1 (a) and D3097-b3 (b)

表1 样品D3120-b1和D3097-b3 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of samples D3120-b1 and D3097-b3

本文利用LA-ICP-MS锆石U-Pb系统对D3120-b1样品测定了 17个数据点,其中 15个点的206Pb/238U 表面年龄在 311~321 Ma之间,在谐和图上表现为密集的一簇(图4a),说明锆石保持了良好的U-Pb封闭体系,加权平均年龄为 316±1 Ma,MSWD=0.82(图4b)。

图4 样品D3120(a,b)和D3097(c,d)锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams for samples D3120 (a,b) and D3097 (c,d)

样品D3097-b3共测定了11个数据点,第一个点的年龄较大,可能是岩浆在上升过程中受到地壳物质的混染而捕获的锆石。其余10颗锆石中有7个点的206Pb/238U表面年龄在140~144 Ma之间,在谐和图上组成密集的一簇(图4c),加权平均年龄为141±1 Ma,MSWD=1.02(图4d),可以代表岩浆结晶年龄。

4 地球化学特征

挑选无蚀变或蚀变较弱的辉绿岩样品,在国家地质实验测试中心和河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成主量、微量和稀土元素分析。主量元素采用 X 荧光光谱法(XRF)分析,微量元素和稀土元素用ICP-AES方法测定,分析结果见表2。

4.1 主量元素特征

从表 1可以看出,中基性岩墙的 SiO2含量为50.40%~59.63%,Al2O3的含量为 13.80%~15.76%,为偏铝质,TiO2的含量较低,为 0.99%~1.73%,Na2O+K2O(2.62%~7.19%)和 K2O/Na2O(0.29~1.60)整体上比较高。 MgO的含量在3.04%~7.96%之间,总体上具有相对低 MgO(Mg#=49~70)和高 FeO、TiO2的特征。扣除烧失量换算成100%后投影到TAS全碱图(图5)上,样品均位于亚碱性区,主要落入辉长闪长岩和闪长岩区,其中3097-b3落入辉长岩区。

4.2 稀土元素特征

两期岩墙稀土元素特征相近,稀土元素总量偏高(∑REE=60.68~197.45 μg/g),富集 LREE(LREE/HREE=2.38~6.57),(La/Yb)N为1.57~7.22。稀土元素分布模式总体上为较缓右倾型(图6),与板内玄武岩特征相似。Eu异常不明显(δEu=0.71~1.03),说明源区斜长石结晶分异作用不明显。

4.3 微量元素特征

大洋中脊玄武岩标准化微量元素蛛网图(图7)显示,早期岩墙样品的曲线特征基本一致,晚期样品特征略显差异,两期样品均表现为大离子亲石元素(如 K、Rb、Ba、Th等)明显富集。Ba/Nb值为5.86~50.37,Ba/La值为4.19~36.48,整体上高于富集地幔玄武岩元素的比值(Ba/Nb=6.87,Ba/La=9.05),显示板内玄武岩的特点。高场强元素在蚀变和变质作用过程中具有良好稳定性,是岩石源区性质的良好示踪剂。本区样品高场强元素(如 Nb、Ta、Zr、Ti等)显示出不同程度的亏损,Zr/Hf为17.41~37.61,Nb/Ta为9.27~14.13,这些特征与大陆板内玄武岩相似,其中 Nb亏损表明岩墙群可能遭受一定程度的地壳物质混染。如样品的Nb/U、Nb/La和Ce/Pb平均值分别为 9.13、0.57和 5.58,这些比值远低于典型未被地壳混染的 MORB和 OIB的值(据Sun and Mcdonough,1989)。

表2 辉绿岩、辉绿闪长岩岩墙群主量(%)、微量和稀土元素(μg/g)分析结果Table 2 Major (%),trace and rare earth (μg/g) element analytical results of the diabase and diabase-diorite dyke swarms

图5 辉绿岩、辉绿闪长岩岩墙群的TAS图解(据Le et al.,1986)Fig.5 TAS diagram of diabase and diabase-diorite dyke swarms

图6 辉绿岩、辉绿闪长岩墙球粒陨石标准化稀土元素分布模式图(球粒陨石标准值引自Sun and Mcdonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of the diabase and diabase-diorite dyke swarms

5 讨论

5.1 岩墙群的形成时间

两期代表性中基性岩墙群样品锆石 U-Pb年龄分别为316 Ma和141 Ma,隶属于晚石炭世和早白垩世。基性岩墙起源于地球深部,侵位于地壳的不同层次,属于深源岩浆浅部侵位产物,通常被视为伸展构造的标志,中基性岩墙群的存在表明晚古生代以来闽西南及邻区经历了大规模伸展作用。

5.2 构造环境判别

研究区中基性岩墙群 Mg指数(Mg#=49.10~70.31)总体上与 SiO2、FeT、Al2O3及 TiO2呈负相关关系,与 CaO呈正相关,表明在岩浆演化过程中,存在单斜辉石、Ti-Fe氧化物的分离结晶作用(刘从强等,1995)。此外,弱Eu异常也表明源区曾经历了较弱的的斜长石分离结晶过程。样品中全碱含量及K2O/Na2O值总体上高于一般基性岩石,且相同岩性的岩石K2O变化也比较大,指示该岩墙岩浆可能受到不同程度的地壳物质混染。此外样品多采集于矿区及其附近区域,围岩遭受强烈的热液蚀变作用,也可能造成K2O、Na2O含量偏高。

图7 辉绿岩与辉绿闪长岩MORB微量元素标准化蛛网图(MORB标准值引自Sun and Mcdonough,1989)Fig.7 MORB normalized trace element spider diagrams for the diabase and diabase-diorite dyke swarms

样品中 SiO2含量相对较低,显微镜下未见明显的石英结晶颗粒,说明结晶分异作用比较弱,因此微量元素特征总体上可以反映其形成环境。龙岩地区中基性岩墙群微量元素具有相对富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、K 等)、轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Ti等)的特征。这些特征与浙闽东部中生代玄武岩相似,表明闽西南地区中基性岩墙群形成于大陆边缘靠近板块内部的特殊构造环境(卢清地等,2000)。

两期样品Zr/Ba比值均大于0.2,表明其源区来自软流圈地幔(Ormerod et al.,1988),其中D3097-b3样品 Zr/Ba=1.74,反映其源区来自更深的软流圈地幔。样品中高场强元素特征与富集型地幔具有一定的相似性,除 7922-b54外,其他样品 Zr/Nb值为8.52~13.22,低于原始地幔平均值(14.8),表明岩浆可能来自富集地幔,这种微量元素特征与粤北、浙闽沿海及闽西部分辉绿岩相似(张贵山等,2004,2006;杨永峰等,2010),可能是富集地幔岩浆受地壳混染的结果。

Zr-Ti图解(图8a)上,样品基本上都落入板内玄武岩区,与裂谷环境特征相似。D3097-b3样品落入火山弧玄武岩区,并靠近 MORB区,说明其形成于大陆裂谷向MORB过渡环境,可能形成于板块俯冲带火山弧-弧后拉张之过渡环境。在Th/Hf-Ta/Hf图解(图8b)上,样品落入大陆拉张带(或初始裂谷)玄武岩区。以上特征表明,龙岩地区中基性岩墙群可能形成于大陆拉张环境,其中晚期辉绿岩(D3097-b3)可能形成于板块俯冲所引起的火山弧-弧后拉张过渡环境,代表由挤压转向拉张转换的过渡环境,代表一期伸展作用的开始。

5.3 晚古生代以来构造演化

闽西南地区晚古生代以来构造演化的年代学格架,一直是地学界关心的热点问题。该区自晚古生代以来经历了多次交替进行的挤压和伸展作用,其中晚泥盆世-早三叠世和晚侏罗世-早白垩世是闽西南地区比较重要的两个伸展构造演化阶段(王尔康和刘聪,1993;王绍雄,2003;张贵山等,2004)。基性岩墙群的形成可以指示区域拉张作用,龙岩地区两处代表性辉绿岩墙分别形成于 316 Ma和 141 Ma,为闽西南地区存在的两期较明显的伸展构造提供了可靠依据。本文以中基性岩墙群的年代学、地球化学特征以及区域的岩相古地理特征为依据,对闽西南地区晚古生代以来的构造演化进行讨论。

闽西南地区晚泥盆世-早三叠世处于海盆边缘,接受沉积并形成了巨厚的陆-海相沉积地层,其沉积特征反映加里东运动到印支运动期间经历了多次海侵-海退过程,是加里东运动之后地壳进入相对稳定发展阶段形成的一套准地台型沉积。晚泥盆世受拉张作用影响,闽西南开始接受以底负载为主的陆缘粗碎屑沉积(吴岐和郑云钦,1993);早石炭世裂陷槽范围扩大,接受陆相、海陆交互相的粗碎屑岩沉积。福建下石炭统林地组砂岩具有三角洲外沙洲及三角洲支河道砂的特征,具有陆内裂谷初期的沉积特征(边效曾等,1993);中石炭世龙岩、永安、漳平等地为碳酸盐与碎屑岩交互沉积,其中中石炭统经畲组(C2j)为马坑主矿体赋矿层位,矿体上部和下部分别夹有两层安山玄武岩,玄武岩的 Rb-Sr同位素年龄为 364±46 Ma,这些玄武岩代表闽西南拗陷内第一次张性的基性岩浆作用(王绍雄,2003);晚石炭世主要为浅海碳酸盐台地沉积,反映自下向上海水入侵范围逐渐扩大,地势渐变平坦,中晚石炭世如此稳定的碳酸盐岩沉积,应属于被动陆缘构造环境,反映了一种拉张动力学环境下陆表海沉积的特征(吴岐和郑云钦,1993)。马坑地区石炭纪火山岩沿上杭、马坑、潘田、阳山、德化等地呈NEE向分布,构成了一条横贯整个闽西南拗陷的上杭-德化构造火山活动带,具有双峰式组合的特征,形成于拉张构造环境(王绍雄,2003)。此外,本文采自龙岩地区的中基性岩墙的年龄测试表明,辉绿岩形成年龄为315.5±1 Ma,这与闽西南地区伸展作用下的中晚石炭世沉积古地理所反映的拉张构造环境特征相吻合。辉绿岩微量元素特征为富集轻稀土元素及大离子亲石元素,亏损高场强元素,属于板内玄武岩系列,形成于大陆拉张带(或陆内裂谷)的环境。综上所述,作者认为加里东运动之后的晚泥盆世-中晚石炭世闽西南地区处于伸展构造环境,中晚石炭世拉张作用比较强烈,致使地壳减薄地幔物质上涌,并在中晚石炭世地层内部形成玄武岩和辉绿岩、辉绿闪长岩等中基性岩墙群(图9a)。

图8 龙岩地区辉绿岩及辉绿闪长岩构造环境判别图解Fig.8 Tectonic discriminant diagrams of the diabase and diabase-diorite dyke swarms at Longyan area

始于石炭纪的闽西南至粤东北裂陷继续发展,直到早三叠世早期出现面向南的被动大陆边缘,下三叠统溪口组(T1x)是被动大陆边缘最后的海相沉积(王果胜等,2009)。早-中三叠世(T1-T2)华南地区经历了以三叠纪地层角度不整合为标志的的印支运动,其动力源是华北板块与扬子板块的陆-陆碰撞,导致近NE向褶皱和NE向断裂发生右旋滑动,并指示中国东南早中生代接受南北向挤压作用(毛建仁,2013)。早-中三叠世东亚境内古特提斯洋的关闭导致华南地区发生强烈的构造-岩浆作用,在华南与华北两大板块体制的挟持下,华南板块内部晚古生代滨海-浅海相地层发生了强烈的褶皱和推覆,形成大规模早中生代褶皱-推覆系统、大型走滑韧性剪切带和一系列S型花岗岩(舒良树,2012;郭春丽等,2012),并使华南构造格架基本定型(图9b)。印支末期(T3)板块碰撞不仅使华南地区晚三叠世以前的盖层挤压普遍褶皱,并伴生大量薄皮式逆冲推覆构造和滑脱构造(张达等,2006)。

中生代以来华南大陆的构造格局发生了重大变化,由早-中侏罗世(J1-J2)以 EW 向构造为主的特提斯构造域向燕山早期以 NE向构造为主的滨太平洋构造域转换(吴淦国等,2000;舒良树,2012;张岳桥等,2012),标志是在闽西-赣南-粤东盆地内发育早-中侏罗世双峰式火山岩、拉斑质玄武岩、层状基性超基性杂岩体及 A型花岗岩,年龄为 160~180 Ma(许美辉等,1992;陈跃辉等,1998;陈培荣等,1999;李献华等,2001;张达等,2006),主要受控于印支运动之后的拉张环境。从中-晚侏罗世开始,古太平洋板块向亚洲板块俯冲,直接导致晚侏罗世东亚大陆内部广泛变形和陆内造山。燕山早期由于东部太平洋板块向西俯冲加剧,闽西南地区处于由北西向南东的水平挤压应力场作用下,并发生大规模中深层次推覆构造,导致前泥盆纪老变质岩地层及侵入其内的加里东期、印支期侵入岩及混合岩等直接覆盖在中生代地层之上(图9c)。

图9 闽西南地区晚古生代以来构造演化模式图(据周珍琦,2007修改)Fig.9 Diagrams of the tectonic evolution since Late Paleozoic in southwestern Fujian

早白垩世早期,闽西南推覆构造带进入造山后垮塌伸展阶段,深部表现为岩石圈地幔的拆沉作用,导致热的地幔上涌并造成大规模底侵作用。此时古太平洋板块与古欧亚大陆之间洋陆俯冲减缓或趋于终止,东南大陆由挤压转变为拉张环境(图9d),表现为福建境内诸多断陷盆地几乎都受走向NNE、NE的断裂控制,并且多呈半地堑状(张达,2006)。早白垩早期,华南地区发育与伸展构造相关的断陷盆地、侵入岩浆活动和火山作用(Faure et al.,1996;Li,2000;Wu et al.,2005;Zhou et al.,2006;Shu et al.,2009),并且高精度测年数据显示,早白垩早期岩浆活动峰期在 135±5 Ma(Li,2000;Li et al.,2010)。采自马坑地区的辉绿岩墙高精度测年结果显示,该岩墙形成于141±1 Ma,稀土微量元素特征显示其形成于与火山弧-板内的过渡环境,代表该区挤压应力开始减弱松弛并向伸展环境转换,以上特征与晚侏罗世末期-早白垩世闽西南地区存在的伸展构造环境相吻合。采自沿大田广平推覆构造断裂带展布的花岗斑岩墙的锆石测年结果显示,该岩墙形成于142±1 Ma(吕良冀等,2014),该岩墙是伴随推覆构造结束的同时侵入,为同期构造花岗岩墙,代表了闽西南地区伸展构造的开始时间。该年龄与广泛认为的大约145 Ma古太平洋板块向欧亚板块NW方向的俯冲达到高潮(Zhang et al.,2008)非常相近,说明早晚侏罗世末期-白垩世闽西南地区已经转换为伸展环境,开始了早白垩世以来的大规模岩浆-火山作用。

6 结论

龙岩地区两期代表性辉长辉绿岩、辉绿闪长岩分别形成于316 Ma和141 Ma,主量、微量元素和稀土元素特征揭示了该区中基性岩墙群形成于板内裂陷环境,其高场强元素特征与富集型地幔具有一定的相似性,可能是富集地幔岩浆受地壳混染的结果。根据岩石地球化学、年代学、沉积古地理特征综合分析,认为闽西南地区自晚泥盆世-二叠纪一直处于稳定的板内伸展环境,导致深部壳幔物质上涌,形成了辉绿岩等岩浆侵入和玄武岩等火山作用,形成于 316±1 Ma的辉绿闪长岩表明中晚石炭世闽西南地区存在一次拉张活动;晚期辉绿岩(141±1 Ma)形成于活动大陆边缘碰撞后的过渡环境,代表了晚侏罗世末期-早白垩世的一次伸展作用,同时代表了闽西南地区由燕山期挤压构造环境向伸展环境转换的开始。结合本区晚古生代以来的两次重要的伸展构造演化特征,认为闽西南地区自晚古生代以来经历了晚泥盆世-早三叠世伸展、中-晚三叠世印支运动挤压、早-中侏罗世古特提斯向燕山期太平洋构造域转换及晚侏罗末-早白垩世大规模伸展等重要演化阶段。

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