华夏地块连城地区发现古太古代锆石及大地构造意义①

何文兴

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

在华夏地块北部的浙江龙泉地区，于浙江龙泉地区龙泉群云母石英片岩中首次发现2颗冥古宙碎屑锆石,其中一颗U-Pb年龄4 127 Ma为亚洲最古老的锆石，另一颗锆石核边结构明显，核部年龄为4 100 Ma，变质年龄为4 070 Ma，记录了地球最早的变质事件[1]。龙泉地区与福建毗邻，大地构造特点颇多类似，那么，福建省境内华夏地块形成时间能否找到更早的证据？

福建省境内目前最老地层为古元古代，主要分布于闽北、闽西北地区，闽西南地区少量呈零星出露。古元古代变质程度均达到高绿片岩相-低角闪岩相，岩层中普遍发育有长英质、花岗质、石英质脉体*福建省地质调查研究院，福建省区域地质志，2011。。由于古老变质地层的连续性、完整性受到强烈地壳演化的破坏，福建省境内是否存在有比古元古代更早的岩石？最近完成的1∶5万新泉等四幅区调在连城中村辉长玢岩中获得锆石年龄为3 565 Ma，证明了连城地区曾经强烈卷入古太古代构造热事件。由此，福建华夏地块基底的发展演化历史可否追溯到古太古代甚至更早？笔者试图从锆石年龄方面提供新的资料，旨在引起以后地质工作者的注意，为华夏地块地球早期发展演化提供有力的证据。

1 地质概况

新近纪辉长玢岩位于华夏地块东南部的闽西南连城地区。辉长玢岩体平面形态呈东西向椭圆形展布，其面积约0.06 km2。辉长玢岩侵入于早石炭世林地组砂砾岩和中三叠世正长花岗岩中[2]，侵入界线清楚，并见有冷凝边和烘烤边，但未见捕虏体。根据岩石特征对比分析，将其时代暂置新近纪。

连城中村地区辉长玢岩周围由侵入岩和沉积岩组成(图1)，侵入岩以印支期的中三叠世花岗岩为主，规模大，呈岩基分布，燕山晚期的早白垩世花岗岩规模小，零星分布。沉积岩以晚泥盆世—早三叠世地层为主,晚三叠世—晚白垩世地层呈北东向分布。

2 岩石学地球化学特征

测试样品采自野外新鲜露头，无蚀变，辉长玢岩岩石学和地球化学主要特征如下。

深灰色斑状细粒辉长玢岩(TW3761)：岩石中矿物粒度明显分为斑晶、基质两群。斑晶仅见斜长石斑晶(30%)，呈柱状、板状，自形-半自形晶，矿物粒径在4～20 mm，具聚片双晶、卡钠复合双晶；基质为斜长石(35%)、角闪石(15%)、辉石(15%)、钛铁矿(4%)、钾长石(1%)组成，基质矿物粒径在0.3～1.8 mm，其中，斜长石呈柱状、板柱状，半自形晶，具聚片双晶、卡钠复合双晶。辉石呈柱状、粒状，半自形-他形晶，无色略带紫色，干涉色较鲜艳，裂纹发育。角闪石呈柱状、不规则状，半自形-他形晶，镜下呈绿黄色，多色性不很明显，被阳起石矿物交代。钛铁矿呈片状，不透光。

岩石化学分析SiO249.95%、Ti2O 1.86%，具较低的MgO(3.22%)、CaO(8.11%)和FeO(7.18%)含量，较高的Na2O(3.58%)、K2O(1.98%)含量，反映岩浆受到地壳物质的混染。在TAS图解上投入碱性区二长辉长岩，在K2O-SiO2图解上投入钾玄岩与高钾钙碱性系列交界线上。因此，连城中村地区辉长玢岩属碱性岩系的钾玄岩系列。在微量元素组合上，以偏低的相容元素V(148.9×10-6)、Cr(68.3×10-6)、Co(26.89×10-6)、Ni(39.7×10-6)，较高的不相容元素Rb(96.43×10-6)、Nb(18.03×10-6)、Zr(214×10-6)、Sr(513×10-6)、Ba(502×10-6)、Th(6.97×10-6)、U(1.49×10-6)为特征；稀土总量为210.77×10-6，轻重稀土比值(LR/HR)为5.99、La/Yb比值为9.18，具有弱的Eu负异常(δEu=0.88)。这些特征表明，原始岩浆可能源于富集地幔、或有地壳物质卷入混染。

3 锆石U-Pb测年成果

锆石样品挑选由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成，LA-ICP-MS锆石分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室LA-ICP-MS室完成，具体分析条件及流程均按规范操作[3]。样品同位素比值和元素含量数据处理采用ICPMSDataCal，锆石年龄计算和谐图绘制采用ISOPLOT(3.0版)程序完成。

本次从基性岩脉中分离提取到的可供分析的锆石共9颗，后剔除谐和度低于65%的4颗锆石，笔者讨论的锆石有5颗。锆石颜色以浅玫瑰色、黄色为主，多呈柱状、棱角柱状半自形晶。阴极发光(CL)图像显示(图2)，1号锆石颗粒见有裂缝，U含量为722×10-6，阴极发光弱，颜色较深，说明U、Th含量高且分布均匀，古老的锆石颗粒外部见有增生边；2号锆石粒度小(小于80 μm)，U含量为143×10-6，具面状、云雾状分带，锆石颗粒边部晶棱有熔蚀圆化特征，这些区域阴极发光强度强，反映可能经受变质作用；3，4号锆石内部结构复杂，见有不明显环带结构、生长边，结晶方位似有变动，可能与多期构造变质作用有关；5号锆石发育有港湾状、宽窄不一的不平整环带，表明有几次不同程度的熔蚀和增生。

5颗不同大小的锆石U-Pb分析结果显示(表1)，1，2号锆石Th/U比值为0.33～0.36，3～5号锆石Th/U比值为0.48～0.59，反映岩浆成因的特征。5颗锆石207Pb/206Pb表面年龄值分别是(3 565±7)Ma(谐和性96%)、(2 833±14)Ma(谐和性91%)、(1 939±48)Ma(谐和性86%)、(1 732±27)Ma(谐和性98%)、(1 131±33)Ma(谐和性97%)。在206Pb/238U～207Pb/235U谐和年龄图上，大多数测点位于谐和线上或靠近谐和线。测点稍偏离谐和线，很可能是受到了后期热事件影响造成了部分放射成因的Pb丢失，因此，其真实年龄应大于207Pb/206Pb表面年龄。

表1 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测年数据

4 问题讨论

4.1 锆石成因及年代学意义

阴极发光(CL)图像是揭示锆石内部结构的有效手段[4]。锆石内部发育生长震荡环带结构，纹理边界平整，属于岩浆结晶的产物；而无分带、面状分带、斑杂状分带的阴极发光图像为变质锆石特征[5，6]。5颗锆石阴极发光(CL)图像显示，各个锆石颗粒细小，粒径为50～100 μm，晶形大多呈自形-半自形的长柱状或短柱状晶体，长宽比一般为2∶1至3∶1，锆石内部有隐约环带结构。同时锆石纹理及边界不平整，见有生长边，具面状分带、斑杂状分带的阴极发光图像特征，表明锆石为岩浆成因，并受到后期的变质改造。大量研究表明，不同成因的锆石有不同的Th、U含量和Th/U比值，岩浆锆石Th、U含量高，Th/U比值大(一般大于0.4)；变质锆石Th、U含量低，Th/U比值小(一般小于0.1)[7，8]。1，2号锆石Th/U比值0.33～0.36，3～5号锆石Th/U比值0.48～0.59，均显示岩浆成因特征。综上所述，锆石颗粒晶形呈自形-半自形的长柱状或短柱状晶体，同时锆石见有生长边，未见磨圆搬运现象，整体特征显示出锆石为岩浆成因，其中是1号、2号锆石Th/U比值偏低，反映可能遭受更强烈的变质改造作用。

对辉长玢岩中的5颗锆石进行LA-ICP-MS定年，207Pb/206Pb表面年龄值分别为(3 565±7)Ma、(2 833±14)Ma、(1 939±48)Ma、(1 732±27)Ma、(1 131±33)Ma，反映存在古太古代、中太古代地壳物质，也保存着中-古元古代的信息。

4.2 锆石来源

连城中村辉长玢岩侵入于中二叠世正长花岗岩中，因此，新元古代之前的锆石必定不是辉长玢岩自身的锆石。岩石中的锆石含量很少,且这次未在辉长玢岩中找到其岩浆锆石，可能是因为岩浆基性程度较高、生长时间短、粒度细小、发育不够完整难以分选出来，但从辉长玢岩中发现了古老的锆石，有利于了解地壳深部的信息。

辉长玢岩岩石地球化学特点反映了幔源岩浆的特征。尽管宏观上辉长玢岩未见到各种捕虏体，但岩石MgO、CaO、FeO含量低，Na2O、K2O含量高，反映岩浆明显受到地壳物质的混染。同时，岩石中偏低的相容元素V、Cr、Co、Ni含量，高的大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr、U含量及较高的高场强元素Th、Nb、Zr含量都表明岩浆可能起源于被下地壳交代的富集地幔或受到地壳围岩的混染。综上分析，笔者认为辉长玢岩的锆石来源有2种，一是下地壳拆沉进入上地幔熔融，因而基性岩浆就包含了不同时代的锆石，反映太古宙-元古宙基底物质的再循环；二是上地幔岩浆上升到地壳一定深度形成基性岩浆房，基性岩浆受到不同时代围岩的混染，捕获了围岩的锆石，暗示在大面积的印支期花岗岩之下可能还存在有太古代等残留基底，可能是捕获了深部的一个太古代基底岩石。

辉长玢岩中不同的锆石U-Pb年龄反映了不同时期的构造热事件，反映了华夏地块的地质演化信息，为华夏地块的研究提供了新的资料。锆石年龄(3 565±7)Ma和(2 833±14)Ma可能代表连城地区经历古太古代、中太古代地质构造事件，推测连城地区存在或曾经存在太古宙基底。

5 古太古代锆石发现的大地构造意义

华夏地块构造属性长期存在争议，是否存在“古陆”，经历了多次的肯定与否定，因此，寻找真正古老的岩石成为解决争端的关键[9，10]。华夏地块地表尚未发现关于太古代岩石的报道，太古宙年龄的记录主要是捕获锆石和碎屑锆石U-Pb年龄。在闽西南周边地区，于津海等对粤北南雄地区潭溪片麻岩中的56个碎屑锆石的年代学研究显示，其主要由新太古代(～2.5 Ga)和Grenville期(0.9～1.1 Ga)的碎屑物质组成,其中还包含了一定数量的中元古代和少量中太古代(3.0～3.2 Ga)和古太古代(3.76 Ga)的碎屑物质[11]，丁兴等研究粤东古寨花岗闪长岩时发现锆石U-Pb年龄值为3.1 Ga、2.7 Ga、1.8 Ga、1.6 Ga、1.1 Ga、0.91 G等[12]。Wan等发现闽西北建阳地区麻源岩群有4颗锆石年龄集中在～2.5 Ga，另有1颗锆石的谐和年龄达3.6 Ga[13]，于津海等认为华夏地块深部可能存在一个太古代基底。周边这些最古老锆石年龄与闽西南连城地区发现的锆石年龄(3.57Ga)相近，说明华夏地块的较大范围分布有古太古代物质，推测闽西南及周边地壳物质在古太古代(～3.5 Ga)已经生成并可能连成一片。

那么，古基底岩石或地质体的具体位置在哪里，是被掩埋或是已经进一步消熔循环？由于地质年代久远，华夏地块历经多期次构造-岩浆运动，其面貌已模糊，太古代岩石分布难以出现独立的地质体，可能以捕虏体、残留体形式存在，获取其原岩信息比较困难，对其识别也就显得非常重要，但古老的锆石可以帮助我们限定地球早期的演化过程。因此，有必要继续对华夏地块连城地区的碎屑锆石、捕获锆石进行进一步的U-Pb定年工作，并且在以碎屑锆石、捕获锆石探讨大地构造的同时，注意在变质侵入体、基性超基性岩中的捕虏体寻找发现太古代岩石，对认识华南前寒武纪地壳演化十分重要。

6 结论

(1)侵入于连城中村印支期花岗岩的辉长玢岩，属碱性岩系的钾玄岩系列，岩石地球化学特征显示基性岩浆来自富集地幔，或受到地壳物质的混染。表明其深部可能残留有太古代基底岩石。

(2)阴极发光(CL)图像揭示锆石晶形呈半自形的长柱状，Th/U比值0.33～0.59，表明锆石为岩浆成因。辉长玢岩中不同时代的锆石U-Pb年龄反映了不同时期的构造-岩浆热事件，反映了连城华夏地块的地质演化信息。锆石年龄3 565 Ma和2 833 Ma可能代表连城地区经历古中太古代地质构造事件。

(3)综合分析认为连城地区存在或曾经存在古-中太古代地壳基底。

本文是1∶5万新泉等四幅区调资料的总结。成文过程中承蒙福建省地质调查研究院陈润生高级工程师提出宝贵意见，在此表示衷心感谢！

1 邢光福，杨祝良，陈志洪，等.华夏地块龙泉地区发现亚洲最古老的锆石.地球学报，2015(4).

2 何文兴.闽西南古田地区印支期岩体锆石U-Pb年龄及地质意义.福建地质，2016，35(1).

3 Yongsheng Liu, Zhaochu Hu, Shan Gao, et al. In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chem. Geol. 2008，257.

4 吴元宝，陈道公，夏群科，等.大别山黄土岭麻粒岩中锆石LA-ICP-MS微区微量元素分析和U-Pb定年.中国科学(D辑)，2003，33(1).

5 吴元宝，郑元飞.锆石成因矿物学研究及对U-Pb年龄解释的制约.科学通报，2004，49(16).

6 周剑雄，陈振宇.电子探针下锆石阴极发光的研究.电子科技大学出版社，2007.

7 Rubatto D,Gebauer D.Use of cathodoluminescence for U-Pb zircon dating by IOM IV ficroprobe:Some the western Alps,Cathodoluminescence examples from in Geoscience.Springer Verlag Berlin Heidelberg,Germany.2000.

8 Muller W.Strengthening the link between geochronology,textures and petrology.Earth and Planetary Science Letters,2003,206.

9 于津海，魏震洋，王丽娟，等.华夏地块：一个由古老物质组成的年轻陆块.高校地质学报，2006，12(4).

10 于津海，王丽娟，O'Reilly S Y, 等.赣南存在古元古代基底: 来自上犹陡水煌斑岩中捕虏锆石的 U-Pb-Hf 同位素证据.科学通报，2009，54(7).

11 于津海，Y.S.O'Reilly，王丽娟，等.华夏地块古老物质的发现和前寒武纪地壳的形成.科学通报，2007，52(1).

12 丁兴，周新民，孙涛.华南陆壳基底的幕式生长.地质论评，2005，51(4).

13 Wan Y S, Liu D Y, Xu M H, et al. SHRIMP U-Pb zircon geochronology and geochemistry of metavolcanic and metasedimentary rocks in Northwestern Fujian, Cathaysia Block, China: Tectonic implications and the need to redefine lithostratigraphic units. Gondwana Res, 2007, 12.