新解体建瓯东峰花岗片麻岩特征及其时代讨论

丘国春

(福建省地质调查研究院，福州，350013 )

1 地质背景及研究目的

福建建瓯东峰花岗片麻岩的岩石划分及形成时代是福建省争议较大的地质问题，水涛等在洽历—禾呈新元古代龙北溪岩组剖面变粒岩中获得岩浆锆石年龄约1 800 Ma，将其地质时代置于古元古代[1]。2004年，1∶25万邵武市幅区域地质调查认为该花岗片麻岩主体岩性为糜棱岩化黑云母二长花岗岩和糜棱岩化花岗岩，受多期次变形变质作用，发育了不同构造相的变质构造岩组合和不同样式、不同类型的构造形迹，并认定侵入新元古代龙北溪岩组，其时代置于新元古代*福建省地质调查研究院，1∶25万邵武幅区域地质调查报告，2004。。2007年，1∶25万周宁幅区域地质调查认为其为变粒岩、片岩并有混合岩化花岗质脉体，将其划为古元古代大金山岩组变质岩地层*福建省地质调查研究院，1∶25万周宁幅区域地质调查报告，2007。。2011年，福建省区域地质志中认为该花岗质片麻岩仅出露于政和—大埔断裂带以西，呈岩基、岩株或岩瘤状产出，将东峰花岗质片麻岩时代置于新元古代[2]。虽然不同时期的地质学者对东峰片麻岩认识不断的提高，但对其分布特征、岩石学特征、岩石化学、岩石地球化学、变质作用特征及形成的时代均未进行详细研究。

通过近年的1∶5万镇前等四幅与1∶5万建瓯县等四幅区域地质调查，在东峰镇石门村、陆源村一带进行了系统剖面研究及路线调查，根据岩石特征及其与古元古代大金山岩组接触关系解体出古元古代东峰花岗片麻岩新岩体。岩石中花岗岩的结构特征亦有残留，主要由花岗片麻岩、糜棱岩化片麻岩、碎粒岩化钾长花岗岩组成。在野外实地调研的基础上，对采集的各种样品成果资料进行系统整理，确定其为花岗片麻岩与碎粒岩化花岗岩两种类型，并结合新获得的同位素测年资料，确立成岩时代为古元古代，并命名为东峰古元古代花岗片麻岩。

福建岩浆侵入活动与多期多阶段的地质构造运动有着密切的联系，随着各期各阶段地质构造运动所形成的区域地球动力学环境的差别和地壳块体结构特点，不同时代、不同成因的侵入岩呈区带性分布。石礼炎等认为古元古代酸性花岗片麻岩主要分布闽西北隆起带的西部，而古元古代基性、超基性岩主要分布于闽西北隆起带东缘[3]。而笔者新解体古元古代东峰花岗片麻岩为闽西北隆起带东缘新发现，对此古老侵入体的研究是闽西北地质的重要课题，它涉及福建境内古老结晶基底岩浆演化、矿产及大地构造环境，探讨岩浆岩的演化特点，从某个侧面反映了岩石圈的演化。对东峰地区新发现的花岗片麻岩的岩石学、岩石地球化学特征的研究，恢复岩石原岩，进而探讨侵入体的形成时代、形成构造环境等，以期对闽西北地区构造运动及地壳发展演化提供新依据。

2 地质概况

福建境内古元古代岩浆侵入活动较弱，侵入体规模较小，多呈小岩株状零星出露于政和—大埔断裂带以西地区[4]。东峰花岗片麻岩产于闽西北隆起带东缘，主要分布于建瓯东峰镇大房村、石门村、陆源村、禾呈、洽历一带，岩体总体呈北东向展布，西南侧位于禾呈一带，东北侧位于丽阳乡生元坪一带，出露长15 km，宽10 km，面积约90 km2。岩体侵入古元古代大金山岩组变质岩地层，东南侧被志留纪正长花岗岩侵入，西北侧与古元古代大金山岩组呈断层接触(图1)。

东峰花岗片麻岩主要岩性为灰白色黑云母二长花岗片麻岩、碎粒岩化钾长花岗岩。片麻岩构造变形强烈，普遍发育片麻状构造、条纹状构造；花岗岩具有弱片麻状构造，基本保留着原岩的结构构造。岩体内见有规模大小不等的围岩捕虏体，捕虏体形态呈透镜状或椭圆状，其长轴与片麻岩体的构造片理方向较为一致。

另外，岩体中北东向、北北东向韧性剪切带较发育，岩石普遍见有糜棱构造，局部变形变质强烈地段可达超糜棱岩，岩体中其构造面理产状与围岩(大金山岩组)片理产状基本一致，均呈北北东向。

图1 建瓯东峰花岗片麻岩地质略图Fig.1 Geological map of Dongfeng granite gneiss in Jianou city1—古元古代花岗片麻岩；2—早白垩世园盘组；3—早侏罗世梨山组下段；4—晚三叠世焦坑组；5—古元古代大金山岩组；6—晚侏罗世正长花岗岩；7—志留纪正长花岗岩；8—整合接触界线或侵入接触界线；9 —角度不整合接触界线；10—断层界线；11—韧性剪切带；12—同位素年龄采样点

从野外观察，花岗片麻岩中的花岗质脉体构造变形特征及片麻叶理褶曲特征可以看出，东峰花岗片麻岩构造变形主要以挤压剪切、强烈的糜棱岩化为特征，因岩石遭受多期次变形变质作用，发育了不同样式、不同类型及不同构造形迹，造成岩体中独特的构造变质变形特征(图2)。从岩体内部的韧性变形的构造具有丰富的韧性变形带的组合、结构、构造等方面，从宏观和微观特征观察，岩石中见有变质岩捕虏体顺片麻理分布*福建省地质调查研究院，1∶5万镇前等四幅区域地质调查报告，2013。，其发育的片麻状叶理产状与围岩(大金山岩组)片理产状一致，为岩体强力构造侵位过程中捕获变质体并部分深部重熔而形成。

图2 花岗片麻岩中的花岗质脉体构造变形特征素描图(左)与片麻状片麻理褶曲素描图(右)Fig.2 The sketch map of the tectonic deformation characteristics of granitic veins in granite gneiss (left) and the gneissic gneissic schistosity fold sketch map (right)①—混合岩化黑云母二长花岗片麻岩； ②花岗质脉体； ③闪长岩脉

3 岩石特征

东峰古元古代花岗片麻岩的岩性为灰白色黑云母二长花岗片麻岩、糜棱岩化片麻岩、碎粒岩化黑云母钾长花岗岩。以片麻岩为主，碎粒岩化钾长花岗岩次之。

片麻岩类：岩石常见有灰白色黑云母二长花岗片麻岩、糜棱岩化片麻岩，岩石具变余花岗结构、糜棱结构、流状结构，岩石遭受强烈的韧性剪切作用，使原岩的结构、构造已消失。岩石中矿物产生形变破碎，原岩中的物质组分全部形成糜棱基质。石英遭受韧性剪切力作用，显塑性变形，形态拉长，长轴具定向排列，且全部发生重结晶(静态重结晶)现象，形成粒径在0.04～0.4 mm的复晶石英，复晶石英呈等轴粒状或不规则状，具波状消光。长石受强韧性剪切力作用，显脆性破碎，形成糜棱基质。黑云母受韧性剪切力作用影响，产生破碎，且重结晶为黑云母矿物雏晶。岩石中裂隙内有阳起石、钾长石矿物充填。主要矿物为石英(20%～28%)，长石质(60%～70%)，黑云母(2%)，次生蚀变矿物有阳起石(10%)、钾长石(3%)。

钾长花岗岩类：主要为碎粒岩化钾长花岗岩，原岩为花岗岩(图3)，岩石中造岩矿物有石英(25%)、钾长石(60%)、更长石(10%)、黑云母(5%)。岩石遭受动力作用，矿物产生形变破碎(脆性破碎)，碎粒岩化。石英受动力作用影响，产生破碎，已发生重结晶，形成粒径为0.15～0.8 mm复晶石英，复晶石英呈等轴粒状或不规则状，具弱波状消光。钾长石遭受动力作用影响，产生破碎，粒径为0.1～1 mm。岩石中见有少部分钾长石(5%)，粒径2.5～5 mm，呈碎斑状。更长石受动力作用影响，产生破碎，粒径0.2～0.6 mm。双晶纹不清晰，见泥化。黑云母受动力作用影响，被鳞片状黑云母矿物取代，少部分黑云母被绿泥石、白云母矿物交代。

图3 东峰碎粒岩化钾长花岗岩岩石面貌及显微镜下照片Fig.3 The photographs under microscope and Dongfeng granulated potassium-feldspar granite rock faces

4 岩石地球化学特征

4.1 主量元素特征

东峰花岗片麻岩的岩石化学成分含量及特征值(表1)，SiO2含量为62.77%～70.80%，平均值68.19%，稍低于中国花岗岩平均化学成分；Al2O3含量的变化范围不大，为13.25%～14.68%，平均值13.99%；Na2O含量为1.34%～3.19%，平均值2.12%，略低于中国花岗岩平均化学成分。MgO含量为0.34%～1.38%，平均值0.85%；CaO含量为0.7%～3.6%，平均值1.84%；K2O含量为4.68%～6.37%，平均值5.32%，高于中国花岗岩平均值化学成分，反映了酸性岩浆岩的岩石化学特征，岩石平均化学成分与中国花岗岩平均化学成分相当。

表1 东峰花岗片麻岩岩石化学成分含量及特征值

注：※引用1∶5万镇前等四幅区域地质调查报告数据；*引用1∶5万建瓯等四幅区域地质调查项目测试数据；¤引用1∶25万邵武幅区域地质调查报告数据。

在相关原岩恢复图解中，Q'-ANOR岩石分类图解中落入二长花岗岩区域，J.A.Winchester原岩恢复图解中落入花岗闪长岩—花岗岩过渡区域界线上，La/Yb-REE图解为花岗岩区域，也证实了其原岩为花岗岩。结合岩体中强烈的糜棱岩化，并受多期次变形变质作用，可综合定名为花岗片麻岩。

4.2 微量元素和稀土元素特征

东峰花岗片麻岩微量元素与地壳维氏值(Vinorgradoe，1962)相比(表2)，过渡性元素V、Cr、Co、 Ni、Mo相对贫化，Zr、Nb含量相对贫化，Li、Ba略高于维氏值。主要亲铁元素相对贫化，主要成矿元素Pb等相对富集，地幔相容元素Cr、Ni、Co含量较低。从东峰花岗片麻岩微量元素蛛网图(图4)上可知，Sr含量低于上地壳的含量，其他元素平均值含量都高于上地壳元素的含量。曲线显示Nb、Sr、Ce为亏损，Ba、Eu弱亏损，具有明显的Ba、Nb、Ce、Sr元素含量形成的波谷和Rb、Th、Pb、Nd波峰。

图4 东峰花岗片麻岩微量元素蛛网图(球粒陨石数据引自Sun & Mc Donough[5]；大陆上地壳数据引自Rudnick and Gao[6])Fig.4 Trace element spider diagram of Dongfeng granite gneiss(Chondrite data from Sun & Mc Donough,continental crust by Rudnick and Gao)

Sr的负异常说明斜长石可能出现了分离结晶, 是壳源岩浆或岩浆被地壳物质混染的典型特征。Rb/Sr比值为0.85～2.19，平均值为1.35，明显高于原始地幔(0.03)；Th/U比值为4.33～13.56，平均值为7.69，高于上地壳的Th/U比值(3.89)。据Hildreth et al.研究，Rb/Nb比值有规律地从地幔岩石向上地壳岩石增高的趋势：平均下地壳的Rb/Nb比值为0.88，平均上地壳的Rb/Nb比值为4.5，东峰花岗片麻岩Rb/Nb比值为6.56～17.19，平均值为9.15，远大于上地壳的平均值。因此，微量元素特征显示东峰花岗片麻岩岩浆应来源于上地壳。岩石中成矿元素W含量与维氏地壳平均值的1.33倍，Cu是1.72倍，Pb是2.33倍，Zn是1.25倍，Ag是0.86倍。相关的微量元素背景值较高的元素有Pb、Cu、W、Zn。岩石稀土元素总量均值∑REE 2 080.22×10-6，含量较高(表3)，是世界酸性岩稀土元素平均总量292×10-6以及上部陆壳的平均总量210.07×10-6的7～10倍。La/Sm 为6.22～7.48，表明岩石轻稀土分馏程度较高，Gd/Yb为2.11～8.37，重稀土分馏程度较低，重稀土部分曲线较为平坦。δEu为 0.38，显示岩石有明显的铕负异常，反映岩浆源区有斜长石残留或岩浆经历了斜长石的分离结晶作用。稀土配分模式图呈现左高右低的演化特征(图5)。岩体中稀土元素Y含量与黎彤陆壳丰度对比，是黎彤陆壳丰度值的9倍，La是其1.2倍，Nd是其1.9倍，Ce是其1.8倍，稀土总量REE是其12.9倍。由此，可以看出稀土元素总体含量较为丰富，为形成独居石、磷钇矿、褐钇铌矿的形成提供了丰富的物质来源。

图5 东峰花岗片麻岩稀土配分模式图(球粒陨石数据引自Sun & Mc Donough；大陆上地壳数据引自Rudnick and Gao)Fig.5 REE distribution pattern diagram of Dongfeng granite gneiss(Chondrite data from Sun & Mc Donough,continental crust by Rudnick and Gao)

5 时代讨论

东峰花岗片麻岩岩体长轴呈北北东向展布，发育的片麻状叶理产状与围岩片理产状一致，为古老花岗岩侵入体经变质变形而形成，反映沿韧性剪切带呈底辟形式侵位机制。岩体侵入于古元古代大金山岩组(图6)，被志留纪正长花岗岩侵入，表明其侵入时代介于古元古代和志留纪之间。

图6 花岗片麻岩侵入大金山岩组接触关系素描图Fig.6 The sketch map of contact relation of Granite gneiss intrusive Dajinshan group①—第四系；②—黑云母二长花岗片麻岩；③—黑云斜长变粒岩

在东峰石门花岗片麻岩与陆源村碎粒岩化黑云母钾长花岗岩中各采集了一件样品，经河北省廊坊诚信地质服务公司实验室进行分选、制靶，样品用常规方法粉碎至粉末，再经过淘选和磁选，得到含有一定纯度的锆石重砂样品，在双目镜下挑选出无裂隙、干净透明的锆石，粘贴在双面胶上，置于环氧树脂中，对其表面进行抛光、打磨至锆石中心部位暴露出来，用阴极发光分析及LA-ICP-MS测试。

碎粒岩化黑云母钾长花岗岩样品中共测试24颗锆石，以深玫瑰色为主，浅玫瑰色少数，四方双锥状、次棱角柱状为主，可见次滚圆粒状，透明，金刚光泽，可见包体，晶体大小0.06～0.08 mm为主，次为0.1～0.15 mm，长宽比1∶2～1∶2.5为主，1∶3～1∶3.5次之。阴极发光图像显示，锆石都具有明显的程度不等振荡环带(图7)。测点的Th和U含量变化范围较大，分别为58.94×10-6～378.82×10-6及139.54×10-6～543.02×10-6,Th/U比值0.12～1.14，平均值0.45，为岩浆成因锆石，应代表了岩体结晶成岩的年龄。26个测点的206Pb/238U年龄较为接近，值为1 736.5～1 992.3 Ma，在误差范围之内年龄基本一致，因岩石经历一定的变形、变质作用的改造，必然存在一定的U、Pb放射性同位素的变化。加权平均年龄为(1 879±14)Ma(图8)，说明东峰花岗片麻岩地质时代为古元古代。

图7 碎粒岩化黑云母钾长花岗岩中锆石CL图像和靶区位置Fig.7 Zircon CL image and target location in granulated rock biotite-feldspar granite

图8 东峰碎粒岩化黑云母钾长花岗岩U-Pb同位素年龄加权平均值图(左) 与U-Pb同位素年龄等时线图(右)Fig.8 U-Pb isotopic age weighted average chart of Dongfeng granulated rock biotite-feldspar granite(left) and U-Pb isotopic age isochron diagram (right)

石门花岗片麻岩中锆石晶体形态单一，结晶细小，比值大为特征。颜色呈浅棕色至浅棕黄色，透明，金刚光泽。晶体多呈长柱状、橄榄核状。常含气液态包体及细小暗色矿物包裹体，歪晶、连晶较发育，并常见碎断、裂纹、位错等现象。结晶粒度悬殊大，晶粒长0.05～0.25 mm，长宽比值2.8∶1～5∶1，偶达6∶1～8∶1。测点的Th和U含量变化范围较大，分别为16.74×10-6～196.9×10-6及14.69×10-6～180.99×10-6,Th/U比值介于0.12～1.76，平均值1.12，为岩浆成因锆石,应代表了岩体结晶成岩的年龄。15个测点的206Pb/238U年龄较为接近，值为1 273.1～1 712.9Ma，在误差范围之内年龄基本一致，因岩石经历一定的变形、变质作用的改造，必然存在一定的U、Pb放射性同位素的变化，加权平均年龄为(1 841.9 ±5.4)Ma(图9)。东峰花岗片麻岩锆石U-Pb同位素年龄分别为(1 841.9 ±5.4)Ma、(1 879±14)Ma，其与建宁上坪岩体英云闪长质片麻岩锆石U-Pb同位素年龄(1 714±20)Ma(陈觉民等，1992)及浙西南侵入八都群中的淡竹花岗闪长岩(1 837 Ma)时代相当，同属吕梁运动产物。结合地质特征东峰花岗片麻岩侵入古元古代大金山岩组，可将东峰花岗片麻岩时代置于古元古代。

图9 东峰花岗片麻岩U-Pb同位素年龄加权平均值图(左) 与U-Pb同位素年龄等时线图(右)Fig.9 U-Pb isotopic age weighted average chart of Dongfeng granite gneiss (left) and U-Pb isotopic age isochron diagram (right)

6 大地构造环境与岩浆演化特征

吕梁运动是福建境内原始陆块形成的重大构造事件，使以麻源岩群为代表的古元古代中-中酸性火山岩类或凝灰质砂泥质岩类沉积，发生中深构造层次的挤压变形与中高温中压型区域动力热流变质作用改造，并且麻源岩群还出现由东南往西北温度增高、压力趋减的不对称递增变质分带现象[7]。形成的构造形迹主要为塑性流动变形、复杂褶皱及顺层韧性剪切带,与此同时伴有酸性岩浆侵入活动，形成东峰花岗片麻岩。岩体主要岩石化学参数中分异指数(DI)为79.96～86.01。N/K比值<1，说明Na2O含量较K2O低。ANKC大于1表明其为过铝质花岗岩。SiO2-A.R图解上为碱性系列。图解Ol′-Ne′-Q′中显示岩石属于亚碱性区域。F-A-M分类图解中显示东峰花岗片麻岩均为钙碱性系列。An-Ab'-Or'图解属于钾质岩石区域为钾质岩石。在ACF图解中落入S型花岗岩区。上述系列图解反映了形成岛弧或活动陆缘的构造环境，片麻岩为造山前期，侵入体内均发育与围岩协调一致的片麻理产状，说明侵入体上侵及定位后受区域构造作用产生片理化，应是古元古代构造前或造山后的产物，形成于挤压构造环境。花岗质岩浆成因分析图解为外围区域，反映为交代成因的花岗岩。lgτ-lgσ图解为B区闭合边缘的岛弧、造山带，且位于日本岛弧火山岩成分线右侧附近。R1-R2图解中落入同碰撞期(S型)花岗岩区，反映该期侵入岩形成于活动大陆边缘的构造环境。结合其发育的片麻状叶理与围岩片理一致，可能属沿韧性剪切带呈底辟形式侵位机制，之后转化为挤压环境下，地壳收缩变形、加厚，上地壳物质部分熔融，中酸性等壳源混合岩浆侵入，到板块碰撞时地壳继续收缩、增厚，形成酸性岩等壳源岩浆侵入，而酸性花岗岩也可能是沿断裂带展布的零星地壳岩的“冷侵位”地质体，反映了岛弧或活动陆源以水平剪切作用为主的一种构造运动形式。

古元古代岩浆活动是区内最早的岩浆活动，区内处于活动大陆边缘的浅海环境或被动陆缘的浅海环境，不断接受陆源碎屑沉积，形成闽西北大金山岩组的砂泥质、泥质沉积夹少量基-中基-中-中酸性火山岩，以及英云闪长质片麻岩(原岩属英云闪长岩、石英闪长岩)、黑云母二长花岗片麻岩(原岩二长花岗岩)的中酸性侵入岩，具基性-中性-酸性的岩浆演化活动。经吕梁运动发生地壳下层次的变形作用，变形作用的持续，温度、压力的不断升高促使下地壳物质发生熔融形成原始岩浆。压力的加大，岩浆开始慢慢的上移，后期流体的加入，促使岩浆的熔融加速，温度压力进一步升高，岩浆大规模上侵，与此同时混入了大量的上地壳源物质，使得岩浆向酸性、高铝、高钾的方向演化。伴随着地质构造运动所形成的区域地球动力环境的差别和区内地壳块体结构特点，岩浆在特定区域特定的构造部位侵入，直至侵入到近地表，岩石类型为黑云母二长花岗片麻岩与碎粒岩化钾长花岗岩，形成了岩石富铝、稀土总量较高、轻重稀土分馏较强、强烈的铕负异常之特征。

7 结论

(1)在建瓯东峰石门村、陆源村一带曾被认为是原古元古代大金山岩组混合岩的地带，通过地质构造、岩石学、岩石化学、地球化学特征等方面研究，证明建瓯东峰花岗片麻岩是区域构造变形和岩浆侵位变形及复合变形形成的深成岩体。

(2)东峰花岗片麻岩的岩石化学、地球化学特征表明其原岩为地壳重熔型花岗岩，属过铝质S型花岗岩，岩浆来源与下地壳与上地壳物质的混熔，岩体形成于岛弧或活动陆缘的构造环境，属于沿韧性剪切带呈底辟形式侵位机制。

(3)东峰花岗片麻岩的岩浆锆石普遍具有不等振荡环带，锆石Th/U比值较高(0.45～1.12)，锆石同位素年龄(1 841.9±5.4)Ma～(1 879±14)Ma，代表了东峰花岗片麻岩的结晶成岩年龄，说明其形成地质时代为古元古代。

本文为中国地质调查局大调查项目“福建1∶5万镇前等四幅区调”成果，是项目组成员集体智慧的结晶；“福建1∶5万建瓯等四幅区调”项目提供了同位素测试年龄；承蒙马金清教授级高级工程师、许美辉高级工程师审阅，并提出了宝贵的修改意见；李玉娟高级工程师在地球化学投图及英文摘要翻译给予大力帮助，在此一并致谢。

1 水涛，徐频，梁如华，等.中国淅闽变质基底地质.北京：科学出版社，1988.

2 福建地质矿产勘查开发局.福建省区域地质志(第一版)，北京：地质出版社，2011.

3 石礼炎，高天钧，张克尧，等. 福建省与岩浆活动有关的矿床成矿系列研究．福建地质，1996，15(1).

4 郑声俭，严炳铨，黄泉祯.福建省侵入岩岩石谱系单位划分.厦门：厦门大学出版社，2000.

5 Sun & Mc Donough. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes, in: Magmatism in Ocean Basins. Geological Society. London, 1989(42).

6 Rudnick and Gao. Composition of the continental crust. Treatise on geochemistry, 2003(3).

7 陈觉民，徐维光.福建建宁中元古代上坪超单元的建立及其特征.福建地质，1992，11(4).