福建中西部鸡公岩复式岩体地球化学特征及地质意义

魏红萍

(福建省闽西地质大队，三明，365001)

最近完成的1∶5万永安市、青水、西洋、桃源幅区调，通过对鸡公岩复式岩体的地质填图，查明了该复式岩体的组成及其与围岩的接触关系，同时还开展了岩石学、岩石化学和同位素年代学研究，揭露岩石形成的深部过程和时代。

1 区域地质概况

研究区位于政和—大埔断裂带西侧，处于永安—晋江北西向断裂带与将乐—华安南北向断裂带交会处的东南部(图1)。地层出露主要有古生界、中生界，断裂构造活动频繁，发育有印支期滑脱构造和燕山期逆冲推覆构造；岩浆活动强烈，分布广，多呈岩株状产出。岩浆侵入活动时间主要为志留纪、侏罗纪，其中晚侏罗世岩浆侵入与火山活动关系密切，岩浆物质来源主要有壳幔混合源和地壳重熔岩浆；伴随岩浆侵入活动，侏罗纪侵入岩周边的围岩普遍具不同程度的接触变质，并与区内的铁、铅锌等多金属矿关系最为密切。

图1 永安西洋鸡公岩地质图Fig.1 Jigongyan rock mass geological map in Yong'an city1—第四系；2—白垩系；3—上侏罗统；4—中侏罗统；5—下侏罗统；6—上二叠统—下三叠统；7—中二叠统；8—上泥盆统；9—下—中寒武统；10—斑状中粗粒花岗岩；11—含斑中细粒花岗岩；12—含斑细粒花岗岩；13—斑状中粗粒黑云二长花岗岩；14—含(少)斑中细粒黑云二长花岗岩；15—含斑细粒黑云二长花岗岩；16—地质界线；17—角度不整合界线；18—逆冲推覆断层；19—滑脱断层；20—区域性断层；21—一般断裂；22—涌动接触界线；23—超动接触界线；24—采样位置及编号；25—锆石测年样采样点及年龄值；26—剖面及编号；27—钻孔及编号

1.1 岩体特征

鸡公岩复式岩体平面形态呈不规则等轴状，总体走向为近南北向。岩体长4～13 km，宽7～12 km，面积92.81 km2。主要岩性由肉红色黑云母花岗岩组成，可细分出边缘相(细粒花岗岩)、过渡相(中细粒黑云母花岗岩)和中心相(中粗粒似斑状黑云母花岗岩)3个相带*福建省闽西地质大队，1∶5万永安市、青水、西洋、桃源幅区域地质矿产调查报告，2015。。整个岩体除南部侵入于下三叠统溪口组外，其余均与围岩呈断层接触，主要表现为岩体东、西部分别为上述区域性北西向、南北向断裂，北部、南部部分为印支期滑脱断层(图2)。2004年完成的1∶25万龙岩市区调将该岩体划属为晚侏罗世侵入岩，本次工作根据锆石U-Pb同位素年龄、接触关系等将其划分为志留纪银坑岩体和中侏罗世盖洋岩体。

图2 高椅山矿区煤矿滑脱构造剖面图(据高椅山石墨矿普查4线剖面资料,2012年)Fig.2 Coal slip structure profile in Gaoyishan deposit(According to the Gaoyishan graphite ore survey of No.4 line profile data simplification, 2012)1—下三叠统溪口组新祠角岩段；2—上二叠统翠屏山组上段；3—中侏罗世细中粒花岗岩；4—志留纪细中粒二长花岗岩；5—印支期滑脱构造

银坑岩体分布于复式岩体的北部，呈椭圆状展布，出露面积71.40 km2。岩体西部为近南北向断层破坏，东南侧被盖洋岩体花岗岩超动侵入；北侧、南侧均与下三叠统溪口组断层接触。岩性主要为浅肉红色似斑状黑云二长花岗岩。岩体中常见有钠长岩、花岗伟晶岩、花岗斑岩、石英脉等。

盖洋岩体位于复式岩体的南部和东北部，二者呈近南北向长条状分布，岩体出露面积为27.24 km2，西北-东南向最大宽度约4 km，东北-西南向延伸约10 km。岩体西北部侵入于与志留纪银坑岩体，东部、南部与晚二叠世翠屏山组、早三叠世溪口组均呈侵入接触。形成时间的下限是早三叠世溪口组，上限是被早白垩世吉岭岩体侵入，岩性主要为浅肉红色似斑状花岗岩，局部见花岗伟晶岩脉。

1.2 岩石组成特征

1.2.1 银坑二长花岗岩

岩体主体期岩性为黑云母二长花岗岩，具有清楚的岩性分带现象，边缘为浅肉红色含斑细粒黑云母二长花岗岩，其斑晶成分主要为钾长石，向内过渡为浅肉红色含(少)斑中细粒黑云母二长花岗岩，中心部分为浅肉红色似斑中粗粒黑云母二长花岗岩。

岩石具似斑状结构，基质具细粒-中粗粒花岗结构，块状构造。似斑晶矿物成分为钾长石，呈浅肉红色，自形板状，斑晶大小为10 mm×20 mm，含量5%～20%；基质主要矿物为近等量的钾长石、斜长石和石英，其次为黑云母,副矿物为磁铁矿、榍石和磷灰石等。

1.2.2 盖洋花岗岩

岩体主体期岩性从边部向中央分别为浅肉红色含斑细粒花岗岩、浅肉红色含斑中细粒花岗岩、浅肉红色似斑中粗粒花岗岩。岩石具似斑状结构，细-中粗粒花岗结构，块状构造。似斑晶矿物成分为钾长石，呈浅肉红色，自形板状，斑晶大小为(10～20)mm×(20～50)mm，含量5%～27%；基质主要矿物为钾长石、斜长石和石英，少量的黑云母以及副矿物锆石、磷灰石等。

2 岩石地球化学特征

2.1 主量元素特征

鸡公岩复式岩体岩石化学分析结果及特征参数(表1)。2个岩体在Q'-ANOR图解中，银坑岩体二长花岗岩样品投影点大部分落在二长花岗岩区；盖洋岩体花岗岩样品投影点大部分落在碱长花岗岩区，只有一个样品点落入花岗岩区(图3)。

表1 鸡公岩复式岩体岩石化学分析结果与特征参数

注：化学分析结果单位为%；测试单位为福建省地质矿产勘查开发局三明实验室。

银坑岩体二长花岗岩SiO2含量为68.61%～71.40%，里特曼指数(σ)2.58～3.03，为钙碱性岩系；铝饱和度A/NCK值为1.13～1.30，都大于1，为铝过饱和岩石；Fe3+/(Fe2++Fe3+)为0.17～0.59，反映岩石形成于还原条件；碱质总量(Na2O+K2O)8.50～8.90。由K/Na比值均大于1，Na2O含量小于K2O，表明地壳成熟度较高。

图3 鸡公岩体Q'-ANOR图解Fig.3 The Q'-ANOR diagram of Jigong rock mass2—碱长花岗岩；3a—花岗岩；3b—花岗岩(二长花岗岩)；4—花岗闪长岩；5—英云闪长岩、斜长花岗岩

盖洋岩体花岗岩SiO2含量73.15%～77.27%，里特曼指数(σ)2.15～2.25，属钙碱性；铝饱和度A/NKC值为1.38～1.45 ，为铝过饱和岩石；Fe3+/(Fe2++Fe3+)为0.50～0.77，反映岩石形成于还原条件；碱总量(Na2O+K2O)8.21%～8.59%。K2O/Na2O为1.25～1.40，由K/Na比值均大于1，Na2O含量小于K2O，表明地壳成熟度较高。

2.2 微量元素特征

鸡公岩复式岩体岩石微量元素含量与福建省花岗岩类微量元素平均丰度值对比(表2)。

表2 鸡公岩复式岩体微量元素含量

注：测试单位为福建省地质矿产勘查开发局测试中心(样品岩石名称同表1)。

志留纪二长花岗岩强富集元素为Ba、Sr、Au、Co、W，相对富集元素为V、Zr、Li、La、Hf、Ta、Bi，与背景值相当元素为Nb、Pb、Rb、Zn、Sn、Y、Yb、Th、U，相对贫化元素为Cr、Cu、Ni、Mo、Ag。在原始地幔标准化的微量元素比值蛛网图上(图4a)，Rb、Th、U呈正异常，Sr、Ba、P、Ti呈负异常，曲线总体呈向右倾斜的波状起伏。

中侏罗世花岗岩强富集元素为Cr、Cu、Sn、Au、Co、Ta、W、Bi，相对富集元素为Nb、Rb、Ag、U，与背景值相当元素为Pb、Mo、Li、Y、Yb、Hf、Th，相对贫化元素为Ba、Ni、Sr、V、Zn、Zr、La。在原始地幔标准化的微量元素比值蛛网图上(图4b)，Rb、U、Ta、Hf呈正异常，Ba、Nb、Sr呈负异常，曲线总体呈向右倾斜的波状起伏。

图4 鸡公岩体微量元素原始地幔标准蛛网图[2]Fig.4 The trace element spider diagram of the primitive mantle standard of Jigong rock mass

2.3 稀土元素特征

鸡公岩复式岩体稀土元素含量及特征参数值见表3所示。

银坑岩体稀土元素总量∑REE较高，为312.86～370.88 μg/g。轻重稀土比值LREE/HREE为3.44～4.02，[Ce/Yb]N值为12.48～14.27，其值均大于1，球粒陨石标准化稀土配分型式为向右倾的相对较平滑曲线(图5a)，反映岩石具轻稀土富集特点。δEu值0.84～0.93，接近于1，表示Eu无明显亏损。稀土矿物类型为选择配分型中的褐帘石型[4]。岩石这种强不相容元素富集特征，亦可能反映了岩浆来源于熔融程度较低的深熔作用，为壳幔混合型。

盖洋岩体稀土元素总量∑REE较低，为166.62～211.82 μg/g。轻重稀土比值LREE/HREE为1.12～1.78，[Ce/Yb]N值为3.72～5.79，其值均大于1，球粒陨石标准化稀土配分型式呈向右倾斜的不对称曲线(图5b)，反映轻稀土富集特点。δEu值为0.18～0.35，均小于1，表示Eu具较明显亏损。在稀土配分型式图上元素Eu处呈现“V”型谷的变化特征，表现为“海鸥”模式。稀土矿物类型为完全配分型。反映了岩浆较低的熔融程度和较高的分离结晶程度。

表3 鸡公岩复式岩体稀土元素含量及特征参数值

注：测试单位为福建省地质矿产勘查开发局三明实验室分析(样品岩石名称同表1)。

图5 鸡公岩体稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.5 Normalized distribution pattern of rare earth element chondrite of Jigong rock mass

3 锆石U-Pb测年结果

锆石挑选由河北欣航测绘院完成，样品在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成,锆石定年分析所用仪器为Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及与之配套的New wave UP213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为25 μm,频率为10 Hz, 能量密度约为2.5 J/cm2,以He为载气。LA-MC-ICP-MS激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式,锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标,U、Th含量以锆石M127(U=923×10-6;Th=439×10-6;Th/U=0.475)为外标进行校正。测试过程中，在每测定5～7个样品后，重复测定两个锆石GJ-1对样品进行校正,并测量一个锆石Plesovice,观察仪器的状态和测试的重现性,锆石标准的重现性在1% (2σ)左右。数据处理采用ICPMSDataCal程序,204Pb由离子计数器检测,204Pb含量异常高的分析点可能受包体等普通Pb的影响, 对204Pb含量异常高的分析点在计算时剔除, 锆石年龄谐和图用Isoplot3.0程序获得, 表达式中所列单个数据点的误差均为1σ,加权平均年龄具95%的置信度。

银坑岩体二长花岗岩中锆石呈淡黄色、浅玫瑰色，透明至半透明，金刚光泽，有气泡包体及裂纹，晶体粒径一般0.05～0.25 mm，少量0.26～0.45 mm。伸长系数2∶1至3∶1，个别4∶1，甚至达到5∶1。主要为复四方晶类，锆石柱面(100)(110)及正锥面(111)与偏锥面(131)(311)组成之柱状聚形。

银坑岩体二长花岗岩采集锆石LA-ICP-MS U-Pb测年样1件，样品中获得的锆石颗粒，结构简单，主要为无色长柱状、短柱状，阴极发光图像显示(图6)，岩浆振荡环带清楚，显示岩浆锆石特征。其锆石的U、Th、Pb同位素成分数据及谐和年龄(表4)。分析过程中，选取锆石环带边部打点，共分析了20个点，其中11个点的207Pb/206Pb年龄变化偏离谐和曲线，说明其谐和性较低，很可能是受到了后期热事件影响造成了部分放射成因Pb丢失。因此，现获得的表面年龄不能反映锆石形成的真实年龄。在进行年龄讨论时，作为异常值剔除，保留9个样品点，206Pb/238U表面年龄为437～448 Ma，加权平均值为(444.1±2.3)Ma(MSWD=1.8,n=9)，其测试结果在206Pb/238U～207Pb/235U不一致曲线谐和图上(图7)，数据点都较好的落在谐和线附近，由此得出的206Pb/238U表面年龄平均值为(444.1±2.3)Ma，可作为银坑岩体二长花岗岩中锆石的结晶年龄。

盖洋岩体花岗岩中锆石呈黄色、黄褐色、深玫瑰色，透明至半透明，玻璃光泽、金刚光泽，有微晶包体、气液包体，晶体粒径一般0.06～0.15 mm，少量0.16～0.25 mm。伸长系数2∶1至3∶1，个别4∶1，甚至达到5∶1。锆石主要由(100)(110)(111)(131)组成的四方晶类，次为(100)(110)(111)(311)(131)组成的复四方晶类。

盖洋岩体花岗岩中采集的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年样1件，其锆石阴极发光图像特征(图8)，锆石的U、Th、Pb同位素成分数据及谐和年龄(表5)。分析过程中，选取锆石环带边部打点，共分析了20个点，其中10个点的207Pb/206Pb年龄变化偏离谐和曲线，说明其谐和性较低，很可能是受到了后期热事件影响造成了部分放射成因Pb丢失。因此，现获得的表面年龄不能反映锆石形成的真实年龄。在进行年龄讨论时，作为异常值剔除，保留10个样品点206Pb/238U表面年龄为170～174 Ma，加权平均值为(172.3±0.99)Ma(MSWD=1.04,n=10)，根据其测试结果作出谐和图及均值图(图9)。从图中可以看出，结果在206Pb/238U～207Pb/235U不一致曲线谐和图上数据点都很好的集中落在谐和线上，其均值也较为稳定。由此可见，盖洋岩体的年龄为(172.3±0.99)Ma，属于中侏罗世的产物。测年数据与岩体及围岩接触关系所反映的侵入时代可相互佐证，确定侵入时代为中侏罗世。

图6 银坑二长花岗岩(PM303-U-Pb5)锆石阴极发光图像Fig.6 (PM303-U-Pb5)zircon cathodoluminescence image of Yingkeng monzonitic granite

图7 银坑二长花岗岩(PM303-U-Pb5)锆石U-Pb同位素年龄谐和图Fig.7 (PM303-U-Pb5) zircon U-Pb isotope age harmonic figure of Yingkeng monzonitic granite

图8 盖洋岩体花岗岩(D5439-U-Pb1)锆石阴极发光图像Fig.8 (D5439-U-Pb1)zircon cathodoluminescence image of Gaiyang rock mass granite

图9 盖洋岩体花岗岩(D5439-U-Pb1)锆石U-Pb同位素年龄谐和图Fig.9 (D5439-U-Pb1) zircon U-Pb isotope age harmonic figure of Gaiyang rock mass granite

4 成因及构造环境探讨

区域上志留纪和侏罗纪岩浆岩广泛发育于政和—大埔断裂带及其以西地区，分别属于不同的大地构造环境的岩浆演化系列[5]。鸡公岩复式岩体 Rb-Y+Nb构造环境判别图(图10)所示。

图10 鸡公岩复式岩体 Rb-Y+Nb判别图Fig.10 Rb - Y + Nb discriminant diagrams of Jigongshan rock complex rock mass

(1)银坑岩体在Rb-Y+Nb构造环境判别图上，落在火山岛弧及板内花岗岩区[6]，表明这期岩浆活动属于后造山期，形成于后碰撞造山环境。就位机制为早古生代末，华夏陆块因造山作用使得结晶基底发生深熔作用或壳幔作用，形成同熔型或混生型花岗岩，然后沿断裂构造薄弱地段热烘烤、挤压、强力底劈上升就位的产物[7]。

(2)盖洋岩体在Rb-Y+Nb构造环境判别图上，落在板内花岗岩区，表明岩浆活动属板块俯冲至后造山期间，形成于板块俯冲至后造山环境。就位机制为欧亚大陆板块与太平洋板块俯冲增生-后碰撞造山间的过程中，下覆的大洋岩石圈板块开始裂解，导致软流圈地幔上涌和大陆岩石圈破裂、拆离与俯冲板片后撤，从而形成了板内岩浆强烈侵入上涌。

5 结论

鸡公岩复式岩体由志留纪银坑岩体和中侏罗世盖洋岩体组成。银坑岩体主要为二长花岗岩，盖洋岩体为花岗岩。2个岩体均为钙碱性岩系，为铝过饱和岩石，岩石形成于还原条件，地壳成熟度较高。但二者岩石学、矿物学、岩石化学、副矿物等特征均有较大差异。银坑岩体来源于熔融程度较低的深熔作用，为壳幔混合型，构造环境为后碰撞造山环境，反映出早古生代末华夏陆块由于造山作用使得结晶基底发生深熔作用或壳幔作用；盖洋岩体反映了岩浆较低的熔融程度和较高的分离结晶程度，构造环境为板块俯冲至后造山环境，反映为欧亚大陆板块与太平洋板块俯冲增生—后碰撞造山间的过渡环境中形成的板内岩浆强烈侵入上涌。

志留纪银坑岩体为该次区域调查工作中的新发现。近年来，闽西南一带普遍在原归属中生代复式岩体中发现有志留纪侵入岩的存在，为闽西南一带研究志留纪岩浆作用提供了新的依据。区内除盖洋岩体获得锆石LA-ICP-MS年龄为中侏罗世外，在其北侧桂溪岩体和永安东部青水一带呈岩墙分布的花岗斑岩获得锆石LA-ICP-MS年龄为165.48～170.46 Ma和170.9 Ma，成岩时代也为中侏罗世，由此说明，区内中侏罗世侵入岩分布有一定的普遍性，这对中生代岩浆活动时间段的划分和研究提供了新的依据。

该文为中国地质调查局“福建1∶5万永安市、青水、西洋、桃源幅区域地质矿产调查"项目工作成果，是集体智慧的结晶，在成文过程中得到邱盛安总工程师悉心指导，承蒙张开毕教授级高级工程师及徐维光高级工程师审阅并提出宝贵修改意见，在此表示诚挚的感谢。

1 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.

2 藏金生，李诗言，蔡新明.化探中五个常用参数的应用.科技视界，2013，28.

3 李昌年.火成岩微量元素岩石学.武汉：中国地质大学出版社，1992.

4 刘英俊.元素地球化学.北京：科学出版社.1991.

5 张开毕.福建侵入岩的演化特征.福建地质，2012，31(3).

6 肖庆辉，邓晋福.花岗岩研究思维与方法.北京：地质出版社. 2002.

7 毛建仁，陶奎元，谢芳贵，等.闽西南地区成岩成矿作用与构造环境.岩石矿物学杂志，2001，20(3).