福建基础地质调查研究进展与方向

2018-07-11 07:32陈润生
福建地质 2018年2期
关键词:锆石变质岩浆

陈润生

(福建省地质调查研究院, 福州,350013)

自2008年以来,我省1∶5万区调事业蓬勃发展,新启动和完成了23个1∶5万区域地质调查项目,共涉及71个图幅,面积约3.20×104km2。其中在武夷成矿带内由中国地质调查局组织实施的共16个项目,涉及57个图幅;由福建省财政组织实施7个项目共14个图幅,部署在宁德至漳州沿海地区。至此,我省1∶5万区域地质调查累计完成260余幅,陆地面积约9.75×104km2,占全省陆域面积的80.23%。这一时期,省内及国内外科研机构、高校等还完成了多项重大研究项目(包括国家自然科学基金、国家重点研发计划等),主要涉及华夏地块前寒武纪变质作用、加里东期造山作用及中生代滨太平洋构造域转换、演化等华南地质的核心内容,在国内外学术刊物上发表了一大批研究论文。新的地质填图方法、高精度定年技术(锆石U-Pb定年和辉钼矿Re-Os定年)和Sr-Nd、锆石Hf同位素分析测试技术广泛应用,基础地质调查和研究能力不断提升,我省许多长期悬而未决的地质问题随之解决,改变了许多传统的认识和结论,促进了前寒武纪基底等关键地质问题的重新认识和解释,甚至颠覆了某些传统的观念。因此,科学、全面地总结基础地质调查成果,梳理重大地质问题及提出未来的基础地质科学研究方向,既是继承也是发展和创新,将深化重大基础地质问题和重大地质理论的认识,促进我省地球科学进步,并对经济社会发展、生态文明建设具有重要意义。

1 重要进展

近10年来,我省通过1∶5万区域地质调查和地质科学研究,在华夏地块前寒武纪基底物质组成及构造属性、加里东期及印支期构造-岩浆作用、晚中生代构造-岩浆-成矿系列,以及长乐—南澳构造带构造-岩浆演化等重大基础地质问题调查研究取得了极大进展。

1.1 古元古代结晶基底解体:麻源变质杂岩及形成时代

闽北麻源岩群之大金山岩组与南山岩组、迪口岩组,闽西北天井坪岩组,闽西南零星出露的桃溪岩组等一般认为是我省最古老的变质岩石地层,称之为变质基底或变质结晶基底[1-4],变质地层形成时代历来争议较大,一般置于古元古代或新太古代,早期亦有置于震旦纪。闽北麻源岩群是所谓“华夏古陆”的核心。这些变质岩系原岩一般认为是含火山碎屑岩类复理石建造或砂泥质类复理石建造,形成于活动大陆边缘或稳定大陆边缘的浅海环境。因富含石榴石、矽线石和石墨等区域变质矿物组合,亦被认为与印度东南部孔兹地区的富铝变质岩系相当(孔兹岩系)。

通过近年来的区调和研究工作认识到所谓变质基底或结晶基底的物质组成并非统一的变质岩石地层,实质上是由不同时代、不同成因类型、不同岩石组合和不同变形变质程度的岩石混杂而成(包括变质沉积岩、火山岩和变质侵入体等),对麻源岩群等的解体是地质调查研究最重要的进展之一。

古元古代麻源岩群中发现大量(中)酸性变质侵入体。在建瓯石门*福建省地质调查研究院,1∶5万镇前、东游、岭下、双溪幅区域地质调查报告,2013。、洽历—岚下一带*福建省地质调查研究院,1∶5万建瓯市、南雅、玉山、西溪幅区域地质调查报告,2017。原古元古代大金山岩组(东峰片麻岩)中解体出花岗质片麻岩(原岩为花岗闪长岩、二长-正长花岗岩等),岩石化学特征表明属过铝质S型花岗岩,并分别获得LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(1 841.9±5.4)Ma、(1 879±14)Ma(以下未说明的均是LA-ICP-MS方法)。笔者承担的海峡联合基金重点项目“闽中—闽北新元古代地质演化与金铜多金属成矿作用研究”,对松溪渭田地区(往北与浙江淡竹片麻状花岗岩相连)原大金山岩组经野外观察、岩相学分析和岩石地球化学测试、同位素年代学研究,认为该套变质岩系原岩为二长-正长花岗岩组合,2件锆石U-Pb同位素年龄分别为(1 853±16)Ma、(1 860±25)Ma。浦城坵源原大金山岩组(坵源片麻岩)亦是片麻状花岗岩,取得了(1 851±21)Ma, (1 857±29)Ma[5]锆石U-Pb年龄。1∶5万麻沙等3幅区调*福建省地质调查研究院,1∶5万麻沙、建阳市、徐市幅区域地质调查报告,2011。将大金山岩组划分为片岩、变粒岩和片麻岩3个组合段,其中片麻岩组合段呈岩瘤状产出,岩性组合为灰色黑云二长片麻岩、黑云钾长片麻岩和混合质黑云斜长片麻岩等。岩石中花岗质脉体占5%~10%,局部混合岩化(前人称之为“混合岩”)。通过对产出状态、结构构造和岩石组合、脉体特征等研究,笔者也多次进行了实地考察和对比,认为其与松溪渭田、建瓯东峰等地特征相似,是变质(中)酸性侵入体的可能性更大。

古元古代麻源岩群中还发现变质基性侵入体。区调工作在大金山岩组中解体出深灰色中细粒角闪辉长岩,呈岩瘤状出露于建阳新溪、大土庙等地,片麻理产状与大金山岩组围岩片理产状一致,获得锆石U-Pb年龄(435.1±4.1)Ma(变质年龄)。建瓯上房钨矿围岩属大金山岩组,以斜长角闪岩、黑云斜长变粒岩为主,斜长角闪岩主要见于矿区地表,钻孔中亦常见,呈厚层状或块状,钻孔岩芯编录显示与变粒岩之间存在突变关系。研究认为[6],斜长角闪岩原岩为辉长岩,其与东北部建瓯生元坪钨矿区斜长角闪岩(钻孔中厚度大于800 m,未见底)在空间上可能连为一体,呈北东向、北北东向串珠状岩瘤或岩墙状产出。206Pb/238U加权平均年龄为(382.9±5.2)Ma(变质年龄)。

通过区调工作从浦城九牧—岭头一带古元古代大金山岩组解体出枫树坑、大垅、交溪、五里头及三担田等片麻状花岗闪长岩、二长花岗岩,呈岩株状产出,锆石U-Pb定年为志留纪;在大金山岩组和南山岩组中还解体出玄武岩岩块、碳酸盐岩岩块、玄武岩+碳酸盐岩岩块等;在石墨片岩中发现了疑源类微体化石(震旦纪?),碎屑锆石U-Pb测年资料表明形成时代在~780 Ma以后。颠覆了前人对石墨片岩形成时代及层位归属的认识*福建省地质调查研究院,1∶5万二十八都、官路幅区域地质调查报告,2018。。

南山岩组与新元古代变质地层呈韧性断层接触。在建阳附近南山岩组黑云斜长变粒岩(原岩为中酸性火山岩)中取得锆石U-Pb同位素测年(787±31)Ma;陈正宏等亦在建阳附近南山岩组变质火山岩中获得锆石U-Pb测年(859.1±9.2)Ma[7];Wan等在建阳西郊南山组变质火山岩中获得锆石SHRIMP年龄(807±12)Ma[8]。这些样品取样位置相近,年龄数据相近,表明南山岩组的形成时代不是古元古代而是新元古代。最近Chen等沿建阳—邵武公路一线(浦城—顺昌麻源岩群核心分布区)进行了系统锆石定年,约束年龄时限在887~827 Ma,利用独居石EMP定年取得了(433±16)Ma、(435.8±3.4)Ma、(433±12)Ma等数据反映加里东期变质年龄[9]。

迪口岩组为一套片麻岩、变粒岩及片岩组合,主要分布于建瓯东南部迪口—玉山一带,总体呈北东—近南北向断续展布。区调工作*福建省地质调查研究院,1∶5万建瓯市、南雅、玉山、西溪幅区域地质调查报告,2017。在前坪洋一带解体出片麻状花岗岩,在玉山镇上园村、游坑村及迪口镇岩下村等地见有零星斜长角闪(片)岩出露;在玉山镇洋后村见有滑石矿呈透镜状夹于云英片岩中。迪口前坪洋村黑云斜长变粒岩共测试51个点,206Pb/238U表面年龄变化在554.5~2 671.2 Ma(碎屑锆石)。玉山大夫岭一带二云斜长变粒岩共测试了35个点,206Pb/238U表面年龄变化在565.1~2 539.7 Ma。其中样品的锆石年龄变化大多集中于1.0~0.8 Ga,与Wan等在迪口岩组的定年分析显示含丰富的1.0~0.8 Ga锆石一致,表明迪口组形成于0.8 Ga以后。

在闽西南原古元古代桃溪岩组中解体出花岗质片麻岩组合*福建省地质调查研究院,1∶5万长汀、南岩、策田、濯田幅区域地质调查报告,2016,沿长汀南部胡寨、林田、戴面等地出露,呈北北东向长条带状,以岩株或岩瘤形式产出,主要岩性有黑云二长片麻岩、白云钾长变粒岩、糜棱岩化黑云母(二长)花岗岩等,原岩为二长-正长花岗岩类,并获得锆石U-Pb年龄(737.2±4.5)Ma、(729.4±8.6)Ma,属过铝质S型花岗岩,地球化学特征与板内花岗岩较为接近。于津海等[10]对桃溪地区桃溪岩组进行较系统的定年研究,认为新生深熔锆石和增生锆石都形成于早古生代(~480 Ma和~443 Ma),而原岩碎屑锆石形成时代广,主要集中于~736 Ma,少量形成于~2 500 Ma。这限定了桃溪岩组最早是新元古代晚期形成的,而不可能是古元古代。

Wan等对闽西北变质地层进行了系统的SHRIMP 定年和地球化学研究,在天井坪组的黑云片麻岩中获得7个年轻锆石加权平均值是(1 790±19)Ma,其他16个继承锆石的年龄变化于2.8~2.0 Ga,这些分析数据近似于前人[11]分析结果。而在另一个黑云片麻岩中获得了完全不同的数据,8个分析点显示年龄变化于622~528 Ma。最近Chen等取得了一批锆石和独居石年龄,锆石年龄在(733±10)Ma、(680.6±9.7)Ma,新生独居石EMP年龄分别为(433±13)Ma、(434±21)Ma、(437±2)Ma。近年来,笔者3 次对建宁—江西交界一带的天井坪岩组进行了野外考察,认为其物质组成非常复杂,需要加强解体。

综上所述,通过基础调查和研究工作认为,变质结晶基底组成物质具多样性,主要包括古元古代变质花岗岩类、南华纪变质花岗岩类和志留纪变质花岗岩类,以及变质基性岩(辉长岩、角闪辉长岩),变质中基性岩(斜长角闪片岩)和中酸性火山岩(块状变粒岩、钠长变粒岩等),以及真正意义上的副变质岩(云母石英片岩、二云片岩及石墨片岩等)。大金山岩组(包括迪口岩组)中普遍发育花岗质、伟晶质及长英质脉体,前人认为是混合岩化的结果,笔者通过剖面调查认为多数脉体见于正变质岩中,是深熔作用结果(分浅色体、中色体和深色体,脉体相当于浅色体,深熔作用是形成片麻状构造的本质原因)。在形成时代方面,现有的高精度的锆石年龄多数反映的是变质侵入体形成时代,而副变质岩通过碎屑锆石年龄谱研究大多属南华纪沉积[12]。

我省早期的1∶20万和1∶5万区调及变质岩专题研究,由于长期采用地层或构造-地层填图方法,忽视了长英质片麻岩存在的普遍性和多样性。变质岩研究大多以显生宙普遍适用地层层序法为主,不少长英质片麻岩归入混合岩而作地层处理。杨振升等[13]对翼东、内蒙古大青山以及国外如西南格陵兰等地调查研究认为,中高级变质岩区最显著特点是中粗粒长英质片麻岩占十分重要的地位,而变质火山-沉积表壳岩类通常较少也不完整,一般不到20%。周祖翼很早就认识到浙闽变质基底岩系新生面理的广泛发育,原始层理被置换以及变质事件时空差异,不可能、也无必要重建变质岩层序。那种视变质岩为沉积岩而进行层位划分、对比的方法,显然是不妥当的,而且事实证明这也会将我们引向混乱,其结果使人们忽视了对最有信息、最有构造意义的岩石变形历史的了解[14]。

浙西南对麻源岩群相近的八都岩群也进行了充分解体,确定了广泛的古元古代片麻状花岗岩类,相关研究工作对其岩石组合、变形变质、地化和岩浆源、形成环境、形成时代取得了广泛共识。与我省邻近的淡竹、泉坑、里庄、三枝树等片麻状花岗岩类SHRIMP锆石U-Pb年龄为(1 832±6)Ma ~(1 860±13)Ma[15-18],是同一构造-岩浆作用产物,具高钾,贫Ca和Mg,弱过铝质-过铝质;在微量元素组成上,富含稀土元素和Rb、K、Pb、Th等,亏损Nb、Ta、P、Ti、Sr和Eu,具有S型或铝质A型花岗岩特征。Sr-Nd和锆石Hf同位素表明变质花岗岩类属古-中太古代地壳物质循环再造产物。

Grabau提出“华夏古陆”后,这一术语不断被中外文献沿用。今天再讨论“华夏古陆”是否存在已无实际意义。武夷地块或华夏地块本质是由古元古代核(变质侵入体)和新元古代(形成于~850 Ma)盖层组成。包括麻源岩群等解体出来的多种地质体亦是客观地质事实。我们有必要摒弃岩群、岩组等传统观念,用“麻源变质杂岩”的名称可能更准确也更合适。这些新的工作必将给我省地质认识和理念带来深刻变化,也便于更好地理解、准确构建和反演福建大地构造历史。

1.2 新元古代物质组成与构造属性:俯冲增生杂岩识别

马面山群在政和、建瓯至南平、尤溪、德化一带广泛出露,是我省铅锌多金属矿主要的贮矿层位。该套层位系统划分为大岭(岩)组、东岩(岩)组、龙北溪(岩)组,时代置新元古代。但马面山群3个组之间的叠置关系、形成时代、环境和构造属性等,诸多研究者有不同的见解,这也是我省基础地质领域长期争议的重大问题。由于东岩(岩)组和大岭(岩)组分别含有较多的基性(“绿色片岩”等)和中-酸性(变粒岩/钠长变粒岩等)火山夹层,即所谓的“双峰式”火山岩组合,一般认为该套层位形成于与拉张或伸展有关的陆内裂陷槽环境或裂谷(闽中裂谷)环境[19,20],或认为是格林威尔期拼合的古陆(Rodinia)的一部分裂解[21-23],经后期构造变动形成一套局部有序、总体无序的中浅变质岩组合。

近年来,由于洋板块地层系统广为传播和造山带混杂岩填图方法广泛普及,国内一批知名专家学者类比江(山)绍(兴)构造带,对浙闽地区这一时期的地质现象深感兴趣,通过实地考察认为浙西南—闽中裂谷带更大的可能是构造混杂岩带或俯冲增生杂岩带。马面山群是浊流沉积碎屑岩、远洋沉积硅质岩、洋岛—海山玄武岩-碳酸盐岩、岛弧火山岩和基性-超基性岩残块的复杂岩石组合,更可能是具有洋盆性质的地层系统。

依现代板块构造理论,将分布于政和—南平—尤溪一带的所谓闽中裂谷带,命名为闽中结合带,认为是分隔华夏地块与东南沿海岩浆弧的Ⅱ级构造单元,是加里东期闽中洋俯冲闭合的产物*福建省地质调查研究院,福建省重要矿产资源潜力评价成果报告,2013。。将其细分为政和—尤溪远洋沉积、花桥基底残块、石屯蛇绿岩、建瓯蛇绿岩、东峰基底残块、迪口基底残块6个Ⅳ级构造单元,分布于政和石屯、建瓯、东岩等地,主要由东岩(岩)组的绿片岩、云母石英片岩、大理岩及超基性-基性岩岩块归为蛇绿岩亚相。其中绿片岩原岩相当于拉斑质玄武岩,在建瓯城南河边玄武岩中见有枕状构造。超基性-基性岩包括长城—王山口、后洋、王母山、熊山、稻香、大康等岩体,超基性岩均已蚀变为蛇纹岩、滑石蛇纹岩。由于该项目是全省性的综合集成,缺少细致的野外调查,所划分的构造单元较简单,观点与长期被否定的前人认识相近[24]。

20 世纪80年代以来就有学者认识到政和—建瓯地区存在蛇绿岩。Guo等[25]认为该镁铁-超镁铁质岩石是蛇绿岩套,代表古俯冲带;汪新等[26]认为南平-建瓯—龙泉—松阳存在一条北东走向的碰撞混杂岩带;陈迪云等[27]则认为更近似于岛弧环境;任胜利等[28]认为政和马面山超镁铁岩是蛇绿岩的组成部分;张福勤等[29]认为是新元古代蛇绿混杂岩带,其形成年龄为8~9亿a(但缺少年代学依据)。但所有这些工作主要针对的是政和—建瓯一带的基性-超基性岩块作出的判断,缺少洋盆地地层系统和增生杂岩的概念。此次应用“造山带区混杂岩”填图思路和方法,提出“早古生代马面山俯冲增生杂岩”的认识仍是开创性的。

近年来许多研究单位对该带内的岩块进行定年研究,Li等[30]对东岩(岩)组变质火山岩SHRIMP定年结果为(818±9)Ma;Zhang等在东岩(岩)组、大岭(岩)组、龙北溪(岩)组变质火山岩中进行SHRIMP锆石U-Pb测年,分别为(796.5±9.3) Ma、(756.2±7.2)Ma、(825.5±9.8)Ma。舒良树[31]在建瓯城南河边枕状玄武岩测得SHRIMP 锆石U-Pb年龄(853±4)Ma、政和类枕状玄武岩(797±7)Ma。Shu等较系统地对政和—大埔镁铁质-超镁铁质岩带中的镁铁岩作锆石U-Pb年龄测定,获6组年龄数据,集中在850~800 Ma。以上工作修正了前人认为该套镁铁质-超镁铁质岩形成时代为早古生代的认识。另在建瓯善见塔附近采取2件钠长变粒岩(原岩为中酸性火山岩)进行锆石U-Pb测年,分别为(793±8)Ma和(815±11)Ma,与上述研究者获得的年龄资料一致。

政和、建瓯至南平、尤溪一带广泛出露马面山群,其构造属性从裂陷槽、闽中裂谷,到超大陆裂解,再到采用“混杂岩”地质填图方法,对马面山群进行详细解体,对其属俯冲增生杂岩的认识,是我省基础地质调查重大进展之一,将深化地质构造演化认识,亦对该地区金、银和铅锌多金属成矿规律和找矿预测研究有具重要意义。

1.3 加里东期造山:变形-变质-深熔-岩浆作用一致性

加里东期发生了广泛的变形-变质-岩浆作用,在地质演化过程中具有承前启后、承上启下的重要意义,从晚泥盆世开始,我省构造-岩石组合类型与华南地区基本一致,成为扬子地块的一部分。加里东期构造事件后,中国南方古地理格局才开始真正统一出现[32]。

1.3.1变形-变质-深熔-岩浆作用

加里东运动表现形式为地质学界广泛熟知,主要表现为泥盆纪天瓦岽组(石英)砾岩不整合于奥陶纪浅变质岩之上,缺失志留系,广泛区域发生角度不整合;前泥盆系强烈褶皱、韧性剪切变形(浅变质岩中的顺层剪切发育)和低绿片岩相变质;在闽西、闽北地区均有广泛花岗质岩浆活动,绝大多数是过铝质的 S型花岗岩,省内的宣和、玮埔等复式岩体等均确定为加里东岩体[33,34]。但长期以来地质工作者对加里东期构造变动的深远影响认识不够,还未意识到加里东期造山与变质、混合岩化、深熔及岩浆作用具有一致性。

长期以来,依变质地层形成时代、变形作用和变质程度强弱,将变质岩分别划分为3个变质期:吕梁期、晋宁期和加里东期。Zhao & Cawood认为闽北地区的变质变形作用可以分出3个变形阶段(D1—D3)、4个变质阶段(M1—M4)(注意不是四期),变质作用时间在新元古代早期(Zhao此后更正为加里东期)[35,36],变质变形作用机制是由于扬子地块与华夏地块碰撞。最近区调工作对麻源变质杂岩进行了解体,取得了大量可靠的年代学资料,显示闽北许多变质岩原岩形成于新元古代以后(870~750 Ma),显然变质作用必定晚于新元古代[37]。变质锆石SHRIMP方法定年[38,39]、新生独居石EMP定年、以及精细的Ar-Ar年代学资料,表明我省基底变质岩的变质作用主要发生在早古生代。

7.2.14小叶病苹果树小叶病主要是由土壤缺锌引起的一种生理病害,病重植株树势衰弱,长势减缓,产量降低。

周汉文教授团队近10多年来一直在浙西南及闽北、闽西北地区开展变质基底研究,在深熔和变质作用方面取得了一批成果[40-43]。对片麻岩或“混合岩”中的新成体(或称为浅色体,片麻岩中浅色条带和深色条带,分别对应为浅色体和深色体,是闽北片麻岩段普遍的现象)测定锆石U-Pb 定年,得到了精确加里东期年龄,认为华夏地块基底物质受到了加里东期构造-热事件强烈、全面地再(改)造,普遍受到加里东期深熔作用。研究显示基底变质岩-混合岩-花岗岩存在成因联系。黑云母在较低温(~800°C )、H2O不饱和的条件下发生脱水熔融反应产生初始熔体,初始熔体发生结晶分异作用,堆晶产物形成了浅色体,而残余熔体继续演化形成花岗岩[44]。变质年龄为455~443 Ma,浅色体结晶年龄为437 Ma,花岗岩结晶年龄为~440 Ma。锆石Hf同位素研究证明,变质岩中先存(继承)锆石以及其他富Hf矿物溶解释放出的Hf是形成新生变质(或岩浆)锆石重要的Hf来源。同时,变质岩浆锆石均具有负的εHf(t)值和较高的二阶段Hf模式年龄,亦指示基底变质岩、混合岩和花岗岩均为加里东期地壳深熔再造的产物。

1.3.2闽北变质作用的P-T-t轨迹

变质作用P-T-t轨迹理论的提出完全改变了人们对变质作用过程的认识。地壳加厚区(造山带)内区域变质作用发生于地壳从热扰动到热松弛的动态演化过程中,岩石的P-T-t轨迹是地壳加厚的方式及机制、热松弛速率和岩石折返速率的综合函数[45]。变质作用 P-T-t 轨迹研究能有机地将变质作用、岩浆作用和构造作用等地质因素结合起来,定量地描述地壳热-构造演化规律。近年来许多学者[46,47]对浙闽变质基底变质岩P-T-t条件及岩石变质变形特征进行了研究,阐明了岩石变质作用及演化过程。除Faure等以陆内俯冲为动力机制的模式构建了一条反时针的轨迹外,其他学者基本上认为变质与造山作用有关,模拟的均为4个阶段(M1—M4)顺时针轨迹。其中以Zhao & Cawood和Li等工作最有代表性,二者的结合也最完美。

Zhao & Cawood将闽北变质岩划分为绿泥石带、石榴石带、十字石带、蓝晶石带和矽线石带等5个变质带。通过详细的岩相学研究将变质作用划分为4个阶段(M1—M4)。第一阶段变质矿物主要见于变斑晶的包裹体中(如石榴石等)或沿S1面理分布,代表性矿物组合为绿泥石、白云母、黑云母、石英等;第二阶段主要是变斑晶(如石榴石、十字石)形成和基质重结晶变质矿物的生长,递进变质矿物组合包括黑云母、石榴石、十字石和蓝晶石等矿物,沿S2面理分布;第三阶段在长英质片岩(变粒岩)中出现含矽线石矿物组合,或在角闪岩中出现含角闪石矿物组合;第四阶段为退变质阶段,矿物组合为绿泥石、白云母或绿帘石等。其中第二阶段和第四阶段的矿物组合易识别,第一阶段矿物在进变质阶段被改造,但在石榴石等变斑晶中仍保留有大量早期变质矿物的包裹体;第三阶段峰期,变质矿物在变斑晶中有交代的矽线石边或出现矽线石、长石矿物组合等。不同阶段的变质压力、温度等通过变质矿物组合估算,如石榴石-黑云母温度计、石榴石-白云母-黑云母-斜长石压力计等计算不同阶段的压力、温度。这些P、T数据可以精细地刻画出近等温减压的顺时针P-T轨迹。变质阶段年龄的确定依据变质锆石SHRIMP U-Pb 定年(458±6)Ma、(443±6)Ma)代表了前进变质年龄;432~439 Ma(EMP独居石(432±13)Ma,(433±19)Ma 、(439.2±8.0)Ma代表了峰期变质年龄;退变质阶段年龄通过云母Ar-Ar定年为(418±3)Ma、(420±3)Ma等,依上述构建的P-T-t轨迹曲线和变质作用P-T条件和变质矿物组合资料参见Zhao & Cawood和Li等。

P-T-t轨迹曲线与其他学者的工作成果相一致。对已有高精度的年龄(SHRIMP和LA-ICP-MS)进行统计,发现410~450 Ma间具有明显的3个峰值,最大峰值为428 Ma 和445 Ma,在418 Ma附近具弱峰。区域深熔作用与变质峰期同时,大约在445 Ma。退变质阶段大约在420 Ma。利用EMP独居石定年法佐以锆石 U-Pb定年法对武夷9个变质基底岩石及附近5个显生宙花岗岩体进行年龄分析,EMP独居石年龄对所有样品均显示着明确加里东期,分布范围为451~429 Ma。这些数据资料在误差范围内基本上是一致的。结合前人的研究[48],加里东造山作用开始时间不晚于458 Ma(早期变质-深熔),主碰撞时间可能为~443 Ma(对应深熔-岩浆-峰期变质阶段),造山带垮塌(退变质阶段)时间可能稍晚于420 Ma。

有关加里东造山动力学模式存在很多争论:①鉴于从震旦纪到奥陶纪全区没有深海大洋,没有幔源岩浆的踪迹,没有火山岩,没有超岩石圈断裂,因而该区不存在早古生代板块俯冲机制,多数认为属于板内褶皱带或陆内造山带[49-52];②或是扬子地块与华夏地块碰撞的结果[53];③或是东南侧(现今方位)的一个未知大陆挤压形成(为南海地块?冈瓦那大陆或其部分?)。④有大洋参与的俯冲增生与碰撞等。

1.4 印支期强烈岩浆作用:大量锆石年代学证据

印支期岩浆岩主要见于华南大陆雪峰基底隆升构造带及其以东的广大区域,华南印支期花岗岩出露面积约相当于燕山期的20%[54-56],但印支期花岗岩的出露面积远不及燕山期。印支期花岗岩最早于上世纪70年代依据侵入接触关系发现了南平下元、德化桂洋等规模较小岩体。近年来,对印支期花岗岩的认识不断深化,完成的区域地质调查以同源岩浆演化理论为指导,以侵入体为基本填图单位,依据接触关系、岩石组合、同位素年代学等资料对各深成岩体进行了重点研究:从闽西南连城、上杭、长汀、宁化、清流、永定、龙岩新罗区等燕山期花岗岩中解体出大量印支期花岗岩,取得了大批锆石U-Pb年龄数据。

1∶5万新泉等4幅区调*福建省地质调查研究院和1∶5万新泉、梅村、古田、湖洋幅区域地质调查报告,2013。在梅花山复式岩体、古田复式岩体原燕山期岩体中解体出中三叠世吴家坊、太山头、大湾、池家山、龙潭、大渔潭岩体等,分别取得(233.0±0.7)Ma、(235.2±2.4)Ma、(232.2±2.3)Ma、(235.3±1.2)Ma、(233.5±0.9)Ma多组锆石U-Pb年龄数据。解体出中三叠世花岗岩占测区侵入岩总面积的49.9%。1∶5万赖源等4幅区调*福建省地质调查研究院,1∶5万赖源、双洋、白沙、钱坂幅区域地质调查报告,2015。将原二叠纪和早侏罗世深成岩体解体为中晚三叠世侵入岩,出露面积为268.14 km2,占侵入体的59.08%,主要有万安、西溪岩体,呈岩基产出,分别获得了锆石U-Pb年龄为(230.2±2.4) Ma、(226.4±2.6)Ma、(227.6±1.3)Ma。1∶5万隔川等4幅区调*福建省地质调查研究院,1∶5万隔川、连城县、朋口、湖峰幅区域地质调查报告,2016。将区内侵入岩划分为志留纪、中三叠世、早侏罗世、晚侏罗世4个时期,侵入岩时代全部进行了重新厘定。在姑田复式岩体中系统采集了8组锆石U-Pb同位素样,获得(225.1±1.7)Ma、(246.1±1.5)Ma、(243.6±2.0)Ma、(241.0±1.5)Ma、(235.0±1.6)Ma、(223.2±1.5)Ma、(219.3±2.4)Ma、(247.3±1.5)Ma 8组数据,结合接触关系及区域构造演化等资料将姑田岩体形成时代重新厘定为中三叠世。1∶5万长汀等4幅区调*福建省地质调查研究院,1∶5万长汀、南岩、策田、濯田幅区域地质调查报告,2016。详细解体了丘坑复式岩体,新发现弱白云母化似斑状中粗粒含黑云母正长花岗岩体,获得锆石U-Pb成果为(229.41±2.1)Ma、(226.3±1.5)Ma、(225.0±1.2)Ma。永安小陶岩体、光泽太银厂岩体通过锆石定年亦具有印支期年龄[57,58]。印支期花岗岩岩石类型以二长-正长花岗岩为主,属亚碱性,过铝质高钾钙碱性系列或钾玄岩系列,整体为高分异S型花岗岩。

印支运动是源于在越南三叠纪“诺立克”和“瑞替克”两套地层之间不整合关系的发现。法国人Fromaget将此运动命名为“印支褶皱”,黄汲清沿用此名,称其为印支运动。华南印支运动是一次重要的陆内造山运动,呈面型无极性无年龄演化趋势的分布,近年来在浙西南和闽西南、闽西北发现的印支期花岗岩即是明证[59-61]。印支期花岗岩形成年龄集中于248~208 Ma,显示2个年龄峰值~239 Ma和~220 Ma[62]。华南块体南北两侧古特提斯洋在早中生代的闭合及其对应的碰撞作用发生在250~220 Ma,为华南块体内部地质体的构造变形,花岗岩浆活动提供了强大驱动力,印支期华南属于板块构造围限下的陆内再造区。相信印支期造山与闽西南地区广泛的推覆(滑脱)构造息息相关,笔者认为二者是同一背景下浅层与深层的不同表现形式。

尽管主要依据锆石U-Pb定年确定了一大批中-晚三叠世花岗岩,但确要注意几个问题[63]:①尽管定年准确度高,但不能以年龄作为唯一的岩体形成时代依据,仍然需要寻找接触关系等最可靠的地质依据;②岩相学特征。印支期二长-正长花岗岩一般具有较典型似斑状结构,斑晶以肉红色钾长石为主,斑晶呈大、粗大,钾长石斑晶中明显发育有不同方向的裂纹。暗色矿物黑云母含量相对较高,一般在5%~15%,多为填隙状分布于长石、石英颗粒间,偶见角闪石(如上杭太山头、吴家坊,浙江大爽、靖居岩体等);③构造特征。暗色矿物多以集合体产出,多显示弱定向-定向,具弱片麻状-片麻状构造;④要详细研究锆石形态特征,区分锆石成因类型,注意判别是捕获锆石或继承锆石,还是原生的岩浆锆石。结合地质观察和岩相学特征等进行年龄数据的合理解释。

1.5 晚中生代岩浆演化:构建精细成矿系列与岩浆序列

晚侏罗世以来,我省火山-侵入岩浆活动极其强烈,此一时期也是主要的铜、金、银、钨、钼及萤石、叶蜡石等内生矿产的形成时期。同期的陆相火山活动可以划分为若干个火山喷发旋回或亚旋回,火山地层包括南园组、小溪组、黄坑组、寨下组及石牛山组等,南园组内还可以划分为2个亚旋回。火山活动演化规律比较清晰。而花岗岩类一般只简单地划分为燕山中期和晚期2个期次,没有真实反映构造-岩浆演化特征。

晚中生代侵入岩浆作用期次如何精确划分?涉及到野外地质体正确划分和年龄测试数据的可靠性。尽管历年来积累的测年资料众多,但不系统,且时间跨度长达40多年,涉及到不同方法、不同测试对象、不同研究单位,即使是相同地质体,所得结论也迥异。要精细划分岩浆活动时限与活动期次需要应用新的分析测试手段和方法技术补充开展工作。得益于近年来对闽北上房钨(钼)矿、紫金山铜金(钼)矿田、马坑—潘田铁(钼)矿田,以及霞浦大湾铍钼矿等重要矿区或矿集区的成矿作用深入研究,高精度辉钼矿Re-Os同位素定年和锆石U-Pb定年,以及Sr-Nd、锆石Hf同位素和辉钼矿Re含量数据的广泛积累,不仅对准确确定成矿地质体、矿床成矿时代以及成矿规律和成矿预测极有帮助,也对我们深入研究和精细确认晚中生代岩浆演化序列提供了有利条件和丰富资料。从内生金属成矿作用(以钼矿为例)研究入手,可以精细划分晚中生代4期岩浆演化与成矿系列(表1)。

表1 福建晚中生代构造岩浆演化与成矿系列

(1)160~150 Ma与钨(锡)钼成矿有关的S型花岗岩。以建瓯上房钨钼矿为代表(宁化行洛坑钨矿属此系列)。上房及周边庵山、坤口、赤溪岩体为似斑状黑云母正长花岗岩,亚碱性,弱过铝-过铝质高钾钙碱性系列,属典型的S型(陆壳改造型)花岗岩。ISr介于 0.711 713~0.712 804,εNd(t)-10.10~-9.35,εHf(t)-19.2~-14.7。上房岩体2件样品锆石 U-Pb年龄为(158.8±1.6)Ma、(157.6±1.4)Ma,建瓯坤口岩体获得锆石 U-Pb 同位素测年(155.5±0.6)Ma[64],与白钨矿体密切共生的辉钼矿Re-Os等时线年龄为(158.1±5.4)Ma,代表了上房钨钼矿化时间,成岩与成矿时代相对一致。

160~150 Ma与钨(锡)钼成矿有关的S型花岗岩主要位于政和—大埔断裂西部,与华南南岭地区广泛钨多金属成矿具有一致性。紫金山成矿前的迳美岩体SHRIMP锆石测年结果为(154±2)Ma[65]、才溪岩体(150±3)Ma[66]、金龙桥岩体(157±1) Ma[67]等,这些岩体都具有高钾钙碱性,属弱过铝-过铝质花岗岩系列,具有S型(陆壳改造型)花岗岩特征,与上房岩体相似,与早白垩世晚期成矿岩体(如四方岩体)具有明显不同的Sr-Nd和锆石Hf组成等。

(2)140~127 Ma与铁钼成矿有关的S-I型花岗岩。以马坑—藩田铁(钼)矿田为代表。利用SHRIMP锆石U-Pb定年测得马坑西侧大洋花岗岩年龄为(132.6±1.3)Ma,东侧莒舟花岗岩为(129.6±0.8)Ma,马坑铁矿辉钼矿Re-Os年龄(131.9±1.9)Ma~(133.3±2.3)Ma[68]、(130.5±0.9)Ma一致[69]。ISr值于0.708 78~0.713 49,εNd (t)变化于-7. 2~-8. 6,εHf(t)变化于-9.49~-7.57或-5. 6~-2. 0。大洋—莒舟花岗岩具高硅、富碱、贫钙镁,属弱过铝或准铝质,属高分异壳源型,形成于岩石圈减薄背景,岩浆主要来源于元古代地壳物质重熔,有EMⅡ型富集地幔组分加入(S-I型花岗岩)。张达等测得洛阳铁矿床中辉钼年龄为(133.0±1.9)Ma~(134.0±4.2 )Ma,花岗岩结晶年龄为(131±1)Ma和(131.6±0. 6)Ma[70]。成岩成矿时代与马坑铁矿相近,花岗岩岩石化学特征也相近。

140~127 Ma与铁钼成矿有关的S-I型花岗岩主要分布于福建中部,安溪康随正长花岗岩锆石 U-Pb加权平均年龄为(129.3±1.6)Ma*福建省闽北地质大队,1∶5万新桥、屏山、溪南、一都幅区域地质调查报告,2015。。北部古田—建瓯—屏南一带出露的最大侵入体有罗山钼矿、西朝钼矿,其中赤溪、前溪岩体中分别获得锆石U-Pb 定年(139.3±0.5)Ma、(133.8±0.4)Ma*福建省地质调查研究院,1∶5万镇前、东游、岭下、双溪幅区域地质调查报告2013。。岩石化学亦具高硅、富碱、贫钙镁和高分异特点,属弱过铝或准铝质,有幔源组分参与,明显不同于福建西部与钨钼有关的花岗岩。

(3)115~100 Ma与铜(金)钼有关的I型花岗岩。以紫金山—罗卜岭铜金钼矿为代表。罗卜岭铜钼矿贮矿岩体主要是四坊花岗闪长岩和罗卜岭花岗闪长斑岩。四坊花岗闪长岩年龄介于108~105 Ma[71];花岗闪长斑岩锆石U-Pb测定为(103.5±0.6)Ma~(102.9±0.9)Ma、(97.6±2.1)Ma ,据此认为Ⅰ型花岗岩经历了两期岩浆活动:早期侵入时代103 Ma左右;晚期在97 Ma左右。梁清玲等获得的Re-Os模式年龄为(104.7±1.6)Ma~(106.5±1.5) Ma,等时线年龄为(104.9±1.6) Ma[72],与贮矿围岩的成岩年龄相一致。紫金山英安玢岩精细的锆石定年取得了一批106~111 Ma的数据,铜金成矿与铜钼矿矿时代相近。总之,紫金山—罗卜岭铜金钼矿成矿有关岩浆岩属高钾或钾玄岩系列,具火山弧花岗岩或者活动大陆边缘花岗岩的特征,Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素特征显示岩浆源区为地幔物质和基底的混合,具I型花岗岩特征。

这类与铜(金)钼矿有关的花岗岩类主要分布于北东向与北西向构造的结点位置,除紫金山外,在平和钟腾、宁德洋中、政和等地均有出露。铜金钼矿大规模的成矿事件是与上涌的地幔物质参与有关。其动力学机制可能是由古太平洋俯冲触发或扰动活动陆缘带深部地幔,促使幔源岩浆沿深断裂通道(构造结点)向陆缘伸展区上涌、底侵的结果。

(4)97~86 Ma与铍(银)钼矿有关的I-A型花岗岩。以霞浦大湾铍钼矿为代表。大湾铍钼矿周边南镇、大层山、三沙岩体锆石U-Pb定年结果分别为(96.1±2.7)Ma、(93.1±2.4)Ma、(91.5±1.5)Ma[73],与大湾钼矿外围正长花岗岩 U-Pb同位素结果(96.6±1.6)Ma相近[74]。赵芝等对大湾辉钼矿进行Re-Os定年,等时线年龄为(92.2±1.3)Ma[75]。成岩与成矿时代完全一致。岩石学、岩相学和地球化学特征均表明正长-碱长花岗岩属于I-A型或A型花岗岩范畴。岩浆来源于地壳物质部分熔融,有少量地幔物质加入,形成于后碰撞的伸展构造环境。化学组成上表现为高硅、富碱、准铝,贫钙、镁、铁,Rb/Sr比值高,εNd(t)为-4. 2~-5.5,εHf(t)为-11.6~4.5。这一时期岩体主要分布于东南沿海地区。

综上所述,4个期次由于有高精度地质年龄和成矿年龄测试数据约束,以及翔实的岩石地球化学资料,尤其是辉钼矿Re含量、Sr-Nd和锆石Hf同位素资料丰富,而且数据可靠性高,成岩成矿期对应好,成岩成矿演化规律清晰:成矿由W-Mo向Fe-Mo、Cu-Mo、Be-Mo转变,花岗岩由S型向S-I型、I型、I-A型转变。不同期次岩石化学特征差异性明显,可以精细划分晚中生代成矿系列-岩浆演化序列,这也是从成矿作用研究助推构造、岩浆演化重大进展的有力例证。

1.6 长乐—南澳构造岩浆带:构造-岩浆演化与隆升过程

长乐—南澳构造岩浆带是中国东南沿海一条重要的燕山期岩浆作用、变质作用和变形作用控制带,以其重要的独特地理和构造位置、强烈构造-岩浆活动,一直倍受国内外地学界关注。本世纪初完成的1∶25万厦门市、东山县、泉州市、莆田市等区调工作对构造岩浆带进行了详细解体(根据变形变质程度,分东亚带和西亚带),认为该构造带是大型左旋韧性或韧脆性剪切带,动力变形变质作用强烈。近10年来,该带的研究仍然吸引了无数学者,相关研究工作取得了显著进展。

(1)长乐—南澳构造带所谓的前泥盆系亲营山(岩)组,岩性为一套含矽线石(红柱石)为特征的云母(石英)片岩夹变粒岩组合。其时代争议很大,一般置前泥盆纪。其分布范围极小,仅零星出露于东山、龙海、平潭等地,受侵入岩体破坏,多呈“孤峰状”或“孤片状” 。通过碎屑锆石研究,约束了东山苏峰山、岩雅、澳角及龙海港尾、平潭南雾里等副变质岩的形成时代下限在~183 Ma[76],被此后晚侏罗世花岗岩侵入,其沉积时代相当于早-中侏罗世。

(2)通过系统高精度同位素定年和岩石组合研究[77-82],建立了较为精细构造-岩浆年代学骨架。总的来看,该带的岩浆岩除分布于福清锦城—沙埔一带的眼球状花岗质或花岗闪长质片麻岩,岩石形成时间在200~187 Ma,可以划分为4个晚侏罗世-白垩纪不同阶段岩石组合(表2)。

表2长乐—南澳构造带花岗岩类岩石构造组合、造山阶段与深部过程

Table2Granitoidtectonicassemblage,orogenicstageanddeepprocessoftheChangle—Nanaotectonicbelt

时代(Ma)岩石类型变形变质特征岩石构造组合造山阶段深部过程晚白垩世(97~86)晶洞花岗岩与脉岩类未变形G2、ν-δ组合后造山洋壳俯冲停止,造山带崩塌,俯冲带后撤至台湾东部早白垩世晚期(113~100)块状花岗岩类与辉长岩类,呈现双峰式特征未变形T1G1G2QM、ν组合晚期俯冲造山洋壳继续俯冲,楔形地幔软流圈物质上涌早白垩世中期(131~115)片麻状花岗岩、花岗闪长岩类,强烈岩浆混合片麻状花岗岩为主,变形为糜棱岩化-初糜棱岩类T1T2G1、G2QM、ν-δ组合峰期俯冲造山洋壳俯冲变陡,伴随大型逆部推覆陆壳迅速增厚,诱发快速隆升晚侏罗世-早白垩世早期(155~132)花岗质片麻岩类构造片岩、糜棱岩类、花岗质片麻岩类,并强烈变形为糜棱岩类T1T2G1、G2QM组合早期俯冲造山洋壳开始俯冲,陆壳开始增厚

注:依冯艳芳等补充修改

(3)采用岩石结构构造分类与岩石化学分类,冯艳芳等厘定了火成岩石组合,通过岩石学、岩相学和矿物学、岩石化学分析,识别出3期TTG岩石组合,与台湾学者于金门研究TTG岩系的认识一致[83,84]。

(4)通过研究岩石组合时空分布特征,重建构造-岩浆-变质事件序列,探讨了构造演化及其动力学过程。认为构造带燕山期位于活动大陆边缘的弧外带,东亚带出露的是弧根带,是变质变形程度较高的片麻岩和糜棱岩;西亚带是曾被埋深过的浅变质火山岩。从带上岩石组合、矿物学特征、地球化学特征、接触关系和同位素测年来看,可以更精确划分4个造山阶段:初始俯冲造山阶段(150~132 Ma);峰期俯冲造山阶段(131~115 Ma);晚期俯冲造山阶段(110~100 Ma);后造山阶段(或非造山阶段)(97~86 Ma)。

(5)结合地质事实推测了地壳隆升过程与机制。由挤压岩浆弧向伸展岩浆弧和俯冲带崩塌转化,是大陆地壳由不成熟至成熟的生长过程,与隆升作用机制与构造体制转换一致。长乐—南澳构造带主要活动表现为兼左旋剪切走滑的逆冲,将深层次的构造形迹大幅度地抬升至地壳浅部,而后期隆升差异以及剥蚀程度不同导致形成了目前复杂的地质构造格局。基本可以恢复其构造属性:初期和峰期俯冲阶段,对应的构造环境为挤压岩浆弧环境,反映陆壳在垂直方向快速生长和造山地壳加厚,构造属性以逆冲为主,变质作用相应地发生在峰期俯冲阶段;达峰期俯冲之后,伴随着初始隆升和折返,发生了较强韧性剪切变形和一定程度的深熔作用(出现长英质脉体或伟晶岩脉体);早白垩世晚期处于伸展岩浆弧环境,隆升、折返和减压熔融,以块状花岗岩类和辉长岩类产出为主,对应的构造属性应是初步的伸展拉张(局部的右旋有可能发生在此一时期);晚白垩世造山带垮塌,表现为强烈伸展过程(以正断层为主)。

2 关键问题及研究方向

2.1 古老岩石与物质组成

前寒武纪基底物质组成与构造演化史极其复杂,是当前华夏也是华南区域地质调查的重大问题。地球最早阶段演化中唯一的物质证据就是锆石。Xing等[85]在邻近政和的龙泉群云母石英片岩中首次发现2颗~4 100 Ma碎屑锆石,其中一颗为亚洲最古老锆石(4 127 Ma),另一颗记录了全球最早的变质事件(~4 070 Ma)。此外,粤北潭溪片麻岩中碎屑锆石U-Pb年龄为3 755 Ma[86];赣南奥陶纪砂岩中发现一颗年龄为3.96 Ga的碎屑锆石[87]。省内最老的物质是在邵武越王桥下峰组片岩中SHRIMP U-Pb测得3.6 Ga的碎屑锆石。此外,~2 700 Ma,~2 485 Ma等不同时代碎屑锆石普遍见及,以及有3.2~3.4 Ga的Nd模式年龄[88]的锆石。华夏地块发现的最古老岩石是浙西南从八都群和我省从麻源岩群中解体的古元古代变质花岗岩类(1.8~1.9 Ga)[89],有比较确定年龄证据。但至今没有发现确切的比古元古代变质花岗岩类更古老的岩石,一些模棱两可的侵入接触关系由于后期变形变质均一化而表现的并不准确。岩浆锆石εHf(t)均为较低的负值-5.4~-3.6和-15.6~-10.0,表明花岗岩均为古老地壳深熔作用产物。目前来看,通过高精度测年和地质约束性对比,尚未发现比1.8~1.9 Ga更老的岩石,古元古代(1.8~1.9 Ga)是目前认识水平上比较一致的判断。1.8~1.9 Ga广泛的碎屑锆石分布于自显生宙以来的各种沉积岩系、再造的侵入岩和火山岩系中,在现代河流(如闽江)[90]、闽西南晚古生代沉积岩[91]、长乐—南澳构造带副变质岩、台湾大南澳杂岩[92],甚至台湾东部吕宋弧如兰屿[93]中,都广泛见及。从早二叠世至今有近3亿a的剥蚀史,由此可以想象古元古代地块相当大,而不仅仅是今天浙闽地区的一些残留。古元古代时可能存在真正的大陆(而不是“华夏古陆”,二者含义完全不同),相信是超大陆的重要组成部分。

是否有比古元古代(1.8~1.9 Ga)更老的岩石组成?显然花岗岩之上有更老的侵入围岩和上覆盖层,这些围岩、盖层或是被剥蚀(进入沉积层),或是被后期造山重熔和再造。但不能否定可能还有更老的岩石残存。因此要加强基底变质杂岩调查和解体,寻找更老岩石的证据;进一步确定古元古代变质侵入体范围,一定程度上反映古陆核的范围;加强古老碎屑锆石的研究,为认识地球早期大陆演化过程提供新证据;1.8~1.0 Ga,缺失中元古代岩石建造,意味着中元古代可能主要由沉积岩组成,火成岩不发育,故锆石测年数据很少。但碎屑锆石测年频谱图表明,区内仍然存在少量13~10亿a测年值的自型岩浆锆石[94,95],揭露华夏地块内曾经存在中元古代地质体;加强古元古代变质侵入体与古大陆再造联系研究。

2.2 新元古代-早古生代构造演化

伴随着扬子与华夏两大陆块被纳入Rodinia超大陆范围,学界发表了一批与超大陆的聚合与裂解有关的研究论著[96-98]。由此,新元古代至加里东期构造演化也成为许多学者倍感兴趣的课题,各种各样的地质观点和构造演化模式被提出来,用以解释诸多地质现象。最近Lin等[99]用北美阿巴拉契亚(Appalachian)多块体的拼贴模式来解释我省新元古代以来的构造演化。

(1)裂解或增生两种截然不同观点。扬子与华夏地块碰撞拼合时代为新元古代,已基本达成共识。但核心问题是拼合后,沿政和—南平一线两侧是否存在统一的新元古代华夏地块;亦或只是存在于西侧,这涉及到此后构造演化的关键,二者相对立的观点由此而生。前者用裂解的观点(包括裂陷槽、裂谷)解释随后发生的地质现象(陆内);而后者(东侧假定是洋)只能用增生或碰撞(有洋盆或外来地块参与)来解释。是拼合后的裂解,还是存在俯冲或碰撞增生,这是两种截然不同认识。

(2)增生造山时代有2种认识。一是新元古代晚期,二是延续到晚古生代早期,多数的观点认为是后者。但由于中酸性火山岩块或基性-超基性岩块年龄多集中在870~780 Ma,甚至是更老年龄(0.9 Ga)[100],从一个完整的威尔逊旋回来看,其时间跨度过大(接近400 Ma),亦不能做很好的解释。若是新元古代晚期拼合,亦不能解释碎屑锆石延续到早古生代早期的事实(还有震旦纪的微古或孢粉)*福建省地质调查研究院,1∶5万建瓯市、南雅、玉山、西溪幅幅区域地质调查报告,2017。。此外,俯冲增生杂岩带分布范围、延伸方向与南平—宁化构造岩浆带北侧分布的万全群是什么关系(原认为是同期异相)还不清楚。

(3)裂解机制和演化路径不尽相同。裂陷槽由西向东发展,形成分支状、不规则状陆内裂谷体系,由于双峰式火山岩存在推测动力机制是岩石圈减薄,地幔上涌,此后裂解夭折转化为活动陆缘,晚期为稳定被动陆缘浅海环境。或认为华夏与扬子陆块碰撞聚合成为 Rodinia超大陆的一部分, 受成冰纪 Rodinia超大陆裂解事件影响,原华夏地块被分解成浙南—闽北、赣中—赣南和云开大山3个古陆残块,中间是裂谷或海槽。 震旦纪-早古生代,海槽进一步扩张变宽,其内被巨厚碎屑岩和浊积岩充填,为被动陆缘环境;到志留纪,早古生代海槽关闭, 巨厚沉积物褶皱隆升。还有学者认为政和—南平地区是地幔柱作用导致Rodinia超大陆裂解而形成南华裂谷系东缘的同裂谷盆地,自南华、震旦至寒武-奥陶纪,经历了从夭折裂谷、被动陆缘和前陆沉积过程。

(4)闽西南地区南华纪浅变质火成岩意义。近年来,连城、长汀等地发现了南华纪火成岩。变质基底中解体出变质侵入岩,并获得(737.2±4.5)Ma、(729.4±8.6)Ma结晶年龄,楼前组火山岩取得锆石年龄为(732.1±7.4)Ma*福建省地质调查研究院,1∶5万长汀、南岩、策田、濯田幅区域地质调查报告,2016。。南岩组变质凝灰岩和流纹岩中获得(754.7±5.2)Ma. (774.8±5.1)Ma年龄*福建省地质调查研究院,1∶5万隔川、连城县、朋口、湖峰幅区域地质调查报告,2016。。此外,南平—宁化岩浆带中西段明溪盖洋楼前组中获得变质流纹岩锆石U-P年龄(734.7±3.3)Ma (姜扬,未公开数据)。表明连城、长汀与南平—宁化岩浆带中的浅变质火成岩是同时期构造-岩浆作用产物,而在闽北并未发现此时期的构造岩浆事件,亦与闽北新元古代晚期(870~780 Ma)火成岩有极大不同,说明闽北与闽西南构造演化具重大差异。这些火成岩形成的构造环境(是活动陆缘还是被动陆缘),反映大地构造意义如何?近年来,一些学者联系到冈瓦纳古陆,闽西南南华纪至早古生代地质或与南方大陆有亲源关系[101-104]。

2.3 晚古生代构造热事件

2.3.1广泛的~370 Ma构造热事件

笔者于建瓯上房钨矿区混合岩(实际为长英质脉体)进行锆石U-Pb定年,206Pb/238U年龄介于359~395 Ma,加权平均年龄为(371.2±6.7)Ma,这代表了长英质脉体结晶年龄。在斜长角闪岩中获得28个有效年龄数据,其206Pb/238U加权平均年龄为(382.9±5.2)Ma,谐和锆石为变质锆石,二者年龄较相近。陈正宏等对变质基底与花岗岩独居石电子探针定年表明,玮埔岩体南部、宁化岩体、八都岩群堑头组混合岩EMP独居石等时线年龄分别为(360.6±15.3)Ma、(348±20)Ma和(360.0±14.9)Ma。

区调工作建瓯东部一带原加里东期侵入岩,共采集了6件锆石U-Pb同位素测年样,其中深溪道班东侧中细粒花岗岩、白云母化细粒花岗岩测年结果分别为(370.5±3.3)Ma,(373.9±2.3)Ma,大丘村北侧花岗岩测年结果为(381.3±3.3)Ma,上岩辉石岩中花岗质脉体测年结果为(370.3±8.5)Ma*福建省地质调查研究院,1∶5万建瓯市、南雅、玉山、西溪幅区域地质调查报告,2017。。最近,Chen等对建阳原麻源岩群片麻岩独居石EMP定年取得了测年龄为371 Ma、建宁天井坪绿泥片岩中取得测年为373 Ma,浙闽交界斜长角闪岩中测得锆石U-Pb年龄(370.3±5)Ma。此外,在闽西南二叠世沉积岩碎屑锆石和闽江河流锆石中发现有~370 Ma的年龄谱峰值。以上这些客观存在的事实表明,晚古生代存在较广泛的晚泥盆纪构造热事件。这一事件不可能是华夏地块加里东构造-岩浆事件持续到中-晚泥盆世,有关这一事件的原因仍不清楚。

2.3.2华力期两类不同性质的岩浆作用

周宁吾凤楼村发现了形成于(313±4)Ma的片麻状花岗岩[105],该岩石K2O、Al2O3含量高和SiO2、Na2O含量低,其A/CNK比值高达1.22,指示其源区是经过化学风化的沉积岩,属于S型。所含锆石为柱状自形形态,其U-Pb年龄变化于326~301 Ma,具有负的εHf(t)值-8.35~-1.74和1.43~1.84Ga的二阶段Hf模式年龄,这是首次在华南发现有确凿同位素年代学证据的晚石炭世S型花岗岩。在周宁吾凤楼钨铁矿区、屏南黛溪铅锌矿区*福建省第四地质大队,闽东地区中生代火山岩基底构造与成矿作用关系研究报告,2017。,从前中生代地层中解体出变形变质侵入岩体,通过锆石U-Pb定年,分别获得了(321±3)Ma、(324±4)Ma岩浆结晶年龄,进一步证实了区内具有晚古生代岩浆侵入活动。该S型花岗岩是陆内造山作用产物,还是岩浆弧产物?

龙岩马坑整装勘查区永定大排、龙岩马坑、安溪潘田、漳平洛阳、德化阳山等铁多金属矿床沿永定—闽江口断裂呈北东东向分布,其往西南至广东有铁山嶂铁矿,往东北被中生代火山岩覆盖。这些铁矿区内均发现了安山-玄武质火山岩夹层(或认为是辉绿岩),早期测得铁矿主矿体中玄武岩的年龄为330 Ma(Rb-Sr 法)[106];最近马坑矿区辉绿岩(实际上为安山-玄武质火山岩)锆石年龄为315 Ma[107]。联系南海北坡始新世同张裂盆地的认识(被晚渐新世后张裂层序覆盖),闽西南地区铁多金属成矿必然与石炭-二叠纪同张裂构造盆地有的关系(离散陆缘裂谷),地质分析此裂谷盆地夭折后转化为后张裂坳陷盆地,再到前陆盆地(前陆褶皱逆推带),反映了闽西南晚古生代盆地演化过程。

闽东北岩浆事件与闽西南铁矿区同张裂谷中基性火山事件时间上相近,二者之间有没有联系,如果有,又是什么关系?是造山后的裂解还是板内局部的活动?这些问题都值得讨论。

2.4 中生代造山作用机制

我省及台湾海峡邻近地区处于欧亚大陆板块东南缘与菲律宾海板块的交接部位,长期以来地质学家、地球物理学家和地球化学家提出了诸多解释构造变形和岩浆活动的地球动力学模式,如活动大陆边缘洋陆俯冲模式[108,109]或与洋俯冲无关的陆内俯冲、地幔柱、走滑、板内伸展-裂谷、阿尔卑斯型陆陆碰撞等模式。上述不同认识存在很大分歧,其中最大的分岐体现在燕山期是否存在古太平洋板块俯冲作用,亦或只是板内构造作用机制(板内伸展减压熔融、岩石圈减薄,软流圈上涌或陆内俯冲挤压增厚重熔)。这是地学界长期争论的地质问题。其原因是由于新生代强烈的构造改造和古地理格局的改变,缺少与岩浆活动相伴的蛇绿岩、增生楔、蓝片岩、古海山、双变质带等岩石组合,要追索和恢复中生代该地区构造演化已十分困难。

构造域转换时间和增生楔识别是认识该地区中生代造山作用的关键。如果存在古太平洋板块,那么又是从什么时候从被动陆缘开始转变为活动陆缘的?过去几十年,多数学者认为中国东部及邻区由古亚洲洋构造系和古特提斯构造系向环太平洋主动陆缘构造的重要转变发生在印支期。虽然大部分研究已经应用板块构造理论来分析阐述这一重要的大地构造问题,但仍然缺少主要事实依据。因此,识别主动大陆边缘开始发生的时期,实质上就是识别大洋板块俯冲消减所形成的弧火山岩、增生楔和构造混杂记录。台湾中央山脉东侧晚中生代的俯冲增生杂岩和岛弧花岗岩的认识,表明台湾存在晚中生代晚期(85~90 Ma)洋-陆增生作用[110]。台湾海峡周边是否存在晚中生代早期洋陆作用,有以下几个方面的佐证。

(1)长乐—南澳构造岩浆带(包括金门地区)中的TTG或δ-TTG岩系的确认。一般认为,TTG组合形成于洋俯冲作用的构造环境,是洋俯冲玄武岩板片的脱水熔融产物。

(2)长乐—南澳构造岩浆带变形变质作用。具逆冲和左行剪切变形的构造特征和高温低压变质作用的特点。

(3)前述我省内陆及沿海晚中生代各4期侵入岩浆演化序列的协同认识。沿海分早期俯冲造山、峰期俯冲造山、晚期俯冲造山和非造山阶段4期。内陆亦能划出4个由S型向I型、A型演化序列。内陆及沿海岩浆演化较好地反映了一个完整的造山作用过程。

(4)台湾东部花东海盆是可能的中生代俯冲的残留洋盆(伊佐奈歧-库拉板块的残留)。花东海盆初步研究显示为早白垩纪(115~125 Ma)海洋地壳(台湾成功大学黄奇瑜面告),老于菲律宾海板块(~50Ma),故不属予菲律宾海板块。花东海盆可能为晚中生代末造山/俯冲的残片。

(5)东山—南澳岛南侧南海北坡的晚侏罗世-早白垩世深海沉积具增生性质。南海扩张以前的海相沉积记录虽然零星,却是从源头追踪构造演变的重要线索。潮汕凹陷,海相中生界可能厚达7 000 m,2003年,中海油施工的MZ-1-1井果然在潮汕坳陷北坡钻遇含放射虫化石群的侏罗-白垩纪海相地层(包括各类玄武岩、硅质岩块、夹纹层状泥岩及复理石建造),实质上是晚中生代的增生杂岩[111]。反映出中生代东亚直接面对太平洋俯冲带的图景[112]。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带[113]。往北进入台湾海峡,可能与滨海断裂位置相近。

因此,新的地质认识和已有地质现象的重新解释初步提供了晚中生代洋-陆俯冲的一些重要证据,非常有必要将这些断章残简、蛛丝马迹的零散信息进行串联和综合,可以深入理解该地区中生代动力学机制并建立公认的模式。

2.5 中-新生构造域转换

新生代以后,我省地质构造环境发生了巨大改变。以滨海断裂为界,陆域缺失古近系沉积,只有少量玄武质火山岩建造(佛昙组)和第四纪松散堆积物。而在台湾海峡沉积了巨厚的新生代沉积地层。滨海断裂带约沿-50 m等深线向南延至南海北坡。它是新生代浅海沉积物由薄至厚的转折带,控制着台湾海峡盆地的西界,也是东南沿海中生代岩浆带的东界。根据地震测线剖面,该断裂带由一组北东走向、南东倾向的断层组成,是历史地震及现今弱震的震中集中分布带。大地电磁测深和布格重力异常特征均表明该断裂带是一条区域性主干断裂[114]。晚中生代晚期或古新世以来,滨海断裂两侧的地质演化和地理格局迥然不同。断裂西侧以差异隆升、崩(跨)塌剥蚀为主。断裂东侧自古新世以来不间断地接受来自陆缘的沉积,沉积物厚度达数千米至万余米。台湾海峡盆地的形成发展可能与古太平洋板块向亚洲大陆俯冲作用息息相关,经历了3个不同的阶段:晚白垩世古太平洋洋壳俯冲停止,造山带崩塌,俯冲带后撤至台湾东部,伸展形成弧后或坳陷盆地;约33 Ma南海扩张, 从弧后盆地转变为张裂盆地[115];再到6.5 Ma台湾东部的弧-陆碰撞开始演化为前陆盆地[116,117]。

晚中生代末期开始,在弧后扩张、弹性回跳等因素影响下,许多晚白垩世的张性断陷盆地继续扩大、加深和沉积,在红色碎屑岩系上叠加新生界构造亚层,或发生与深断裂裂谷体系有关的玄武岩岩浆活动,但岩浆活动弱。西太平洋从活动向被动大陆边缘的转折,是亚洲-太平洋相互作用最大的变化,无论对大陆和大洋都有深刻影响。几十年来,研究亚洲大陆的形变考虑比较多的是青藏高原隆升的西部因素,注意不够的是太平洋方面的东部因素。太平洋西岸从以安第斯式山脉(可能)为特色的晚中生代,到以边缘海系列为特色的晚新生代,二者之间的转变过程并不清楚。从中生代的俯冲挤压到新生代的破裂拉张的转变,对于东亚大陆和西太平洋、乃至全球气候环境的影响不容忽视,但是现今对此的认识十分有限。但还是清楚认识到晚中生代的亚洲和西太平洋之间是个活动边缘。然而从中生代的俯冲挤压到新生代的破裂拉张,二者之间如何转折的问题有待解决。

对福建省来讲,现在的问题是滨海断裂带是否是晚中生代古太平洋俯冲的海沟位置?海沟后撤至台湾东部以后,伸展的背景下俯冲前缘的弧火山岩和增生杂岩(楔)跨塌而深埋于现在台湾海峡古新世沉积层下(只留下弧根带的TTG岩系?)伸展盆地的边界断裂产状如何发生反转,倾向从北西如何转变为南东?这些变化过程,是中-新生代从活动陆缘向被动陆缘转变的关键过程,是今后研究的重大地质问题之一,与今天生态环境保护、防灾减灾和海洋地质研究有重大关系。

2.6 地壳生长与循环再造

我省岩石圈经历了多期、幕式的生长[118,119],地壳生长以古老物质循环再造为主,而有新生幔源物质加入增生是相对为次。古元古代变质侵入体的广泛形成是经过大规模地壳快速生长期,加里东期和印支期广泛的S型花岗岩、晚侏罗世和早白垩世早期的广泛的火成岩浆活动等均是太古代物质循环再造的结果,这几个时期也是地壳不断快速生长的主要时期。

我省新生的幔源物质增生,主要是通过垂向的幔源物质上涌或沿深大断裂加入,如新生代的玄武岩、早白垩世晚期辉长-闪长岩、石帽山群(或类似时代地层)底部的双峰式火山岩、早-中侏罗世潘坑组基性-中基性火山岩,以及具有I型特征、有壳幔混合物质的花岗岩类等;侧向增生可能主要发生在2个时期,如新元古代至早中生代的俯冲增生或东南沿海晚侏罗世-白垩世的俯冲增生的TTG岩系,以及俯冲板片熔融物质上侵形成基性脉岩类等。

地壳生长与构造演化具有密切相关。构造动力学主要表现为强烈造山作用(挤压加厚)与幕式伸展作用(拉伸减薄),在强烈造山阶段,如古元古代造山作用、加里东期陆内造山作用、印支期陆内造山作用和可能燕山期陆内与板块复合造山作用,古老物质被循环再造,导致地壳不断快速生长。造山后幕式伸展减薄,有利于软流圈上涌和幔源物质进入地壳。

陆壳再循环作用、壳-幔以及壳内相互作用是早期大陆演化的重要地质过程。更好地理解我省早期1.9~1.8 Ga期间通过新生地壳物质增生和3.4~2.5 Ga太古代地壳物质再造,以及在长期演化过程中地壳的不断生长,要开展系统的研究工作。高精度MC、ICP-MS分析技术,使单颗粒锆石Lu-Hf同位素系统分析为评价早期地壳演化提供了更多更可靠证据。系统的锆石(广泛、多谱系的碎屑锆石)U-Pb 定年和Lu-Hf 同位素研究已成为定量确定大陆地壳生长和再造事件的2个最重要手段[120,121]。我省尤其需要加强这方面的工作,以便更好地理解华夏地块地壳早期演化、确定构造-岩浆事件和重建大地构造骨架。

3 主要认识和结论

(1)我省大地构造演化具多期性,但并不是简单的多旋回重复,已有的地质事实反演显示从来就不存在一个稳定的“古陆”。综合已有的和新的地质事实,可以初步构建我省构造-岩浆-事件序列骨架(表3)。

(2)一些关键的传统认识被颠覆,且依据充分,事实清楚。所谓的“麻源岩群”等基底组成具多样性,主要包括古元古代、南华纪和志留纪变质花岗岩类,以及新元古代变质基性侵入岩(辉长岩、角闪辉长岩),变质基性(斜长角闪片岩)和中酸性火山岩(块状变粒岩、钠长变粒岩等),以及真正意义上新元古代至早古生代早期碎屑沉积岩等。麻源岩群等的解体是地质工作发展的必然,解体出来的多种地质体亦是客观的地质事实。用“麻源变质杂岩”的名称可能更准确也更合适。

表3 福建构造-岩浆事件序列骨架

加里东期陆内造山不仅仅只是一次构造事件,在福建(华南)地质演化过程中具有承前启后、承上启下的重要意义。反映加里东期造山运动后,一个真正统一的中国南方古地理格局开始出现。加里东期构造活动对前泥盆纪基底的影响(改造)深远而又强烈,造山与变质、混合岩化、深熔及岩浆作用具有广泛一致性。大量事实和数据证明,我省变质作用主要发生在加里东期,彻底改变了对闽北地区变质作用的认识。

(3)一些认识还有很大争议。如新元古代-古生代的构造-沉积演化存在两种截然相对立的观点,加里东期、印支期和中生代造山的动力学机制也存在争议,早中生代由特提斯构造域向滨太平洋构造域转换的时间和机制等有多样的认识和观点。

(4)还有并不清楚的地质谜题。如中-新生代构造域转换、晚古生代两期构造-热事件,以及闽西南地区南华纪火成作用构造背景、动力学机制,以及与超大陆的亲缘关系等,是未来我省基础地质研究比较有意义的选题。

(5)晚中生代福建内陆与沿海的4期构造-岩浆演化序列,既有联系又有明显的区别,这里也许隐藏着我们认识晚中生代古太平洋活动大陆边缘构造演化的密码。从二者的比较研究可以找到解决晚中生代是否存在洋-陆作用这一重大问题的“钥匙”,可以破解长期困扰地学界的“是”“ 非”之争。二者相同之处缘于具有相似的成分演化规律和时间演化的一致性,以及缘于同样的构造作用机制;但是所处的位置和源岩物质来源的具有明显差异,可以协同用新的视角去观察和审视晚中生代的构造-岩浆作用机制。

4 结语

我省所处大地构造位置特殊,有悠久和多样的地质演化历史,为更好地推进基础地质调查研究工作,并形成一些原创性地质认识和理论,要持续加强地质调查研究工作。

(1)要坚持活动论的思想。传统的观念是静态的,而实际发生的地质作用是在动态中进行的,活动论已成为当代地球科学的主旋律。板块构造理论带给我们的不应仅仅是洋陆作用的模式,更重要的是一种新的思路、新的方法,以及渗透其中的地球观、方法论和思维方式。实际地质问题往往超乎想象得复杂,坚持活动论的思想就是要对已有的地质事实进行客观地分析,以新的地质认识来解释地质现象,来把握地质体在时态、位态、相态等方面的不断变化和趋势,切忌生搬硬套和盲目模仿。对历史形成的地质认识要不断地审视和批评,肯定、否定,运用活动论的思维。

(2)要加强新理论和方法技术的应用。以板块构造和大陆动力学理论及时间、空间、物质三位一体的思想为指导,运用唯物、辩证、历史的观点,要广泛应用混杂岩区造山带填图方法、变质岩区构造-事件-岩石填图方法、花岗岩侵入体为基本单元填图方法,不断继承和发展陆相火山岩区火山构造-地层-岩相三重填图方法。要不断丰富研究手段,锆石的微区、原位分析仍是地质年代学的主导趋势,高精度的定年技术和同位素测试技术仍是有力的工具,是将地质观察现象提升转化为思想、理论的重要武器。

本文资料主要来源于近十年来1∶5万区域地质调查、专题研究及国内外学者公开发表的论文,以及作者长期的思考与积累。本次工作得到了国家自然科学基金-海峡联合基金资助(基金项目编号:No.U1405232);感谢福建地质调查研究院诸多同事在资料收集和野外考察给予的积极帮助;感谢马金清、徐维光、张开毕等专家提出的宝贵意见。

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