长乐—南澳构造带中段东庄岩体岩浆混合作用及构造意义

许仙斌

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

福建省地处欧亚大陆东南缘，是中生代太平洋板块与欧亚板块相互作用的活跃区域，属东南沿海环太平洋岩浆带的重要组成部分。长乐—南澳构造带是东南沿海一条重要的构造带，从西南端的广东南澳岛呈北东向穿过闽东南沿海，向东北延伸入海，在陆域长400 km，宽38～58 km[1-4]。近些年，在构造带中发现许多岩浆混合作用形成的浆混花岗岩，以平潭、福清高山、莆田东庄、泉港肖厝—晋江金井一带最为典型[5-7]。

岩浆混合作用是造成火成岩复杂性和多样性的重要原因，同时也为探索地壳演化、壳幔相互作用提供了重要线索[8-11]。笔者通过研究莆田东庄岩体岩石学、岩石地球化学及同位素年代学等特征，分析东庄岩体岩浆混合作用与形成大地构造环境，对探讨福建东部沿海乃至欧亚大陆壳幔混合作用以及岩石圈发展演化具有重要的构造意义。

1 东庄浆混花岗岩

1.1 地质特征

东庄岩体位于福建莆田西南约45 km处，处于长乐—南澳构造带中段，岩体呈北东向展布，长约6 km，宽约2.5 km，侵入早白垩世中期糜棱岩化二长花岗岩(131 Ma)。其三面临海，因东面被第四纪松散沉积物覆盖，而在地表上呈10个小岩瘤出露(图1)。出露岩性包括二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、(辉长)闪长岩、辉长岩等。其中以二长花岗岩为主体，约占70%；辉长岩、(辉长)闪长岩分布较局限，呈包体产出；而闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩则为他们混合后的过渡岩石。

图1 福建莆田东庄岩体地质简图Fig.1 Geological map of the Dongzhuang intrusion in Putian city，Fujian

1.2 岩石及矿物学特征

(1)二长花岗岩：为东庄岩体主体部分，呈灰白色，具细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石(35%～45%)、斜长石(25%～35%)、石英(20%～25%)、黑云母(5%)等，矿物粒径为0.5～2 mm。各矿物分布较均匀，杂乱排列。

(2)辉长岩：呈深灰-灰黑色，具辉长辉绿结构，块状构造，岩石中各矿物分布均匀。由斜长石(50%～55%)、辉石(25%～30%)、角闪石(17%～20%)、铁质矿物(3%～5%)组成，矿物粒度为0.1～1.5 mm。

(3)(辉长)闪长岩：呈深灰色，具半自形粒状结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石(60%～65%)、角闪石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)、石英(0%～3%)等，各矿物分布较均匀，矿物粒径为0.1～1.2 mm。另在苏阳山一带岩石中还含有辉石(2%～10%)，岩性为辉长闪长岩。

(4)石英闪长岩：呈灰色，具半自形粒状或他形粒状结构，块状构造，主要矿物成分为、斜长石(60%～75%)、石英(5%～15%)、黑云母(10%～15%)等。矿物粒径主要为0.5～1.5 mm。

(5)花岗闪长岩：呈灰白-浅灰色，花岗闪长结构，块状构造，由斜长石(50%～70%)、石英(20%～30%)、钾长石(5%～10%)、黑云母(3%～5%)组成，矿物粒径为0.25～1.5 mm，各矿物分布均匀，杂乱排列。

1.3 岩石地球化学特征

东庄岩体在苏阳山西侧采集5件样品进行岩石化学、地球化学测试，(编号为D2200、 D2201、D2202、 D2203、D2204)，样品全岩主量元素和微量元素分析在福建省地质测试研究中心实验室完成。

1.3.1 主量元素特征

东庄岩体5件样品岩石化学成分特征(表1)，包括基性-中基性岩及酸性岩2大类。

表1 东庄岩体主量元素含量(%)及其特征值

(1)基性-中基性岩类(D2204)：岩石中SiO2含量49.25%，TiO2含量1.16%，(K2O+Na2O)含量为4.47%，且Na2O>K2O，CaO含量6.95%，为基性岩类，在TAS图中落入碱性辉长岩区(图2)。里特曼指数(σ)为3.20(<3.3)、AR值1.50，为钙碱性系列。但其烧失量达4.06%，因此，该样品所代表的岩石化学特征还有待进一步研究。

图2 东庄岩体TAS图Fig.2 TAS diagram of Dongzhuang intrusion

样号D2202、D2203具有相似的岩石化学成分特征，样号D2202、D2203的SiO2含量为53.11%～54.81%，(K2O+Na2O)含量为4.06%～4.66%，在TAS图中落入辉长闪长岩区，为偏基的中性岩类。里特曼指数(σ)为1.63～1.84、AR值为1.40～1.47，为钙碱性系列。

(2)酸性岩类(D2200、D2201)：岩石化学成分特征相类似，其SiO2含量较高，为73.86%～74.31%，(K2O+Na2O)含量为7.18%～7.59%，且相对富钠，K2O/Na2O比值为0.91%～0.96%，为酸性岩类，在TAS图中均落入花岗岩区。里特曼指数(σ)1.65～1.87、AR值2.80～3.09，为钙性-钙碱性系列。A/CNK值1.03～1.04，A/NK值1.30～1.36，属弱过铝质花岗岩(图3)。

图3 东庄岩体A/CNK-A/NK图Fig.3 A/KNC-A/NK diagram of Dongzhuang intrusion

1.3.2 稀土元素特征

东庄岩体根据5件样品稀土元素特征(表2)可分为2大类。

表2 东庄岩体稀土元素、微量元素含量及其特征值

续表2

(1)样号D2202、D2203、D2204的稀土总量较低(111.23×10-6～124.98×10-6)，轻重稀土比值低(LREE/HREE为2.78～2.91)，具铕正异常(δEu为1.14～1.27)，稀土配分呈向右缓倾斜的曲线(图4)。

图4 东庄岩体球粒陨石标准化稀土元素配分型式图Fig.4 Chondrite-normalized REE distribution patterns of Dongzhuang intrusion

(2)样号D2200、D2201的稀土总量较高(151.38×10-6～174.25×10-6)，轻重稀土比值高(LREE/HREE=8.39～10.35)，具弱铕负异常(δEu=0.95，但样号D2201的δEu却为1.39)，属轻稀土富集型，稀土配分呈向右陡倾斜的曲线。

1.3.3 微量元素特征

东庄岩体5件样品的微量元素特征基本相似，具有类似的蛛网图曲线(图5)，均富集Ba、U、La、Nd及Hf等元素，而亏损Nb、P及Ti等元素。Nb相对于K和La亏损，具Nb负异常，岩浆可能混染了大陆壳和花岗质物质。

图5 东庄岩体微量元素蛛网图Fig.5 Primative mantle-normalized trace elements spider diagram of Dongzhuang intrusion

但东庄岩体5件样品的微量元素特征又有所差别。酸性岩类(D2200、D2201)的Rb、Ba、Th、U等元素，较中性岩类(D2202、D2203)、基性岩类(D2204)的含量高；而Sr、Ti、Y、Yb、La等元素的含量则较低。酸性岩类的Rb/Sr比值高(0.32～0.47)、Sr/Ba比值低(0.16～0.20)，中基性岩类的特征元素比值却相反，Rb/Sr比值低(0.06～0.08)、Sr/Ba比值高(0.65～1.62)。

2 锆石U-Pb测年

用于LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的2件样品均采自东庄岩体，位于苏阳山西侧。岩性为二长花岗岩(D0012-2)，辉长闪长岩(D0012-1)，2件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定在地质科学院矿床研究所同位素室完成。

2.1 锆石特征

二长花岗岩(D0012-2)锆石，多为浅灰白色-无色透明，以长柱状为主，少部分为正方双锥状。锆石颗粒较大，晶体长0.1～0.3 mm，宽0.1～0.15 mm，长宽比为2∶1～4∶1，阴极发光图像表现出岩浆韵律环带和明暗相间的条带结构(图6-A)，属于岩浆结晶产物。

二长花岗岩中的锆石Th含量为283.78×10-6～2 496.58×10-6，U含量为194.26×10-6～1 358.47×10-6。其Th/U比值为0.63～3.25(>0.4)，且Th、U含量呈现较好的正相关关系，表明锆石属于岩浆成因。

辉长闪长岩(D0012-1)锆石，以正方双锥状为主。锆石颗粒较细小，长宽比多为2∶1～4∶3，阴极发光图像中该样锆石极发育典型的岩浆韵律环带(图6-B)，部分锆石中见有暗色边和暗色环带，边部多有港湾状或不规则状的淬火反应边。

辉长花岗岩锆石的Th含量为97.09×10-6～625.25×10-6，U含量为194.92×10-6～683.06×10-6。其Th/U比值为0.47～0.92(>0.4)，且Th、U含量呈现较好的正相关关系，说明锆石属于岩浆成因。

图6 东庄岩体锆石CL图像及靶区位置Fig.6 Zircon U-Pb age concordia diagram and their cathodoluminescence(CL)image of Dongzhuang intrusion

2.2 锆石U-Pb测年结果

(1)东庄岩体二长花岗岩(D0012-2)共选取20颗锆石进行测试。其中，14号测点可信度较低(为92%)，未参与计算(表3)。

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表3 东庄岩体二长花岗岩(D0012-2)锆石MC-ICP-MS的U-Pb同位素测年结果

续表3

其余18个锆石测点的206Pb/238U年龄值为107.67～114.40 Ma，变化范围较小，谐和度较高(大于95%)，均分布在谐和线上，具有非常一致的年龄，说明锆石保持了良好的U-Pb封闭体系，基本没有U、Pb同位素的丢失或加入，其锆石年龄为(110.8±0.52)Ma(MSWD为6.8)，206Pb/238U加权平均年龄为(110.8±1.0)Ma(MSWD为0.98)(图7)。

图7 东庄岩体二长花岗岩(D0012-2)锆石U-Pb同位素年龄的加权平均值(左)及谐和图(右)Fig.7 Weighted average value (left) and harmonic qraph(right) of the age of U-Pb isotope of Monzonitic granite of Dongzhuang rock mass (D0012-2)

(2)东庄岩体辉长闪长岩(D0012-1)共选取20颗锆石进行测试，其中，2，13，16，17，18号测点数据可信度低于90%，故未参与计算(表4)。

表4 东庄岩体辉长闪长岩(D0012-1)锆石MC-ICP-MS的U-Pb同位素测年结果

其余15个锆石测点的206Pb/238U年龄值为98.46～108.88 Ma，变化范围较小，谐和度较高(大于95%)，具有非常一致的年龄，说明锆石保持了良好的U-Pb封闭体系，基本没有U、Pb同位素的丢失或加入，其锆石年龄为(105.2±0.92)Ma(MSWD为10.3)，206Pb/238U加权平均年龄为(105.2±1.8)Ma(MSWD为0.48)(图8)。

图8 东庄岩体辉长闪长岩(D0012-1)锆石U-Pb同位素年龄的加权平均值图(左)及谐和图(右)Fig.8 Weighted average value (left) and harmonic graph(right) of the age of U-Pb isotope of Gabbro diorite of Dongzhuang rock mass (D0012-1)

3 岩浆混合作用

平潭—莆田—晋江一带的浆混花岗岩岩石面貌多种多样，可分为3个部分：①基性端元，主要为辉长岩，少数为闪长岩，常呈暗色包体形式产出，形态各异，大小不一；②酸性端元，主要为二长花岗岩，常呈浅色寄主岩石；③岩浆混合带，位于基性端元与酸性端元之间，主要为石英闪长岩、花岗闪长岩等。

3.1 包体与寄主岩石的接触关系

包体与寄主岩石间在露头尺度上显示复杂的空间关系，有突变、模糊、过渡3种类型的接触关系[12]。

当暗色包体与浅色寄主岩石之间尚未发生或仅发生微弱的混合作用时，常呈清晰而截然的接触界线，呈突变接触关系(照片1)，其界面大多呈弯曲状。包体形态多样，主要为浑圆状、椭圆状、卵状、透镜状、不规则长条状、火焰状及纺锤状等。包体大小主要为10～30 cm，多呈零星分布，局部较集中出现，形成包体群(照片2)[13]。

照片1 东庄岩体二长花岗岩与辉长闪长岩呈突变接触关系Photo.1 The abrupt contact relationship between the monzonitic granite and the gabbro in the Dongzhuang rock mass

照片2 平潭坛下二长花岗岩中“鱼群状”暗色包体Photo.2 "fish-like" dark inclusions in monzonitic granites of the Tanxia area of Pingtan county

当暗色包体与浅色寄主岩石之间已发生物质交换，但混合作用仍较微弱时，其接触界面变得模糊而呈雾迷状(照片3，4)，称为模糊接触关系。当它们之间物质交换强烈，已进行岩浆混合作用而形成新的地质体时，暗色包体与浅色寄主岩石之间有较宽的过渡带或岩浆混合带，称为过渡接触关系(照片5)。

照片3 东庄岩体二长花岗岩与辉长闪长岩呈模糊接触关系Photo.3 The fuzzy contact relationship between the monzonitic granite and the gabbro in the Dongzhuang rock mass

照片4 平潭坛下二长花岗岩与闪长岩间的模糊接触关系Photo.4 The fuzzy contact relationship between monzonitic granite and diorite in the Tanxia area of Pingtan county

照片5 东庄岩体二长花岗岩与花岗闪长岩呈过渡接触关系Photo.5 The transitional contact relationship between monzonitic granite and granodiorite in Dongzhuang rock mass

3.2 包体与寄主岩石间的物质交换

根据野外观察，在包体与寄主岩石之间常形成过渡区，不仅在矿物结晶粒度、色率上显示过渡关系，而且在岩石矿物成分及化学成分上也显示二者的过渡关系。从基性端元向酸性端元，岩石的色率变浅，矿物成分中石英、钾长石等浅色矿物含量增多，辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物含量降低，斜长石的含量也降低。化学成分中SiO2、K2O、Na2O等含量增高，TiO2、TFeO、MgO、CaO等含量则降低[14-16]。岩石类型也从辉长岩或闪长岩过渡为石英闪长岩、花岗闪长岩，最后为二长花岗岩、正长花岗岩(图9)。

图9 平潭坛下二长花岗岩与闪长岩间的模糊接触关系素描图Fig.9 The sketch map of the fuzzy contact between the monzonitic granite and the diorite in the Tanxia area of Pingtan county1—二长花岗岩；2—闪长岩；3—花岗闪长岩

3.3 岩浆混合状态

包体与寄主岩石间存在着成分、组构和色率的过渡区，说明岩浆处于塑性或半塑性状态下发生混合作用。岩浆混合作用大致有二种状态。

第一种为机械混合[18]或称半塑性混合状态，当镁铁质岩浆注入到已结晶但仍呈半塑性状态的长英质岩浆时，长英质岩浆的黏度还比较小，但两种共存的岩浆的黏度差已经相当大，两类岩浆只能发生差异-机械混合，二者接触界面清晰截然。囊状镁铁质岩浆形成MME包体，对流作用或其他驱动力使包体分散在整个寄主岩体中，或者由于分离作用使包体局部集中形成包体群。这是岩浆混合作用中较常见的包体与寄主岩石共存的一种状态。

第二种为化学混合或称塑性混合状态，当镁铁质岩浆注入到少量或尚未结晶而仍处在塑性状态的长英质岩浆时，2类岩浆发生混合作用，物质成分发生交换，二者接触界面模糊渐变，包体与寄主岩石的接触边界呈雾迷状过渡，接触界线呈港湾状。2类岩浆的混合作用进一步增强时，闪长质包体与花岗质寄主岩石间形成了石英闪长岩、花岗闪长岩的过渡岩石。

当2类岩浆完全混合，变成较均一的混合岩浆时，则闪长质包体被完全改变，与酸性岩浆一起混合成中酸性岩浆，随着混合比例的不同，也就转化成石英闪长岩、花岗闪长岩等不同的岩石类型。

4 岩浆活动与构造环境分析

4.1 岩浆活动

岩浆喷出地表的火山岩与岩浆侵入地下的深成岩是岩浆活动的2种不同表现方式。福建沿海晚中生代侵入岩多分布于火山构造的某些特定部位，二者具有岩石类型相似、形成时间相近、空间分布上密切共生的特点(表5)。如福安留洋盆地(玄武)安山岩-流纹岩组合，西侧周宁岩体二长花岗岩与辉石闪长岩直接接触，构成双峰式火山-侵入杂岩，呈现岩浆活动的2种定位方式。

表5 福建东部燕山晚期火山岩与侵入岩特征对比

4.1.1 双峰式火山岩

早白垩世晚期火山岩为石帽山群，包括黄坑组和寨下组，岩石类型有玄武岩、安山玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩，及火山碎屑岩等。玄武岩、玄武安山岩与流纹岩直接接触，构成玄武岩-流纹岩组合或(玄武)安山岩-流纹岩组合，为双峰式火山岩。

永泰云山火山构造洼地剖面上玄武岩与流纹质岩石直接接触，其间缺失英安岩等过渡类型岩石，基性端元SiO2为50.80%～53.35%，酸性端元SiO2为76.72%，SiO2间断为23.37%，其玄武岩、流纹岩的Sm-Nd同位素年龄为113.2～103.3 Ma；福安留洋火山盆地中基性端元SiO2为53.75%～58.81%，酸性端元SiO2为73.40%，其戴里值达14.59%，具双峰式组合特点。

4.1.2 双峰式侵入岩

东庄浆混花岗岩的岩石类型有辉长岩、(辉长)闪长岩、闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等。基性端元辉长岩、(辉长)闪长岩呈包体形式产出，与酸性端元二长花岗岩直接接触，形成辉长岩-二长花岗岩组合。本次样品中，其基性端元SiO2为49.25%～54.81%，酸性端元SiO2为73.86%～74.31%，SiO2间断达19.05%。它们的锆石U-Pb年龄分别为105.2 Ma、110.8 Ma，基性端员与酸性端员的成岩年龄基本一致，上述特征说明东庄岩体为“双峰式”侵入岩。

福安留洋火山喷发盆地西侧周宁岩体中二长花岗岩与辉石闪长岩直接接触，中基性端元SiO2为53.97%～54.15%，酸性端元SiO2为66.89%～70.03%，SiO2间断亦达12.74%，与石帽山群火山岩一起构成双峰式火山-侵入杂岩。

图10 东庄岩体logτ-logσ关系图Fig.10 The logτ and logσ relationship of Dongzhuang rock mass

4.2 构造环境讨论

东庄浆混花岗岩体为辉长岩-二长花岗岩组合，属双峰式侵入岩，具伸展构造环境的特点。5件样品的岩石化学成分在里特曼-戈蒂尼关系图中投点落在岛弧及活动大陆边缘区(B区)(图10)；微量元素在Rb-(Y+Nb)和Nb-Y图解中，各样品点均落于火山弧花岗岩区(VAG区)(图11)，呈现活动大陆边缘的构造环境。

石帽山群双峰式火山岩，在里特曼-戈蒂尼指数图上投在岛弧及活动大陆边缘区，在K2O-Rb及K2O-La关系图中落入活动陆缘区，在Hf-Ta-Rb、Rb-(Yb+Ta)、Rb-(Y+Nb)、Ta-Yb及Nb-Y构造环境判别图中投在火山弧区或板内花岗岩区[19]。

图11 东庄岩体微量元素构造环境判别图解Fig.11 Distinguishing diagram of trace element tectonic environment in Dongzhuang rock masssyn-COLG—同碰撞花岗岩；WPG—板内花岗岩；VAG—火山弧花岗岩；ORG—洋中脊花岗岩；VAG+syn-COLG—火山弧+同碰撞花岗岩

自晚三叠世始，福建地壳转入濒太平洋大陆边缘活动带发展演化，岩浆活动强烈，火山岩与侵入岩广泛分布、规模大。燕山早期(晚三叠世-中侏罗世)为欧亚大陆板块与太平洋板块的初始俯冲造山阶段，为活动大陆边缘环境，形成活动陆缘钙碱性花岗岩组合；此时在政和—大埔断裂带南段永定藩坑一带形成玄武岩-流纹岩双峰式火山岩组合，呈现拉张构造环境。燕山中期(晚侏罗世-早白垩世中期)为峰期俯冲阶段为活动陆缘火山弧环境，形成的火山岩为南园组安山岩-英安岩-流纹岩单峰式火山岩组合；侵入岩为后碰撞过铝质花岗岩组合，自东部向西，岩石的Na2O/K2O、碱度率降低，碱质成分中的钾质含量以及87Sr/86Sr比值具有增大的趋势，在长乐—南澳构造带具TTG岩石特征，反映其靠近俯冲带。燕山晚期(早白垩世晚期-晚白垩世)俯冲崩塌阶段，为后造山伸展环境，形成玄武岩-流纹岩、辉长岩-花岗岩的双峰式火山-侵入杂岩，以及A型火山岩(碱性流纹岩)、A型花岗岩(晶洞碱长花岗岩、晶洞碱性花岗岩)，此时俯冲带东移至台湾东部台东纵谷一带[20，21]。

5 结论

(1)东庄岩体是一种浆混花岗岩为辉长岩-二长花岗岩组合，由酸性端元二长花岗岩和基性端元辉长岩、(辉长)闪长岩及混合过渡类型岩石花岗闪长岩、石英闪长岩等组成。

(2)东庄岩体的形成时代为早白垩世晚期，二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(110.8±0.52)Ma、辉长闪长岩锆石U-Pb年龄为(105.2±0.92)Ma，即酸性端元与基性端元的成岩年龄基本一致。

(3)东庄岩体与石帽山群双峰式火山岩的形成时代相同，均为早白垩世晚期，岩石组合相似，是该时期岩浆活动的2种不同表现方式。因此，与石帽山群双峰式火山岩相对应，东庄岩体也可称为“双峰式”侵入岩，形成于活动大陆边缘的后造山伸展构造环境。