闽赣粤交界新元古代侵入岩的发现及地质意义

黄志伟

(福建省地质调查研究院 ，福州，350013)

研究区变质岩系的划分及时代归属研究主要在20世纪70年代之后，1973年完成的1∶20万寻乌幅区域地质矿产调查中命名为寻乌岩群(1)江西省区域地质调查大队， 1∶20万寻乌幅区域地质矿产调查报告，1973。认为是混合岩化的浅变质岩系，时代归为震旦纪—寒武纪；2002年完成的1∶25万瑞金市幅区域地质调查将该区变质岩系解体为南华纪楼子坝组(浅变质系)和早-中元古代桃溪岩组(中-深变质岩系)，后者为混合岩化的变粒岩和片岩组合，原岩恢复为中酸性火山岩和砂泥质岩类，为活动大陆边缘构造环境(2)福建省地质调查研究院， 1∶25万瑞金市幅区域地质调查报告，2002。。2019年完成的1∶5万东留圩、差干墟幅区域地质矿产调查，又从中-深变质岩中新解体出前加里东期侵入体，此次研究对其岩石学、地球化学特征和形成构造环境的研究，可为武夷山南段构造运动及地壳发展演化提供新依据。

1 研究区地质概况

研究区地处闽赣粤三省交界区域，大地构造位置处于华夏造山系武夷云开弧盆系中的武夷地块，地层发育较全，有新元古代(中深变质沉积-火山岩系)、震旦纪—奥陶纪(浅变质火山-沉积岩系)，晚泥盆世—早三叠世(碎屑岩、碳酸盐岩及碎屑岩夹煤层线的沉积)、晚三叠世—白垩纪(陆相火山-碎屑沉积岩系)和第四纪。岩浆活动频繁，新元古代、志留纪、晚三叠世、晚侏罗世、早白垩世、晚白垩世等6个时代均存在岩浆活动，形成了规模巨大的贵湖—项山复式杂岩体。构造运动规模强度大、样式多，光泽—武平北北东向断裂从研究区东南部通过，饶平—大埔北西向断裂带斜穿研究区，发育独特的盆岭构造、北东向陆内造山冲断带及多期次韧性剪切带和褶皱，地质构造复杂。

2 岩体地质特征

研究区新发现的新元古代岩体呈不规则状散乱分布在江西罗珊乡李坑、坝顶、福建民主乡羊子杰和项山乡卢坑等地，由于遭受多次的构造运动，构造已被破坏，呈构造岩块状与不同时代地质体接触，出露面积约5.8 km2(图1)，共4个岩体。

图1 闽赣粤交界地区地质简图Fig.1 Geological brief map of the border area of Fujian, Jiangxi and Guangdong1—第四纪；2—晚白垩世；3—早白垩纪；4—新元古代；5—晚白垩世辉长岩；6—晚白垩世石英闪长岩；7—早白垩世花岗岩；8—晚侏罗世花岗岩；9—晚三叠世花岗岩；10—晚三叠世二长花岗岩；11—晚三叠世花岗闪长岩；12—晚三叠世英云闪长岩；13—志留纪白云母化花岗岩；14—志留纪弱片麻状黑云母二长花岗岩；15—南华纪花岗质片麻岩；16—南华纪花岗闪长质片麻岩；17—青白口纪云英闪长质片麻岩；18—实测地质界线；19—角度不整合界线；20—性质不明断层；21—正断层；22—逆断层；23—韧性剪切带；24—脆-韧性剪切带；25—同位素及硅酸盐采样点；26—省界

(1)坝顶和李坑岩体分布于研究区西北部江西寻乌华齐村坝顶、李坑一带，岩性为深灰色二云斜长片麻岩，与新元古代呈韧性剪切断层接触，坝顶岩体西侧被志留纪岩体侵吞，李坑岩体东侧早白垩世不整合覆盖，岩体透入性片麻状、条纹(带)状构造发育，发生了强烈的变质变形，原花岗质结构基本已被改造。

(2)卢坑岩体位于研究区南部江西寻乌项山一带，岩性为黑云斜长片麻岩、(含石榴石)黑云斜长变粒岩等，呈构造块体贮存于志留纪和晚三叠世花岗岩体之中，与二者呈构造接触关系，呈块状，具明显的条带状构造，花岗质脉体沿片麻理发育。

(3)羊子杰岩体位于研究区中部福建武平羊子杰一带，呈南北长条状展布，岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长变粒岩等，岩体与古元古代桃溪岩组呈韧性剪切断层接触关系，岩体片麻理与桃溪岩组中发育的片理产状基本一致，表明二者基本遭受的相同的变形作用，后期被志留纪、晚三叠世岩体侵入，侵入界线呈不规则状。

3 岩体岩石学特征

坝顶、李坑岩体岩性为灰色二云斜长片麻岩(照片1a)，岩石发育糜棱结构、碎斑结构，片麻状构造(照片1b)；主要矿物成分有石英(30%～40%)、斜长石(50%～60%)、白云母(4%～7%)、黑云母(4%～8%)。鳞片状矿物定向集结呈条痕状相间分布，构成片麻状构造，矿物因韧性剪切力作用发生形变破碎，形成糜棱基质、碎斑。石英呈拉长状，强波状消光或形成亚颗粒；斜长石呈透镜状、眼球状，长轴具定向排列，且已泥化，双晶纹模糊；部分黑云母蚀变为绿泥石。

卢坑岩体、羊子杰岩体的岩性主要为变粒岩和片麻岩类(照片1c)。片麻岩类常见有深灰色黑云斜长片麻岩，呈鳞片粒状变晶结构，片麻状构造(照片1d)；组成岩石的矿物有石英(35%～45%)、斜长石(35%～45%)、黑云母(18%～25%)。其黑云母定向排列，且聚集成条纹状(条带状)，相间分布，构成片麻状构造。粒状矿物(石英、斜长石)长轴具定向排列(与片麻状构造一致)。石英呈粒状变晶结构，波状消光；斜长石呈粒状变晶结构，不规则状，具聚片双晶、卡钠复合双晶，少部分斜长石已被水云母交代；黑云母呈鳞片状，部分被绿泥石交代。变粒岩类岩性主要有深灰色黑云斜长变粒岩、深灰色条带状(含石榴石)黑云斜长变粒岩、深灰色角闪斜长变粒岩等，岩石呈粒状变晶结构、片状变晶结构，块状构造。造岩矿物由石英(25%～45%)、斜长石(25%～52%)、钾长石(9%～45%)、黑云母(1%～15%)等组成，分布均匀，长轴定向排列。少数岩石中长石类矿物以钾长石为主，云母类矿物以白云母为主，则岩石过渡为白云钾长变粒岩。部分斜长石发育有聚片双晶，钾长石则发育格子状双晶。

照片1 江西坝顶花岗质片麻岩( a ) 及单偏光镜下特征(b)、卢坑花岗闪长质片麻岩(c)及单偏光镜下特征(d)Photo.1 Bading granitic gneiss (a) and its features under single-polarizing mirror (b), Lukeng granodesitic gneiss (c) and its features under single-polarizing mirror (d) in Jiangxi province

4 样品测试分析方法

该次研究共采集全岩分析样品5件，其中坝顶岩体1件(李坑岩体未采样，岩性同坝顶岩体)，卢坑岩体2件，羊子杰岩体2件，样品新鲜、未风化、无蚀变，进行主量元素和微量元素含量分析，由福建省地质测试中心完成，主量元素测试项目中烧失量与FeO使用“瑞士Mettle-200天平”测试，其他项目使用“菲利普PW2440”，采用XRF荧光测试法完成，微量元素和稀土元素含量测试采用离子体质谱(ICP-MS)方法。

坝顶花岗质片麻岩(样品号TW3166-2)和羊子杰英云闪长质片麻岩(样品号TW4514-1)分别开展锆石年代学测试。样品经河北廊坊尚艺岩矿检测有限公司实验室进行分选、制靶、阴极发光显微照相。用阴极发光分析及LA-ICP-MS测试。

LA-ICP-MS测试由中国冶金地质总局山东局测试中心实验室完成，激光剥蚀系统为美国Conherent公司生产的GeoLasPro 193 nm ArF准分子系统，ICP-MS为Thermo X2。激光剥蚀采样过程以氦气作为载气，束斑直径为30 μm，采样方式为单点剥蚀、跳峰采集，每10个样品点插入1组标样，采用Plesovice(年龄为(337±0.4)Ma)[1]和GJ-1标准锆石作为外标进行基体校正，成分标样采用NIST SRM 610。样品的同位素比值及元素含量计算采用ICP MS data Cal数据处理程序，普通铅校正采用Anderson(2002)提出的Com Pb Corr#3.17 校正程序。U-Pb谐和图、年龄分布频率图绘制和年龄权重平均计算采用Isoplot/Exver 3[2]程序完成。

5 岩石地球化学特征

5.1 主量元素特征

(1)坝顶、李坑岩体：岩石化学成分特征(表1)显示高Al2O3、高CaO、低MgO酸性岩浆岩特征，在TAS图解中落入花岗岩区(图2a)， 在SiO2-K2O图解落入高钾钙碱性系列区(图2b)，CIPW中出现大量的刚玉分子，及A/NK-A/CNK图解显示为Al2O3过饱和的过铝质岩石(图2c)，岩石DI为81.97，SI为11.29，说明岩浆分异程度较高；A/CNK为1.429，指示岩浆来源可能为地壳物质，A-C-F图解落入S型花岗岩(图2d)。综上，认为坝顶、李坑岩体属过铝质S型花岗岩[3]。

表1 新元古代侵入岩岩石化学成分、参数及CIPW标准矿物成分、微量元素、稀土元素含量Table 1 Rock chemical composition, parameters and CIPW standard mineral composition, trace elements, rare earth elements content of NeoProterozoic intrusive rocks

图2 新元古代岩体TAS图解(a)、SiO2-K2O图解(b)、ACNK-ANK图解(c)和 A-C-F图解(d)Fig.2 TAS Diagram (a), SiO2-K2O Diagram (b), ACNK-ANK Diagram (c), and A-C-F diagram (d) of Neoproterozoic rock mass1—橄榄辉长岩；2a—碱性辉长岩；2b—亚碱性辉长岩；3—辉长闪长岩；4—闪长岩；5—花岗闪长岩；6—花岗岩；7—硅英岩；8—二长辉长岩；9—二长闪长岩；10—二长岩；11—石英二长岩；12—正长岩；13—副长石辉长岩；14—副长石二长闪长岩；15—副长石二长正长岩；16—副长正长岩；17—副长深成岩；18—霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

(2)卢坑岩体：岩石化学成分特征显示中MgO中酸性岩浆岩特征，在TAS分类图解中位于花岗闪长岩区，SiO2-K2O图解落入钙碱性、高钾钙碱性系列区，CIPW具有S型花岗岩标准矿物特征，且出现刚玉分子， A/NK-A/CNK图解显示为过铝质、准铝质岩石，同时CIPW中出现碱性长石、紫苏辉石、透辉石，暗示发生了深融和强压变质作用，岩石DI平均为68.87，SI平均为23.04，且Al2O3含量大于(Na2O+K2O+CaO)含量，A/CNK值大于0.958～1.154，接近于1.0，指示岩浆可能有幔源物质混入，A-C-F图解上落点于S型花岗岩区靠近I型一侧。表明卢坑岩体为高钾钙碱性铝质花岗岩。

(3)羊子杰岩体：岩石化学成分特征显示高Al2O3、高MgO中-中酸性岩浆特征，在TAS分类图解中投入闪长岩、花岗闪长岩区，在SiO2-K2O图解上位于高钾钙碱系列区，CIPW中出现少量刚玉分子， 在A/NK-A/CNK图解上落点于准铝质区，同时CIPW中出现碱性长石、紫苏辉石、透辉石，暗示发生了深融和强压变质作用，岩石DI平均为53.65，SI平均为31.59，且Al2O3含量大于(Na2O+K2O+CaO)，含量A/CNK值为0.86～0.99，接近于1.0，指示岩浆来源壳幔混合物质，在A-C-F图解上落点于S型花岗岩区靠近I型一侧。表明羊子杰岩体为高钾钙碱性铝质花岗岩。

5.2 微量元素特征

新元古代各岩体微量元素曲线基本一致，表明其岩浆来源可能具有一定的亲缘性。放射性生热元素Th、U富集，高场强元素Zr、Hf富集，Nb、P、Ti亏损，大离子亲石元素K、Sr亏损。微量元素蛛网图(图3a)曲线向右倾斜，强不相容元素富集，非活动性元素Nb和过渡性元素Ti具明显的负异常，与同碰撞花岗岩配分型式相同或相似[4]。卢坑岩体和羊子杰岩体总体还显示着低P、Yb等特征，与TTG系列相似[5]。

5.3 稀土元素特征

稀土元素含量及有关特征值，总体与地壳重熔型花岗岩相似，具有相近的曲线特征，稀土总量(∑REE)为143.47×10-6～282.38×10-6，轻重稀土比值(LR/HR)为7.17～11.77，(La/Yb)N值为8.45～16.57，指示轻重稀土分馏较明显，重稀土分馏不明显。各岩体具相似的δEu弱负异常0.61～0.89，稀土元素配分模式图(图3b)表现为明显右倾曲线，轻稀土富集；李坑和坝顶岩体与大陆上地壳平均值形态相似，反映存在一定程度的斜长石结晶分异；卢坑和羊子杰岩体稀土配分曲线和TTG系列相似。

图3 新元古代岩体微量元素蛛网图(a)及稀土元素配分模式图(b)Fig.3 Web of trace elements (a) and web web web of rare earth elements (b) of Neoproterozoic rock mass

6 年代学特征

坝顶岩体测试了26测点(3)福建省地质调查研究院，1∶5万东留圩、差干墟幅区域地质矿产调查报告，2019。，根据锆石CL影像、Th/U比值，可把26个测点分为3个群落。一是(7个点)锆石呈半自-自形晶，大部分锆石阴极荧光图像显示具明亮的内环带和深色的外环带，环带较多且清晰，内环带锆石Th/U比值一般为0.6～2.75，指示内环带锆石属于岩浆锆石[6，7]，代表该期岩体结晶年龄，加权平均206Pb/238U谐和年龄为(722±8.2)Ma；其二(14个点)锆石呈半自形，同样发育内外环带，但外环带普遍较宽，且环带较不清晰或均匀的再结晶覆盖原始震荡分带，Th/U比值为0.03～0.25，显示出变质(热液)锆石特征，获得锆石U-Pb加权平均206Pb/238U谐和年龄为(443±8.2)Ma，代表区域上一次热变质事件的年龄；此外有5颗锆石呈浑圆状，锆石环带较为模糊，Th/U比值为0.03～0.3，获得207Pb/206Pb表面年龄在(1 555～2 161)Ma，应为围岩捕获锆石或继承锆石[8]。

羊子杰岩体测试40个测点(表2)，剔除谐和度较低3点，其余锆石可分为3个群落。一是(24个测点)锆石多呈半自形短柱状，锆石环带较清晰(图4)，Th含量为79.7×10-6～461×10-6，U 含量为127×10-6～772×10-6，Th/U比值为0.13～1.3，Th-U多数具有正相关性，显示了岩浆锆石典型特征，加权平均206Pb/238U谐和年龄为(994±23)Ma，代表该期岩体结晶年龄；二是(11个点)锆石次椭圆状-次棱角状，锆石环带较不清晰或均匀的再结晶覆盖原始震荡分带，部分已重结晶呈白色，推测为受期后热液改造影响，为变质热液锆石，加权平均206Pb/238U谐和年龄为(422±13)Ma，代表区域上一次热变质事件的年龄；有2颗锆石呈浑圆状，锆石环带模糊，获得207Pb/206Pb表面年龄在2 172～2 298 Ma，应为围岩捕获锆石或继承锆石。

表2 羊子杰岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测试结果(样号TW4514-1)Table 2 Results of the LA-ICP-MS zircon U-Pb dating test of Yangzijie rock mass

续表2

图4 羊子杰新元古代英云闪长质片麻岩(样号TW4514-1)年龄谐和图及锆石CL点位图Fig.4 Age harmonic diagram and zircon CL point diagram of Yangzijie Neo Proterozoic Yunying dibolitic Gneiss (sample number TW4514-1)

7 讨论

7.1 岩石原岩类型及源区构造环境

(1)研究区内新元古代岩体经历了变形与变质作用的改造，形成硅线石黑云二长片麻岩、二云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩、条带状黑云斜长变粒岩等，局部原岩结构构造尚有保留，为片麻岩化花岗岩类。其中坝顶、李坑岩体野外呈块状，局部变形弱地段清晰可见花岗粒状结构，结合薄片鉴定成果、副矿物组合及标型矿物型式，原岩应为黑云母花岗岩或二长花岗岩类。卢坑岩体、羊子杰岩体由于遭受后期多期次、多层次的构造热事件改造，原生的结构构造已完全消失，展现出的是SN+1构造面理形成的片麻理构造、条纹(带)状构造等，发育多期的透入性面理构造，根据薄片鉴定成果、副矿物组合及标型矿物型式，以及岩石地球化学特征，认为卢坑岩体矿物组合特征出现了紫苏辉石，可能为花岗闪长质岩体；而羊子杰岩体矿物组合特征出现了绿帘石、角闪石分子，且SiO2含量59.71%～67.36%，为中-中酸性组成因子，可能为英云闪长质岩体。

(2)花岗岩地球化学特征可反映其源区的性质, 坝顶、李坑岩体A/CNK值为1.429，CIPW标准矿物刚玉分子含量大于1%，微量元素蛛网图和稀土元素配分图与上地壳岩浆相似，δEu具弱负异常，显示出典型S型花岗岩特征，微量元素、稀土元素数据显示，Rb/Sr为0.97和Rb/Nb比值为9.34，明显高于中国东部Rb/Sr和Rb/Nb比值(分别为0.31、6.8)和全球上地壳的平均值[9](分别为0.32 和4.5)，反映坝顶和李坑岩体岩浆源自成熟度较高的陆源物质。而卢坑、羊子杰岩体微量元素蛛网图和稀土元素配分图与上地壳岩浆相似，δEu具弱负异常，且Rb/Sr比值在0.82～1.63，Rb/Nb比值在8.32～18.29，反应出岩浆源主要来自陆源物质，但是A/CNK值多数小于1.1，CIPW标准矿物中刚玉分子含量小于1%，为偏铝质-准铝质花岗岩，ACF图解落入S和I型界线附近，与典型壳源花岗岩特征有所偏差，尤其是羊子杰岩体副矿物组合为锆石+磷灰石+绿帘石+角闪石+钛铁矿，类似俯冲背景下的含角闪石钙碱性花岗岩类(ACG)[10]，表明卢坑、羊子杰岩体岩浆物质来源可能主要具壳幔混合物质。

(3)羊子杰岩体与卢坑岩体在构造环境判别MgO-TFe图解(图5a)落于IAG(岛弧花岗岩类)-CAG(大陆弧花岗岩类)-CCG(大陆碰撞花岗岩类)区，在Y-Nb图解(图5b)中落于VAG(火山弧花岗岩)-syn-COLG(同碰撞花岗岩)，显示为一套造山带背景下的花岗岩石组合，反映该时期挤压的构造环境；这与任纪舜等认为的新元古代初扬子板块同华夏板块大致沿现在在江山绍兴断裂带和HZH带的位置碰撞拼合，相应地形成新元古代花岗岩[11]观点相吻合。此外，卢坑岩体和羊子杰岩体CIPW矿物出现绿帘石，稀土元素富集LREE、亏损HREE、高 Sr、低 Y、低 Yb、且无明显负 Eu 异常，显示出典型TTG岩组的某些特征，可能与俯冲挤压环境有关，这与邓晋福等研究的观点相似[12-14]；后期可能由于造山带向稳定克拉通阶段性演化过程中，形成了一套强过铝质钙碱性花岗岩组合[15]；在MgO-TFe图解中落点于POG-后造山花岗岩类区支持了该观点。

图5 新元古代侵入岩 MgO-TFe图解(a)、Y-Nb图解(b)Fig.5 Mgo-tfe diagram (a), Y-Nb diagram (b) of Neoproterozoic intrusive rockIAG—岛弧花岗岩类；CAG—大陆弧花岗岩类；CCG—大陆碰撞花岗岩类；POG—后造山花岗岩类；RRG—与裂谷有关的花岗岩类；CEUG—与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类；WPG—板内花岗岩；VAG—火山弧花岗岩；Syn—COLG—同碰撞花岗岩；ORG—大洋中脊斜长花岗岩

7.2 时代讨论

(1)研究区新元古代岩体呈构造岩块产出与古元古代桃溪组，被志留纪白云母化细粒花岗岩侵入，时代属前志留纪。坝顶岩体锆石U-Pb结晶成岩年龄为(722±8.2) Ma，与邻区长汀南部胡寨、林田、戴面等地花岗质片麻岩的结晶成岩年龄(729.4±8.6)Ma、(737.2±4.5)Ma大致相同，属南华纪[16-17]，代表了晋宁运动热事件的信息[18]。羊子杰岩体锆石U-Pb结晶成岩年龄 (994±23) Ma，为青白口纪，该年龄与四堡运动年龄相当[19]，这应该是闽赣粤交界一带存在四堡运动的证据。

(2)上述2个样品锆石变质环带中获得2组U-Pb同位素年龄分别为(443±8.2) Ma、(422±13) Ma，代表了区域上一次热变质事件的年龄，与武夷山南段陈蔡、迪口等变质杂岩角闪岩相变质作用的年代大致相同，代表武夷山地区前泥盆纪的岩石曾经受了强烈的加里东期变质作用[20]。羊子杰岩体中存在3个谐和度较低的年龄数据，206Pb/238U年龄在493～718 Ma，推测为晋宁运动热事件的反映，由于受后期加里东热事件强烈改造而造成Pb流失。

(3)2样品中均出现浑圆状锆石，207Pb/206Pb表面年龄在1 555～2 298 Ma，应为围岩捕获锆石或继承锆石，反映出闽西南可能存在古元古代地质体[21]。

8 结论

(1)区内新元古代侵入岩至少存在两次岩浆活动，早期是青白口纪羊子杰英岩体，锆石U-Pb结晶成岩年龄(994±23) Ma，相当于四堡运动时间，这是闽赣粤交界的新发现。结合区域上缺失中元古界，笔者认为羊子杰英岩体可能与四堡构造期岩浆活动有关，这与福建省内缺失志留纪沉积，却发育志留纪岩体相似(志留纪末期加里东运动)。晚期岩浆活动时间为(722±8.2)Ma左右，大致对应了晋宁运动时限。而442～422 Ma的年龄则代表后期加里东运动构造作用的时限。

(2)区内新元古代花岗岩经历了变形与变质作用的改造，多变质为硅线石黑云二长片麻岩、二云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩、条带状黑云斜长变粒岩等岩类，局部原岩结构构造尚有保留，为片麻岩化花岗岩类。通过野外宏观、镜下特征，结合地球化学特征，认为新元古代花岗质片麻岩原岩为花岗岩类。

(3)青白口纪—南华纪岩体原岩为铝质钙碱性岩系列中酸、酸性 “S”型花岗岩，为一套活动陆缘型岩浆岩组合，与华夏地块青白口纪-南华纪时期为活动大陆边缘构造一致。

该文为中国地质调查局南京地质调查中心武夷山成矿带龙泉—上杭地区地质矿产调查项目“江西省东留圩( G50E018008 )、差干墟(G50E019008 )幅1:50000区域地质矿产调查”成果，是项目组集体智慧的结晶。成文过程中得到马金清教授级高工、黄昌旗教授级高工悉心指导，在此表示衷心感谢！