福建延平安丰桥二长花岗岩锆石U－Pb年龄及岩石地球化学特征①

黄文昌

（福建省闽北地质大队，福州，350002）

福建是华南侵入岩最为发育的省份之一，其构造－岩浆活动强烈而频繁，且以燕山中期侵入岩分布最广，规模最大，多数分布于政和—大埔断裂带西部。此次研究项目位于政和—大埔断裂带西侧的安丰桥岩体，以往工作将其划为晚侏罗世古竹超单元（钾长花岗岩）［1］或晚侏罗世二长花岗岩［2］，在进行此次1∶5万大历口、安丰桥、顺昌县等3幅区域地质调查中，对安丰桥岩体开展了岩石学、岩石地球化学和年代学研究，分析探讨其岩石成因、物质来源及形成构造环境，进一步提高了研究区基础地质研究程度。

1 区域地质背景

研究区位于北武夷隆起区南缘南平—宁化岩浆带东北段，政和—大埔北东向断裂带旁侧，地质构造复杂，岩浆活动频繁。出露地层主要为新元古代变质岩、中生代陆相碎屑岩及火山碎屑岩；侵入岩主要为加里东期、燕山期中－酸性侵入岩，岩石类型以正长花岗岩、二长花岗岩为主，其次有花岗闪长岩、闪长岩等，总体长轴呈北东向展布。构造较发育，主要为政和—大埔断裂带及其次级断裂，对地层及侵入岩的展布均有明显的控制作用。

研究区内二长花岗岩主要分布于茫荡安丰桥—湖尾地区（图1），北部大源等地也有零星分布，总体呈岩瘤状产出，平面上呈近椭圆状、水滴状，出露面积约为6.78km2。岩体侵入到震旦纪西溪组中，接触部位具热蚀变硅化现象。

根据岩石矿物成分、结构构造、接触关系等，安丰桥岩体从早到晚依次划分为含斑细粒二长花岗岩、似斑状中细粒二长花岗岩2个岩石单元。前者一般发育于边部，颗粒较细，似斑晶含量较少；后者颗粒变粗，似斑晶含量增多，规模较大。二者呈涌动侵入接触关系。

2 岩石学特征

安丰桥二长花岗岩，呈浅肉红色，具似斑状结构，块状构造，矿物成分主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母等组成，矿物实际含量在Q－A－P分类图解中均投在二长花岗岩区。2个岩石单元除岩石结构的粒度大小、似斑晶的含量不同外，其余矿物成分及其特征基本相同，变化不大（表1）。

表1 安丰桥二长花岗岩岩石特征Table 1 Rock features of Anfengqiao monzonitic granite

安丰桥岩体的副矿物种类较多，其中稀有稀土放射性物有榍石、锆石、磷灰石、褐帘石；钛铁矿物有钛铁矿及赤褐铁矿等；金属硫化物类以黄铁矿、磁黄铁矿为主，含少量辉钼矿、方铅矿；脉石矿物主要有绿帘石、石榴石、电气石等。副矿物组合类型总体属锆石－磷灰石－钛铁矿型。

3 样品采集及分析测试

此次野外共采集3件岩石样品用于主微量元素分析测试，样品编号分别为PM205－3、PM205－7、PM205－9，其中样品PM205－3、PM205－9岩性为似斑状中细粒二长花岗岩，样品PM205－7岩性为含斑细粒二长花岗岩，样品PM205－3还用于锆石U－Pb同位素测年。所取样品均为新鲜岩石，未见蚀变和热液改造痕迹。锆石挑选由湖北省地质实验测试中心采用浮选和电磁选方法完成，锆石阴极发光照像和锆石U－Pb测年由西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，激光剥蚀斑束直径为30μm，剥蚀深度20～40μm，采用标准锆石91500作为锆石年龄外标。锆石U－Pb数据处理使用软件GLITTER 4.0，U－Pb谐和曲线、加权平均年龄计算和绘图采用Isoplot 3.0完成。岩石主微量、稀土元素分析由湖北省地质实验测试中心完成，其中主量元素采用X射线荧光光谱法（XRF）测定，精度优于5%，微量元素用高分辨电感耦合等离子质谱法（ICP－MS）分析，误差小于5%。

4 锆石U－Pb同位素测年

样品PM205－3（似斑状中细粒二长花岗岩）中的锆石晶形较完整，以次棱角柱状为主，锆石阴极荧光图像较为明亮，显示锆石均具有较清晰的震荡生长环带结构（图2）。从该样品挑选了23颗锆石进行分析测试，结果显示（表2）：Th含量为139×10－6～500×10－6、U含量为115×10－6～689×10－6，锆石颗粒的Th／U比值具有较稳定的范围，为0.4～1.4。锆石形貌特征、阴极发光CL图像特征、Th／U比值特征均与典型的岩浆成因锆石相符，表明此次测年的锆石均属岩浆锆石。

表2 安丰桥二长花岗岩LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄同位素分析结果Table 2 Results of the age－isotope analysis of the LA－ICP－MS U－Pb for zirconof Anfengqiao monzonitic granite

图2 延平安丰桥二长花岗岩锆石CL图像Fig.2 Zircon CL imageof Anfengqiao monzonitic granite in Yanping area

在剔除谐和度较低及偏离谐和线较远的个别点后（1，3，5，8，11，18，21），其余点参与年龄计算，共计16个测点。16个锆石点数据较集中，均落在谐和线上或其附近（图3），误差范围小，且成群分布，其加权平均年龄为（160.3±1.3）Ma（MSWD＝0.33，n＝16），这一年龄代表了该岩体的结晶年龄，时代属晚侏罗世。

图3 安丰桥岩体锆石U－Pb加权平均年龄（左）和谐和年龄图（右）Fig.3 Zircon U－Pb weighted average age（a）Harmony and age chart（b）of Anfengqiao rock mass

5 岩石地球化学特征

5.1 主量元素特征

岩石主量元素含量及特征显示（表3）：SiO2含量平均为72.78%（高硅），属于酸性岩范畴；Al2O3含量平均为13.64%；K2O含量平均为4.80%；Na2O含量平均为3.32%；碱总量（Alk）为8.10%～8.13%（富碱），K2O／Na2O比值为1.12～1.72，K2O含量大于Na2O含量；CaO含量平均为1.10%（贫钙）；MgO含量平均为0.39%（贫镁）。在侵入岩全碱－二氧化硅（TAS）分类命名图解中样品投影点落于花岗岩区（图4a），且样品投影于Ir－Irvine分界线下方，指示其主要为亚碱性岩。碱度率A.R.为2.48～2.76，在SiO2－AR图解中样品投影于钙碱性、碱性岩界线附近（图4b）。岩石里特曼指数（δ）为2.05～2.51，属于钙碱性岩。在K2O－SiO2图解中主要落在高钾钙碱性系列范围内（图4c）。A／CNK比值平均为1.18，均显示为过铝质，在A／NK－A／CNK图解中的3件均落在过铝质区域（图4d）。岩浆分异指数（DI）较高（84.76～93.14），说明岩浆分离结晶作用较强烈。CIPW标准矿物中，刚玉含量为0～3.15，变化大。表明安丰桥二长花岗岩属于亚碱性系列，高硅富碱贫钙镁的高钾钙碱性过铝质花岗岩。

图4 安丰桥岩体TAS（a）、A.R－SiO2（b）、SiO2－K2O（c）和A／CNK－A／NK（d）图解Fig.4 Diagram the TAS（a）、AR－SiO2（b）、SiO2－K2O（c）和A／CNK－A／NK（d）of Anfengqiao rock mass

表3 安丰桥二长花岗岩主量元素和微量元素含量Table 3 Main quantity element and trace element content of Anfengqiao monzonitic granite

5.2 微量、稀土元素特征

安丰桥二长花岗岩的微量元素原始地幔标准化蛛网图显示（图5a）：3件样品微量元素曲线特征基本相似，总体表现为大离石亲石元素Rb、K、Th、U相对富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti相对亏损。Ba、Sr的亏损应与斜长石的分离结晶作用有关；P和Ti亏损不仅与岩石的酸性程度有关，随酸性程度增加而下降，也与榍石、磷灰石、钛铁矿物分离结晶作用有关［3］。微量元素特征显示，安丰桥岩体Rb／Sr比值平均为2.40，Rb／Nb比值平均为13.46，Th／U比值平均为3.98，Rb／Y比值平均为7.47，均大于或接近大陆上地壳的Rb／Sr（0.32）、Rb／Nb（9.33）、Th／U（3.82）、Rb／Y（5.09）比值［4］。

安丰桥二长花岗岩的稀土总量为157.36×10－6～188.29×10－6，平均为175.71×10－6。稀土元素配分模式图显示（图5b）：各样品稀土元素配分模式曲线相似，总体表现为轻稀土陡倾，重稀土平缓的右倾型曲线。LREE／HREE比值为4.29～7.77，（La／Yb）N比值为3.45～8.13、（La／Sm）N比值为3.11～3.86，反映该岩体轻、重稀土分馏程度明显，且轻稀土富集，重稀土分馏较弱。δEu为0.37～0.60，平均为0.50，具中等负铕异常，反映岩浆源区可能有斜长石残留或岩浆经历了一定程度的斜长石的分离结晶作用。

图5 安丰桥岩体微量元素蛛网图（a）和稀土元素配分模式图（b）Fig.5 Web distribution pattern of trace elements（a）and rare earth elements（b）of Anfengqiao rock mass

6 讨论

6.1 岩石成因类型

从主微量元素特征来看，安丰桥二长花岗岩属高钾钙碱性过铝质花岗岩，微量元素表现为Rb、K、Th、U相对富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti相对亏损，稀土元素配分模式图呈轻－重稀土分异明显的右倾型曲线，所有样品均具明显的Eu负异常，与华南改造型花岗岩相似［5］。据王德滋等［6］研究，Rb与K有相似的地球化学性质，随着壳幔分离，陆壳的逐步演化，Rb富集于成熟度高的地壳中；Sr与Ca有相似的地球化学行为，在成熟度低、演化不充分的地壳中富集。因此，Rb／Sr比值能较好的记录源区物质的性质［7］。Taylor等［4］认为，地球演化过程中K和Rb不断向迁移进入硅铝层，所以上地幔越来越亏损K和Rb，Sr主要富集在斜长石中代替Ca。因此，花岗岩的Rb／Sr比值高，不仅说明岩浆演化程度较高，也说明源岩可能主要来自地壳。安丰桥二长花岗岩Rb／Sr比值平均为2.40，远大于大陆上地壳的Rb／Sr比值（0.32），表明该岩体可能源于成熟度更高的地壳物质。微量元素蛛网图和稀土元素配分模式图的形态特征也揭示了岩体物质来源可能为成熟度较高的陆源物质；K2O／Na2O比值大于1，基本可排除幔源成因，其与华南改造型花岗岩相似［8］。A／CNK比值平均为1.18，大于1.1，符合S型花岗岩特征。在花岗岩成因类型ACF判别图解中（图6），研究区的样品投影于S型花岗岩中，仅PM205－3样品投在I、S型花岗岩交界处。表明安丰桥二长花岗岩属于S型花岗岩，其物质来源主要为壳源。

图6 安丰桥岩体ACF图解Fig.6 ACF diagram of Anfengqiao rock mass

6.2 构造环境讨论

安丰桥二长花岗岩地球化学特征上属于高钾钙碱性系列岩石，Roberts等［9］认为，该系列岩石的岩浆源区通常与先期的俯冲作用有关。在Batchelor等［10］提出的花岗岩构造环境R1－R2因子判别图解（图7a）中，安丰桥二长花岗岩样品投影于同碰撞（⑥区）及其与造山晚期花岗岩区（④区）的界线附近；在微量元素Rb－（Yb＋Ta）构造环境判别图中（图7b），样品主要投影于同碰撞花岗岩区，仅PM205－7样品投在同碰撞花岗岩与板内花岗岩界线附近。此外，安丰桥二长花岗岩体在平面上呈规则的似圆形岩瘤状产出，具强力挤压定位的特征，表明其应该是在压性构造环境中形成的。

图7 安丰桥岩体R1－R2图解（a）和Rb－Yb＋Ta判别图解（b）Fig.7 Diagram the R1－R2（a）and discrimination diagram of Rb－Yb＋Ta（b）of Anfengqiao rock mass

区域资料显示中、晚侏罗世之交，古太平洋板块开始向欧亚大陆板块俯冲碰撞，福建乃至整个东南大陆进入了环太平洋活动大陆边缘发展阶段。研究区位于政和—大埔断裂带西侧，南平—宁化构造岩浆带东北段，安丰桥二长花岗岩锆石U－Pb年龄为（160.3±1.3）Ma，时代属晚侏罗世，时间点为燕山运动Ⅰ幂期间，区域上晚侏罗世长林组角度不整合于中侏罗世地层之上，构造环境处于欧亚大陆板块与太平洋板块俯冲碰撞的造山环境。

结合区域地质背景以及地球化学特征、花岗岩构造环境判别图解等综合研究认为，在中、晚侏罗世之交，由于古太平洋板块向欧亚大陆板块发生俯冲碰撞的挤压造山活动，在该构造环境中，上地壳内聚集了大量的热量，促使地壳物质发生部分熔融，形成了花岗质岩浆。花岗质岩浆沿着构造薄弱带上升过程中经分离结晶作用，最终形成安丰桥二长花岗岩。

7 结论

（1）延平地区安丰桥二长花岗岩的LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄为（160.3±1.3）Ma，显示为晚侏罗世岩浆活动的产物。

（2）岩石地球化学特征显示安丰桥二长花岗岩属高硅富碱钙碱性过铝质S型花岗岩。

（3）安丰桥二长花岗岩形成于板块俯冲碰撞的造山环境，为壳源物质发生部分熔融，形成花岗质岩浆，再经分离结晶作用形成。

本文资料主要引用1∶5万大历口、安丰桥、顺昌县幅区域地质调查项目的成果报告编写而成，系集体劳动成果。