福建惠安张坂复式岩体地质特征及同位素测年研究

张良旭

(福建省闽东南地质大队，泉州，362011)

福建东南沿海中生代花岗岩广泛发育[1，2]，惠安张坂岩体位于平潭—东山构造带中段，是个大型的燕山期复式岩体，呈岩基产出。分布于惠安张坂、涂寨以及东园一带，面积约为72.3 km2。前人工作将其划归为早白垩世(1)福建省地质调查研究院，福建1∶25万莆田、泉州幅区域地质调查，2007。，此次区域地质调查将其划归为晚早垩世，同时也是该次工作新发现的一套晚白垩世中酸-酸性钙碱性侵入体(2)福建省闽东南地质大队，福建1∶5万泉州市、崇武幅区域地质调查报告，2020。收稿日期：2021-04-05作者简介：张良旭 (1986-)，男，工程师，从事区域地质调查及地质矿产勘查工作。。笔者通过对张坂复式岩体的地质填图与实测剖面工作，查明了张坂岩体的岩石特征及相互之间的关系，同时还开展了岩石化学的研究、时代讨论及岩浆成因形成构造环境探讨。

图1 惠安张坂地质简图Fig.1 Geological sketch of Zhangban area in Huian county1—第四系；2—晚白垩世含晶洞中细粒碱长花岗岩；3—晚白垩世细粒正长花岗岩；4—晚白垩世中细粒正长花岗岩；5—晚白垩世中粒二长花岗岩；6—晚白垩世中粒花岗闪长岩；7—早白垩世二长花岗岩/早白垩世正长花岗岩；8—花岗斑岩脉；9—断层/侵入界线；10—脉动侵入/涌动侵入；11—采样位置(同位素年龄值/测年方法)

1 区域地质概况

惠安张坂岩体位于福建东南部，是具有同一地质时期不同成分、结构类型花岗岩类共生形成的复式岩体。测区构造发育主要表现出北东向的主构造线，零星分布北北西向断裂；区内各种脉岩发育，受构造控制，呈北东向展布。

1.1 岩体特征

张坂岩体呈岩基状产出，平面上呈不规则状，北以涂寨—潘厝—东埭为界，侵入于早白垩世侵入岩；向东被海域覆盖；南东以烟墩山为邻，向南被海域覆盖；南西以张坂—锦水—蔡厝为界，侵入于早白垩世侵入岩中；北东侧位于梅坂—后田一带，被第四系覆盖(图1)。

通过区域地质调查项目(3)福建省地质调查研究院，福建1∶25万莆田、泉州幅区域地质调查，2007。查明该岩体具有明显分带特征，根据矿物成分、结构构造、接触关系及同位素测年样等资料，张坂岩体表现为中粒花岗闪长岩→中粒二长花岗岩→中细粒正长花岗岩→细粒正长花岗岩→含晶洞中细粒碱长花岗岩的成分、结构演化规律，岩浆在间隔不长的时间内分为4次侵位。第1次至第4次侵位过程中，岩浆的酸度逐渐增加，不同成分侵入体之间接触关系截然，呈脉动侵入；但相同成分侵入体内结构之间的变化呈涌动接触。

1.2 岩石组成特征

张坂侵入体岩石从早期花岗闪长岩至晚期碱长花岗岩，显示成分上演化的特点，岩石色率降低，从深灰-灰色→灰白-浅肉红色→浅肉红色，风化色从灰色→灰黄色；钾长石、石英含量具递增趋势，斜长石、黑云母、角闪石含量具递减趋势。这些规律清楚地指示岩浆向酸性方向演化(表1)。

表1 惠安张坂岩体岩石特征

2 岩石地球化学特征

2.1 主量元素特征

图2 惠安张坂岩体Q'-ANOR分类图解(a)及K2O-SiO2图解(b)Fig.2 Q'-Anor classification diagram (a) and K2O-SiO2 diagram (b) of Zhangban Rock mass in Huian county2—碱长花岗岩；3a—正长花岗岩；3b—二长花岗岩；4—花岗闪长岩；5—英云闪长岩、斜长花岗岩

张坂复式岩体的主量元素及CIPW标准矿物、岩石化学参数特征，各侵入体岩石化学成分不尽相同。在Q'-ANOR分类图解(图2-a)中，2件样品投于花岗闪长岩，3件样品投于二长花岗岩、3件样品投于正长花岗岩和1件样品投于碱长花岗岩区域。里特曼指数为1.83～2.11，均小于3.3，为钙碱性岩，均属高钾钙碱性系列岩石(图2-b)。SiO2含量较高，且从早到晚，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩依次增高，表现出岩石由中酸向酸性的演化趋势。花岗闪长岩和二长花岗岩Fe*/Mg比值为2.00～3.00，平均为2.59，与I型(2.27)花岗岩相当，正长花岗岩和碱长花岗岩Fe*/Mg比值为4.17～8.14，平均为5.51，与A型花岗岩较接近，后者比前者Fe相对于Mg强烈富集。分异指数均较高，且从早到晚，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩依次增高，其中正长花岗岩与碱长花岗岩表现为高分异花岗岩，表现为A型花岗岩特征。A/CNK比值为0.91～1.12，其中，花岗闪长岩小于1，二长花岗岩、正长花岗岩与钾长花岗岩均大于1(表2)，在A/NK-A/CNK判别图解花岗闪长岩投影于准铝质花岗岩区域，二长花岗岩、正长花岗岩与晶洞碱长花岗岩投影于过铝质花岗岩且靠近准铝质花岗岩。综上所述，惠安张坂岩体总体表现为I型向A型花岗岩演化的特征。

表2 惠安张坂岩体岩石化学成分、参数及CIPW标准矿物成分 (×10-2)

2.2 微量元素特征

微量元素显示花岗闪长岩中Rb含量为75.38×10-6～83.46×10-6，而碱长花岗岩中Sr含量为26.81×10-6，Rb/Sr比值从早到晚，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩依次递增，反映了花岗岩经历了分异演化作用。同时Sr含量从早到晚，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩依次降低，Yb含量从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩依次增加,显示该岩体形成的压力逐渐降低，为地壳逐渐减薄环境下的产物[3](表3)。

表3 惠安张坂岩体微量元素含量及特征值(×10-6，Au：×10-9)

在原始地幔标准化微量元素蛛网图上样品曲线形态可分成2类，花岗闪长岩和二长花岗岩曲线形态相似(虚线)，出现Nb、P和Ti相对亏损，Th、Zr弱亏损，但Rb、Ba、K、Hf、Tb、Sr富集。Nb明显亏损，表明岩浆在演化过程中受到了幔源物质的混染[4]，显示I型花岗岩特征。正长花岗岩与碱长花岗岩曲线形态相似(实线)，出现了Ba、Sr、P、Ti相对亏损，Zr弱亏损，而Th、Nd、K、Rb、Hf相对富集，与A型花岗岩微量元素蛛网图类似(图3-a)。

2.3 稀土元素特征

惠安张坂岩体稀土元素含量及特征值(表4)。除个别样品外(样品PM001-XT8)，稀土元素总量从早到晚，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩逐渐递减，这可能与岩浆结晶过程中不同性质的矿物分离有关。

稀土元素配分模式图中(图3-b)，整体上表现为左高右低的曲线，倾斜较高，轻稀土部分陡倾，重稀土部分平缓，与上地壳稀土元素配分模式近于一致。δEu变化范围较大，从花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩逐渐降低[5]，其中花岗闪长岩与二长花岗岩具有弱负铕异常(虚线)，表现为I型花岗岩的特征；正长花岗岩与碱长花岗岩表现为强烈的负铕异常(实线)，与A型花岗岩的稀土配分模式相似。随着SiO2含量的增加，负铕异常更加明显，显示岩浆曾发生过斜长石分离结晶[6]。大部分δCe为0.68～0.95，平均为0.89，具较弱的Ce负异常。

表4 惠安张坂岩体稀土元素含量及特征值 (×10-6)

图3 惠安张坂岩体原始地幔标准化微量元素蛛网图(a)及稀土元素配分模式图(b)Fig.3 Web map of standardized trace elements (a) and partition pattern diagram of rare earth elements (b)of Zhangban rock mass in Huian county

3 锆石U-Pb同位素测年

3.1 样品采集

惠安张坂岩体共采集了3件锆石U-Pb LA-ICP-MS同位素测年样，样品分别采自不同的侵入体和位置，分布均匀，较好地控制了整个岩体。其中PM001-TW1样品岩性为灰色中粒花岗闪长岩，PM002-TW1采集样品岩性为灰白色中粒二长花岗岩，PM001-TW2样品岩性为浅肉红色中细粒正长花岗岩。

3.2 锆石特征

锆石主要呈浅玫瑰色，毛玻璃光泽、金刚光泽，半透明、透明，伸长系数以2～3为主，其次为4～5，个别为6～7；阴极荧光图像(图4)显示，锆石都具有震荡生长环带结构，锆石环带清晰且较多，且具相对明亮的阴极荧光。

图4 惠安张坂岩体锆石U-Pb同位素样品锆石形态及测点位置Fig.4 Zircon morphology and measuring point locations of the zircon U-Pb isotope samples of Zhangban Rock mass in Huian county

锆石U-Pb含量均显示(表5)，样品PM001-TW1的Th/U比值为0.50～2.39，平均值为1.31；PM002-TW1的Th/U比值为0.34～1.87，平均值为0.97；PM001-TW2的Th/U比值为0.38～2.26，平均值为1.53。总体上惠安张坂岩体Th/U比值为0.34～2.39，具有较高的比值，指示锆石属于岩浆锆石。

表5 惠安张坂岩体锆石U-Pb同位素年龄数据

续表5

3.3 同位素测年

惠安张坂岩体锆石U-Pb同位素年龄加权平均值图和谐和图(图5)显示，其中样品PM001-TW1加权平均年龄为(91.3±3.0)Ma (MSWD = 0.30)；样品PM001-TW2加权平均年龄为(89.0±6.3)Ma (MSWD = 0.63)；样品PM002-TW1加权平均年龄为(86.1±4.1)Ma (MSWD =0.71)；各谐和图分析点基本投影在谐和线上，且较集中，谐和度较好，因此可以认为其代表了该样品的结晶年龄。且3个样品得出的年龄值几乎一致，岩体结晶时间为86.1～91.3 Ma，属于燕山晚期侵入产物，故将该岩体形成时代置于晚白垩世。

4 岩浆成因及形成的构造环境

4.1 岩石成因类型分析

在野外详细地质填图过程中，正长花岗岩和碱长花岗岩广泛发育晶洞构造，岩相学上含大量碱性长石、斜长石牌号较低(含较多更长石)，常见含钛铁氧化物，均表现了A型花岗岩的特点；而花岗闪长岩和二长花岗岩碱性斜长石含量较少、斜长石牌号较高(多为中长石)，含特征性次要矿物绿帘石、辉石等，与典型I型花岗岩具有相似的特征。

惠安张坂复式岩体岩石化学成分在Na2O-K2O图解(图6)中花岗闪长岩与二长花岗岩均落于I型花岗岩区，正长花岗岩与碱长花岗岩均落于A型花岗岩区，且正长花岗岩与碱长花岗岩中P2O5含量为0.022%～0.046%，也与A型花岗岩低P2O5含量的特征相一致。

图5 惠安张坂岩体锆石U-Pb同位素加权平均年龄值图(A、C、E)和谐和图(B、D、F)Fig.5 Zircon U-Pb Iotope Weighted Average Age Value Figure (A,C,E) Harmony and Figure (B,D,F) of Zhangban Rock mass in Huian county

图6 惠安张坂岩体Na2O-K2O花岗岩类型判别图解Fig.6 Na2O-K2Ogranite type discrimination diagram of Zhangban Rock mass in Huian county

微量元素上，花岗闪长岩和二长花岗岩出现Nb、P和Ti强烈亏损，Rb、Ba、K、Hf、Th富集，这些特征显示出I型花岗岩的特点，并且花岗闪长岩中普遍出现了I型花岗岩的典型矿物标志角闪石；正长花岗岩和碱长花岗岩与花岗闪长岩和正长花岗岩明显不同，Ba、Sr、P、Ti强烈亏损，在原始地幔标准化微量元素蛛网图上，4个元素呈明显的“V”型谷，Th、Nd、K、Rb元素相对富集，具有A型花岗岩的特征。

因此，惠安张坂复式岩体是具有I型向A型花岗岩演化的特点，其中，花岗闪长岩和二长花岗岩为I型花岗岩，正长花岗岩和碱长花岗岩为A型花岗岩。这种I型和A型复合花岗岩在福建东南沿海其它地区也有分布，典型岩体有漳州岩体[7]和鼓山—魁歧岩体[8]。

4.2 构造背景讨论

惠安张坂岩体各样品在logσ-logτ图解(图7)中的投影点均落于造山带岩浆岩右侧； Rb-Y+Nb图解中样品全部投影于火山弧环境[9]；R1-R2图解中花岗闪长岩、二长花岗岩均投在板块碰撞前及同碰撞区域，正长花岗岩、碱长花岗岩则投在造山期后区域 (图8)；该岩体位于东南沿海晚中生代侵入岩，形成于欧亚大陆板块与太平洋板块碰撞的后造山环境中，因此可以认为区内的惠安张坂岩体形成于后造山阶段早期挤压向后期伸展拉张过渡的环境。

图7 惠安张坂岩体里特曼-戈蒂里图解Fig.7 Ritterman-Gottery diagram of Zhangban Rock mass in Huian countyA—非造山带火山岩； B—造山带火山岩；C—A、B区所派生的碱性、偏碱性火山岩

图8 张坂岩体晚白垩世侵入岩R1-R2图解Fig.8 R1-R2 diagram of Late Cretaceous intrusion rock1—地幔分离；2—板块碰撞前；3—碰撞后的抬升；4—造山晚期；5—非造山；6—同碰撞期的；7—造山期后

5 结论

(1)LA-ICP-MS锆石U-Pb测年成果显示惠安张坂复式岩体成岩年龄为(86.1～91.3)Ma，形成时代为晚白垩世。

(2)岩体岩石属高钾钙碱性花岗岩。从早到晚，岩体表现为花岗闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩→碱长花岗岩的岩浆结晶演化规律，其中花岗闪长岩和二长花岗岩为I型花岗岩，正长花岗岩和碱长花岗岩为A型花岗岩特征，体现了I型花岗岩向A型花岗岩演化的特征。该岩体形成于后造山阶段早期挤压向后期伸展拉张过渡的环境。

资料主要来源于福建省闽东南地质大队1∶5万泉州市、崇武幅区调地质资料，系集体工作成果，在此一并致以衷心感谢！