閩西南小溪巖體地球化學特征與鋯石U-Pb年齡

王 磊，郭 娜，謝 斌，王 濤，鄒 波

（1.重慶市地質礦產勘查開發局208水文地質工程地質隊（重慶市地質災害防治工程勘查設計院），重慶 400700；2.福建省地質調查研究院，福建 福州 350011）

福建省侵入巖出露區約占全省陸地面積34.87%，是華南侵入巖最為發育的省份之一。加里東期花崗巖出露面積約占侵入巖13%。小溪巖體位于閩西南龍巖新羅區，在加里東期小溪巖體屬南武夷巖漿區。在構造上，小溪巖體的形成與華夏古陸的形成與分布存在極大的關系；分析和研究加里東期巖漿活動為華夏古陸的進一步探索存在積極的推進意義[1]。

1 地質概況

小溪巖體處于南武夷晚古生代拗陷區之胡坊—永定隆起帶與大田—龍巖拗陷帶，自早寒武世以來漫長的地質歷史時期中，測區經歷多期次、多階段的構造運動、巖漿活動、變質作用，在加里東期，同時在巖漿上涌侵位，廣泛發生區域熱流變質作用。早志留世巖漿活動較為強烈，形成的侵入體分布較窄、規模較小。主要分布于龍巖樟坑—流水一帶，為一北西向展布的長條狀小巖枝。出露長約15km，寬約2km～5km，出露面積33.36km2。巖性主要為一套黑云母花崗巖、白云母正長花崗巖、二長花崗巖，少量為片麻狀或糜棱巖化少斑中細粒花崗巖；其中二長花崗巖片麻狀構造發育，常呈眼球片麻狀；正長花崗巖普遍含有白云母。

小溪巖體巖石結構較為均勻，以白云母化細粒、中細粒花崗巖為主，邊緣相為白云母化細粒花崗巖，受區域構造運動影響，北側近接觸帶的巖石發育韌性剪切變形，構造變形不均勻，局部構造變形強烈形成片麻狀，長英質條帶和石英條帶等受應力拉長強烈變形，發育S-C組構，鏡下研究表明為強烈韌性變形的產物。該巖體與南側、東側的寒武系淺變質巖如變質砂巖、變質粉砂巖呈侵入接觸，北部被早石炭世林地組不整合覆蓋，東北部與林地組、下村組呈斷層接觸，向西為晚三疊世和晚侏羅世巖體侵入（如圖1）。

圖1 早志留系花崗巖與林地組變質石英砂巖斷層接觸描圖

2 巖石學特征

本次研究共采集糜棱巖化花崗巖樣品1件，并對其進行薄片鑒定、副礦物測試、主微量元素分析和鋯石U-Pb定年測試。樣品測試主要由福建省地質測試中心和河北廊坊誠信地質服務公司完成。

（1）白云母化中細粒花崗巖。巖石呈灰白色、淺肉紅色，具中細粒花崗結構，片狀變晶結構；巖石中造巖礦物有石英、鉀長石、斜長石，礦物分布均勻，雜亂排列。巖石中次生蝕變礦物有白云母，分布均勻。白云母呈片狀，片徑在0.1mm～1.6mm之間，雜亂排列，無色，閃突起，干涉色鮮艷。礦物成分及含量：石英（30%）、鉀長石（50%）、斜長石（20%）、黑云母少。副礦物：磁鐵礦、鋯石、磷灰石[2]。

（2）糜棱巖化花崗巖。巖石呈灰白色、淺肉紅色，具糜棱結構、眼球狀構造、透鏡狀構造，原巖為花崗巖，巖石中造巖礦物有石英、鉀長石、斜長石、黑云母。巖石遭受韌性剪切力作用，原巖中的礦物產生形變破碎，形成糜棱基質（30%）和碎斑（70%）。碎斑呈眼球狀、透鏡狀，直徑在1mm～8mm之間，長軸略顯定向排列，碎斑成分有鉀長石、斜長石。礦物成分及含量：石英（28%）、鉀長石（55%）、斜長石（15%）、黑云母（2%）。

（3）副礦物特征。在人工重砂測試副礦物組合見表1，總量較高，其中以獨居石、磷釔礦和石榴石含量較高。巖石中鐵鈦礦物種類少，除少量銳鈦礦外，個別出現鈦鐵礦和褐鐵礦，含量較低；除磷釔礦外，見少量鋯石和磷灰石。

獨居石：棕紅色，晶體呈粒狀，柱狀，d=0.05mm～0.15mm。

磷釔礦：淺黃綠色；晶體八面體，d=0.05mm～0.15mm。

石榴石：淺玫瑰色；棱角狀，d=0.05mm～0.25mm。

鋯石：見鋯石晶體特征表2。

3 巖石地球化學特征

（1）化學成分特征。巖石化學成分組成如表1，與中國花崗巖平均化學成分相比，其中SiO2=73.31%，屬于酸性花崗巖；TiO2、全鐵、CaO、MgO、CaO、Na2O等成分含量偏低；ALK=9.1%，K2O＞Na2O，里特曼指數（σ）2.72，屬鈣堿性巖；萊特堿度指數AR值為4.72，D.I=93.75，說明巖漿分異較徹底。在Q-A-P分類圖解，樣品落在堿長花崗巖區（圖2）；在K2O-SiO2圖解上投影落在鉀玄巖系列中（圖3）。在A-C-F圖解上（圖4），樣品位于S型花崗巖區。上述特征表明早志留世時期小溪巖體屬過鋁質富鉀的鉀玄巖系列。

（2）微量元素特征。微量元素含量及特征值列于表1。微量元素含量與酸性維氏值比較，部分大離子親石元素Rb、Nb、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Th、U 富 集， 而 V、Cr、Co、Ni、Ta、Zr、Cu、Ag、Au、Mo、Ba、Sr、Li貧化；元素含量與華南改造型花崗巖大致接近，部分差異較大；特征元素比值總體與華南改造型花崗巖相近。

表1 巖石化學成分及CIPW特征值表

表2 巖石化學參數及標準礦物數值

表3 巖體微量元素含量（10-6）及特征值表

圖2 巖石QAP分類圖解

圖3 巖石K2O-SiO2圖解

微量元素特征值Rb/Sr=3.47和Rb/Nb=13.16值，明顯高于中國東部Rb/Sr和Rb/Nb值(分別為0.31、6.8)和全球上地殼的平均值(分別為0.32和4.5)，反應小溪巖體巖漿源自成熟度較高的陸源物質。另外Ni的含量2.98，Cr的13.9，均遠低于原始地幔中Ni、Cr的平均值(Ni≈250×10-6～ 300×10-6，Cr≈500×10-6～ 600×10-6)，稍低于揚子下地殼Ni、Cr的平均值，(Ni=49×10-6，Cr=82×10-6)。

圖4 巖石A-C-F圖解

4 形成時代

根據野外調查地質資料：早志留世巖體侵入寒武紀林田組（∈1-3l1）變質細砂巖之中，又被晚三疊世肉紅色黑云母正長花崗巖（ξγT3）侵入。在龍巖余畬西側約1km、營斗北東側約2km出露的灰白色白云母化細-中細粒正長花崗巖中采集一件同位素年齡樣（TWD4639），利用LA-ICP-MS方法測定分析鋯石U-Pb同位素年齡。陰極熒光圖像顯示，鋯石都具有震蕩生長環帶結構，鋯石環帶清晰，環帶較多，具相對明亮的陰極熒光，指示鋯石屬于巖漿鋯石；Pb、U含量較高，且Pb-U之間具有正相關關系，顯示了巖漿鋯石典型特征[3]。

5 巖漿成因討論

巖漿成因據以下標志判斷：①副礦物組合：副礦物組合屬獨居石+磷釔礦型。②巖漿成因A-C-F判別圖（圖4）中則為S型花崗巖。③據巖石化學成分中A/CNK=1.17＞1.1，Na2O=2.97＜3，C=1.64＞1，為過鋁質花崗巖。④微量元素顯示小溪巖體巖漿源自成熟度較高的陸源物質。

因此從以上證據來看，小溪巖體巖漿巖漿起源于大陸地殼中沉積的源巖，屬高度分異的S型花崗巖。