福建鷺峰山晶洞花崗巖鋯石U-Pb年齡及其地質意義

黃長煌 林慈鑾

摘要： 通過研究福建鷺峰山晶洞花崗巖的巖相學及鋯石U-Pb同位素年代學特征，并與臺灣東部地區同時代的巖漿巖進行簡要對比，探討閩臺地區晚中生代巖漿活動特征及構造環境。鷺峰山巖體主要為中細粒晶洞堿長花崗巖，且具有特征性的晶洞構造，屬A型花崗巖。鷺峰山晶洞花崗巖三個代表性巖石樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，結合其他晶洞花崗巖體的年齡資料，認為長樂—南澳斷裂帶南東側晶洞花崗巖的形成時代為93.8～81.8 Ma，屬晚白堊世。巖漿作用具向東遷移現象，可能受古太平洋板塊的俯沖后撤作用控制。該次構造巖漿活動與臺灣東部酸性巖漿作用屬同一構造巖漿事件。

關鍵詞： 福建鷺峰山;晶洞花崗巖;A型花崗巖;臺灣東部;晚白堊世

中圖分類號：P588.12;P632+.7

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871（2019）03-170-09

鷺峰山晶洞花崗巖分布于福建沿海地區，長期以來一直受到眾多研究者的關注[1]。福建沿海地區晶洞花崗巖的鋯石U-Pb年齡為102～82 Ma[1-9]，一直被作為一次重要的巖漿事件看待，是否存在2期晶洞花崗巖？部分晶洞花崗巖是否與臺灣東部地區（大南澳）構造運動有關？一些學者對歐亞大陸東南緣晚中生代構造背景和地球動力學機制進行研究，認為晶洞花崗巖的形成與古太平洋板塊俯沖作用有關 [10-11]。2015年，在臺灣大學學術交流會上，陳正宏先生提出，福建沿海晶洞花崗巖與臺灣東部花崗巖可能形成于同一時代（晚白堊世），是同一構造巖漿事件不同部位的產物。臺灣東部為擠壓區帶，形成擠壓構造環境的花崗巖;福建沿海為拉伸構造區帶，形成A型花崗巖。

福建沿海與臺灣地區位于歐亞板塊東部邊緣，研究福建沿海地區晚白堊世晶洞花崗巖及同時代的臺灣東部花崗巖，對于探討閩臺地區晚中生代巖漿作用和構造演化具有重要意義。本文以鷺峰山晶洞花崗巖為研究對象，在野外地質調查和室內綜合研究的基礎上，通過U-Pb同位素年代學研究，確定長樂—南澳斷裂帶以東地區晶洞花崗巖的形成時代;通過收集相關資料，與長樂—南澳斷裂帶以西地區的晶洞花崗巖及臺灣東部地區同時代的巖漿巖進行對比，探討閩臺地區晚中生代構造演化特征及其地質意義。

1 區域地質背景

福建沿海—臺灣地區位于歐亞板塊東部邊緣，東與菲律賓洋板塊接壤（圖1（a））。福建沿海地區以長樂—南澳斷裂為界，劃分為東南沿海巖漿巖帶（SCMB）和長樂—南澳變質巖帶（CNMB）[12]（圖1（a））。臺灣地區位于歐亞板塊與菲律賓洋板塊交接處，以中央縱谷斷層為界劃分為兩部分：縱谷斷層東側為海岸山脈亞單元，代表菲律賓洋板塊西部邊緣;縱谷斷層西側由東至西可劃分為玉里帶、太魯閣帶、脊梁山脈板巖帶、雪山山脈、西部山麓帶和海岸平原區等亞單元，屬于歐亞板塊東部邊緣[13-14]。

燕山晚期，特別是晚白堊世，福建沿海與臺灣地區同時經歷了強烈的巖漿熱事件，形成了各具特點的巖漿巖（圖1（b）、（c））。福建沿海地區花崗質巖石分布廣泛，巖石組合主要為花崗閃長巖—正長花崗巖的鈣堿性I型花崗巖類，其次為 A型花崗巖、玄武巖—流紋巖組成的雙峰式火山巖和基性巖墻，形成于伸展構造環境[15-16]。臺灣地區花崗質巖石分布于臺灣東部太魯閣帶，主要巖體分別為源頭山、飯包尖山、大濁水、溪畔和開南岡，各巖體主體巖石為花崗閃長巖和石英二長巖，均已變質為正片麻巖，屬鈣堿性I型花崗巖類，形成于擠壓的弧陸碰撞構造環境[17-18]。

1.第四系;2.晚白堊世晶洞花崗巖;3.早白堊世花崗閃長巖;4.古近系—第四系;5.上白堊統—新近紀天祥組;6.二疊系—上侏羅統;7.晚白堊世花崗閃長巖;8.晚白堊世角閃片巖;9.研究區;10.采樣點及編號; SCMB.東南沿海巖漿巖帶;CNMB.長樂—南澳變質巖帶

2 巖相學特征

福建鷺峰山巖體為晶洞花崗巖，是1∶20萬區域地質填圖時確定和命名的，“1∶25萬莆田市幅、泉州市幅區域地質調查報告”將其劃分為洪山超單元，巖性為晶洞堿長花崗巖。巖體面積為68 km2，由鷺峰山巖體和大蚶山巖體組成（圖1（b）），呈NNE向展布，以不規則狀巖株侵入至早白堊世花崗閃長巖中，具有特征性的晶洞構造（圖2（a））。

巖石為中細粒晶洞堿長花崗巖，淺肉紅色，中細粒花崗結構，晶洞構造。造巖礦物主要為石英（約30%）、鉀長石（約60%）、斜長石（約8%）和黑云母（約2%），礦物分布較均勻（圖2（b）），礦物粒徑為0.5～3.5 mm，晶洞約占2%，形態不規則，直徑0.5～6 mm，晶洞中有石英和鉀長石晶簇。石英為半自形—他形晶，呈等軸粒狀或不規則狀，具波狀消光。鉀長石主要為他形晶，呈不規則狀，具卡氏雙晶和鈉質條紋，顆粒邊緣被少量鈉長石交代。斜長石為半自形晶，呈寬板狀、板狀，晶體邊緣被稍晚結晶的礦物熔蝕，具聚片雙晶、卡鈉復合雙晶，低正突起。晚期有少量鈉質沿晶體邊緣生長，且熔蝕交代鉀長石。黑云母主要呈鱗片狀，晶體邊緣被稍晚結晶的礦物熔蝕。副礦物主要有磁鐵礦、鋯石和磷灰石等。

3 鋯石U-Pb年代學

3.1 分析方法

鋯石分選在北京鋯年領航科技有限公司完成。制靶后通過CL和透反射光照相后，圈出鋯石測點。LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年工作在中國冶金地質總局山東局測試中心完成。鋯石U-Pb同位素定年利用LA-ICP-MS分析完成，激光剝蝕系統為Newwave UP213，ICP-MS為Bruker M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣，氬氣作補償氣以調節靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個Y型接頭混合。每個時間分辨分析數據包括約15～20 s的空白信號和45 s的樣品信號。分析數據的離線處理包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算，采用ICPMSDataCal軟件完成[19-20]。

3.2 分析結果

3.2.1 鋯石特征

晶洞花崗巖鋯石陰極發光（CL）圖像（圖3）表明，鋯石晶形較完整，呈長柱狀，振蕩生長環帶發育;Th/U值為0.45～0.89，一般為0.6～0.8，具有巖漿成因鋯石特征（表1）。

3.2.2 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡

采自鷺峰山南側的晶洞堿長花崗巖（樣品編號為D4130）獲得有效測點30個（圖4），206Pb/238U加權平均年齡為84.5±1 Ma（MSWD=4.1，n=30），為晚白堊世。

4 討 論

4.1 鷺峰山晚白堊世A型花崗巖年齡

本文獲得鷺峰山晶洞花崗巖3個巖石樣品的結晶年齡分別為84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，屬晚白堊世。吳柏興 [21]測得福建莆田渡邊安山巖的LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡為82.9 Ma，該區與同時代的鷺峰山晶洞花崗巖相距較近（<10 km），均位于長樂—南澳斷裂帶南東側，二者屬同時代形成的巖漿巖，證實該區晚白堊世（84.9～81.8 Ma）存在伸展構造環境下的巖漿事件。

鷺峰山巖體獲得的鋯石U-Pb年齡比前人認為的晚白堊世伸展環境下巖漿作用停止時間（85～86 Ma）[22]小。因此，福建沿海A型花崗巖帶的年齡上限為81.8 Ma。

4.2 長樂—南澳斷裂帶晶洞花崗巖

長樂—南澳斷裂帶北西側晶洞花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為102～92 Ma（早白堊世—晚白堊世）[2-8]，魁岐巖體晶洞堿性花崗巖（堿性A型花崗巖）年齡為101.7～92 Ma[8-9]，白云山巖體鋁質A型花崗巖年齡為99.3 Ma[23]，石牛山巖體晶洞花崗斑巖年齡為94.7 Ma[23]，太姥山巖體（南鎮）晶洞堿長花崗巖年齡為96.6 Ma[7，9];斷裂帶南東側晶洞堿長花崗巖年齡為93.8～81.8 Ma[9]，三沙和大京巖體晶洞堿長花崗巖年齡為93.8～91.5 Ma[7]，金剛山巖體晶洞堿長花崗巖年齡為91～86 Ma[24-25]，白石山巖體晶洞堿長花崗巖年齡為91.7～91 Ma[25]，烏山巖體晶洞堿長花崗巖的年齡為92 Ma[25]。顯然，長樂—南澳斷裂帶北西側可能存在更復雜的巖石組合，如魁岐巖體由晶洞堿性花崗巖和晶洞堿長花崗巖組成[8]。斷裂帶南東側地質填圖及野外地質剖面均顯示其巖性較單一，如鷺峰山巖體為晶洞堿長花崗巖。

綜上，福建沿海晶洞花崗巖在長樂—南澳斷裂帶南東側形成的時間較晚，為晚白堊世（93.8～81.8 Ma），巖漿活動隨時間推移向東遷移，說明在早白堊世晚期—晚白堊世早期（102～81.8 Ma），福建沿海A型花崗質巖漿作用受古太平洋板塊俯沖后撤作用影響，且后撤作用是連續的過程[10]。

4.3 與臺灣東部地區巖漿巖對比

筆者通過研究福建沿海和臺灣東部地區地質構造特征[26-29]，發現長樂—南澳斷裂帶是福建沿海重要的構造帶，早侏羅世—早白堊世，經歷了復雜的構造巖漿過程，晚白堊世為晶洞花崗巖侵入期。臺灣地區晚白堊世花崗質巖石主要出露于東部太魯閣帶，該帶出露陸源沉積巖-灰巖（夾硅質巖）-基性火山巖組合（大南澳片巖，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為95±3 Ma）[29]，存在晚白堊世（94～87 Ma）巖漿侵入作用和強烈的變形變質作用[30-31]。受擠壓作用影響，發生片理化和變質作用，片麻狀花崗質巖體是殼幔混源花崗巖[30-31]，巖漿巖的結晶年齡為87～82 Ma[28]。南澳Fenniaolin附近角閃巖中18 顆變質鋯石U-Pb年齡為86±1 Ma[32];源頭山花崗閃長巖結晶年齡約為87 Ma，源頭山未變形花崗巖結晶年齡為82 Ma，代表擠壓作用結束的時間。綜上，晚白堊世早期（94～82 Ma），臺灣東部處于擠壓構造環境。

福建沿海晚白堊世晶洞花崗巖主要分布在長樂—南澳深大斷裂帶，其南東側A型花崗巖侵入時代為93.8～81.8 Ma，形成于伸展構造環境。福建莆田渡邊安山巖噴發時代為82.9 Ma[21]，也形成于伸展構造環境，表明晚白堊世（93.8～81.8 Ma），福建沿海地區處于伸展構造環境。

現今的臺灣東部（大南澳）地區與福建沿海地區之間有海水或新生代地層覆蓋，已有研究證明二者屬同一構造塊體，且具連續性[33-34]。晚白堊世，受古太平洋板塊俯沖作用影響，臺灣東部地區處于弧前擠壓環境，福建沿海的長樂—南澳斷裂帶處于弧后伸展環境，二者受同一構造體系控制，這種觀點與臺灣同行的認識一致[31]。

5 結 論

（1）福建鷺峰山晶洞花崗巖三個巖石樣品鋯石U-Pb 年齡為84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，屬晚白堊世。以長樂—南澳斷裂帶為中心，斷裂帶北西側晶洞花崗巖年齡為102～92 Ma，斷裂帶南東側晶洞花崗巖年齡為93.8～81.8 Ma，福建沿海A型花崗質巖漿作用有向東遷移特征，可能受古太平洋板塊俯沖后撤作用影響。

（2）福建鷺峰山晶洞花崗巖為A型花崗巖，與臺灣東部地區同時代的巖漿巖對比，二者均為古太平洋板塊俯沖作用的產物。臺灣東部（大南澳）受擠壓構造作用影響形成酸性巖（花崗巖類），福建沿海長樂—南澳斷裂帶位于弧后伸展構造區，形成A型花崗巖。

注釋

福建省區域地質測量隊.1∶20萬莆田幅區域地質調查報告.1977.

福建省地質調查研究院.1∶25萬莆田市幅、泉州市幅區域地質調查報告.2007.

參考文獻

[1] 福建省地質調查研究院.中國區域地質志·福建志[M].北京：地質出版社，2016：522-527.

[2] 吳克隆， 嚴炳銓， 陸振球， 等. 福建省晶洞（鉀長）花崗巖一般特征及成因初步探討[J].福建地質，1982，1（2）：1-28.

[3] 彭亞鳴， 袁樸.福建魁岐堿性花崗巖特征及其成因類型[J].南京大學學報（自然科學版），1984，20（4）：740-752.

[4] 洪大衛，郭文岐， 李戈晶， 等. 福建沿海晶洞花崗巖帶的巖石學和成因演化[M].北京：北京科學技術出版社，1987：1-35.

[5] MARTIN H， BONIN B， DIDIER J，et al.中國東南部福州花崗質雜巖的巖石學和地球化學[J].地球化學，1991，20（2）：101-111.

[6] 鄭聲儉， 黃泉禎， 嚴炳銓.福建省侵入巖巖石譜系單位劃分[M].廈門：廈門大學出版社，2000.

[7] 邱檢生， 肖娥， 胡建， 等. 福建北東沿海高分異Ⅰ型花崗巖的成因：鋯石U-Pb年代學、地球化學和Nd-Hf同位素制約[J].巖石學報，2008，24（11）：2468-2484.

[8] 單強， 曾喬松， 李建康， 等. 福建魁岐晶洞花崗巖鋯石U-Pb年代學及其地球化學研究[J].巖石學報，2014，30（4）：1155-1167.

[9] 李良林， 周漢文， 陳植華， 等. 福建太姥山地區和鼓山地區A型花崗巖對比及其地球動力學意義[J].現代地質，2013，27（3）：509-524.

[10]夏炎， 劉磊， 徐夕生.中國東南部晚中生代A型花崗巖類與古太平洋板塊俯沖-后撤[J].礦物巖石地球化學通報，2016，35（6）：1109-1119.

[11]姜耀輝， 王國昌.中國東南部晚中生代花崗巖成因與深部動力學機制——古太平洋板塊反復俯沖-后退模式[J].礦物巖石地球化學通報，2016，35（6）：1073-1081.

[12]CHEN C H， LIN W， LAN C Y， et al. Geochemical， Sr and Nd isotopic characteristics and tectonic implications for three stages of igneous rock in the Late Yanshanian（Cretaceous） orogeny， SE China[J].Transactions of the Royal Society of Edinburgh： Earth Sciences，2004，95（1/2）：237-248.

[13]何春蓀.臺灣地質概論：臺灣地質圖說明書 [M].2版.臺北： 經濟部中央地質調查所，1986：1-163.

[14]HUANG C Y， YUAN P B ， TSAO S J. Temporal and spatial records of active arc-continent collision in Taiwan： a synthesis[J].Geological Society of America Bulletin，2006，118（3）：274-288.

[15]CHEN C H， LIN W， LU H Y， et al. Cretaceous fractionated I-type granitoids and metaluminous A-type granites in SE China： the Late Yanshanian postorogenic magmatism[J].Transactions of the Royal Society of Edinburgh： Earth Science，2000，91：195-205.

[16]CHEN C H， HSICH P S， WANG K L， et al. Zircon LA-ICPMS U-Pb ages and Hf isotopes of Huayu （Penghu Islands） volcanics in the Taiwan Strait and tectonic implication[J].Journal of Asian Earth Sciences，2010，37（1）：17-30.

[17]CHEN W S， HUANG Y C， LIU C H， et al. U-Pb zircon geochronology constraints on the ages of the Tananao Schist Belt and timing of orogenic events in Taiwan： Implications for a new tectonic evolution of the South China Block during the Mesozoic[J].Tectonophysics，2016，686：68-81.

[18]劉凱， 厲子龍， 徐維光， 等. 華南中生代巖漿巖時空分布和遷移與古太平洋板塊俯沖過程[J].礦物巖石地球化學通報，2016，35（6）：1141-1155.

[19]侯可軍， 李延河， 田有榮.LA-MC-ICP-MS鋯石微區原位U-Pb定年技術[J].礦床地質，2009，28（4）：481-492.

[20]LIU Y S， GAO S， HU Z C， et al. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen： U-Pb dating， Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths[J].Journal of Petrology，2010，51（1/2）：537-571.

[21]吳柏興. 福建莆田渡邊火山巖鋯石U-Pb年齡及其地質意義[J].福建地質，2016，35（3）：163-171.

[22]LI X H. Cretaceous magmatism and lithospheric extension in Southeast China[J].Journal of Asian Earth Sciences，2000，18（3）：293-305.

[23]李良林， 周漢文， 陳植華， 等. 福建沿海晚中生代花崗質巖石成因及其地質意義[J].地質通報，2013，32（7）：1047-1062.

[24]LI Z， QIU J S， YANG X M. A review of the geochronology and geochemistry of Late Yanshanian（Cretaceous）plutons along the Fujian coastal area of southeastern China： Implications for magma evolution related to slab break-off and rollback in the Creta-ceous[J].Earth-Science Reviews，2014，128：232-248.

[25]ZHAO J L， QIU J S， LIU L， et al. Geochronological， geochemical and Nd-Hf isotopic constraints on the petrogenesis of Late Cretaceous A-type granites from the southeastern coast of Fujian Province， South China[J].Journal of Asian Earth Sciences，2015，105：338-359.

[26]黃長煌.福建東山變質巖LA-ICP-MS同位素年齡及其地質意義[J].中國地質， 2016，43（3）：738-750.

[27]黃長煌.福建東山中生代花崗巖的LA-ICP-MS鋯石同位素定年及其地質意義[J].福建地質，2015，34（4）：261-271.

[28]黃長煌. 臺灣東部未變形花崗巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb定年及其地質意義[J].地質通報2017，36（10）：1740-1749.

[29]黃長煌. 臺灣東澳片巖同位素年齡及地質意義[J].中國地質，2017，44（6）：466-479.

[30]LAN C Y， JAHN B M， MERTZMAN S A， et al. Subduction-related granitic Rocks of Taiwan[J].Journal of Southeast Asian Earth Sciences，1996， 14（1/2）：11-28.

[31]CHEN W S， HUANG Y C， LIU C H， et al. U-Pb zircon geochronology constraints on the ages of the Tananao Schist Belt and timing of orogenic events in Taiwan： Implications for a new tectonic evolution of the South China Block during the Mesozoic[J].Tectonophysics，2016，686：68-81.

[32]WINTSCH R P， YANG H J， LI X H， et al. Geochronologic evidence for a cold arc-continent collision： The Taiwan orogeny[J].Lithos，2011，125（1/2）：236-248.

[33]HALL R.Cenozoic geological and plate tectonic evolution of SE Asia and the SW Pacific computer-based reconstructions， model and animations[J].Journal of Asian Earth Sciences，2002，20 （4）：353-431.

[34]YU H S， SONG G S. Submarine Physiography around Taiwan and its relation to tectonic seting[J].Journal of the Geological Society of China，1993，36（2）：139-156.