福建鹭峰山晶洞花岗岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

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摘要： 通过研究福建鹭峰山晶洞花岗岩的岩相学及锆石U-Pb同位素年代学特征，并与台湾东部地区同时代的岩浆岩进行简要对比，探讨闽台地区晚中生代岩浆活动特征及构造环境。鹭峰山岩体主要为中细粒晶洞碱长花岗岩，且具有特征性的晶洞构造，属A型花岗岩。鹭峰山晶洞花岗岩三个代表性岩石样品LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，结合其他晶洞花岗岩体的年龄资料，认为长乐—南澳断裂带南东侧晶洞花岗岩的形成时代为93.8～81.8 Ma，属晚白垩世。岩浆作用具向东迁移现象，可能受古太平洋板块的俯冲后撤作用控制。该次构造岩浆活动与台湾东部酸性岩浆作用属同一构造岩浆事件。

关键词： 福建鹭峰山;晶洞花岗岩;A型花岗岩;台湾东部;晚白堊世

中图分类号：P588.12;P632+.7

文献标识码：A

文章编号：2096-1871（2019）03-170-09

鹭峰山晶洞花岗岩分布于福建沿海地区，长期以来一直受到众多研究者的关注[1]。福建沿海地区晶洞花岗岩的锆石U-Pb年龄为102～82 Ma[1-9]，一直被作为一次重要的岩浆事件看待，是否存在2期晶洞花岗岩？部分晶洞花岗岩是否与台湾东部地区（大南澳）构造运动有关？一些学者对欧亚大陆东南缘晚中生代构造背景和地球动力学机制进行研究，认为晶洞花岗岩的形成与古太平洋板块俯冲作用有关 [10-11]。2015年，在台湾大学学术交流会上，陈正宏先生提出，福建沿海晶洞花岗岩与台湾东部花岗岩可能形成于同一时代（晚白垩世），是同一构造岩浆事件不同部位的产物。台湾东部为挤压区带，形成挤压构造环境的花岗岩;福建沿海为拉伸构造区带，形成A型花岗岩。

福建沿海与台湾地区位于欧亚板块东部边缘，研究福建沿海地区晚白垩世晶洞花岗岩及同时代的台湾东部花岗岩，对于探讨闽台地区晚中生代岩浆作用和构造演化具有重要意义。本文以鹭峰山晶洞花岗岩为研究对象，在野外地质调查和室内综合研究的基础上，通过U-Pb同位素年代学研究，确定长乐—南澳断裂带以东地区晶洞花岗岩的形成时代;通过收集相关资料，与长乐—南澳断裂带以西地区的晶洞花岗岩及台湾东部地区同时代的岩浆岩进行对比，探讨闽台地区晚中生代构造演化特征及其地质意义。

1 区域地质背景

福建沿海—台湾地区位于欧亚板块东部边缘，东与菲律宾洋板块接壤（图1（a））。福建沿海地区以长乐—南澳断裂为界，划分为东南沿海岩浆岩带（SCMB）和长乐—南澳变质岩带（CNMB）[12]（图1（a））。台湾地区位于欧亚板块与菲律宾洋板块交接处，以中央纵谷断层为界划分为两部分：纵谷断层东侧为海岸山脉亚单元，代表菲律宾洋板块西部边缘;纵谷断层西侧由东至西可划分为玉里带、太鲁阁带、脊梁山脉板岩带、雪山山脉、西部山麓带和海岸平原区等亚单元，属于欧亚板块东部边缘[13-14]。

燕山晚期，特别是晚白垩世，福建沿海与台湾地区同时经历了强烈的岩浆热事件，形成了各具特点的岩浆岩（图1（b）、（c））。福建沿海地区花岗质岩石分布广泛，岩石组合主要为花岗闪长岩—正长花岗岩的钙碱性I型花岗岩类，其次为 A型花岗岩、玄武岩—流纹岩组成的双峰式火山岩和基性岩墙，形成于伸展构造环境[15-16]。台湾地区花岗质岩石分布于台湾东部太鲁阁带，主要岩体分别为源头山、饭包尖山、大浊水、溪畔和开南冈，各岩体主体岩石为花岗闪长岩和石英二长岩，均已变质为正片麻岩，属钙碱性I型花岗岩类，形成于挤压的弧陆碰撞构造环境[17-18]。

1.第四系;2.晚白垩世晶洞花岗岩;3.早白垩世花岗闪长岩;4.古近系—第四系;5.上白垩统—新近纪天祥组;6.二叠系—上侏罗统;7.晚白垩世花岗闪长岩;8.晚白垩世角闪片岩;9.研究区;10.采样点及编号; SCMB.东南沿海岩浆岩带;CNMB.长乐—南澳变质岩带

2 岩相学特征

福建鹭峰山岩体为晶洞花岗岩，是1∶20万区域地质填图时确定和命名的，“1∶25万莆田市幅、泉州市幅区域地质调查报告”将其划分为洪山超单元，岩性为晶洞碱长花岗岩。岩体面积为68 km2，由鹭峰山岩体和大蚶山岩体组成（图1（b）），呈NNE向展布，以不规则状岩株侵入至早白垩世花岗闪长岩中，具有特征性的晶洞构造（图2（a））。

岩石为中细粒晶洞碱长花岗岩，浅肉红色，中细粒花岗结构，晶洞构造。造岩矿物主要为石英（约30%）、钾长石（约60%）、斜长石（约8%）和黑云母（约2%），矿物分布较均匀（图2（b）），矿物粒径为0.5～3.5 mm，晶洞约占2%，形态不规则，直径0.5～6 mm，晶洞中有石英和钾长石晶簇。石英为半自形—他形晶，呈等轴粒状或不规则状，具波状消光。钾长石主要为他形晶，呈不规则状，具卡氏双晶和钠质条纹，颗粒边缘被少量钠长石交代。斜长石为半自形晶，呈宽板状、板状，晶体边缘被稍晚结晶的矿物熔蚀，具聚片双晶、卡钠复合双晶，低正突起。晚期有少量钠质沿晶体边缘生长，且熔蚀交代钾长石。黑云母主要呈鳞片状，晶体边缘被稍晚结晶的矿物熔蚀。副矿物主要有磁铁矿、锆石和磷灰石等。

3 锆石U-Pb年代学

3.1 分析方法

锆石分选在北京锆年领航科技有限公司完成。制靶后通过CL和透反射光照相后，圈出锆石测点。LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年工作在中国冶金地质总局山东局测试中心完成。锆石U-Pb同位素定年利用LA-ICP-MS分析完成，激光剥蚀系统为Newwave UP213，ICP-MS为Bruker M90。激光剥蚀过程中采用氦气作载气，氩气作补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个Y型接头混合。每个时间分辨分析数据包括约15～20 s的空白信号和45 s的样品信号。分析数据的离线处理包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算，采用ICPMSDataCal软件完成[19-20]。

3.2 分析结果

3.2.1 锆石特征

晶洞花岗岩锆石阴极发光（CL）图像（图3）表明，锆石晶形较完整，呈长柱状，振荡生长环带发育;Th/U值为0.45～0.89，一般为0.6～0.8，具有岩浆成因锆石特征（表1）。

3.2.2 LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄

采自鹭峰山南侧的晶洞碱长花岗岩（样品编号为D4130）获得有效测点30个（图4），206Pb/238U加权平均年龄为84.5±1 Ma（MSWD=4.1，n=30），为晚白垩世。

4 讨 论

4.1 鹭峰山晚白垩世A型花岗岩年龄

本文获得鹭峰山晶洞花岗岩3个岩石样品的结晶年龄分别为84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，属晚白垩世。吴柏兴 [21]测得福建莆田渡边安山岩的LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄为82.9 Ma，该区与同时代的鹭峰山晶洞花岗岩相距较近（<10 km），均位于长乐—南澳断裂带南东侧，二者属同时代形成的岩浆岩，证实该区晚白垩世（84.9～81.8 Ma）存在伸展构造环境下的岩浆事件。

鹭峰山岩体获得的锆石U-Pb年龄比前人认为的晚白垩世伸展环境下岩浆作用停止时间（85～86 Ma）[22]小。因此，福建沿海A型花岗岩带的年龄上限为81.8 Ma。

4.2 长乐—南澳断裂带晶洞花岗岩

长乐—南澳断裂带北西侧晶洞花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为102～92 Ma（早白垩世—晚白垩世）[2-8]，魁岐岩体晶洞碱性花岗岩（碱性A型花岗岩）年龄为101.7～92 Ma[8-9]，白云山岩体铝质A型花岗岩年龄为99.3 Ma[23]，石牛山岩体晶洞花岗斑岩年龄为94.7 Ma[23]，太姥山岩体（南镇）晶洞碱长花岗岩年龄为96.6 Ma[7，9];断裂带南东侧晶洞碱长花岗岩年龄为93.8～81.8 Ma[9]，三沙和大京岩体晶洞碱长花岗岩年龄为93.8～91.5 Ma[7]，金刚山岩体晶洞碱长花岗岩年龄为91～86 Ma[24-25]，白石山岩体晶洞碱长花岗岩年龄为91.7～91 Ma[25]，乌山岩体晶洞碱长花岗岩的年龄为92 Ma[25]。显然，长乐—南澳断裂带北西侧可能存在更复杂的岩石组合，如魁岐岩体由晶洞碱性花岗岩和晶洞碱长花岗岩组成[8]。断裂带南东侧地质填图及野外地质剖面均显示其岩性较单一，如鹭峰山岩体为晶洞碱长花岗岩。

综上，福建沿海晶洞花岗岩在长乐—南澳断裂带南东侧形成的时间较晚，为晚白垩世（93.8～81.8 Ma），岩浆活动随时间推移向东迁移，说明在早白垩世晚期—晚白垩世早期（102～81.8 Ma），福建沿海A型花岗质岩浆作用受古太平洋板块俯冲后撤作用影响，且后撤作用是连续的过程[10]。

4.3 与台湾东部地区岩浆岩对比

笔者通过研究福建沿海和台湾东部地区地质构造特征[26-29]，发现长乐—南澳断裂带是福建沿海重要的构造带，早侏罗世—早白垩世，经历了复杂的构造岩浆过程，晚白垩世为晶洞花岗岩侵入期。台湾地区晚白垩世花岗质岩石主要出露于东部太鲁阁带，该带出露陆源沉积岩-灰岩（夹硅质岩）-基性火山岩组合（大南澳片岩，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为95±3 Ma）[29]，存在晚白垩世（94～87 Ma）岩浆侵入作用和强烈的变形变质作用[30-31]。受挤压作用影响，发生片理化和变质作用，片麻状花岗质岩体是壳幔混源花岗岩[30-31]，岩浆岩的结晶年龄为87～82 Ma[28]。南澳Fenniaolin附近角闪岩中18 颗变质锆石U-Pb年龄为86±1 Ma[32];源头山花岗闪长岩结晶年龄约为87 Ma，源头山未变形花岗岩结晶年龄为82 Ma，代表挤压作用结束的时间。综上，晚白垩世早期（94～82 Ma），台湾东部处于挤压构造环境。

福建沿海晚白垩世晶洞花岗岩主要分布在长乐—南澳深大断裂带，其南东侧A型花岗岩侵入时代为93.8～81.8 Ma，形成于伸展构造环境。福建莆田渡边安山岩喷发时代为82.9 Ma[21]，也形成于伸展构造环境，表明晚白垩世（93.8～81.8 Ma），福建沿海地区处于伸展构造环境。

现今的台湾东部（大南澳）地区与福建沿海地区之间有海水或新生代地层覆盖，已有研究证明二者属同一构造块体，且具连续性[33-34]。晚白垩世，受古太平洋板块俯冲作用影响，台湾东部地区处于弧前挤压环境，福建沿海的长乐—南澳断裂带处于弧后伸展环境，二者受同一构造体系控制，这种观点与台湾同行的认识一致[31]。

5 結 论

（1）福建鹭峰山晶洞花岗岩三个岩石样品锆石U-Pb 年龄为84.5±1.0 Ma、81.8±0.6 Ma和84.9±0.5 Ma，属晚白垩世。以长乐—南澳断裂带为中心，断裂带北西侧晶洞花岗岩年龄为102～92 Ma，断裂带南东侧晶洞花岗岩年龄为93.8～81.8 Ma，福建沿海A型花岗质岩浆作用有向东迁移特征，可能受古太平洋板块俯冲后撤作用影响。

（2）福建鹭峰山晶洞花岗岩为A型花岗岩，与台湾东部地区同时代的岩浆岩对比，二者均为古太平洋板块俯冲作用的产物。台湾东部（大南澳）受挤压构造作用影响形成酸性岩（花岗岩类），福建沿海长乐—南澳断裂带位于弧后伸展构造区，形成A型花岗岩。

注释

福建省区域地质测量队.1∶20万莆田幅区域地质调查报告.1977.

福建省地质调查研究院.1∶25万莆田市幅、泉州市幅区域地质调查报告.2007.

参考文献

[1] 福建省地质调查研究院.中国区域地质志·福建志[M].北京：地质出版社，2016：522-527.

[2] 吴克隆， 严炳铨， 陆振球， 等. 福建省晶洞（钾长）花岗岩一般特征及成因初步探讨[J].福建地质，1982，1（2）：1-28.

[3] 彭亚鸣， 袁朴.福建魁岐碱性花岗岩特征及其成因类型[J].南京大学学报（自然科学版），1984，20（4）：740-752.

[4] 洪大卫，郭文岐， 李戈晶， 等. 福建沿海晶洞花岗岩带的岩石学和成因演化[M].北京：北京科学技术出版社，1987：1-35.

[5] MARTIN H， BONIN B， DIDIER J，et al.中国东南部福州花岗质杂岩的岩石学和地球化学[J].地球化学，1991，20（2）：101-111.

[6] 郑声俭， 黄泉祯， 严炳铨.福建省侵入岩岩石谱系单位划分[M].厦门：厦门大学出版社，2000.

[7] 邱检生， 肖娥， 胡建， 等. 福建北东沿海高分异Ⅰ型花岗岩的成因：锆石U-Pb年代学、地球化学和Nd-Hf同位素制约[J].岩石学报，2008，24（11）：2468-2484.

[8] 单强， 曾乔松， 李建康， 等. 福建魁岐晶洞花岗岩锆石U-Pb年代学及其地球化学研究[J].岩石学报，2014，30（4）：1155-1167.

[9] 李良林， 周汉文， 陈植华， 等. 福建太姥山地区和鼓山地区A型花岗岩对比及其地球动力学意义[J].现代地质，2013，27（3）：509-524.

[10]夏炎， 刘磊， 徐夕生.中国东南部晚中生代A型花岗岩类与古太平洋板块俯冲-后撤[J].矿物岩石地球化学通报，2016，35（6）：1109-1119.

[11]姜耀辉， 王国昌.中国东南部晚中生代花岗岩成因与深部动力学机制——古太平洋板块反复俯冲-后退模式[J].矿物岩石地球化学通报，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]何春荪.台湾地质概论：台湾地质图说明书 [M].2版.台北： 经济部中央地质调查所，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]劉凯， 厉子龙， 徐维光， 等. 华南中生代岩浆岩时空分布和迁移与古太平洋板块俯冲过程[J].矿物岩石地球化学通报，2016，35（6）：1141-1155.

[19]侯可军， 李延河， 田有荣.LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J].矿床地质，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]吳柏兴. 福建莆田渡边火山岩锆石U-Pb年龄及其地质意义[J].福建地质，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， 周汉文， 陈植华， 等. 福建沿海晚中生代花岗质岩石成因及其地质意义[J].地质通报，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]黄长煌.福建东山变质岩LA-ICP-MS同位素年龄及其地质意义[J].中国地质， 2016，43（3）：738-750.

[27]黄长煌.福建东山中生代花岗岩的LA-ICP-MS锆石同位素定年及其地质意义[J].福建地质，2015，34（4）：261-271.

[28]黄长煌. 台湾东部未变形花岗岩LA-ICP-MS锆石 U-Pb定年及其地质意义[J].地质通报2017，36（10）：1740-1749.

[29]黄长煌. 台湾东澳片岩同位素年龄及地质意义[J].中国地质，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.