闽北建瓯上水南地区新元古代前弧玄武岩的发现及地质意义.pdf
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1、第2 期福建地质Geology of Fujian81闽北建瓯上水南地区新元古代前弧玄武岩的发现及地质意义徐立明(福建省地质调查研究院,福州,350 0 13)摘要建瓯上水南地区出露的马面山岩(群)绿片岩中的(绿帘)阳起片岩具明显的“变余枕状构造”,其岩石化学Si02含量为40.7 2%45.49%,Mg0含量为16.16%17.6 3%,Ti0,含量为0.32%1.0 5%,Naz0/K,0比值为4.2 510,具大离子亲石元素(LILE)Cs、Ba、Sr相对富集,高场强元素(HFSE)Ce、Z r、H f、Sm、Y、Y b 分异较弱等特征。显示其兼有洋中脊与岛弧双重特性,与马里亚纳前弧玄武
2、岩(FAB)相似,是新元古时期存在洋内初始俯冲和洋陆转化岩浆作用的证据。关键词同前弧玄武岩洋内俯冲洋陆转换中图分类号:P588.14+5文献标识码:A文章编号:10 0 1-397 0(2 0 2 3)0 2-0 0 8 1-0 8闽北建瓯Discovery and Geological Significance of Neoproterozoic Forward Arc Basaltsin Jianou Shangshuinan Area,Northean Fujian ProvinceXu Liming(Fujian Institute of Geology Survey and Rese
3、arch,Fuzhou,350013)Abstract The actinolite schist outcrop of the green schist in the Mamianshan Group in JianouShangshuinan area has an obvious redundant pillow structure.The content of SiO,is 40.72%45.49%,the content of MgO is 16.16%17.63%,the low content of Ti0,is 0.32%1.05%,and the ratio ofNa,O/K
4、,O is 4.25 10.T h e r e a r e c h a r a c t e r i s t i c s t h a t t h e l a r g e i o n s l i t h o p h i l i c e l e m e n t s (L IL E)a r erelatively enriched in Cs,Ba and Sr,and the high field strength elements(HFSE)are weakly differentiatedin Ce,Zr,Hf,Sm,Y and Yb.It shows that it has the dual
5、characteristics of mid-oceanic ridge and islandarc,and is similar to Mariana front arc basalt(FAB),which is the evidence of the initial intra-oceansubduction and the occurrence of oceanic-magmatism in the Neoproterozoic.资助项目:福建省自然资源厅“福建省建瓯地区构造混杂岩专题研究”和“福建政和一尤溪关键基础地质问题专项区域地质调查”。收稿日期:2 0 2 3-0 2-15作者简
6、介:徐立明(198 2-),男,高级工程师,地质矿产专业。82northern Fujian自美籍地质学家格利普提出“华夏古陆”以来,福建北部的变质岩一直是研究热点,早期郭令智等 1I认为闽北地区变质岩是震旦纪一早古生代优地槽沉积物构成的加里东褶皱带;天津地质矿产研究所、黄泉祯等 2 、王鹤年等3、Li-Wuxian etal.张达等 5 认为是裂谷环境;许靖华 6 、汪新等 7 、聂涂波等 8 、张福勤等 9、任胜利等 10 、李霞 、南京地质调查中心认为是构造混杂岩;潘桂棠 12 认为是俯冲增生杂岩带。近年来,建瓯地区1:5万区域地质调查研究,发现前人划分的新元古代马面山(岩)群为一套俯冲
7、增生杂岩体系,福建地质GeologyofFujianKeywordsfront arc basalt,intraoceanic subduction,oceanic-continental transition,Jianou in第42 卷并命名为“马面山俯冲增生杂岩”13。通过岩石地球化学分析在建瓯一政和一带识别出洋中脊、洋岛海山、洋内弧、陆缘弧等不同构造环境的变玄武岩残片,在建瓯等地发现前弧玄武岩的分布。根据前弧玄武岩其分布特征,分析其野外地质、岩石学、地球化学等特征,并探讨其地质意义。1地质背景研究区在欧亚大陆东南缘的华南大陆东部,濒临西太平洋。大地构造分区属华南新元古代一早古生代造山带
8、,在华夏地块之北武夷隆起区内(图1)。江普明寺浙江省西IV-5建瓯市省南平市三明市IV-52福州童IV-512)龙岩市东省K25QhPz/M4mK2sPz/MmQhPz/M-Fig.1 Geological map and geological structur location map in the research areaQh绿桥Ks宁德市泉州IV-5)北武夷隆起区南武夷院市古生代搬陷区1V-5闽东火山断捞带研究区位盟N-5尊切构造带平潭一东山PzM20Pz/M-55建瓯市善见情40FAB81511MQPz,MEOIBPz/MOIG铁狮山QhPz-MscPz/Mca新城Pz/MmQh太保
9、庙PZ.M-FAB上水南QhPz/M0图1研究区地质及地质构造位置图Pz/M。桐源Pz/Mcch。苦芦东安村Pz/MOT。弓鱼PAMFABQh4%东岳店Qh第四系2K25晚白垩世沙县组3J早侏罗世梨山组4Pz/Mcch片岩组合5变粒岩组合PzM.碳酸盐岩6透辉石岩、石英透辉石岩玄武岩(未分):斜长角7PzM.闪岩、斜长角闪片岩等8Pz.MS玄武岩(洋岛型):钠长绿OIB泥片岩、钠长阳起片岩等P.M.5-玄武岩(前弧型):9FAR阳起片岩10洋岛型中酸性岩钠变OIG粒岩、白会钠长变粒岩11花岗岩脉301230片理产状13地质界线。香雄坪角度不整合界线14平行不整合界线JI1516石壁1718岩石
10、化学样取样位置O-1km质早古生代马面山混杂岩层理产状断层混杂岩内构造接触界线同位素年龄采集点天津地质矿产研究所,闽北前寒纪变质岩层序的划分和构造演化,1991。中国地质调查局南京地质调查中心,武夷地区俯冲增生杂岩与洋陆转换过程研究成果报告,2 0 15。第2 期区域性主干断裂政和一大埔断裂带呈北北东北东向贯穿研究区东南侧,呈面状、带状展布。马面山俯冲增生杂岩呈北东向展布于研究区中部,其两侧为中生代沉积岩。增生杂岩由“基质”和“岩块”组成,据岩性组合基质进一步划分为“变粒岩组合”和“片岩组合”;岩块有“碳酸盐岩岩块”“洋岛型玄武岩岩块(OIB)”“洋岛型中酸性火山岩岩块(OIG)”和“前弧型玄
11、武岩岩块(FAB)”。由于后期的变质作用,这些岩石都已变质成大理岩(碳酸盐岩)、绿片岩(玄武岩)、钠长变粒岩(中酸性岩)等。本地区开展的年代学研究显示,上述岩块多为新元古代。2野外地质及岩石学特征研究区发现的前弧型玄武岩,为基岩露头,岩石新鲜。岩石整体呈块状产出,可见“变余枕状体”发育(照片1A,1C),变余枕状体,长多为0.51.5m,宽多为0.30.8 m,呈枕状、块状发育在基质中,片理较发育,且片理与胶结物协调产出,产状基本一致,二者局部的塑性变形界面连续。胶结物鉴定主要为阳起片岩,矿物几乎全为阳起石A徐立明:闽北建瓯上水南地区新元古代前弧玄武岩的发现及地质意义样品采集与测试样品采集于上
12、水南北侧河边,共6 件,新鲜,基本无后期细脉穿插。每件样品都送薄片鉴定,进行岩石地球化学分析,岩石全岩主、微量元素及稀土元素配分的测试分析在福建省地质测试研究中心完成。其中,主量元素用X射线荧光光谱仪测定(XRF),并用等离子光谱法进行验证,微量元素和B83(97%)(照片1B),含少量绿帘石矿物(3%)。其长柱状(针柱状)矿物阳起石平行定向排列,构成岩石之片理构造。阳起石呈柱状变晶结构,针柱状或长柱状外形,矿物粒径为0.1mmX0.04mm0.6mm0.15mm。绿帘石呈柱粒状,矿物粒度为0.05 0.5 mm。枕状体主要为绿帘阳起片岩,矿物主要为阳起石(7 3%),次要矿物有绿帘石(2 5
13、%),含少量石英、长石矿物(照片1D)。其长柱状(针柱状)矿物阳起石平行定向排列,构成岩石之片理构造。阳起石呈针柱状或长柱状外形,矿物粒径为0.1mm0.04 mm0.8 m m 0.15m m。绿帘石呈柱粒状,矿物粒度为0.0 50.8 mm。3桂胶结物阳起石0.5mmCD胶结物阳起片岩阳起石绿带石变余枕状体0.5mm照片1研究区上水南前弧型玄武岩野外露头及镜下特征Photo.1 Outcrop and microscopic characteristics of Shangshuinan FAB in the research area绿帘阳起片岩84稀土元素采用等离子质谱仪(Xserie
14、sII)测定。4分析结果4.1主量元素从研究区前弧玄武岩主量元素含量参数特征(表1)可以看出,样品主量元素变质范围较小,Si02含量为40.7 2%45.7 0%,平均为43.30%;A120:含量为10.8 0%13.6 7%,平均为12.32%;Ca0含量为8%10.6 9%,平均为9.0 8%;Mg0含量为16.16%17.6 3%,平均为16.6 5%,Mg含量为7 37 6,平均为7 4.33,接近于原生岩浆范围(6 8 7 5),表明该处岩浆可能未经历明显的结晶分异、同化混染或AFC等过程。TiO2含量为0.32%0.7 2%,平均为0.51%,远低于碱性洋岛玄武岩的平均值(2.9
15、0%);Na,0含量为0.7 8%1.13%,平均为0.91%;K,0含量为0.0 8%0.2 4%,平均为0.13%;Naz0/K,0比值为4.2 510,显示富钠贫钾的特征;P20s含量较低,比值为0.0 3%0.0 7%,平均为0.0 42%。4.2利稀土元素及微量元素根据研究区前弧玄武岩微量特征和稀土元表1研究区前弧玄武岩主量元素含量(%)及特征参数Table 1 Main element content(%)and characteristic parameters of FAB in the research area样品号cghb-1-1Si0,45.49Ti020.34A120
16、311.15Fe2032.97Feo7.14Mno0.18MgO17.63Cao8Na.01.02K.00.24P200.03LOI4.59Total99.68Mg760.37TFe20310.91TFeO10.29Na,0/K,04.25福建地质GeologyofFujiancghb-1-2cghb-1-344.8245.70.360.3211.410.82.913.217.166.420.160.1616.416.169.5410.691.130.950.160.120.030.044.764.3699.7699.7775760.450.2610.8710.3510.279.747.067
17、.92第42 卷素含量参数特征(表2)显示,样品稀土含量较低,主要为16.6 510 53.1910 ,平均为31.27X10,L R EE/H R EE比值为0.7 7 3.2 3,平均为1.7 4;(La/Yb)比值为0.42 1.7 2,平均值为1.0 1。低的LREE/HREE和(La/Yb)比值,表明该类岩石的稀土分馏程度低。8 Eu值为0.911.2 6,平均为1.0 1,不具有Eu异常,表明原岩在岩浆形成和演化过程中没有发生明显的斜长石的分离结晶作用。在球粒陨石标准化REE配分模式图上(图2),大部分样品表现出轻稀土弱亏损的缓“左倾”形态,与马里亚纳前弧玄武岩(FAB)比较接近。
18、在上水南前弧玄武岩微量元素原始地慢蛛网图上(图3),呈现出一定的选择性富集隆凹曲线的特征。大离子亲石元素(LILE)Cs、Ba、Sr 等相对富集,且变化波动大;高场强元素(HFSE)Ce、Zr、H f、Sm、Y、Y b 等分异较弱。所有样品的高场强元素(HFSE)和稀土元素(REE)均表现出较好的一致性。变化曲线处于马里亚纳FAB中间,整体与大洋中脊玄武岩(MORB)类似,但是具有一定的差异。cghb-2-141.690.6313.383.717.280.216.39.060.780.080.045.2699.55730.8111.811.219.75cghb-2-240.720.6813.6
19、73.477.720.1916.778.550.80.080.045.6699.59734.712.0511.510cghb-2-341.40.7213.523.597.560.216.648.630.790.080.075.3299.69731.1511.9911.49.88第2 期Table 2 Trace elements countent、r a r e e a r t h e l e m e n t s c o u n t e n t a n d c h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r s o f Sh a n g s h u i
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