周小棟

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

俯沖增生雜巖形成于匯聚板塊邊緣俯沖帶環(huán)境，主要由洋殼物質(zhì)構(gòu)成，包括大洋巖石圈上部的沉積地層和少量下部的巖漿巖，實(shí)際上是大洋巖石圈“彭羅斯型”蛇綠巖地層序列在俯沖帶位置被破壞并重新排列而形成的，作為古洋盆和匯聚板塊邊界的直接判別標(biāo)志，其結(jié)構(gòu)和組成特征也是研究洋板塊演化、陸殼增長(zhǎng)和殼-幔相互作用的直接載體[1-4]。

近年來，在開展1∶5萬造山帶混雜巖區(qū)地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)上，有學(xué)者[5](1)福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建1∶5萬建甌市、南雅、玉山、西溪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2018。將閩西北建甌一帶發(fā)育的原新元古代馬面山(巖)群厘定為一套俯沖增生雜巖系，并命名為馬面山俯沖增生雜巖，但對(duì)該套構(gòu)造巖石的構(gòu)造屬性、背景和形成時(shí)代還缺乏深入研究。此次工作通過對(duì)馬面山俯沖增生雜巖帶內(nèi)廣泛發(fā)育的斜長(zhǎng)角閃巖(變質(zhì)基性巖巖塊)，開展地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)等方面的研究，對(duì)原巖類型、成巖時(shí)代和大地構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行探討，為馬面山俯沖增生雜巖的厘定及形成時(shí)代提供證據(jù)，也為恢復(fù)古洋盆物質(zhì)組成和演化過程提供線索。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華夏地塊位于揚(yáng)子克拉通的東南緣，呈北東向展布，二者東北部以江山—紹興斷裂帶為界，中部和西南部以江南造山帶的南緣為界[6](圖1-a)。政和—大埔斷裂帶為福建境內(nèi)一級(jí)構(gòu)造單元的劃分界線，其西側(cè)屬華夏地塊，以較發(fā)育前寒武基底變質(zhì)巖、 早古生代地層和加里東期花崗巖為特點(diǎn)；東側(cè)為東南沿海中生代巖漿巖帶，以廣泛發(fā)育中生代巖漿巖為特點(diǎn)[7-8]。隨著造山帶混雜巖研究的深入，有學(xué)者(2)浙江省地質(zhì)調(diào)查院，江山—紹興拼合帶地質(zhì)構(gòu)造研究成果報(bào)告，2015。認(rèn)為麗水—余姚(政和—大埔北延段)斷裂帶為華夏古陸內(nèi)部微古陸之間匯聚而形成的拼合帶，亦有學(xué)者[9]將整個(gè)麗水—余姚(浙江段)、政和—大埔(福建段)斷裂帶厘定為古陸塊匯聚拼合形成的結(jié)合帶。

圖1 馬面山俯沖增生雜巖帶大地構(gòu)造位置圖(a)及地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Geotectonic location map (a) and geological map (b) within the Mamianshan subbduction-accretionary complex zone1—第四系；2—馬面山俯沖增生雜巖基質(zhì)；3—變質(zhì)碳酸鹽巖巖塊；4—變質(zhì)硅質(zhì)巖巖塊；5—變質(zhì)基性巖巖塊；6—古元古代麻源巖群；7—花崗斑巖；8—晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖；9—中泥盆世花崗巖；10—古元古代正長(zhǎng)花崗巖；11—侵入界線；12—斷層；13—韌性變形帶；14—測(cè)年樣品位置及編號(hào)

閩西北建甌馬面山俯沖增生雜巖帶處于政和—大埔斷裂帶的北段，呈北東向展布，寬為3～7 km，長(zhǎng)為25～30 km，與西北和東南側(cè)的殘留裂離微古陸塊(麻源巖群)呈斷層接觸(圖1-b)。馬面山俯沖增生雜巖由基質(zhì)和巖塊組成，基質(zhì)主要為片巖和變粒巖類；巖塊類型主要有變基性巖、變硅質(zhì)巖、變碳酸鹽巖等，其中各類型巖塊或單獨(dú)發(fā)育、或不同類型巖塊組合產(chǎn)出，巖塊多數(shù)呈透鏡狀、團(tuán)塊狀，長(zhǎng)軸呈北東向展布，巖塊規(guī)模從數(shù)厘米至數(shù)千米。巖塊和基質(zhì)呈斷層接觸，局部呈韌性剪切接觸，可能為古陸塊匯聚拼合過程伴生的韌性變形構(gòu)造，根據(jù)俯沖增生雜巖帶內(nèi)發(fā)育的各尺度的變形構(gòu)造判斷為左行剪切[5]。

2 地質(zhì)學(xué)和巖石學(xué)特征

閩西北建甌馬面山俯沖增生雜巖帶內(nèi)廣泛發(fā)育變基性巖巖塊，巖性以斜長(zhǎng)角閃巖為主，根據(jù)構(gòu)造產(chǎn)狀、巖石(塊)組合、巖性變化等宏觀地質(zhì)特征，可以劃分為2類。

第一類斜長(zhǎng)角閃巖：主要分布在該帶中段建甌丘墩、展邊一帶，以變質(zhì)基性巖和碳酸鹽巖組合共生為特點(diǎn)，露頭上表現(xiàn)為巨厚塊狀、厚層狀的斜長(zhǎng)角閃巖與石英透輝石巖呈似層-互層狀產(chǎn)出，偶見呈團(tuán)塊狀產(chǎn)于石英透輝石巖中，二者界線截然(照片1-a)。在該帶西南段八外洋一帶，深部也發(fā)育一套斜長(zhǎng)角閃巖和大理巖組合，二者呈似互層狀產(chǎn)出。該套變質(zhì)基性巖和變質(zhì)碳酸鹽組合整體又呈無根、團(tuán)塊狀的構(gòu)造巖塊發(fā)育于基質(zhì)中。

第二類斜長(zhǎng)角閃巖：在巖帶內(nèi)發(fā)育廣泛，從建甌折歷、張墩至黃塘、高門和義安一帶均有發(fā)育，呈透鏡狀、團(tuán)塊狀單獨(dú)產(chǎn)于基質(zhì)中，斜長(zhǎng)角閃巖與基質(zhì)片理產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)，二者呈斷層接觸(照片1-b)。局部斜長(zhǎng)角閃巖內(nèi)較發(fā)育深熔成因的花崗質(zhì)脈體，脈體發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，呈“N”型、腸狀無根褶皺狀(照片1-c)或呈“σ”型旋轉(zhuǎn)斑晶狀(照片1-d)。

照片1 馬面山俯沖增生雜巖帶內(nèi)2類斜長(zhǎng)角閃巖的地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)特征Photo.1 Geological and petrological characteristics of two types of plagioclase amphibolite within the Mamianshan Subbduction-accretionary Complex Zone

2類斜長(zhǎng)角閃巖的巖石學(xué)特征相似，呈粒柱狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石(30%～35%)、角閃石(65%～70%)和少量黑云母組成，粒徑為0.1～0.6 mm。

3 分析方法和結(jié)果

3.1 分析方法

用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年的采集樣品為新鮮斜長(zhǎng)角閃巖。鋯石分選在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院完成。鋯石制靶及CL照相在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成，測(cè)試方法及流程[10]。鋯石U-Pb年齡諧和圖及加權(quán)平均年齡計(jì)算采用Isoplot/Exver 3[11]完成。

主量和微量元素在福建省地質(zhì)測(cè)試中心完成，其中主量元素采用RIX-2100型XRF玻璃熔餅法測(cè)試，微量元素采用日本安捷倫公司生產(chǎn)的Agilent 7500a型ICP-MS測(cè)試，詳細(xì)分析步驟[12]。

3.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

第一類斜長(zhǎng)角閃巖：樣品采自于建甌丘墩的似層狀斜長(zhǎng)角閃巖(Rtw2041-1)，鋯石主要呈無色半透明，以他形粒狀、近等軸狀為主，粒徑為60～150 μm，CL圖像顯示多數(shù)鋯石呈冷杉樹葉狀分帶或無分帶結(jié)構(gòu)，部分鋯石發(fā)育典型的“核邊”結(jié)構(gòu)，發(fā)育20～60 μm的增生邊，表現(xiàn)出類似變質(zhì)鋯石的特征[13]；樣品共完成50個(gè)測(cè)點(diǎn)(表1)，測(cè)試結(jié)果顯示諧和度基本優(yōu)于90%，Th/U比值較低，為0.21～0.8；206Pb/238U表面年齡為336.1～403.3 Ma，主要集中在394～403 Ma(n=8)和370～390 Ma(n=38)，并獲得(399±3.5)Ma(MSWD=0.45)、(388±1.8)Ma(MSWD=1.19)的2組加權(quán)平均年齡，可能代表了巖石角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用的年齡(圖2)。另在鋯石增生邊獲得341.3 Ma、336.1 Ma的表面年齡，表明在區(qū)域變質(zhì)作用之后亦有多期熱事件作用。

第二類斜長(zhǎng)角閃巖：共采集2件樣品，1件采自建甌東粵村(Rtw3282-1)，鋯石呈無色-棕色，半透明為主，呈自形-半自形的長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)為150～250 μm，寬為60～120 μm，鋯石多發(fā)育較寬的振蕩環(huán)帶，顯示典型基性巖漿鋯石[13]的特點(diǎn)。共測(cè)試了13個(gè)點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果多數(shù)諧和度優(yōu)于90%，Th/U比值均大于0.4，為巖漿成因鋯石[13]。206Pb/238U表面年齡為393.5～465.7 Ma，在諧和圖上多數(shù)沿演化線分布，獲得(441.8±4.7)Ma(MSWD=0.32，n=8)加權(quán)平均年齡，代表原巖的成巖年齡(圖3)。測(cè)點(diǎn)1，3的206Pb/238U表面年齡為(454.6±7.06)Ma、(465.7±7.95)Ma，可能為混合年齡；測(cè)點(diǎn)8，9和13的206Pb/238U表面年齡為393.5～402.8 Ma，且偏離演化線，顯示有鉛丟失，表明成巖之后又經(jīng)歷熱事件作用，可能代表了后期角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用，這與第一類斜長(zhǎng)角閃巖厘定的變質(zhì)年齡(399±3.5)Ma基本相當(dāng)。

另1件樣品采自建甌黃塘村(PM121-17)，鋯石呈無色，透明-半透明，他形粒狀、近等軸狀，粒徑為60～80 μm，弱面狀分帶，局部發(fā)育增生邊，共測(cè)試分析了4個(gè)測(cè)點(diǎn)，從測(cè)試結(jié)果看Th/U比值均小于0.4，均顯示變質(zhì)鋯石[13]的特點(diǎn)。206Pb/238U表面年齡為409.3～431.8 Ma，諧和度好，計(jì)算獲得(411±19)Ma(MSWD=0.095)的加權(quán)平均年齡，可能代表角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用的年齡(圖4)。

表1 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果

Table 1 The U-Pb age test results of plagioclase LA-ICP-MS zirconite in the study area

測(cè)點(diǎn)Th/U同位素比值表面年齡207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ206Pb/238U1σ諧和度(%)Rtw2041-1-10.550.05550.00190.49320.01610.06450.0008403.05.098Rtw2041-1-20.530.05640.00150.50270.01280.06460.0008403.34.697Rtw2041-1-30.600.05710.00160.49590.01380.06300.0008393.64.996Rtw2041-1-40.560.05590.00150.45590.01170.05930.0007371.44.597Rtw2041-1-50.710.05600.00130.47740.01110.06170.0008386.04.697Rtw2041-1-60.610.05380.00180.45880.01460.06180.0007386.44.499Rtw2041-1-70.620.05770.00150.48500.01280.06050.0007378.54.594Rtw2041-1-80.740.05710.00130.47680.01020.06030.0006377.43.695Rtw2041-1-90.610.05660.00150.47710.01190.06110.0008382.25.096Rtw2041-1-100.700.05470.00150.45980.01300.06060.0008379.24.798Rtw2041-1-110.710.05620.00160.47840.01390.06140.0008384.34.796Rtw2041-1-120.740.05890.00190.48910.01390.06020.0008376.54.992Rtw2041-1-130.670.05650.00150.48760.01270.06210.0008388.64.896Rtw2041-1-140.450.05380.00140.44110.01080.05910.0007370.44.199Rtw2041-1-150.660.05340.00210.42330.01510.05730.0011359.46.999Rtw2041-1-160.590.05550.00160.43580.01130.05720.0007358.44.597Rtw2041-1-170.630.05360.00150.45020.01290.06050.0007378.94.599Rtw2041-1-180.520.05820.00200.49350.01540.06170.0008386.05.194Rtw2041-1-190.700.05600.00180.48020.01460.06190.0008387.04.897Rtw2041-1-200.660.05600.00170.46610.01340.06010.0007376.44.596Rtw2041-1-210.580.05280.00320.45060.02840.06090.0010381.36.399Rtw2041-1-220.630.05490.00140.48450.01210.06350.0008396.74.698Rtw2041-1-230.630.05490.00150.47380.01210.06220.0008389.34.798Rtw2041-1-240.580.05390.00180.46520.01560.06220.0008389.34.899Rtw2041-1-250.410.05470.00150.46250.01180.06110.0007382.34.599Rtw2041-1-260.440.05570.00190.47530.01520.06170.0008386.15.197Rtw2041-1-270.210.05540.00140.47470.01190.06170.0008386.04.697Rtw2041-1-280.630.05890.00200.43780.01450.05350.0008336.14.990Rtw2041-1-290.710.05350.00150.45190.01250.06090.0008381.14.699Rtw2041-1-300.730.05570.00170.47190.01430.06090.0009381.05.297Rtw2041-1-310.630.05510.00160.46130.01250.06050.0008378.75.098Rtw2041-1-320.740.07280.00250.62090.02390.06140.0011384.26.875Rtw2041-1-330.570.05800.00210.49140.01870.06100.0009381.75.393Rtw2041-1-340.400.05150.00160.44450.01290.06240.0007390.24.595Rtw2041-1-350.640.05380.00150.44940.01140.06070.0008379.95.199Rtw2041-1-360.730.05240.00150.46360.01320.06380.0008398.64.896

續(xù)表1

測(cè)點(diǎn)Th/U同位素比值表面年齡207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ206Pb/238U1σ諧和度(%)Rtw2041-1-370.550.05430.00160.46330.01320.06180.0008386.75.099Rtw2041-1-380.350.06250.00290.51920.02460.06020.0010376.76.188Rtw2041-1-390.700.05220.00150.44480.01270.06170.0008386.04.796Rtw2041-1-400.560.05420.00200.47230.01730.06350.0010396.86.198Rtw2041-1-410.570.06010.00300.49610.02220.06040.0012378.07.392Rtw2041-1-420.590.05330.00190.44990.01670.06090.0010380.85.899Rtw2041-1-430.540.05260.00260.44280.02110.06090.0012381.27.497Rtw2041-1-440.780.05390.00140.46240.01200.06160.0008385.64.999Rtw2041-1-450.800.05220.00140.46090.01190.06360.0009397.35.296Rtw2041-1-460.560.06720.00520.54730.03960.06030.0018377.211.183Rtw2041-1-470.600.05690.00230.47230.01840.05970.0011373.86.995Rtw2041-1-480.470.05420.00190.46870.01610.06220.0009389.05.599Rtw2041-1-490.530.06290.00250.47680.01790.05440.0009341.35.485Rtw2041-1-500.610.05510.00180.48920.01550.06370.0010397.95.998Rtw3282-1-11.470.06060.00190.61080.01090.07310.0012454.67.0677Rtw3282-1-20.960.05580.00170.54640.00990.07100.0011442.26.87100Rtw3282-1-30.580.05700.00240.58890.01970.07490.0013465.77.9596Rtw3282-1-41.100.05590.00170.54710.00970.07100.0011442.26.8299Rtw3282-1-50.750.05580.00170.53670.00930.06970.0011434.46.6498Rtw3282-1-61.270.05590.00180.55310.01120.07180.0012446.76.92100Rtw3282-1-71.610.05570.00180.54710.01060.07120.0011443.36.83100Rtw3282-1-81.500.05460.00170.48580.00880.06450.0010402.86.18101Rtw3282-1-91.620.05710.00180.50710.00900.06440.0010402.66.1584Rtw3282-1-100.150.05580.00170.55020.00940.07150.0011445.36.75100Rtw3282-1-111.560.05580.00170.54530.00930.07090.0011441.36.6799Rtw3282-1-121.250.05660.00180.55010.00990.07050.0011439.36.6494Rtw3282-1-130.380.05780.00180.50170.00840.06300.0010393.55.9379PM121-17-10.400.05840.00490.52430.04440.06590.0023411.6613.7396PM121-17-20.200.06220.00700.51940.05420.06560.0029409.3417.6596PM121-17-30.000.06140.01040.52530.08270.06620.0040413.2224.4696PM121-17-40.150.13620.01951.17190.15410.06930.0048431.8729.0241

圖2 第一類斜長(zhǎng)角閃巖(Rtw2041-1)典型鋯石CL圖像、鋯石諧和圖及加權(quán)平均年齡值Fig.2 Typical zircon CL images, Zircon harmonic maps and weighted average age values of NO.1 plagioclase diorite (Rtw2041-1)

圖3 東粵第二類斜長(zhǎng)角閃巖(Rtw3282-1)典型鋯石CL圖、U-Pb年齡諧和圖及加權(quán)平均年齡Fig.3 Typical zircon CL images, Zircon harmonic maps and weighted average age values of Dongyue NO.2 plagioclase diorite (Rtw3282-1)

圖4 黃源第二類斜長(zhǎng)角閃巖(PM121-17)典型鋯石CL圖、U-Pb諧和圖及加權(quán)平均年齡值Fig.4 Typical zircon CL images, Zircon harmonic maps and weighted average age values of Huangyuan NO.2 plagioclase diorite(PM121-17)

3.3 全巖主量、微量元素

針對(duì)第一、二類斜長(zhǎng)角閃巖，分別完成5，6件全巖元素地球化學(xué)分析樣(表2)。

表2 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖主量元素(%)、微量元素(×10-6)含量

續(xù)表2

第一類斜長(zhǎng)角閃巖SiO2含量較低且變化較大，扣除燒失量(LOI)后為46.17%～50.94%，均處于基性巖范疇；Al2O3含量變化為12.23%～13.12%；TiO2含量較高，為3.15%～4.17%；TFe2O3含量變化范圍較小，為14.61%～16.04%；全堿(Na2O+K2O)含量變化較大，為3.8%～4.76%；MgO含量為5.41%～6.21%，Mg#值為41～44，低于原生巖漿范圍(68～75)[14]，表明原始巖漿經(jīng)歷一定程度的演化。第二類斜長(zhǎng)角閃巖SiO2含量扣除燒失量(LOI)后為45.94%～51.18%，屬基性巖；Al2O3含量變化較大，為8.53%～14.80%；TiO2含量稍低，為1.06%～1.75%；TFe2O3含量為10.22%～16.13%；Na2O和K2O含量變化較大，分別為1.03%～2.18%、0.88%～2.7%；MgO含量較高且變化大，為7.08%～12.03%，Mg#值為48～70，平均為54，低于原生巖漿范圍(68～75)[14]，表明原始巖漿經(jīng)歷一定程度的演化。

圖5 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖Nb/Y-Zr/Ti分類圖解Fig.5 Nb/Y、Zr/Ti classification diagram of the amphibolite in the study area

此次研究對(duì)斜長(zhǎng)角閃巖的巖石類型和系列判別、原巖恢復(fù)、巖石成因及構(gòu)造環(huán)境分析等方面，主要依據(jù)高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)、HREE、Y、Yb、V、Ni、Cr等在各類地質(zhì)作用過程中較穩(wěn)定的元素[15]。在不活潑元素Nb/Y-Zr/Ti圖解[16]中，2類斜長(zhǎng)角閃巖分別投影在堿性玄武巖和玄武巖區(qū)(圖5)。

第一類斜長(zhǎng)角閃巖稀土總量較高，ΣREE為196.54×10-6～235.51×10-6；在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式圖上一致性較好，均表現(xiàn)出類似典型OIB的特征(圖6-a)，強(qiáng)烈富集輕稀土的右陡傾型分布模式，輕重稀土分餾程度強(qiáng)，LREE/HREE比值為4.68～4.87，(La/Yb)N為4.89～5.15，δEu值為0.96～1.15，無明顯負(fù)銪異常，暗示巖漿形成和演化過程中無明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。

第二類斜長(zhǎng)角閃巖稀土元素總量較低，ΣREE為48.72×10-6～106.33×10-6。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖上一致性稍差，可能暗示形成于不同的構(gòu)造環(huán)境或具不同的巖石成因。根據(jù)稀土元素配分模式可以劃分2組：第一組(2-1，2-2，2-3)ΣREE為60.46×10-6～106.33×10-6，輕重稀土分餾較強(qiáng)，LREE/HREE比值為3.06～7.08(平均4.54)，(La/Yb)N為2.68～8.24(平均5.10)，為輕稀土富集的右傾分布模式，整體表現(xiàn)出類似島弧玄武巖的特征，δEu值為0.86～0.97，顯示弱負(fù)銪異常，表明巖漿形成和演化過程中有斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用；第二組(2-4，2-5，2-6)稀土元素總量低于第一組，ΣREE為48.72×10-6～87.11×10-6，輕重稀土分餾不明顯，LREE/HREE為2.03～3.82(平均2.65)，(La/Yb)N1.4～2.16(平均1.65)，表現(xiàn)出類似富集型洋中脊玄武巖(E-MORB)的平坦型分布模式，δEu值為0.94～1.22，無明顯負(fù)銪異常，暗示巖漿形成和演化過程中無明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。

在微量元素蛛網(wǎng)圖上，第一類斜長(zhǎng)角閃巖中大離子親石元素(Rb、Ba、Th、U、K)和高場(chǎng)強(qiáng)元素(Zr、Hf、Ti)均無明顯的正、負(fù)異常，表現(xiàn)出類似典型OIB的Nb、Ta、LREE富集的不相容元素配分型式(圖6-b)。

圖6 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)Fig.6 Scheroid meteorite standardized rare earth element partition pattern map (a) and original mantle standardized trace element cobweb map (b) of the amphibolite in the study area

第二類斜長(zhǎng)角閃巖均表現(xiàn)出大離子親石元素(Rb、Ba、K、U)一定的富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素(P、Zr)略虧損，均發(fā)育明顯Nb、Ta虧損槽。相比之下，第一組Rb、K、U富集、Nb、Ta 、Zr虧損程度更強(qiáng)，表現(xiàn)出與板塊俯沖消減作用有關(guān)的島弧玄武巖的特點(diǎn)；相較于典型的島弧玄武巖，第二組則大離子親石元素含量偏低，可能暗示巖石的形成受俯沖板片析出流體的作用弱于成熟島弧玄武巖，結(jié)合該組又表現(xiàn)出一定的E-MORB的特征，推測(cè)其原巖形成可能與洋殼內(nèi)部相對(duì)較弱的初始俯沖作用有關(guān)。

4 討論

4.1 原巖恢復(fù)、巖石成因和構(gòu)造環(huán)境分析

從SiO2含量來看，2類斜長(zhǎng)角閃巖的原巖均屬基性巖。在Nb/Y-Zr/Ti圖解中分別落入堿性玄武巖和玄武巖區(qū)；在MgO-CaO-TFeO圖解中，2類斜長(zhǎng)角閃巖均投影在正斜長(zhǎng)角閃巖區(qū)內(nèi)或附近(圖7)；在ΣREE-La/Yb圖解中，均落在玄武巖區(qū)(圖8)。綜合判斷，認(rèn)為2類斜長(zhǎng)角閃巖均為正變質(zhì)巖，原巖為基性火山巖類，分別為堿性玄武巖和玄武巖類。這與前人[17-18]認(rèn)為福建中、北部馬面山(巖)群中發(fā)育的斜長(zhǎng)角閃巖類的原巖為玄武巖類的觀點(diǎn)基本一致。

圖7 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖MgO-CaO-TFeO判別圖解 [19]Fig.7 MgO-CaO-TFeO discriminant diagram of the amphibolite in the study area

圖8 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖∑REE-La/Yb判別圖解 [20] Fig.8 ∑REELa/Yb discriminant diagram of the amphibolite in the study area

由于巖石經(jīng)歷角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用，且后期受地殼流體作用較強(qiáng)，因此討論地殼混染、巖漿源區(qū)特征及巖石成因等主要依據(jù)較穩(wěn)定的高場(chǎng)強(qiáng)元素和HREE。Ti元素在地質(zhì)過程中比較穩(wěn)定，并且Ti負(fù)異常(相對(duì)于Eu)通常被認(rèn)為是成巖有陸殼參與的特征之一[21]。在微量元素蛛網(wǎng)圖中顯示，2類斜長(zhǎng)角閃巖均未表現(xiàn)明顯的負(fù)異常，可能暗示成巖過程中陸殼物質(zhì)參與有限或幾乎無貢獻(xiàn)。Lu和Yb具有相似的地球化學(xué)行為，Lu/Yb比值不受分離結(jié)晶和部分熔融過程影響，幔源巖漿Lu/Yb比值為0.14～0.15，而與陸殼相關(guān)的巖漿比值則為0.16～0.18[21]。第一類斜長(zhǎng)角閃巖Lu/Yb比值為0.13～0.14，第二類斜長(zhǎng)角閃巖Lu/Yb比值為0.14～0.15，表明均起源于地幔源區(qū)而沒有明顯陸殼物質(zhì)混染。周麗婭等[22]通過對(duì)原馬面山群中斜長(zhǎng)角閃巖Nb地球化學(xué)特征研究認(rèn)為，其原巖基本來源于地幔。

巖漿在分離結(jié)晶作用中隨著超親巖漿元素的富集，親巖漿元素豐度也幾乎同步增長(zhǎng)，因此La/Sm、Zr/Sm比值均基本保持為一常數(shù)。但在平衡部分熔融過程中，由于La 在結(jié)晶相和熔體之間的分配系數(shù)比Sm小，即不相容性更強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致La在熔體中富集的速度明顯要快于Sm。因此La-La/Sm和Zr-Zr/Sm圖解常用來判別巖石的成巖方式[23]。從圖10-a、10-b可以看出，2類斜長(zhǎng)角閃巖均表現(xiàn)出隨著La、Zr豐度的增高，La/Sm比值和Zr/Sm比值逐漸增大的趨勢(shì)；在Rb/Nb-Rb/Zr圖解[24]中，2類斜長(zhǎng)角閃巖均表現(xiàn)為直線型正斜率平行部分熔融演化趨勢(shì)，均指示2類斜長(zhǎng)角閃巖的原巖為幔源巖漿部分熔融的產(chǎn)物(圖10-c)。

圖9 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖La-La/Sm(a)、Zr - Zr/Sm(b)和Rb/Nb-Rb/Zr(c)圖解Fig.9 La-La/Sm(a)、Zr-Zr/Sm(b)和Rb/Nb-Rb/Zr(c)discriminant diagram of the amphibolite in the study area

Th/Yb、Nb/Yb和Ta/Yb[25]比值常用來區(qū)分與俯沖有關(guān)和無關(guān)的玄武巖，可以判斷地幔源區(qū)和巖漿上升過程中流體或熔體對(duì)微量元素的貢獻(xiàn)，未受俯沖消減作用影響的巖石應(yīng)投影在地幔序列里，而與俯沖有關(guān)的巖石會(huì)受俯沖來源流體作用，導(dǎo)致巖漿中富集Th，所以Th/Yb比值高于地幔趨勢(shì)線。在Nb/Yb-Ta/Yb圖解中，第一類斜長(zhǎng)角閃巖均投影在地幔序列或附近，且表現(xiàn)出向OIB演化的趨勢(shì)，表明其成因與板塊俯沖作用無關(guān)；第二類斜長(zhǎng)角閃巖均投影在地幔序列的上方，表明其成因與俯沖消減作用有關(guān)，且投影情況表現(xiàn)出與稀土元素配分型式相似的分組特點(diǎn)：第一組(2-1，2-2，2-3)投影在島弧玄武巖區(qū)(陸緣弧)；第二組(2-4，2-5，2-6)3件樣品投影在島弧玄武巖與地幔序列之間的弱俯沖相關(guān)區(qū)(weak subduction signal)，表現(xiàn)出由富集型洋中脊玄武巖(E-MORB)向島弧玄武巖演化的趨勢(shì)，可能暗示斜長(zhǎng)角閃巖并非形成于成熟的島弧，也非典型洋中脊，而是洋殼內(nèi)部發(fā)生初始俯沖作用的前弧區(qū)域(圖10)，這與微量元素蛛網(wǎng)圖上表現(xiàn)出的特征亦是吻合的。

在Hf/3-Th-Nb/16圖解[26]中，第一類斜長(zhǎng)角閃巖有4件樣品落入板內(nèi)拉斑玄武巖區(qū)內(nèi)，表明其可能形成于與俯沖作用無關(guān)的板內(nèi)(類似洋島)環(huán)境；第二類斜長(zhǎng)角閃巖投影也同樣表現(xiàn)出分2組的特點(diǎn)，第一組投影在與活動(dòng)大陸邊緣(陸緣弧)密切相關(guān)的鈣堿性玄武巖(CAB)區(qū)，第二組投影在島弧玄武巖和洋中脊玄武巖之間的過渡區(qū)域(圖11)，這與Nb/Yb-Ta/Yb圖解中表現(xiàn)的特征極其類似，既表現(xiàn)出島弧玄武巖特征，又類似洋中脊玄武巖的地球化學(xué)特征。

綜合分析認(rèn)為第一類斜長(zhǎng)角閃巖在稀土元素配分模式和微量元素等方面均表現(xiàn)出類似典型洋島-海山玄武巖的特征，宏觀地質(zhì)上呈斜長(zhǎng)角閃巖+石英透輝石巖或大理巖呈似層-互層狀產(chǎn)出，其原巖組合應(yīng)與典型的洋島-海山成因的玄武巖+碳酸鹽巖組合，因此認(rèn)為該類斜長(zhǎng)角閃巖的原巖為類似具OIB特征的幔源巖漿部分熔融的產(chǎn)物。

圖10 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖Nb/Yb-Ta/Yb圖解Fig.10 Diagram the Nb/Yb-Ta/Yb of diagonal amphibole in the study area

圖11 研究區(qū)斜長(zhǎng)角閃巖Hf/3-Th-Nb/16圖解 [20] Fig.11 Discriminating diagrams of Hf/3-Th-Nb/16 of diagonal amphibole in the study area

第二類斜長(zhǎng)角閃巖在稀土元素配分型式、微量元素蛛網(wǎng)圖和構(gòu)造環(huán)境判別圖解中均表現(xiàn)出可以劃分為2類形成于不同構(gòu)造環(huán)境或不同成因的特點(diǎn)。第一組為緩右傾的稀土元素配分模式，大離子親石元素富集、高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，表現(xiàn)出類似成熟島弧玄武巖的特點(diǎn)，且在構(gòu)造環(huán)境判別圖解中投影在島弧鈣堿性玄武巖或陸緣弧區(qū)；張旗等[27]認(rèn)為具有島弧火山巖地球化學(xué)特征的玄武巖并不一定形成于島弧環(huán)境，也有可能形成于板內(nèi)環(huán)境且受到陸殼物質(zhì)的混染，該類斜長(zhǎng)角閃巖的Lu/Yb比值特征表明其成巖過程中并沒有明顯陸殼物質(zhì)混染，因此也排除了板內(nèi)玄武巖的可能，進(jìn)一步佐證了該類斜長(zhǎng)角閃巖原巖應(yīng)形成于島弧環(huán)境。綜合分析認(rèn)為該組斜長(zhǎng)角閃巖原巖可能形成于洋殼俯沖作用末期活動(dòng)大陸邊緣(陸緣弧)背景下。第二組斜長(zhǎng)角閃巖稀土元素配分呈平坦型、弱富集大離子親石元素且又明顯低于島弧玄武巖，在Nb/Yb-Ta/Yb圖解中均投影在地幔序列上方、島弧和洋中脊之間的弱俯沖區(qū)，指示其原巖形成的構(gòu)造環(huán)境與俯沖作用有關(guān)，但受俯沖消減作用影響的程度弱于成熟島弧環(huán)境，在Hf/3-Th-Nb/16判別圖解中也表現(xiàn)出由洋中脊玄武巖區(qū)向島弧玄武巖過渡的區(qū)域。這與在馬里亞納海溝前弧環(huán)境發(fā)現(xiàn)的MORB-Like(似洋中脊)型島弧玄武巖在地球化學(xué)特征上非常相似，該類玄武巖是指洋盆開始轉(zhuǎn)化形成大陸時(shí)的與洋板塊內(nèi)部初始俯沖作用有關(guān)的、具有特殊地球化學(xué)特征的拉斑玄武巖，這些玄武巖熔巖是在洋板塊內(nèi)部俯沖開始不久以后發(fā)生伸展作用的首次噴發(fā)的熔巖，這些熔巖的地球化學(xué)特征比島弧拉斑玄武巖更像擴(kuò)張中心的洋中脊噴發(fā)的玄武巖，但又不是產(chǎn)出在洋中脊，而是前弧玄武巖，又稱MORB-Like的島弧拉斑玄武巖[28-31]。認(rèn)為第二組斜長(zhǎng)角閃巖的原巖可能為形成于洋殼內(nèi)部初始俯沖背景下、前弧環(huán)境下首次噴發(fā)的玄武巖漿部分熔融的產(chǎn)物，并受到俯沖洋殼析出流體影響，且影響程度明顯低于成熟的島弧玄武巖。

4.2 成巖時(shí)代討論

前人針對(duì)閩西北建甌一帶原劃分的“馬面山巖群”中的石英角斑巖、變質(zhì)流紋巖或變質(zhì)玄武巖等開展鋯石U-Pb定年，結(jié)果主要集中在721～853 Ma[32-35]，其中在建甌、政和一帶的斜長(zhǎng)角閃巖類獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(853±4)Ma、(797±7)Ma[33-34]；在建甌龍北溪一帶獲得斜長(zhǎng)角閃巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(796.5±9.3)Ma，均代表了原巖的成巖年齡，主要集中在青白口紀(jì)至南華紀(jì)。福建省區(qū)域地質(zhì)志[8]中根據(jù)微古化石，也將“馬面山巖群”的時(shí)代歸屬新元古代，時(shí)間跨度相當(dāng)于青白口紀(jì)晚期-南華紀(jì)。曾雯[36]通過對(duì)華夏地塊閩西北變質(zhì)巖系中的長(zhǎng)英質(zhì)副片麻巖，即筆者厘定的馬面山俯沖增生雜巖的基質(zhì)部分，開展系統(tǒng)的原巖恢復(fù)和碎屑鋯石U-Pb測(cè)年工作，認(rèn)為其原巖主要為硬砂巖、長(zhǎng)石砂巖和巖屑砂巖等，其沉積時(shí)間上限不早于680 Ma，即新元古代之后。

近年來有學(xué)者[5]將閩西北建甌一帶發(fā)育的“馬面山巖群”厘定為一套俯沖增生雜巖，并根據(jù)其中各成因類型鋯石的U-Pb年齡和微體古生物信息，將其形成時(shí)代歸屬為新元古代-早古生代。筆者通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得一批較精確的成巖年齡，其中第一類斜長(zhǎng)角閃巖的2組加權(quán)平均年齡分別為(399±3.5)Ma(MSWD=0.45)、(388±1.8)Ma(MSWD=1.19)，代表了區(qū)域變質(zhì)作用時(shí)期峰期變質(zhì)年齡；針對(duì)東粵村發(fā)育的第二類斜長(zhǎng)角閃巖中發(fā)育典型的基性巖漿鋯石，獲得其原巖的成巖年齡為(441.8±4.7)Ma(MSWD=0.32)，其原巖可能為形成于陸緣弧環(huán)境的島弧鈣堿性玄武巖，并記錄為(393.5～402.8)Ma之間發(fā)育變質(zhì)熱事件；在黃源發(fā)育的第二類斜長(zhǎng)角閃巖中獲得(411±19)Ma(MSWD=0.095)的變質(zhì)年齡。

前人大量研究資料表明，華夏地塊之閩西北—浙西南地區(qū)發(fā)育的原劃分“元古代變質(zhì)巖系”在加里東期經(jīng)歷過一次強(qiáng)烈的構(gòu)造-熱事件，導(dǎo)致巖石發(fā)生變質(zhì)變形作用、強(qiáng)烈的花崗巖漿活動(dòng)和晚泥盆世區(qū)域角度不整合，對(duì)華南加里東構(gòu)造事件的時(shí)代，主要集中為420～400 Ma[33]。前人通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，加里東構(gòu)造-熱事件對(duì)華夏地塊閩西北地區(qū)變質(zhì)巖的強(qiáng)烈再造的時(shí)限進(jìn)行了精確約束，變質(zhì)變形時(shí)限為473～423 Ma[36]，深熔混合巖和花崗巖的成巖年齡為441～437 Ma[37]，浙西南地區(qū)加里東構(gòu)造-熱事件的時(shí)限為445～415 Ma[38]。結(jié)合此次測(cè)年成果，筆者認(rèn)為華夏地塊閩西北地區(qū)加里東期構(gòu)造事件不僅僅表現(xiàn)為變質(zhì)變形作用、深熔作用和酸性巖漿侵入作用，還包括與洋殼俯沖作用有關(guān)的島弧基性巖漿作用(約441 Ma)，且變質(zhì)變形作用的活動(dòng)時(shí)限也可延續(xù)至晚古生代早期(約388 Ma)。

4.3 地球動(dòng)力學(xué)背景討論

對(duì)于華南(包括揚(yáng)子板塊和華夏地塊)早古生代加里東造山運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)一直存在2種較大爭(zhēng)議觀點(diǎn)：一種認(rèn)為屬板塊構(gòu)造體制下的俯沖-碰撞造山；另一種認(rèn)為屬陸內(nèi)造山或板內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)，主要理由是缺乏洋殼俯沖-弧陸碰撞造山的關(guān)鍵證據(jù)，即代表洋殼物質(zhì)組成的早古生代蛇綠巖殘片和島弧火山巖[39]。

而此次工作在閩西北建甌馬面山俯沖雜巖帶內(nèi)厘定的類似OIB的變基性巖和大理巖組合巖塊、原巖為MORB-Like島弧拉斑玄武巖的變基性巖巖塊都顯示代表洋殼物質(zhì)的特征，且后者可能代表了洋-陸轉(zhuǎn)換背景下洋殼內(nèi)部發(fā)生初始俯沖作用的產(chǎn)物，而原巖形成于類似島弧或陸緣弧環(huán)境、且時(shí)代為早古生代末(約441 Ma)的變質(zhì)基性巖可能代表了洋殼俯沖作用末期的島弧火山巖。這也為華夏地塊發(fā)育的早古生代加里東造山作用應(yīng)屬板塊構(gòu)造體制下的洋殼俯沖作用和成熟洋盆提供了直接證據(jù)。由于此次工作未能厘定出原巖為MORB-Like島弧拉斑玄武巖的變基性巖的原巖形成年齡，從獲得的陸緣弧玄武巖的年齡分析，洋殼俯沖造山作用應(yīng)不晚于441 Ma，這與前人[40]認(rèn)為華南加里東造山作用的開始時(shí)間不晚于458 Ma，主造山時(shí)間可能為443 Ma非常相近。彭松柏等[39]在華夏地塊南部-桂東南岑溪一帶厘定的早古生代SSZ型蛇綠巖殘片形成時(shí)代為444～437 Ma，也為華夏地塊群存在早古生代洋盆和俯沖-增生碰撞造山提供了直接證據(jù)，而且厘定的洋殼俯沖作用的時(shí)代與此次筆者研究基本相當(dāng)。

浙西南地區(qū)發(fā)育的新元古代陳蔡群與閩西北地區(qū)原劃分的“建甌群(包括麻源巖群和馬面山巖群)”可以對(duì)比，前人[41]通過對(duì)陳蔡群發(fā)育的斜長(zhǎng)角閃巖開展系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，認(rèn)為構(gòu)造屬性為古洋殼殘片，原巖分別形成于古洋板塊背景下的洋島和島弧構(gòu)造背景，且陳蔡群中發(fā)育的石英巖(原巖為硅巖)也指示曾經(jīng)處于深海洋盆環(huán)境，大理巖的C、O同位素組成亦指示海相碳酸鹽巖，且大理巖與斜長(zhǎng)角閃巖亦共生發(fā)育，與閩西北建甌馬面山俯沖增生雜巖帶內(nèi)構(gòu)造巖塊的地質(zhì)構(gòu)造特征極其類似，變質(zhì)基性巖巖塊的原巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造背景也相似，上述特征均指示是由于洋殼的俯沖和增生碰撞造山作用導(dǎo)致的洋島和島弧型玄武巖、大洋沉積巖類等洋殼組成物質(zhì)在空間上的共存。

此次工作厘定的晚古生代初期的2期變質(zhì)作用時(shí)限分別為411 Ma左右和402～388 Ma，可能分別代表了洋殼俯沖和弧陸碰撞造山事件對(duì)應(yīng)的變質(zhì)變形作用，近年來的區(qū)調(diào)工作中在建甌東南部一帶亦發(fā)現(xiàn)形成于早-中泥盆世，年齡為403～370 Ma(數(shù)據(jù)未發(fā)表)的同/后碰撞花崗巖，可能為弧陸碰撞造山作用下的巖漿弧，且其碰撞時(shí)代可能為晚古生代初期。這也為馬面山俯沖增生雜巖形成之后可能先后經(jīng)歷了與洋殼俯沖和弧陸碰撞有關(guān)的變質(zhì)作用提供了證據(jù)。

5 結(jié)論

(1)建甌馬面山俯沖增生雜巖帶內(nèi)變基性巖巖塊的原巖分別為洋殼(OIB和前弧環(huán)境的MORB-like)玄武巖殘片和洋殼俯沖作用下形成的島弧(陸緣弧)玄武巖。

(2)通過鋯石U-Pb測(cè)年，獲得帶內(nèi)島弧(陸緣弧)玄武巖的成巖年齡為(441.8±4.7)Ma，各類變質(zhì)基性巖巖塊共發(fā)育2期變質(zhì)年齡分別為411 Ma左右和402～388 Ma。

(3)綜合測(cè)年結(jié)果和前人研究成果，認(rèn)為華夏地塊內(nèi)部閩西北—浙西南一帶發(fā)育早古生代末-晚古生代初的洋殼俯沖-弧陸碰撞造山作用。