何文興

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

在華夏地塊北部的浙江龍泉地區(qū)，于浙江龍泉地區(qū)龍泉群云母石英片巖中首次發(fā)現(xiàn)2顆冥古宙碎屑鋯石,其中一顆U-Pb年齡4 127 Ma為亞洲最古老的鋯石，另一顆鋯石核邊結(jié)構(gòu)明顯，核部年齡為4 100 Ma，變質(zhì)年齡為4 070 Ma，記錄了地球最早的變質(zhì)事件[1]。龍泉地區(qū)與福建毗鄰，大地構(gòu)造特點頗多類似，那么，福建省境內(nèi)華夏地塊形成時間能否找到更早的證據(jù)？

福建省境內(nèi)目前最老地層為古元古代，主要分布于閩北、閩西北地區(qū)，閩西南地區(qū)少量呈零星出露。古元古代變質(zhì)程度均達到高綠片巖相-低角閃巖相，巖層中普遍發(fā)育有長英質(zhì)、花崗質(zhì)、石英質(zhì)脈體*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建省區(qū)域地質(zhì)志，2011。。由于古老變質(zhì)地層的連續(xù)性、完整性受到強烈地殼演化的破壞，福建省境內(nèi)是否存在有比古元古代更早的巖石？最近完成的1∶5萬新泉等四幅區(qū)調(diào)在連城中村輝長玢巖中獲得鋯石年齡為3 565 Ma，證明了連城地區(qū)曾經(jīng)強烈卷入古太古代構(gòu)造熱事件。由此，福建華夏地塊基底的發(fā)展演化歷史可否追溯到古太古代甚至更早？筆者試圖從鋯石年齡方面提供新的資料，旨在引起以后地質(zhì)工作者的注意，為華夏地塊地球早期發(fā)展演化提供有力的證據(jù)。

1 地質(zhì)概況

新近紀(jì)輝長玢巖位于華夏地塊東南部的閩西南連城地區(qū)。輝長玢巖體平面形態(tài)呈東西向橢圓形展布，其面積約0.06 km2。輝長玢巖侵入于早石炭世林地組砂礫巖和中三疊世正長花崗巖中[2]，侵入界線清楚，并見有冷凝邊和烘烤邊，但未見捕虜體。根據(jù)巖石特征對比分析，將其時代暫置新近紀(jì)。

連城中村地區(qū)輝長玢巖周圍由侵入巖和沉積巖組成(圖1)，侵入巖以印支期的中三疊世花崗巖為主，規(guī)模大，呈巖基分布，燕山晚期的早白堊世花崗巖規(guī)模小，零星分布。沉積巖以晚泥盆世—早三疊世地層為主,晚三疊世—晚白堊世地層呈北東向分布。

2 巖石學(xué)地球化學(xué)特征

測試樣品采自野外新鮮露頭，無蝕變，輝長玢巖巖石學(xué)和地球化學(xué)主要特征如下。

深灰色斑狀細粒輝長玢巖(TW3761)：巖石中礦物粒度明顯分為斑晶、基質(zhì)兩群。斑晶僅見斜長石斑晶(30%)，呈柱狀、板狀，自形-半自形晶，礦物粒徑在4～20 mm，具聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶；基質(zhì)為斜長石(35%)、角閃石(15%)、輝石(15%)、鈦鐵礦(4%)、鉀長石(1%)組成，基質(zhì)礦物粒徑在0.3～1.8 mm，其中，斜長石呈柱狀、板柱狀，半自形晶，具聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶。輝石呈柱狀、粒狀，半自形-他形晶，無色略帶紫色，干涉色較鮮艷，裂紋發(fā)育。角閃石呈柱狀、不規(guī)則狀，半自形-他形晶，鏡下呈綠黃色，多色性不很明顯，被陽起石礦物交代。鈦鐵礦呈片狀，不透光。

巖石化學(xué)分析SiO249.95%、Ti2O 1.86%，具較低的MgO(3.22%)、CaO(8.11%)和FeO(7.18%)含量，較高的Na2O(3.58%)、K2O(1.98%)含量，反映巖漿受到地殼物質(zhì)的混染。在TAS圖解上投入堿性區(qū)二長輝長巖，在K2O-SiO2圖解上投入鉀玄巖與高鉀鈣堿性系列交界線上。因此，連城中村地區(qū)輝長玢巖屬堿性巖系的鉀玄巖系列。在微量元素組合上，以偏低的相容元素V(148.9×10-6)、Cr(68.3×10-6)、Co(26.89×10-6)、Ni(39.7×10-6)，較高的不相容元素Rb(96.43×10-6)、Nb(18.03×10-6)、Zr(214×10-6)、Sr(513×10-6)、Ba(502×10-6)、Th(6.97×10-6)、U(1.49×10-6)為特征；稀土總量為210.77×10-6，輕重稀土比值(LR/HR)為5.99、La/Yb比值為9.18，具有弱的Eu負異常(δEu=0.88)。這些特征表明，原始巖漿可能源于富集地幔、或有地殼物質(zhì)卷入混染。

3 鋯石U-Pb測年成果

鋯石樣品挑選由河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，LA-ICP-MS鋯石分析在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室LA-ICP-MS室完成，具體分析條件及流程均按規(guī)范操作[3]。樣品同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal，鋯石年齡計算和諧圖繪制采用ISOPLOT(3.0版)程序完成。

本次從基性巖脈中分離提取到的可供分析的鋯石共9顆，后剔除諧和度低于65%的4顆鋯石，筆者討論的鋯石有5顆。鋯石顏色以淺玫瑰色、黃色為主，多呈柱狀、棱角柱狀半自形晶。陰極發(fā)光(CL)圖像顯示(圖2)，1號鋯石顆粒見有裂縫，U含量為722×10-6，陰極發(fā)光弱，顏色較深，說明U、Th含量高且分布均勻，古老的鋯石顆粒外部見有增生邊；2號鋯石粒度小(小于80 μm)，U含量為143×10-6，具面狀、云霧狀分帶，鋯石顆粒邊部晶棱有熔蝕圓化特征，這些區(qū)域陰極發(fā)光強度強，反映可能經(jīng)受變質(zhì)作用；3，4號鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，見有不明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)、生長邊，結(jié)晶方位似有變動，可能與多期構(gòu)造變質(zhì)作用有關(guān)；5號鋯石發(fā)育有港灣狀、寬窄不一的不平整環(huán)帶，表明有幾次不同程度的熔蝕和增生。

5顆不同大小的鋯石U-Pb分析結(jié)果顯示(表1)，1，2號鋯石Th/U比值為0.33～0.36，3～5號鋯石Th/U比值為0.48～0.59，反映巖漿成因的特征。5顆鋯石207Pb/206Pb表面年齡值分別是(3 565±7)Ma(諧和性96%)、(2 833±14)Ma(諧和性91%)、(1 939±48)Ma(諧和性86%)、(1 732±27)Ma(諧和性98%)、(1 131±33)Ma(諧和性97%)。在206Pb/238U～207Pb/235U諧和年齡圖上，大多數(shù)測點位于諧和線上或靠近諧和線。測點稍偏離諧和線，很可能是受到了后期熱事件影響造成了部分放射成因的Pb丟失，因此，其真實年齡應(yīng)大于207Pb/206Pb表面年齡。

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測年數(shù)據(jù)

4 問題討論

4.1 鋯石成因及年代學(xué)意義

陰極發(fā)光(CL)圖像是揭示鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效手段[4]。鋯石內(nèi)部發(fā)育生長震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，紋理邊界平整，屬于巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物；而無分帶、面狀分帶、斑雜狀分帶的陰極發(fā)光圖像為變質(zhì)鋯石特征[5，6]。5顆鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，各個鋯石顆粒細小，粒徑為50～100 μm，晶形大多呈自形-半自形的長柱狀或短柱狀晶體，長寬比一般為2∶1至3∶1，鋯石內(nèi)部有隱約環(huán)帶結(jié)構(gòu)。同時鋯石紋理及邊界不平整，見有生長邊，具面狀分帶、斑雜狀分帶的陰極發(fā)光圖像特征，表明鋯石為巖漿成因，并受到后期的變質(zhì)改造。大量研究表明，不同成因的鋯石有不同的Th、U含量和Th/U比值，巖漿鋯石Th、U含量高，Th/U比值大(一般大于0.4)；變質(zhì)鋯石Th、U含量低，Th/U比值小(一般小于0.1)[7，8]。1，2號鋯石Th/U比值0.33～0.36，3～5號鋯石Th/U比值0.48～0.59，均顯示巖漿成因特征。綜上所述，鋯石顆粒晶形呈自形-半自形的長柱狀或短柱狀晶體，同時鋯石見有生長邊，未見磨圓搬運現(xiàn)象，整體特征顯示出鋯石為巖漿成因，其中是1號、2號鋯石Th/U比值偏低，反映可能遭受更強烈的變質(zhì)改造作用。

對輝長玢巖中的5顆鋯石進行LA-ICP-MS定年，207Pb/206Pb表面年齡值分別為(3 565±7)Ma、(2 833±14)Ma、(1 939±48)Ma、(1 732±27)Ma、(1 131±33)Ma，反映存在古太古代、中太古代地殼物質(zhì)，也保存著中-古元古代的信息。

4.2 鋯石來源

連城中村輝長玢巖侵入于中二疊世正長花崗巖中，因此，新元古代之前的鋯石必定不是輝長玢巖自身的鋯石。巖石中的鋯石含量很少,且這次未在輝長玢巖中找到其巖漿鋯石，可能是因為巖漿基性程度較高、生長時間短、粒度細小、發(fā)育不夠完整難以分選出來，但從輝長玢巖中發(fā)現(xiàn)了古老的鋯石，有利于了解地殼深部的信息。

輝長玢巖巖石地球化學(xué)特點反映了幔源巖漿的特征。盡管宏觀上輝長玢巖未見到各種捕虜體，但巖石MgO、CaO、FeO含量低，Na2O、K2O含量高，反映巖漿明顯受到地殼物質(zhì)的混染。同時，巖石中偏低的相容元素V、Cr、Co、Ni含量，高的大離子親石元素K、Rb、Ba、Sr、U含量及較高的高場強元素Th、Nb、Zr含量都表明巖漿可能起源于被下地殼交代的富集地?；蚴艿降貧鷰r的混染。綜上分析，筆者認(rèn)為輝長玢巖的鋯石來源有2種，一是下地殼拆沉進入上地幔熔融，因而基性巖漿就包含了不同時代的鋯石，反映太古宙-元古宙基底物質(zhì)的再循環(huán)；二是上地幔巖漿上升到地殼一定深度形成基性巖漿房，基性巖漿受到不同時代圍巖的混染，捕獲了圍巖的鋯石，暗示在大面積的印支期花崗巖之下可能還存在有太古代等殘留基底，可能是捕獲了深部的一個太古代基底巖石。

輝長玢巖中不同的鋯石U-Pb年齡反映了不同時期的構(gòu)造熱事件，反映了華夏地塊的地質(zhì)演化信息，為華夏地塊的研究提供了新的資料。鋯石年齡(3 565±7)Ma和(2 833±14)Ma可能代表連城地區(qū)經(jīng)歷古太古代、中太古代地質(zhì)構(gòu)造事件，推測連城地區(qū)存在或曾經(jīng)存在太古宙基底。

5 古太古代鋯石發(fā)現(xiàn)的大地構(gòu)造意義

華夏地塊構(gòu)造屬性長期存在爭議，是否存在“古陸”，經(jīng)歷了多次的肯定與否定，因此，尋找真正古老的巖石成為解決爭端的關(guān)鍵[9，10]。華夏地塊地表尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于太古代巖石的報道，太古宙年齡的記錄主要是捕獲鋯石和碎屑鋯石U-Pb年齡。在閩西南周邊地區(qū)，于津海等對粵北南雄地區(qū)潭溪片麻巖中的56個碎屑鋯石的年代學(xué)研究顯示，其主要由新太古代(～2.5 Ga)和Grenville期(0.9～1.1 Ga)的碎屑物質(zhì)組成,其中還包含了一定數(shù)量的中元古代和少量中太古代(3.0～3.2 Ga)和古太古代(3.76 Ga)的碎屑物質(zhì)[11]，丁興等研究粵東古寨花崗閃長巖時發(fā)現(xiàn)鋯石U-Pb年齡值為3.1 Ga、2.7 Ga、1.8 Ga、1.6 Ga、1.1 Ga、0.91 G等[12]。Wan等發(fā)現(xiàn)閩西北建陽地區(qū)麻源巖群有4顆鋯石年齡集中在～2.5 Ga，另有1顆鋯石的諧和年齡達3.6 Ga[13]，于津海等認(rèn)為華夏地塊深部可能存在一個太古代基底。周邊這些最古老鋯石年齡與閩西南連城地區(qū)發(fā)現(xiàn)的鋯石年齡(3.57Ga)相近，說明華夏地塊的較大范圍分布有古太古代物質(zhì)，推測閩西南及周邊地殼物質(zhì)在古太古代(～3.5 Ga)已經(jīng)生成并可能連成一片。

那么，古基底巖石或地質(zhì)體的具體位置在哪里，是被掩埋或是已經(jīng)進一步消熔循環(huán)？由于地質(zhì)年代久遠，華夏地塊歷經(jīng)多期次構(gòu)造-巖漿運動，其面貌已模糊，太古代巖石分布難以出現(xiàn)獨立的地質(zhì)體，可能以捕虜體、殘留體形式存在，獲取其原巖信息比較困難，對其識別也就顯得非常重要，但古老的鋯石可以幫助我們限定地球早期的演化過程。因此，有必要繼續(xù)對華夏地塊連城地區(qū)的碎屑鋯石、捕獲鋯石進行進一步的U-Pb定年工作，并且在以碎屑鋯石、捕獲鋯石探討大地構(gòu)造的同時，注意在變質(zhì)侵入體、基性超基性巖中的捕虜體尋找發(fā)現(xiàn)太古代巖石，對認(rèn)識華南前寒武紀(jì)地殼演化十分重要。

6 結(jié)論

(1)侵入于連城中村印支期花崗巖的輝長玢巖，屬堿性巖系的鉀玄巖系列，巖石地球化學(xué)特征顯示基性巖漿來自富集地幔，或受到地殼物質(zhì)的混染。表明其深部可能殘留有太古代基底巖石。

(2)陰極發(fā)光(CL)圖像揭示鋯石晶形呈半自形的長柱狀，Th/U比值0.33～0.59，表明鋯石為巖漿成因。輝長玢巖中不同時代的鋯石U-Pb年齡反映了不同時期的構(gòu)造-巖漿熱事件，反映了連城華夏地塊的地質(zhì)演化信息。鋯石年齡3 565 Ma和2 833 Ma可能代表連城地區(qū)經(jīng)歷古中太古代地質(zhì)構(gòu)造事件。

(3)綜合分析認(rèn)為連城地區(qū)存在或曾經(jīng)存在古-中太古代地殼基底。

本文是1∶5萬新泉等四幅區(qū)調(diào)資料的總結(jié)。成文過程中承蒙福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤生高級工程師提出寶貴意見，在此表示衷心感謝！

1 邢光福，楊祝良，陳志洪，等.華夏地塊龍泉地區(qū)發(fā)現(xiàn)亞洲最古老的鋯石.地球?qū)W報，2015(4).

2 何文興.閩西南古田地區(qū)印支期巖體鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義.福建地質(zhì)，2016，35(1).

3 Yongsheng Liu, Zhaochu Hu, Shan Gao, et al. In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chem. Geol. 2008，257.

4 吳元寶，陳道公，夏群科，等.大別山黃土嶺麻粒巖中鋯石LA-ICP-MS微區(qū)微量元素分析和U-Pb定年.中國科學(xué)(D輯)，2003，33(1).

5 吳元寶，鄭元飛.鋯石成因礦物學(xué)研究及對U-Pb年齡解釋的制約.科學(xué)通報，2004，49(16).

6 周劍雄，陳振宇.電子探針下鋯石陰極發(fā)光的研究.電子科技大學(xué)出版社，2007.

7 Rubatto D,Gebauer D.Use of cathodoluminescence for U-Pb zircon dating by IOM IV ficroprobe:Some the western Alps,Cathodoluminescence examples from in Geoscience.Springer Verlag Berlin Heidelberg,Germany.2000.

8 Muller W.Strengthening the link between geochronology,textures and petrology.Earth and Planetary Science Letters,2003,206.

9 于津海，魏震洋，王麗娟，等.華夏地塊：一個由古老物質(zhì)組成的年輕陸塊.高校地質(zhì)學(xué)報，2006，12(4).

10 于津海，王麗娟，O'Reilly S Y, 等.贛南存在古元古代基底: 來自上猶陡水煌斑巖中捕虜鋯石的 U-Pb-Hf 同位素證據(jù).科學(xué)通報，2009，54(7).

11 于津海，Y.S.O'Reilly，王麗娟，等.華夏地塊古老物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和前寒武紀(jì)地殼的形成.科學(xué)通報，2007，52(1).

12 丁興，周新民，孫濤.華南陸殼基底的幕式生長.地質(zhì)論評，2005，51(4).

13 Wan Y S, Liu D Y, Xu M H, et al. SHRIMP U-Pb zircon geochronology and geochemistry of metavolcanic and metasedimentary rocks in Northwestern Fujian, Cathaysia Block, China: Tectonic implications and the need to redefine lithostratigraphic units. Gondwana Res, 2007, 12.