福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究.pdf

第 1 期福建地质G e 0 1 0 9 yo fF u j i a n 1 福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征 及岩石成因研究 陈润生 ( 福建省地质调查研究院，福州，3 5 0 0 1 3 ) 摘要选择较有代表性的永定、平和、长泰一同安、闽清一永泰等地早侏罗世火山岩岩 石主量、微量和s r 、N d 同位素分析测试成果，开展岩石地球化学特征对比研究，探讨岩浆起 源、演化和不同类别的岩石成因。研究认为，早侏罗世火山岩主要属亚碱性钾质一普通系列，玄 武岩属亚碱性高铁拉斑玄武岩系列。玄武岩稀土含量较高，配分曲线与典型0 I B 玄武岩变化趋 势一致；高场强元素( H F S E ) 除N b 略亏损外，T i 、Z r 、N d 具有明显正异常，T a 具有弱正异 常；原始地幔标准化曲线位于典型大陆弧玄武岩之上。流纹岩稀土含量高，轻稀土富集，E u 负 异常明显，高场强元素N b 、Z r 等具有清晰正异常，T i 、P 负异常明显。岩石地球化学特征研究 表明早侏罗世火山岩岩石成因与地幔岩浆作用有关：基性单元玄武质岩石岩浆主要来自于 软流圈，亏损的地幔源区可能有早期富集岩石圈物质加入或是由于软流圈地幔上涌萃取了岩石 圈地幔富集组分。酸性单元流纹质岩石主要形成于上地壳，但不排除有幔源物质的混合。 安山岩一英安岩是底侵的镁铁质岩浆与下地壳部分熔融岩浆混合均一化形成典型的M A S H 岩浆。 早中生代处于印支运动后造山大陆裂解的地球动力学背景，后造山岩石圈伸展拉张致使软流圈 减压上涌和部分熔融，所产生的岩浆沿北东向展布的裂解区域喷出地表形成火山岩带。 关键词双峰式火山岩岩石地球化学 软流圈地幔早侏罗世福建 早侏罗世是福建境内早中生代火山作用相对强烈的活动时期，火山作用具有明显的旋回 性，形成了一系列相对独立的火山盆地 1 2 。自闽西南地区永定堂堡、五湖、蓝地，龙岩上 溪柄，平和芦溪等地( 向西南延入广东) 发现早侏罗世火山地层( 盆地) 以来5 0 ，近年开 展的区调工作，根据岩石组合、接触关系、地层对比及同位素年龄测定等资料，在福建省东 部火山岩地区的闽清、上莲、永泰莲峰 6 、永春福鼎、长泰内寮、同安白交祠、平和金京洋等 地，于晚侏罗世火山岩的下部先后发现了早侏罗世火山岩地层；在福建省西部的武平甘棠、 十方，尤溪联合，漳平淇洋等地也发现了规模不等的早侏罗世火山地层分布。从火山岩分布 的岩相古地理分析，发现火山活动沿沉积盆地呈北( 北) 东向带状分布，空间上可分为武 平、尤溪一永定、闽清一平和3 个火山岩带。由南往北，由海相逐渐过渡为陆相，火山作用 的强度也愈来愈弱。 中国地质调查局地质大调查项目 收稿日期：2 0 1 4 1 2 2 9 作者简介：陈润生( 1 9 6 8 一) ，男， ( 编码2 0 0 0 1 3 0 0 0 1 2 5 、2 0 0 0 4 3 0 0 0 6 3 5 ) 高级工程师，矿产勘查专业。 万方数据 2 福建地质G e o l o g yo fF u j i a n第3 4 卷 福建各地早侏罗世火山岩石组合及岩相组合非常复杂，不同地区岩相组合、岩石组合差 异明显。西南部永定地区岩石组合为玄武岩( 安山岩) 一流纹岩组合，属强基性一弱酸性端 元。东北部闽清上莲及尤溪联合等地下部具安山质一流纹质组合的双峰式特征。在平和芦溪 主要是深灰色次闪石化的玄武岩、安山岩夹安山质火山角砾岩，主要为玄武岩一安山岩的单 峰式组合。中部平和金京洋一西坑、长泰内寮、同安白交祠等地主要是深灰色次闪石化的 ( 玄武) 安山岩、英安岩夹英安质晶屑凝灰熔岩，属安山岩一英安岩的单峰式组合。从早侏世 火山岩空间分布特征来看，总体由西南往东北基性单元从玄武岩向玄武安山岩、安山岩过 渡，岩石更偏中基性。 笔者曾对早侏罗世火山地层进行了对比分析，对岩相古地理特征进行了系统的研究，初 步分析探讨了早侏罗世火山作用的动力学机制及大地构造学意义 7 。但是，全省不同地区、 不同组合的岩石地球化学特征及对不同类别的岩石成因研究还很薄弱。为此，选择较有代表 性的永定、平和、长泰一同安、闽清一永泰等地区，由笔者参加的1 ：5 万、1 ：2 5 万区域 地质调查、矿产远景调查项目及引用部分区调、科研和已发表的论文 8 等分析测试成果共 3 2 件，开展早侏罗世火山岩的岩石地球化学特征对比研究，同时探讨岩浆起源、演化及不 同类别的岩石成因。 1 岩石定名及岩石系列划分 福建早侏罗世火山岩在岩石分类硅碱图( 邱家骧，1 9 7 9 ) 及T A S 分类图( I 。eB a s 等， 1 9 8 6 ) 上投影结果完全一致，与岩石学定名近于一致，其中玄武岩与流纹岩区投影点较集 中，其它岩类样品数量少，投影点较分散。永定火山岩为玄武岩一安山岩一流纹岩组合，以玄 武岩一流纹岩为主；平和芦溪主要为玄武岩，平和金京洋为安山岩一粗安岩组合；长泰内寮一 同安白交祠为安山岩一英安岩组合；闽清上莲一永泰莲峰为安山岩一流纹岩组合。 在A R S i O 。关系图与碱度图及硅碱图上主要投影在亚碱性系列，永定及平和金京洋2 件玄武岩和1 件粗安岩样品投影到碱性系列。为了更准确地区分，利用O l ，- N e - Q 图进行投 影，全部样品都投影至亚碱性系列。利用A F M 图及P 。O 。一Z r 图解，玄武岩全部投影到拉 斑玄武岩系列区。进一步利用F e 2 + + F e 3 + + T i A l M g 阳离子投影图，永定及平和芦溪地区 的玄武岩投影点较集中，属亚碱性高铁拉斑玄武岩系列。 在A n A b ，- O r 图上，火山岩主要属亚碱性钾质一普通系列。 2 主量元素特征 永定( 含与永定盆地相近的平和芦溪，下同) 早侏罗世火山岩具双峰式特点，基性单元 为玄武岩，总体S i O ：含量4 9 5 2w t ，少量安山岩S i O ：含量5 3 5 8w t ；酸性单元为流 纹岩，S i O ：含量7 1 7 6w t ，随岩石自基性向酸性方向变化，其S i O ：含量的变化是不连 续的，存在明显的戴里缺口，戴里间断为1 5 左右。在福建永定地区早侏罗世火山岩部分氧 化物H a r k e r 图上，玄武岩的T i 0 2 、F e O + F e 2 0 3 、N a 2 0 、A 1 2 0 。、P 2 0 。等氧化物的含量变 化较小，而M g O 、C a O 的含量变化大；流纹岩中M g O 、C a O 、P 2 0 。、T i O 。、F e O + F e ：O 。 等含量变化较小，而N a ：0 、K 。O 、A 1 ：O 。的含量变化大。永定早侏罗世玄武岩( 含平和芦 溪，以下简称永定玄武岩) M g O 含量变化大，可以分为相对高M g O 组和低M g O 组，相对 万方数据 第l 期陈润生：福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究 3 高M g O 组M 9 8 为5 0 6 2 5 6 6 9 ，低M g O 组3 2 4 4 4 5 1 6 ，高M g O 组玄武岩含较高的 N a ：O ，但其S i O 。、K ：O 和P 。O 。较低；低M g O 组则相反。说明玄武岩浆经过不同程度的演 化，低M 9 0 组玄武岩浆可能是高M g O 组玄武岩浆进一步分离结晶形成的。 永定玄武岩的T i O ：含量为2 5 2 2 5 9w t ，属于“高T i 玄武岩”。全铁如用F e O + 表 达( 把F e 。0 。换算成F e O ) ，则平均值为1 1 6 9w t 。永定玄武岩的主要氧化物特征与福 建一浙江东部地区来自岩石圈地幔的早白垩世玄武岩有明显的区别，浙东拉斑玄武岩的 T i O 。含量平均为1 4w t 引，永泰碱性玄武岩的T i O 。含量平均为1 6 6w t 1 0 ，比永定玄 武岩要低得多。大量资料表明，尽管地幔橄榄岩部分熔化程度的不同可以导致玄武岩的 T i O 。含量的区别，但来自软流圈的玄武岩浆相对高T i ( 如O I B 的T i O z 平均为2 8 6w t ) ， 来自岩石圈地幔的玄武岩浆相对低T i 。例如，在研究程度较高的汉诺坝玄武岩中，4 2 个来 自岩石圈地幔的拉斑玄武岩的T i O 。平均含量为1 8 2w t ，而2 8 个来自软流圈地幔的碱性 玄武岩的T i O ：平均含量为2 6 0w t u 1 。 另外，永定早侏罗世拉斑玄武岩全铁( F e O ”) 平均含量为1 1 6 9w t ，而浙东早白垩 世拉斑玄武岩的全铁平均含量为9 3 1w t 孵1 2 ，永泰早白垩世碱性玄武岩的全铁平均含量为 9 2 5w t ，前者要高得多。实验资料表明，在地幔橄榄岩的成分、含水量及部分熔化程度 一定的情况下，橄榄岩部分熔化所产生的熔体中F e 的含量( 全铁) 与实验体系的压力成正 比，熔体的“F e O 一压力”关系可以用来估计幔源玄武岩浆形成时源区的深度。显然，永定 早侏罗世拉斑玄武岩比浙东早白垩世拉斑玄武岩及永泰早白垩世碱性玄武岩的F e O 含量 高，说明其岩浆形成时所承受压力更大，来源也更深。 闽清上莲一永泰莲峰早侏罗世岩石化学成分：安山质岩石S i O z 含量为6 1 2 3w t ， K 。O + N a 2 0 为6 2 3w t ，K 2 0 N a 2 0 。总体上，安山质岩石具高A 1 、 富N a 贫K 的特点，流纹质岩石则明显富钾，达5 1 2 。在哈克图上随S i O z 含量升高， T i O 。、A l 。O 。、T F e 。O 。、C a O 、N a 。O 含量降低，而K 。O 含量则升高。S i O z 含量的变化是 不连续的，戴里缺口为1 3 6 1 。野外表现为流纹质岩石直接覆盖在安山质岩石之上，其问 缺失英安岩类岩石，也具有双峰式火山岩特点。 平和金京洋、长泰内寮一同安白交祠地区主要为安山岩一英安岩，安山岩S i O z 含量为 5 7 3 7 6 0 2 4w t 、英安岩含量为6 2 7 5 6 4 5 7w t ，变化区间较小；而K z O 7 0 时，R b 、U 、T h 及K S r ，R b S r ，B a S r 急剧升高，T h U ，K R b 则降低。 反映中性与酸性两个端元岩石微量元素含量变化的不连续性，这一变化特点与岩石化学成分 所反映出的特点是一致的。在N i C o 关系图中，安山质岩石及流纹质岩石的N i C o 比值均 较不稳定，成分点较分散，可能与混染作用有关。在孙氏图中，早期安山质岩石强不相容元 素相对亏损，强相容元素相对富集，具微弱的P 、T i 负异常。通常认为P 、T i 的亏损可能 与钛铁矿物及磷灰石等富C a 矿物的分离结晶有关，其异常弱说明岩浆分异较弱。晚期酸性 火山岩强不相容元素相对富集，强相容元素相对亏损。P 、T i 亏损较明显，说明岩浆分异程 度相对较高，二者之间的曲线形态有明显的差异，难以用矿物的结晶分离或岩浆的演化得到 满意的解释，二者不可能是同一岩浆房产物。 图2福建早侏罗世火山岩微量元素原始地幔标准化曲线 ( 原始地幔微量元素值据文献。用来比较参考曲线：典型O I B 、s s R l 3 代表岛弧玄武岩、s F 代表大陆弧玄武岩) F 蟾2D i a g r a ms h o w i n gt h ep r i m i t i v em a n t i en o r m a l i z e dc u r v eo fE a r l yJ u r a s s i cv o l c a n o r o c kt r a c ee l e m e n t si nF l l ji a np r o V i n c e 4N d 、S r 同位素特征 根据福建早侏罗世火山岩S r 、N d 同位素组成( 表1 ) ，从S r 、N d 同位素分析结果可以 看出，永定地区早侏罗世中玄武岩的N d 初始值比较高，( f 、d ) 为o 5 1 23 1 o 5 1 26 3 ， 。d ( T ) 变化在一1 1 0 3 5 5 ，近于球粒陨石值，远高于浙东早白垩世来自富集岩石圈地幔的 拉斑玄武岩( ，。a 值为一3 5 4 一9 7 5 ) 19 2 ，也远高于福建永泰早白垩世碱性玄武岩( J N 。 值的一3 2 3 一6 2 8 ) 。 万方数据 第1 期陈润生：福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究7 表1福建早侏罗世火山岩S r 、N d 同位素组成 T a b l e1T h eS ra n dN di s o t o p ec o m p o s i t i o no fE a r l yJ u r a s s i cv o i c a n or o c ki nF l l j i a np r o v i n c e R bS r8 7 R b 8 7 S r H 7 S m 1 4 3 N d N d资料 地区样品岩性年龄I s rJ N d ( “g g )( 扯g g ) 8 6 S r8 6 S r1 4 4 N d1 4 4 N d( ) 来源 9 7 Y z _ 3 玄武岩 1 7 71 4 9 O3 5 6 81 2 0 9O 7 0 97 5 30 7 0 6 70 1 4 870 5 1 27 8 5O 5 1 26 30 4 9 1 7 9 7 Y z l 4 流纹岩 1 7 90 1 2 770 5 1 22 7 9O 5 1 2 1 35 4 0 Y 口1 玄武岩 1 7 81 5 2 22 9 3 41 4 9 8O 7 1 16 7 90 7 0 75 70 1 2 88 Z0 5 1 25 2 4O 5 1 23 7一O 6 3 1 8 Y D 一2 流纹岩 1 8 3 21 9 1 61 3 5 54 0 8 90 7 2 24 4 60 7 1 18 0O 1 1 50 70 5 1 21 5 6O 5 1 20 l一7 5 0 永定Y D 一3流纹岩1 7 91 4 1 65 8 62 4 30 7 1 350 ，7 0 65 Y D 一4玄武岩1 8 00 1 3 1 1 20 5 1 24 6 50 5 1 23 1 1 1 P K 一4 玄武岩 1 7 5 4O 1 4 44O 5 1 25 5 00 5 1 23 9一O 5 5 P K 一1 0 玄武岩 0 1 2 18O 5 1 27 3 40 5 1 25 83 5 5 T 瞽2 玄武岩 0 1 4 650 5 1 26 7 60 5 1 25 21 8 7 闽清上莲 D L 5 3 流纹质凝灰岩 1 8 01 7 6 18 2 4 80 7 1 7O 7 0 94 8 890 7 0 7 1 3 尤溪下保 D L 6 0 流纹质凝灰岩 1 7 7 71 5 5 22 0 0 82 5 7 10 7 1 90 4 360 7 134 4 长泰内寮 3 2 9 2 安山岩 1 8 83 8 4 9 24 5 7 62 5 6 40 7 】O9 7 490 7 0 44 9 平和西坑 1 0 3 2 安山岩 1 8 76 0 4 613 4 41 3 4 2O 7 0 63 3O 7 0 44 7 注：福建省地质科学研究所，福建上杭一云霄成矿带构造一岩浆一成矿活动及演化规律，1 9 9 2 ；建省区 域地质调查队，1 ：5 万白沙、闽清县、池园、白云幅区域地质调查报告，1 9 9 8 ；福建省区域地质调查 队，1 ：5 万尤溪县、坂面、汤川、雍口幅区域地质调查报告，1 9 9 4 ；福建省地质调查研究院，1 ：2 5 万 厦门市、东山县幅区域地质调查报告，2 0 0 4 。 永定地区早侏罗世流纹岩N d 初始值( I N 。) 为o 5 1 20 1 o 5 1 21 3 ，E 。( T ) 变化在 一7 5 0 一5 4 0 。在E 。d ( 丁) 一图上( 图3 ) ，可以看出，福建早侏罗世火山岩中玄武岩落 在地幔演化的范围内，处于球粒陨石地幔演化线的附近，流纹岩投影点位于华南元古代地壳 演化线附近( 北侧) ，表明永定早侏罗世双峰式火山岩具有不同的成因。流纹岩主要是地壳 物质衍生的( 不排除有地幔物质加入混染) ，而玄武岩则源自地幔，且与球粒陨石的N d 同 位素特征基本相似。 永定玄武岩的S r 初始值( f 。，) 为O 7 0 67 O 7 0 75 7 ，福建全省流纹( 质) 岩的S r 初 始值( j s 。) 为0 7 0 65 o 7 1 34 4 2 1 | ，其中永定地区有2 个流纹岩样品中I S r 分别为o 7 0 65 ， 0 7 1 18 0 ，其差异较大；永定早侏罗世安山岩的S r 初始值( ，。，) 变化较小，且较接近，J 。， 值为o 7 0 44 7 o 7 0 44 9 ，与我国东南沿海早白垩世复合岩流中流纹质火山岩的J 。，值 ( o 7 0 82 1 o 7 0 85 6 ) 相比，总体偏高。永定的其中1 个样品达O 7 1 18 0 ，尤溪梅仙下保样 品高达o 7 1 34 4 ( 均具S 型火山岩特征) ，不但高于以流纹一英安质火山岩为代表的闽浙东部 大面积分布的晚中生代酸性火山岩中的j s 。值( O 7 0 84 1 0 7 0 89 1 ) ，也高于低T i 流纹岩中 万方数据 8福建地质G e 0 1 0 9 yo fF u j i a n 第3 4卷 。- 4 孑 - 8 1 2 1 6 一 可琐地段、便化线 ： o ： O 球粒陨石地幔演化线 一 i 二 ； 篆裳磊菱薯 t ( M a ) 图3 福建早侏罗世火山岩。一关系图 F i g 3 T h e N d tr e I a t i o ns c h e m ao fE a r l yJ u r a s s i cV o i c a n or o c ki nF u ji a np r o V i n c e ( 壳源熔融成因) 的J 。，值( O 7 0 61 o 7 0 76 ) 。而永定早侏罗世安山岩明显比闽浙东部早白 垩世同类型的岩石J 。，值低。暗示早侏罗世火山岩与闽浙东部晚中生代大规模分布的火山岩 具有不同的成因。 5 岩浆来源及岩石成因讨论 根据上述主量元素、微量元素及同位素特征的初步分析，玄武岩、安山岩一英安岩、流 纹( 质) 岩的成因显然具有各自特殊性，共生的双峰式基性与酸性火山岩单元显然也不是来 自同源岩浆。在综合分析上述资料基础上，笔者尝试对其成因进行分析，并探讨岩浆作用动 力学机制。 5 1 基性端元玄武岩成因讨论 玄武岩是地球上分布最为广泛的火成岩之一。近代实验研究4 3 认为玄武岩浆是由地幔 内部的部分熔融作用所致，形成源区包括地幔热柱、软流圈、岩石圈地幔和地壳4 大端元， 按形成的构造环境主要划分有大洋中脊( M O R B ) 玄武岩、洋岛( O I B ) 玄武岩、岛弧玄武 岩、大陆玄武岩( 大陆内部溢流玄武岩、大陆裂谷玄武岩) 等。福建早侏罗世玄武岩( 主要 见于永定、平和芦溪、武平圆峰等地) 稀土元素的球粒陨石配分曲线与O I B 极为相似；微 量元素原始地幔殊网图变化范围和变化趋势与O I B 近似，而与体现富集岩石圈地幔特征的 大陆弧玄武岩有存在明显的不同。其岩浆来源及成因究竟如何，结合岩石地球化学特征做进 一步讨论。 ( 1 ) H F S E L I L E ( 高场强元素大离子亲石元素) 比值可以示踪玄武岩岩浆来源。研究 表明z s 3 Z r B a 比值 0 2 的玄武岩浆( O I B ) 更可 能是来自软流圈地幔，或混有软流圈地幔组分。浙东白垩世拉斑玄武岩Z r B a 比值平均为 o 1 6 ，永泰白垩世碱性玄武岩的Z r B a 比值为o 1 4 O 2 8 ，平均O 2 0 ，一般认为岩浆主要 万方数据 第 1 期陈润生：福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究 9 来自岩石圈地幔。而永定玄武岩Z r B a 比值为o 5 2 5 0 8 ，平均1 4 7 ，比前者大得多，岩 浆更可能是来自软流圈地幔。相应的L I L E H F S E 比值( 如B a N b ，K T i 和R b Z r 等) 也 可以示踪。O I B 的B a N b 比值为7 3 ，永定拉斑玄武岩B a N b 比值为5 1 3 0 0 ，平均为 2 0 1 ，而浙东早白垩世拉斑玄武岩的B a N b 比值为9 4 1 9 0 ，平均为1 2 8 2 1 ；永泰玄武岩 B a N b 比值为3 5 o 1 3 6 9 ，平均为7 5 8 ，比永定玄武岩要高得多。O I B 的K T i 比值为 O 7 0 ，永定玄武岩K T i 比值为0 0 9 1 4 8 ，平均为0 7 2 ，与O I B 非常近似；而浙东拉斑 玄武岩K T i 比值平均为1 3 6 ；永泰玄武岩为1 1 7 4 1 0 ，平均为2 0 5 ，也比永定拉斑玄武 岩高很多。O I B 的R b Z r 比值为o 1 1 ，永定拉斑玄武岩R b Z r 比值为o 0 4 o 0 8 ，平均 o 0 6 ；浙东早白垩世拉斑玄武岩的R b Z r 比值平均为o 3 6 ；永泰早白垩世玄武岩R b Z r 比 值为0 1 4 0 6 4 ，平均为O 2 4 ，亦比O I B 和永定玄武岩高很多。 ( 2 ) 轻稀土元素与高场强元素比值亦可以示踪玄武岩岩浆来源。岩浆起源于软流圈地幔 玄武岩的L a N b 比值 3 0 可能起源于富集的岩石圈地幔 2 6 2 7 。永定玄武岩的L a N b 比值一般为1 1 3 1 9 5 ，平均1 3 5 ；L a T a 比值为5 1 0 2 3 6 4 ，平均1 7 4 2 。而永泰早白垩世玄武岩L a N b 比值为1 5 3 5 5 5 ，平均2 7 6 。 ( 3 ) Z r Y 比值为6 和T i Y 比值为4 1 0 可以划分低T i 与高T i 玄武岩 28 | ，低T i Y ( 和 低Z r Y 比值) 玄武岩在标准化曲线上有T i 、N b 和T a 负异常，作为来源于岩石圈地幔标 志；高Z r Y 和T i Y 比值玄武岩，具O I B 特征，来源于软流圈地幔。永定玄武岩的T i O 。 含量为2 5 2 2 5 9w t ，属高T i 玄武岩，其Z r Y 比值为7 6 1 5 2 ，平均1 0 7 ；T i Y 比值多数为4 1 8 6 2 0 ，平均为4 9 3 8 ，具软流圈地幔来源玄武岩的特征。 ( 4 ) 通常认为，来源于岩石圈地幔玄武岩的e N a ( T ) + 3 2 9 。永定玄武岩N d 初始值( 工N d ) 为o 5 1 23 1 o 5 1 26 3 ，N d ( T ) 变 化在一1 1 0 3 5 5 ，其中6 个样品除P K 一1 0 外，其余5 个样品的E N d ( 丁) + 3 ，近于球 粒陨石值。在。( T ) 一图解上，玄武岩落在地幔演化范围内，处于球粒陨石地幔演化线 附近，但并不能说明永定玄武岩岩浆来自富集的岩石圈地幔，因为样品中T B 一2 、P K 一1 0 的 N 。( T ) 为1 8 7 3 5 5 ，来自于富集岩石圈地幔的N d ( T ) 不可能达到3 5 5 。永定玄武岩 与东南沿海典型的来自富集地幔的浙东早白垩世拉斑玄武岩相比，远高于后者( j N a 值为 一3 5 4 一9 7 5 ) ，也远高于永泰早白垩世碱性玄武岩的e 。( T ) 一3 2 3 一6 2 8 。因此， 永定玄武岩完全有可能来自亏损地幔，即软流圈。但这种亏损的地幔源区又很可能有早期富 集岩石圈地幔物质的加入。 ( 5 ) 不同成分的上地幔，在部分熔融时由于体系温度、压力和熔融程度的不同，形成不 同成分的原生玄武岩浆。原生玄武岩浆在向地表运移的过程中，成分发生改变，产生一系列 的进化岩浆，形成一系列不同的岩石。判断玄武岩浆是否是原生岩浆不少学者进行了研究， 国外较具代表性提出区分原始岩浆与演化岩浆3 个基本原则的是F r e y 等口川。是否含有幔源 包裹体；原生岩浆的M 9 8 值范围为0 6 7 o 7 3 ；原生岩浆相容元素S c 、C o 、N i 含量分 别为S c1 5 2 8 肛g g 、C o2 7 8 0 肛g g 、N i9 0 6 7 0 弘g g 。比照上述原则，永定地区通过 1 ：5 万区调和矿调工作，在早侏罗世玄武岩中至今还未发现任何包裹体；玄武岩的M 9 8 值 变化范围为0 3 2 O 5 7 ，远低于上述标准；但相容元素S c1 9 8 5 2 6 4 2 肛g g 、C o3 7 2 5 万方数据 1 0 福建地质G e o l o g yo fF u j i a n第3 4 卷 6 2 2 6 肛g g 、N i8 2 2 1 6 6 8 9 肛g g ，在原生岩浆的变化范围之内。由于不含包裹体及较 低的M 9 8 值，永定玄武岩浆不是原生岩浆，但由于要经过较厚的岩石圈才能上升至地表， 因而，遭受地壳物质混染是完全可能的。 以上分析说明，永定早侏罗世拉斑玄武岩与来自富集的岩石圈地幔的浙东早白垩世拉斑 玄武岩和永泰早白垩世碱性玄武岩有明显的区别，更多地体现出软流圈地幔来源的岩浆特 征。但岩石圈可能的混染并没有明显改变微量元素地球化学特性。 5 2 酸性端元流纹岩成因讨论 根据近年来国内外公开发表文献资料的收集，将流纹岩的成因总结归纳为4 种观点。第 一是下地壳受地幔来源拉斑玄武岩浆的“底侵作用”而发生部分熔融和壳一幔岩浆混合的产 物，以东南沿海晚中生代流纹质岩浆为代表 3 1 3 2 1 ；第二是流纹质岩浆来源于玄武岩浆的同 化一分离结晶作用( A F C ) 33 圳；第三是长英质( 流纹质) 岩浆是由拉斑玄武岩浆的高度结晶 分离( 9 0 ) 作用和部分陆壳组分混合而形成的 3 n3 6 1 ；第四是玄武岩浆在上升过程中受到 硅铝质地壳的混染，在地壳中部形成一个“双扩散”岩浆房，再通过结晶分异形成酸性火山 岩浆和基性岩浆 3 川。 早侏罗世流纹岩的成因讨论如下。 ( 1 ) 采用多体系模糊聚类分析( 图4 ) ，将福建早侏罗世流纹岩平均值与上地壳平均 值 38 。、下地壳平均值 39 | 、永定玄武岩平均值、洋脊玄武岩平均值 4 0 、洋岛玄武岩平均 值 4 1 进行微量元素地球化学对比研究，以阐明它们对永定早侏罗世流纹岩成岩物质的可能 贡献程度。 玄武岩 0 I B 流纹岩 上地壳 下地壳 M 0 粕 lO 9O 80 7O 6O 50 4 lII I I l ll I l O 9 0 9 4 5 1 08 2 99 1o 9 4 9 2 l _ _ - _ _ - - _ 一 O 7j 7 9 图4 福建早侏罗世火山岩微量元素模糊聚类分析谱系图 F i g 4D i a g r a ms h o w i n gt h eF u z z yc I u s t e r i n ga n a l y s i so fE a r l yJ u r a s s i cv o l c a n or o c kt r a c ee l e m e n t si nF u ji a np r o v i n c e 从福建早侏罗世火山岩微量元素模糊聚类分析谱系图中可以发现：福建早侏罗世流纹 岩与上地壳的相似距离系数最为贴近( R 一0 9 4 92 ) ，这表明福建早侏罗世流纹岩与上地壳 万方数据 第1 期陈润生：福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究 1 1 的微量元素特征最为相似，为其源自上地壳提供了重要的地球化学佐证；取相似距离系数 ( R ) o 9 5 为阀值，6 种岩石明显均为独立的组元。显示永定早侏罗世双峰式火山岩的物质 来源相对复杂，并非单一的物质来源；取相似距离系数( R ) 0 9 0 为阀值，6 种岩石明显 分为4 个群组，福建早侏罗世流纹岩与上地壳、永定玄武岩与洋岛玄武岩( O I B ) 同属一 组，前者相似距离系数( R ) 为o 9 4 92 ，后者为o 9 0 94 5 ，而下地壳、洋脊玄武岩 ( M O R B ) 均为独立的组元，反映流纹岩与上地壳、永定玄武岩与洋岛玄武岩( O I B ) 地球 化学特征的趋同性，前述的永定玄武岩微量元素特征与洋岛玄武岩( O I B ) 相似，由此，一 定程度上反映了永定玄武岩为软流圈地幔来源；从谱系图上可以看出，永定玄武岩与流纹 岩的相似距离系数( R ) 较低( o 8 2 99 ) ，显示它们虽然都是共生产出，但具有不同的物质 来源；取相似距离系数( R ) o 8 为阀值，6 种岩石明显分为3 个群组，其中下地壳、洋 脊玄武岩( M O R B ) 为独立的组元，永定早侏罗世流纹岩与下地壳的相似距离系数低，从另 一侧面证明了福建早侏罗世流纹岩为上地壳成因。 ( 2 ) 福建早侏罗世流纹岩的N d 初始值( 1 w a ) 为0 5 1 20 1 0 5 1 21 3 ，N a ( T ) 变化在 一7 5 0 一5 4 0 。在N 。( T ) 一图解上，流纹岩投影点位于华南元古代地壳演化线附近 ( 北侧) ，远低于与之共生的玄武岩N 。( T ) ，表明永定早侏罗世双峰式火山岩具有不同的成 因。流纹岩主要是地壳物质衍生的( 不排除有地幔物质的加入混染) ，而玄武岩则源自地幔， 且与球粒陨石的N d 同位素特征相似。流纹岩在e N 。一t 图解上的投影点位于华南元古代地壳 的演化范围及附近，为其壳源成因提供了N d 同位素地球化学证据。 早侏罗世全省流纹( 质) 岩的S r 初始值( I s 。) 为o 7 0 65 0 7 1 34 4 ，其中永定2 个流 纹岩样品I 。，分别为o 7 0 65 、o 7 1 18 0 ，其差异较大。与我国东南沿海早白垩世复合岩流中 流纹质火山岩的j 。，( o 7 0 82 1 o 7 0 85 6 ) 相比，早侏罗世流纹质火山岩f s ，总体偏高，永 定湖雷1 件样品达o 7 1 18 0 ，尤溪梅仙下保甚至高达0 7 1 34 4 ( 均具S 型火山岩特征) ，也 高于低T i 流纹岩( 壳源熔融成因) 的J 。，值( o 7 0 61 o 7 0 76 ) 。尽管在福建早侏罗世火山 岩s ，S r e s S 关系( 图5 ) ，从图中可以看出，投影点主要位于大陆壳增长线与玄武岩增长线 之间( 不排除有幔源物质贩加入) ，但高工。，仍显示早侏罗世火山岩与闽浙东部大规模分布的 晚中生代火山岩具有不同的成因。 ( 3 ) R b Y N b Y 比值判别。据研究 4 2 ，R b N b 比值有规律地从地幔岩石向上地壳岩 石增高的趋势。洋脊玄武岩( N M O R B ) 的R b N b 平均比值为O 3 6 ，下地壳的R b N b 平 均比值为o 8 8 ，上地壳的R b N b 平均比值为4 5 。Y 是在各类岩石中的丰度值较高，而变 化范围较小的高场强( H F S ) 元素。因而可以利用R b Y 、N b Y 比值来判明岩浆物质来源 或受混染的程度。早侏罗世流纹岩R b Y 比值高，变化范围大，为1 1 5 7 3 1 ，平均3 6 ， N b Y 比值低，为o 5 7 3 3 6 ，平均1 3 3 。R b Y 比值远大于下地壳比值，与上地壳比值较 接近，这也为流纹岩的上地壳成因提供了一定的佐证。 5 3 过渡端元安山岩一英安岩成因讨论 M A S H ( m i x i n g ，a s s i m i l a t i o n ，s t o r a g ea n dh o m o g e n i z a t i o n )成因说 4 3 ，4 引，即源自地 幔的高热镁铁质岩浆底侵于下地壳，使下地壳发生部分熔融。所形成的熔体与镁铁质岩浆及 其分馏熔体发生混合、并同化部分围岩，经过长时间均一化后形成安山质一英安质岩浆 ( M A S H 岩浆) 。 万方数据 1 2 福建地质G e o l o g yo fF u j i a n第 3 4 卷 福建早侏罗世安山岩一英安岩的岩石成因不作详细讨论，其岩石地球化学特征与玄武岩 和流纹岩存在明显不同。笔者赞成M A S H 成因说，源区成分为下地壳+ 底侵玄武岩+ 岩石 圈一软流圈地幔组分( 较少) ，即源自地幔的高热镁铁质岩浆底侵于下地壳，使下地壳发生部 分熔融，所形成的熔体与镁铁质岩浆及其分馏熔体发生相互混合、并同化部分围岩，再经过 长时间均一化后形成安山质一英安质岩浆( M A S H 岩浆) 。安山岩的S r 初始值( J 。，) 变化较 小，且较接近，J s ，为0 7 0 44 7 0 7 0 44 9 ，投影点落在玄武岩源区，显然也证实有镁铁质岩 浆的混合。 图S 福建早侏罗世火山岩8 7 S r 8 6 S r - 关系图 F i g 5 T h e 8 7S r 8 6S r - tr e I a t i o ns c h e m ao fE a r l yJ u r a s s i cv o i c a n or o c ki nF u ji a np r o v i n c e 5 4 岩浆动力学机制 华南地区燕山早期应是处于印支运动后造山大陆裂解的地球动力学背景 45 。4 8 。福建早侏 罗世的沉积一喷发活动正是形成于这种后造山的大陆裂解阶段。后造山运动使岩石圈伸展拉 张致使软流圈减压上升并造成部分熔融，所产生的大量岩浆沿北东向展布的裂解区域喷出地 表而形成火山岩带。 福建早侏罗世火山岩北部主要为安山质一流纹质双峰式岩石组合，中部主要为安山岩一英 安岩的单峰式火山岩，南部永定地区主要为玄武岩( 安山岩) 一流纹岩组合。空间上由北向 南，火山岩的分布规模逐渐增大，而玄武岩源区深度逐渐变浅，这说明沿该方向软流圈上涌 的程度也逐渐增强。 通过对南部永定地区早侏罗世玄武岩进行的详细岩石地球化学研究表明，玄武岩具有 O I B 特征，岩浆主要是来自软流圈地幔，而不是主要来自富集岩石圈地幔( 当然可能有早期 富集的岩石圈物质的加入，而导致二者一定程度的混合，或是由于高热的软流圈上涌而导致 岩石圈地幔的熔融而混合) 。永定盆地中具O I B 特征的早侏罗世玄武岩的出现，是该地区软 万方数据 第1 期陈润生：福建早侏罗世火山岩岩石地球化学特征及岩石成因研究 1 3 流圈地幔上涌的岩石学标志，软流圈的减压熔融形成了具O I B 特征的玄武岩。正是软流圈 地幔的上涌导致具继承性的构造伸展及裂谷盆地的形成，软流圈地幔的上涌还伴随着岩石圈 的减薄，所产生的大量玄武岩浆发生了强烈底侵作用，但底侵的镁铁质岩浆与下地壳的混合 和物质交换程度相对较低，至上地壳仍有较高的温度，仍使上地壳熔融与其混染，形成大量 ( 体积) 的流纹质岩浆，导致双峰式火山岩形成。 平和一长泰( 同安) 地区早侏罗世玄武岩浆的底侵作用相对较强，与下地壳有较高程度 的物质交换，均一化形成典型的M A S H 岩浆。永泰一闽清地区早侏罗世玄武岩浆的底侵作 用相对较弱，流纹质岩浆主要来源于下地壳的熔融。 6 结论 ( 1 ) 早侏罗世火山岩主要属亚碱性钾质一普通系列，玄武岩属亚碱性高铁拉斑玄武岩系 列。永定( 含平和芦溪，下同) 玄武岩具高T i 、高F e O + 特征，流纹岩具高K 富碱特征。 闽清上莲安山质岩石具高A 1 ，富N d 贫K 特点，流纹质岩则明显富K 。平和金京洋、长泰 内寮一同安白交祠安山岩一英安岩具高T i 、低M g 、C a ，富碱特征。 ( 2 ) 永定玄武岩稀土含量较高，配分曲线围绕O I B 玄武岩特征变化趋势一致，高场强 元素( H F S E ) T i 、Z r 、N d 具有明显正异常，大离子亲石元素( L I L E ) T h 具有明显正异 常，S r 呈负异常，原始地幔标准化曲线位于典型大陆弧玄武岩之上。永定流纹岩稀土含量 高，轻稀土富集，E u 负异常明显，高场强元素N b 、Z r 等具有清晰的正异常，T i 、P 负异 常极为明显。平和金京洋地区、长泰内寮一同安白交祠地区早侏罗世安山岩一英安岩稀土含 量相对较低，且变化范围小，轻稀土明显富集。闽清上莲一永泰莲峰地区从早侏罗世早期安 山质火山岩到晚期流纹质火山岩，稀土总量、L H 、L a Y b 比值增大，艿E u 明显减小，显示 轻重稀土分馏增强。 ( 3 ) 岩石地球化学特征研究表明早侏罗世火山岩石成因与地幔岩浆作用有关。玄武岩浆 与福建一浙江东部地区来自岩石圈地幔的早白垩世玄武岩有明显的区别，具有高Z r B a 、 Z r Y 、T i Y 比值，低L a N b 、L a T a 、B a N b 、K T i 、R b Z r 比值特征，很可能主要来自 于软流圈，这种亏损的地幔源区可能有早期富集的岩石圈物质的加入或是由于软流圈地幔上 涌萃取了岩石圈地幔的富集组分，导致产生了近球粒陨石的N d 同位素特征。酸性单元 流纹岩主要形成于上地壳，但不排除有幔源物质的混合。过渡单元安山岩一英安岩是底 侵的镁铁质岩浆与下地壳的混合均一化形成的典型的M A S H 岩浆。早侏罗世处于印支运动 后造山大陆裂解的地球动力学背景，后造山岩石圈伸展拉张致使软流圈减压上升并造成部分 熔融，所产生的岩浆沿北东向展布的裂解区域喷出地表形成火山岩带。 承蒙李玉娟高级工程师和陈进全硕士协助图件绘制，在此表示感谢。 万方数据 1 4 福建地质G e o l o g yo fF u j i a n第3 4 卷 1 2 陈润生， 陈润生 曹宝森 曹宝森 马金清 李进堂， 陈润生， 周金城， 王德滋 冯宗帜 所所刊， 支霞臣， 出版社， 王德滋， 参考文献 林东燕福建早中生代火山作用研究进展福建地质，2 0 0 6 ，2 5 ( 4 ) 福建早侏罗世火山地层对比及岩相古地理特征福建地质，2 0 】4 3 3 ( 4 ) 福建海相早侏罗世地层发现地质沦评，1 9 8 2 ，2 8 ( 5 ) 福建西南部和中部地区早侏罗世海相地层福建地质，1 9 8 3 ，2 ( 1 ) 福建省永定地区下村组藩坑组地层地质特征福建地质，1 9 9 4 13 ( 1 ) 马金清，温友梦，等福建省闽清县池园地区早、中侏罗世地层新发现福建地质2 0 0 0 ，1 9 ( 4 ) 林东燕，江剑丽福建早侏罗世火山作用的动力学机制及大地构造学意义探讨福建地质，2 0 0 8 ，2 7 ( 2 ) 蒋少涌，王孝磊等华南中侏罗世玄武岩岩石地球化学研究中国科学I ) 辑，2 0 0 5 3 5 ( 】O ) 周新民，等中国东南部晚中生代花岗质火山一侵人杂岩成因与地壳演化北京：科学出版社2 0 0 2 亓润章，黄水兴，等福建永泰一德化地区火山地质及火山岩含矿性中国地质科学院南京地质矿产研究 1 9 9 1 ，9 ( 增刊) 冯家麟汉诺坝玄武岩的地球化学见：刘若新主编中国新生代火山岩年代学与地球化学北京：地震 1 9 9 2 周金城，邱检生，等东南沿海早白垩世火山活动中的岩浆混后及壳幔作用证据南京大学学报( 地球科 学) ，1 9 9 4 ，6 ( 4 ) 1 3S u nSSa n dM c D o n o u g hwF C h e m i c a la n di s o t o p i cs y s t e m a t i c so fo c e a n i cb a s a l t ：i m I ) l i c a t i o n sf o rm a n t l ec o m p o s i t i o n a n dp r o c e s s e s 1 n ：A D S a u n d e r sa n dM J N o r r y ( E d s ) ，M a g m a t i s mi nt h eO c e a n1 3 a s i n s G e o lS o cS p e cP u b ， 1 9 8 9 4 2 1 4 M c D o n o u g hWFa n dS u nSS C o m p o s i t i o no ft h eE a r t h c h e mG e 0 1 ， 19 9 5 1 2 0 】5P e a r c eJA ，B a k e rPE ，H a r v e yPK ，e ta 1 G e o c h e m i c a Ie v - d e n c ef o rs u b d u c “o nf l u x e s m a n t l em e I t i n ga n df r a c t i o n a l c r y s t a z a t i o nb e n e a t ht h es o u t l lS a n d w i c hi s l a n da r c JP e t r 0 1 ， 19 9 5 ，3 6 ( 4 ) 1 6D e I ) a “SM P e t r o g e n e s i so ft h eF i a m I ) a l ag a b b r o i ci n ”u s i o nn o r t h w e s t e r nA r g e n t i n a ad e 印c r u s t a ls y n t e c t o n i cp l u t o n i nac o n t i n e n t a lm a g m a t i ca r c JP e t r o L19 9 4 ，3 5 1 7