福建尤溪梅仙龙北溪组变质火山岩的SM-ND同位素年龄研究.pdf

／ 一 ／ 7福建尤溪梅仙龙北溪组变质火山岩 的 s m_ N d同位 龄研 究 塑 窒 重 詹 玉 亭 摘要 怍者利用 S m N d同位素方法， 对尤溪梅仙地区龙北缕组变质火山岩的戚岩时代进行研究． 获得了 l 5 9 9 土8 8 Ma 的S m Nc i 等时线 年龄 研 究结果 表明 ， 该 区龙北 氍组 变质火 山岩 既不是 震旦纪 的也 不是晚 元古代 的 ．而是 中元古 代火 山喷发作 用 的产物 ．古火 山{ 舌动与 裂答量 ； I 陷有一 定 的联 系 一 、问题 的提 出 近几年来 ，随着地质找矿工作 的开展 ，越来越多 的资料显示 ，福建 省龙 北溪 组变 质岩特 别是其 中的变质 中基性火 山岩 绿片岩与 P b 、 z n、 C u 、A g和 F e等矿化有密切的成生联 系 。 然而多年来 由于缺少可资断代 的标准化石和 同位 素年龄资料 ， 其原岩时代一直不能确切肯定 。 1 2 0万区域地质调查 1 9 6 6 1 9 7 6 及 l 5万迪 口、夏道 幅区调报告 1 9 8 0 推测其 成岩 时代 为前震旦纪 晚元古代 ， 以后的研 究报告则多把它 归入震旦 系[ 1 ] 0 或震旦 一寒武 系【 。 时代上 的不 同认识显然会影响到闽西北变质岩 区的找矿 以及对 我省及邻 区大地构造性 质的正 确认识 。因此 ．我们在研 究建瓯一德化金 多金属矿成矿规律 的同时 ，对 尤溪 梅仙 峰岩一 带 的龙北溪 组变 质火 山岩进行 了 S m N d同位素年龄 研究。本文重点对上述工 作中有关 S m N d 年代学 的研 究成果作初步总结 ，不妥之处 ，敬请指正 。 二、研究区地质概况 研究区位于 政和 一大埔断裂带 中段 中生代火 山岩的基底隆起带上 ，区内出露地层 以龙 北 溪组变质岩 为主 ，其次为上三叠一 下侏罗统砂岩和南园组火 山岩 ，组成 了一个 l l - t 东 向展 布 的复背斜构造 ，复背斜西翼发育有若干条- t l l 东一近南北向的压扭性断裂 ，沿断裂带侵入 有 一 些燕 山晚期的花岗斑岩脉。 龙北溪组下部以石英云母片岩、 云母石英片岩及石英岩为主， 夹有透镜状白云质大理岩； 上部主要为绿 帘阳起 片岩 、钠长阳起 绿帘片岩和绿帘石英片岩等 。上部和下部地层呈整合接 触 。S m Nd同位素年 龄研究 以上部绿帘阳起片岩等绿片岩为主要研究对象 。 ①闺北地质 大 队 ．1 9 8 5 ．福 建省 闺北 地 区前 寒武纪 研 究报 告 。 ②王 国平 ， 1 9 8 2 ．建瓯 群时代 的撵讨 梧建 地质科 技情报 ，第 3期 维普资讯 第 二 期 黄 春脯 等 福 建尤溪 梅仙 龙北 溪组变 质火 山岩 的 s m N d同位 誊年 龄 研究 I S I 三 、采样位置及样品特征 本次研究在尤溪梅仙 乡峰岩村 一峰岩硐 一线龙北溪组变质岩 中采集 了 9件样品 ，送宜昌 地质矿产研究所做稀土分析 ， 从 中选 出 6件样品做 S m N d同位 素分 析 。 样 品采 自同一 层位 ， 其 间距为 2 0 0 4 0 0 m，采样点总体呈北东方 向展布 图 1 ，与变 质岩 片理 走向 约北东 3 5 。 近 似平行 。 尽 管稀土元素在低于角闪岩相 的变质作用下一般 不发 生迁 移以及 S i n Nd同位 素的封 闭 系统较好0 ，采样时仍注意采集新鲜的样品 ，并且 采样 点尽量远离侵 入岩和构造带 。9件样 品均 无遭 受 明显的热液蚀变和后期风化作用的影 响。 回 - 回 曰 。 口 囚 s 固 s 囫 s 囫 圈 1 S i n - N d同位素样品采样位置置地质略圈 l 一龙北 溪 组变质岩 F 2 一上 三叠 一下株 罗统砂 岩 F 3 一南 日组火 山岩 F 4 ～老 硐 } 5 一采样 位置盈样 号 F 6 一断 层 7 一推 地质 界线 |8 一变 质岩 片理产 状 ． F i g 、l s 矗 mp l I J - g I o t a t o n s o f S m- Nd l mt o p e s a mp l 1 -- me ta m o r p h i c r o c k， L g b e i x i F 1 d H口 ‘ 2-- Ta -- J[ ， un d 帅0 n ‘ 3 _ v口 n i - N y mm Fa r ma t i m | 4一 a nc ie n t wm Ⅺn秘 ● 5一姗p1i 【 t i 帅a n d s a mp le mt mb 时 6 一 f a u l t F 7 -- r e l a x e d g e dqd c b o u n d a r y； 8一 Ⅱ日 t 0 咿 a c t i t a d e 0 f m眦啪 0 p c r o c k ． 样 品主要为绿帘 阳起 片岩 、阳起绿 帘片岩和绿 帘阳起透辉 片岩 。岩石多呈纤柱状 、粒状 变晶结构 ，片状构造 ，局部可 见变余 晶屑结构 。矿物 成分 主要 为阳起石 、绿帘石 、透辉石和 维普资讯 福建地质G e o l o g Y。 Fu j i a n 第 } 卷 斜长石 ， 还 见有少量细粒 】 l n m磁铁矿 和尖 棱角状、锯 齿状 斜长石晶屑 ． 据此推测原 岩可 能为火 山岩 。5件样 品岩 石化学分 析 结果 表 1 S i O 4 3 ． 2 2 5 4 ． 0 9 ，F e Oq - F e O 。9 ． 7 l f 1 ． 2 4 ．氧化 系数 f 介于 0 ． 5 0 1 0 5 ，反 映了中基性 火山岩的岩石化学成分特点 。在 尼 格里 四面体展 开图中样品均 落入火成 岩区 ，D．M． 肖氏 J 9 7 2 判别值 DF都大于零 ，也说 明了其原 岩为火山岩 。在国际地科联 1 9 8 9 推荐 的全碱一 二氧化硅 火山岩分 类图解 中，样 品 主要 落入玄武 安山岩和玄武 岩区 。 表 l 岩石化学成分及计算结果 Ta b l e 1 Ch e mi c a l c o mp os i t i o n of t he me t a v o l e a ni t e s a nd c al c u l a t e d r e s ul t s 化 学 成 分 样号 岩 性 S l 0 n啦 AI O 3 2 0 3 ME O Na ， o K 2 O P 2 0 s 怕 减 总和 DL 2 1 6 绿 帘 阳起 片 岩 1 ． 3 8 1 3 9 4 5 ． 6 7 4 ． 0 0 ． 7 ． 6 5 1 5 ． 7 l 0 ． 7 1 ． 4 6 0 ． 2 6 2 ． 4 6 1 0 0 ． 2 ． D L 2 l 8 绿 帘阳起 片岩 1 1 6 1 2 6 6 6 8 5 2 ． 2 ． 0 0 6 ． 1 6 1 8 ． 1 6 0 ． 1 3 0 2 0 0 ． 2 7 9 9 ． 7 0 D L 2 2 0 阳起绿 帘透辉 片 岩 4 7 1 2 ． 1 0 l 3 1 4 B ． 8 0 4 ． 3 8 0 ． 蛐 1 8 ． 3 7 0 ． 3 2 0 7 3 0 ． 3 1 l _ 9 5 】 0 0 ． I I 绿 帘阳起 片岩 5 ． 0 2 1 3 6 4 ． 8 8 0 ．I 6 5 ． 2 9 9 ． 4 9 4 ． 6 0 0 ． 1 9 0 ． 2 4 9 9 ． 8 8 钠长 阳起绿 帘片 岩 5 ． 0 9 1 ． 3 8 l 3 6 0 5 ． 6 3 0 ．I 7 5 ． 5 5 7 ． 4 7 ． 3 9 0 9 3 0 ． 2 4 I _ 5 5 9 9 ． 3 2 尼格里四面体图懈 肖氏 1 9 7 2 S i 啦 K 2 0N a O 样号 氧化 系数 f 落区 DF翔别值 图解 DL 2 1 6 - 2 7 ． 3 3 4 0 ． 0 4 2 8 0 3 4 ． 6 0 火成 岩区 0 ． 3 9 8 0 ． 6 4 玄武 岩 D L 2 1 8 1 6 ． 3 4 0 5 0 4 2 ． 6 l 0 ． 5 6 火成 岩区 2 ． 6 9 8 1 0 5 苦 橄玄武 岩 1 8 ． 0 5 3 ． 2 6 4 5 8 8 I ． 8 1 火成 岩逸 4 ． 9 1 2 玄武 岩 D L 2 2 』 1 6 ． 6 7 止成岩 区 2 ． 8 5 0 0 5 0 玄武 安 山岩 DL Z 2 3 2 9 5 4 l 4 7I 1 7 ． 9 Z 止成岩 逸 1 ． 6 6 0 0 ． 5 8 玄武 安 山岩 表 2给 出了 9件样 品的稀土元素分析结果 。变质火 山岩 样品稀土 总量变化较大 J 2 6 ． 6 8 5 9 J ． 8 0 l 0 6 ，无论 是稀 土绝对含量还是轻重稀 土 比值均 明显大于球粒 陨石 ，这个特征与 大陆 玄武岩特 征① 颇为类似 。样 品稀 土元 素分 布模 式表 现为右倾、平缓起 伏、具铕异常 的曲 线 图 2 ． 接近 现代 活动裂谷带中冰岛岩和冰岛拉斑 玄武岩的分 布模式 ] 。 在 Z RE E L a ／ Y b图 解中，区内样 品大部分落入玄武岩 区 主要 为大陆拉斑玄武 岩或玄武 岩和花 岗岩或沉积 岩 重叠 的 区域 图 3 赵崇 贺等 ．1 9 8 3 ，岩浆 岩化学 维普资讯 ．0一 棚 帅样 I l 霉 g g j 0 毒 。 g ∞ 却 0 却 鞋 强 噩 帽 船 骚 旺 丑 骚 荏 帽 弹 荏 梧 荏 璐 荏 船 旺 曙 蜡 弹 匠 搿 癌 } 旺 业 出 旺 岳 由 世 世 芒 I a 昌芒廿 d 量 苗∞ 鲁I 1 皇0 q- ；∞；o l - 宝一 基0 “ ∞ ， 群雩 i 【 ●糍摊岿 燃隶毽刊稼 群 维普资讯 福建地质G e o l o g Y o f Fu j l a n 第十卷 区 彝 餐 ＼ 诅 圉 2 梅仙地区变质火山岩中稀土元素分布模式 1 ～ DL2 1 6 I 2一 DL2J 8I 3 一 DL2 1 8 I 4一 DL2 1 9{ 5 一 DL22 0I 6一 DL 22 0 I 7 一 DL22 1， 8 一 DL2 2 2} 9一 DL22 3。 F t 窖 ． 2 C h o n d r i t i c - n o r ma l i z e d REE p a t t e r n s o f t h e me t a v o l c a n l t e s i n Me l x l a n B m 四、S m N d同位 素分析结果和讨论 表 3给 出了 S i n N d同位 素分析结 果 ，计算参数和模式年龄 一并 列入 表 内。S m N d同位 素 等 时线如 图 所示 图 4可见 ，6件 样 品无一 与等 时线 有 明显偏 离 ，其“ S m／ ⋯N d比值 与 “ 。 Nd ／ ⋯Nd 比值 的相关系数达 0 ． 9 9 3 9 。由等时线计算 的年龄 t l 5 9 9 土8 8 Ma ， I H D 一0 ． 5 1 0 8 3 9 土 0 ． 0 0 0 0 0 5 1 a Ma， ∈ T 一 5 ． 2 4 。 由于 S m N d体系在变 质作 用和蚀变过程 中能保存 自身 的封 闭性 ，区内测试样品 的原岩 为 中基性火 山岩 ，故其等时线年龄 1 5 9 9 Ma可以代表成岩时间 。这个数据说 明研究 区内龙北溪 组变质火山岩既不是震旦纪 的也不是晚元古 代的 ，而 是中元古 代火山喷发作用的产物 ，其层 位可能相当于我国北方南 口群大洪峪组和南方神农架群底部。 岩石的 N d模 式年 龄指 的是地壳一 地幔分异作用发生的时间 。直接源于地幔又没受地壳 污 染的岩浆 岩 ，其模 式年龄就是岩浆喷发或 侵位 的年龄 。完全 由地壳重熔的 S型岩浆岩 ，其模 式年龄反 映了源岩 的年 龄 ， 即古地壳的形成时 间I s , 6 ] 。 如果岩浆是幔源和地壳两种 物质 的混 合 ， 维普资讯 第二期 黄春鹏等 福建尤溪梅仙 龙北溪组变质火山岩的 S m N d同位寨年龄研兜 1 5 5 圈 3 地球岩石的 L a ／ Yh 一 R E E含量图解 据 A l i e g r e等 ．1 9 7 8 F i g 3 h ／ Yb r a t i o 一 RE E c o n t e n t d t e g r a m o f t e r r e s t r i a l r o c k s 表 3 S m Nd同位素分析结果 Ta b l e 3 Sm Nd i s o t op e d a t a o f t h e met a vo l c a ni t e s 样号 岩 性 S m l 0 。 N d 】 0 1 4 7 S in／ 4 4 Nd 1 0 Nd ／ 1 4 4 Nd t Ma T 叫 Ma ∞ ∈H d T DL 2 l 6 绿 帘阳起 片岩 4 O B 1 9 ． 9 0 0 ． 1 2 2 8 0 5 1 21 4 7 士2 】 l 6 7 8 D L 2 】 8 绿 帘阳起 片岩 3 ． 5 5 】 7 ． 7 6 0 ． 1 2 0 5 0 ． 5 1 2 0 9 7 士】 B l 7 l 8 D L 2 l 8 。 1 绿 帘石英 片岩 l 3 ． 】 2 6 8 ． 0 4 0 ． 1 】 6 0 0 5 | 2 0 5 5 士 1 0 1 7 0 { 】 5 9 9士 8B 5 24 阳起绿帘遘辉片岩 5 5 6 2 8 ． 2 5 0 ． 1 l 8 4 0 ． 5 1 2 0 8 3 士5 0 】7 0 2 绿 帘 阳起 片岩 6 5 7 2 9 ． 3 0 0 】 3 {5 0 ． 5 | 2 2 { 4 士2 4 】7 3 9 D L 2 2 3 钠长 阳起绿 帘 片岩 5 ． 5 8 O J 6 D ． 5 1 2 2 6 9 士5 6 l“5 ① 一一 n c 譬 1 4 N d ／ 1 4 4 Nd ‰ ；0 ． 5 1 3】 5 l 1 4 7 S m／ I 4 Nd 0 ． 2 1 3 7 ∈ M T 一 [ 一 1 ] l 幔 T 增 呷 0 一 “ N d R e 一 1 I 0 一 0 ． 51 2 6 38 { 1 4 7 Sm／i 4 4 Nd t t b m 0 ．1 96 6I 一 6 ．5 41 0 a1 。 维普资讯 福建地质G e o I o g Y 0 f Fu j i a n 第 卷 ”Sm ／l ‘Nd 图 4 尤溪梅仙龙北溪组变质火 山岩 S m Nd同位素等时线图 Fi g-4 Sm- Nd Is o c hr o n d i a g r a m o f t he me t a vo l c a n i t 0 f Lon g b e i xi For ma t i o n 扭M e i x i a n a r e a of Youx i Co u nt y 其模式年龄显然低于古地壳形成时 间而高 于岩浆 的喷发或侵 位年龄 。研究 区内变质火 山岩样 品的 Nd模式年龄为 1 6 7 8 1 7 3 9 Ma ， 高于 上述 S m N d等 时线年龄 ， 样品稀土总量变化大 以及 轻稀土 含量较高 且具 有铕 异常 等特 征反 映 了地 幔岩 浆上侵过 程中受到 了地 壳物 质 的同化混 染 ， 据此认为古地壳 的形 成时间应大 于 1 6 7 8 1 7 3 9 Ma 。最近 几年 ， 伴 随同位素年代 学的研究 和数据的积 累 ， 有些学者 重 新提 出福建 省存在有早 中元 古代 甚至太古代基 底 ， 本 文 的研究 成果 进一步证 实了上述看法。 从 区域上看 ， 龙北溪组 变质中基性火 山岩 系在 福建 省中部呈北北 东向带状 展布 ， 南起安溪剑斗 、 尤溪青 溪 ， 北至南平 、 建瓯、 松溪 渭 田等地 ， 该带上 已陆 续发 现了 一 些大于 1 - 5 Ga的 同位 素数据 因此 我们认 为有 必要 重新厘 定福建 省变质 岩系地 层 的成 岩时代 ， 把研究 区内 梅 仙附近 龙北溪组地层时代从震旦纪归到 中元古代是适宜 的。 此外 ， 研究 区内变质火山岩样品的 ∈ T 为5 ． 2 4表明其来 自亏损地幔 。结合前述 稀土 元 素分布以及岩石化学 等特 征来看 ， 古火 山活动与裂谷 坳陷有 一定 的联 系。这个结论 与张维 维普资讯 第二期 黄春鹏 等 福建 尤溪梅 仙龙北 淫组变 质业 山岩 的 Sm N d同位 寡年龄 研究 权 。 和 黄树 峰 等 人的研 究结果 一致 。因此 作用有关的层控铜 、 锌、 铅 、 银 、 金等矿 床。 在 区内和 区域上找矿 ， 要注意寻找 与古 裂谷 火山 参考文献 [ 1 ] 福 建省 地质 矿产局 ． 1 9 8 5， 福建省 区域地 质志 地质 出版社 。 [ 王命恒 、 强 秀芝等 ， 1 9 8 5 ． 政 和 县西石 屯附j 匠 变 质岩 系地质 时代的 探讨 福建 地质 ． 第 4卷 ， 第 2期 [ 许荣 华 等 ， l 9 8 5 ， 稀土 地球化 学和 同位索地 质新方 法 地 质 出版社 。 [ 4 ] 王 中 罔 I 、 于学元 、 赵振 华等 ， l 9 8 9 ， 稀 土元 素地 球化 学 科 学 出版社 。 [ 5 ] 李 志昌 ， l 9 8 7， Nd同位 束在研 究岩石 矿石戚 固方面 的应 用 。中国地 质大学 武汉 地质 科技情 报 ． 第 6卷 ， 第 l 期 6 ] 黄辉等， l 9 8 9 ， 平潭一南澳变质岩带的 S m N d 年代学研究及其大地掏遣意义。福建地质 ， 第 8 卷一 第 3 期 [ 7 ] 李根坤， l 9 8 9 ， 福建基底时代的探讨。福建地质 ， 第 8卷， 第 3期。 [ 8 李 报坤 等 ． 1 9 8 8 ， 福 建省 同位 素年龄 及其 区域构造 意 义。福 建地质 ， 第 7卷 ， 第 2期 ， [ 9 ] 水涛、 绦步台等． 1 9 8 6 ． 绍 江山古陆对接带 科学通报． 第 3 l 眷 ， 第 6 期 [ 1 0 ] 张维棍 ， l 9 8 6 ． 田西北变质业 山岩的地球化学性质 福建地质， 第5卷， 第 2 期。 Sm Nd I s o t o p i c Ag e o f t h e M e t a v o l c a n i t e s o f Lo n g b e i x i Fo r ma t i o n i n Me i x i a n Ar e a of Yo u x i C o u n t y， Fu j i a n P r o v i n c e H u a ng Ch un p e n g Zha n g J i a y u an Zha n Yut i n g 勰 t 艄 h 出 盯 咖 o t o e A hs t r aet By u s i ng t h e Sm Nd i s o t o p i c m e t h o d， t h e a ut h o r s d e al t w i t h t he p r o t o l i t h a g e o f t h e m e t av ol c a ni t e s o f L o n g b e i x i F o r ma t i o n i n Me i x i a n a r e a o f Yo u x i C o u n t y， F u j i a n Pr o v i n c e ， a n d g o t the i s o c h r o n a g e 1 5 9 9 士 8 8 Ma ． I t i s s u g g e s t e d t h a t t h e p r o t o l it h a g e o f L o n g b e i x i F o r ma t i o n in the a r e a i s Mi d d l e P r o ． t e r ea o i c r a t h e r t ha n Si n i a n or La t e Pr ot e r oz o i c i nf e r r e d b y g e ol o g i s t s i n t he p a s t ， a n d t h a t t he pa l e o vo l e a n i e ac tiv i t y i s r e l e va n t t o t h e r i f t v a l l e y一 ①黄树峰 ． 1 9 9 0 ， 福建 中西部地 区金 矿带古 构造环 境之新 认识 维普资讯