花岗岩类和少量与之有关的中基性岩石是大陆地壳的主要成分，它们通常分布在岛弧、活动大陆边缘和碰撞带等构造环境中，是参与陆壳生长的主要物质(Barbarin, 1990; Bonin et al., 1998；Jahn et al., 2000)，对其开展研究是认识地壳的形成、演化及定量研究地球动力学过程的基本前提(Rudnick, 1995)。华南是我国花岗岩类出露面积最大的地区之一，其中华南东部中生代花岗岩的出露面积占整个华南花岗岩出露总面积的78.9%(孙涛, 2006)，因此中生代的岩浆活动是最为强烈的时期。福建省的燕山期岩浆活动主要分布在闽东南和闽东北的沿海地区，一直以来被认为是揭示岩浆作用的性质与成因的重要地区，不断取得新的研究成果，例如，在研究沿海地区花岗岩的岩石成因中，强调了存在岩浆混合作用和大量幔源物质的贡献(邱检生等, 2008, 2012; 赵蛟龙等, 2012)。但是由于沿海地区花岗岩出露面积大，多数地区还缺少精确定年来约束花岗岩的形成时限和岩浆源区的性质。本文选择福建漳州角美地区的花岗闪长岩及其中包含的闪长质包体，通过锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析，并结合岩石的元素和Sr-Nd同位素组成，试图为福建沿海地区燕山晚期岩浆混合作用提供新证据，进一步限定地幔组分对形成沿海地区大面积花岗岩的重要作用。

研究区位于福建东南沿海漳州市角美镇，构造上紧邻长乐-南澳深大断裂(图 1a，Zheng et al., 2004; Shu et al., 2009)。福建省内出露大面积花岗岩和火山岩，其中花岗岩的形成时代显示了由内陆向沿海逐渐变年轻的趋势，同时岩石中所含有的地幔组分也逐渐增多(徐夕生, 2008; Zhou et al., 2006)。花岗岩岩体的延伸方向总体呈北东-南西向、大致垂直于海岸线的带状分布特征，也被认为是与古太平洋板块同期北西向的俯冲方向近于垂直，燕山晚期花岗岩主要位于福建沿海一带(孙涛, 2006)。研究区岩体主要侵入的地层为侏罗系上统南园组中段的灰色流纹质凝灰岩、流纹岩、流纹斑岩夹凝灰岩、粉砂岩，之上被第四系沉积层覆盖(图 1b)。

图 1

Fig. 1

图 1 研究区区域地质简图(据福建省区域地质测量队, 1977绘制①) ①江绍断裂；②广昌-寻乌断裂；③政和-大浦断裂；④长乐-南澳断裂 Fig. 1 Simplified geological map for the study area

①福建省区域地质测量队. 1977. 1：20万厦门幅地质图

本文针对角美镇东南约5km的岩体露头开展了研究工作，共采集7件样品，其中寄主岩石黑云母花岗闪长岩3件(XM10、XM12-2、XM13)，闪长质包体4件(XM11、XM12-1、XM14、XM15)(图 2a)。

图 2

Fig. 2

图 2 角美寄主花岗闪长岩和闪长质包体的野外露头(a)和显微镜下(b, c)照片(均为正交偏光) Hbl.-普通角闪石；Bi.-黑云母；Pl.-斜长石；Q.-石英 Fig. 2 Outcrop (a) and microscopic (b, c) photos of Jiaomei granite and dioritic enclaves

寄主岩为灰白色，中粒半自形结构，主要矿物组成为斜长石(40%)、石英(25%)、钾长石(20%)、角闪石(10%)以及黑云母(5%)，副矿物主要为磁铁矿，定名为黑云母花岗闪长岩。斜长石多为半自形板状，粒径0.6~2.5mm 不等。显微镜下可见斜长石的双晶及环带；石英呈他形粒状，粒径0.4~1mm不等；黑云母呈片状，粒径1~2mm 不等，有绿泥石化；角闪石呈短柱状，粒径0.2~0.8mm 不等，少数可见较明显的双晶。角闪石多与黑云母共生(图 2b)。闪长质包体为深灰色，中粒结构，暗色矿物含量约为30%~40%。样品XM14 与XM15 为同一岩体相邻的岩块，但XM14 粒度较XM15 稍粗(图 2a)； 主要矿物为斜长石(45%)、角闪石(35%)、钾长石(10%)、黑云母(5%) 以及石英(＜5%)、副矿物主要为磁铁矿。显微镜下斜长石多为半自形板状，粒径0.2~2.6mm 不等，可见双晶和环带；角闪石呈短柱状，粒径0.3~1.2mm 不等，少数可见较明显的双晶；部分角闪石包含小颗粒斜长石共生(图 2c)。

在地球化学特征方面(盛丹，2012)，寄主岩的岩性主要为黑云母花岗闪长岩(SiO₂= 66.30%~66.61%)，属高钾钙碱性系列(K₂O=3.52%~3.72%)、偏铝质岩石(A/CNK=1.0)，Mg^#为39~40。闪长质包体(SiO₂=56.04%~61.97%)为高钾钙碱性系列(K₂O=2.28%~3.33%)的偏铝质岩石(A/CNK=0.84~0.92)，Mg^#(42~47)略高。寄主岩和包体具有相似的稀土、微量成分和配分模式，具有弱的负铕异常(0.58~0.74)，(La/Yb)_N值分别为9.1~14.5和9.9~13.5；所有样品均显示强烈富集Rb、U、Th等大离子亲石元素(LILEs)，亏损Nb、Ta、Ti 、P等高场强元素(HFSEs)，相对于Rb和Th，亏损Ba、富集U和Pb等特征。黑云母花岗闪长岩(XM13)的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i为0.7059，ε_Nd(t)为-3.1，Nd同位素亏损地幔模式年龄为1.14Ga；闪长质包体(XM14)的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.7060，ε_Nd(t)值为-2.8，Nd同位素亏损地幔模式年龄为1.06Ga。上述特征表明，寄主岩石和闪长质包体除了主量元素差异外，在微量元素和Sr-Nd同位素方面已经达到比较均匀的平衡状态。

锆石挑选采用机械性粉碎法，之后依次通过重力分选、磁选、重液分选，然后在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒用无色透明的环氧树脂固定，并对锆石表面进行抛光。锆石阴极发光(CL)图像在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针实验室用LEO 1450VP型号扫描电子显微镜照取，分析电压为15kV，分辨率3.5nm/30kV。

锆石U-Pb同位素定年和Hf同位素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)完成。锆石U-Pb定年利用LA-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，分析采用的激光束斑直径为32μm，ICP-MS为Agilent 7700x。对分析数据的处理用软件ICPMSDataCal完成，详细的仪器操作条件和数据处理方法见Liu et al.(2010a, b)。 锆石Lu-Hf同位素测定使用Neptune Plus MC-ICP-MS (Thermo Fisher Scientific, Germany)完成，激光剥蚀系统为GeoLas 2005，分析采用的激光束斑直径为44μm。¹⁷⁹Hf/¹⁷⁷Hf和¹⁷³Yb/¹⁷¹Yb比值用来计算质量偏差，两个比值要对¹⁷⁹Hf/¹⁷⁷Hf=0.7325和¹⁷³Yb/¹⁷¹Yb=1.1248 (Blichert-Toft et al., 1997)进行标准化。详细的仪器运行条件和分析技术流程见Hu et al. (2012) 。

寄主花岗岩(XM13)的锆石呈自形长柱状或短柱状，长100~200μm，CL图可见其清晰生长环带。该样品15个有效测点的U和Th的含量分别为930×10^-6~3289×10^-6和405×10^-6 ~1612×10^-6，Th/U比值为0.44~0.91(Th/U>0.1)，为岩浆成因锆石(Hoskin and Schaltegger, 2003)。锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为106.4±1.8Ma(图 3a、表 1)。

图 3

Fig. 3

图 3 寄主花岗岩(a)和闪长质包体(b, c)的锆石U-Pb年龄谐和图 实线小圈为U-Pb定年激光剥蚀位置，虚线大圈为Hf同位素激光剥蚀位置，锆石的标尺长为100μm，同时标注了该锆石颗粒的年龄和εHf(t)结果 Fig. 3 Zircon U-Pb age concordia plots of host granite (a) and dioritic enclaves (b, c) Ages and εHf(t) values are labeled, with scale bar of 100μm

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 寄主花岗岩和闪长质包体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素结果 Table 1 Zircon U-Pb ages and Hf isotopic data of the host granites and dioritic enclaves 测点号 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年数据 锆石Lu-Hf同位素数据 U (×10-6) Th (×10-6) Th/U 207Pb/235U ±1σ 206Pb/238U ±1σ 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf ±2σ εHf (t) tDM (Ma) tDMC (Ma) fLu/Hf XM 13：黑云母花岗闪长岩，15个有效测点，加权平均年龄为106.4±1.8Ma XM13-01 1046 546 0.52 105 13 109 4 0.001006 0.282784 0.000019 2.7 663 995 -0.97 XM13-02 1141 535 0.47 104 8 102 3 0.000632 0.282775 0.000018 2.3 669 1018 -0.98 XM13-03 961 647 0.67 117 14 109 5 0.001339 0.282795 0.000018 3.1 654 972 -0.96 XM13-04 1908 931 0.49 113 11 109 3 0.001648 0.282784 0.000019 2.7 675 998 -0.95 XM13-05 2351 1295 0.55 114 8 104 3 0.001430 0.282800 0.000016 3.2 648 964 -0.96 XM13-06 1859 946 0.51 108 9 105 2 0.000817 0.282773 0.000016 2.3 676 1021 -0.98 XM13-07 1083 980 0.91 124 13 111 3 0.001260 0.282795 0.000019 3.2 652 970 -0.96 XM13-08 1946 1286 0.66 109 8 101 2 0.001130 0.282784 0.000017 2.6 666 1000 -0.97 XM13-09 1278 762 0.60 111 6 110 2 0.001414 0.282812 0.000021 3.7 631 933 -0.96 XM13-10 930 405 0.44 114 10 108 3 0.000964 0.282781 0.000025 2.6 667 1002 -0.97 XM13-11 1592 733 0.46 103 9 103 3 0.000946 0.282772 0.000018 2.2 679 1025 -0.97 XM13-12 1675 947 0.57 111 6 110 2 0.000851 0.282772 0.000014 2.4 678 1021 -0.97 XM13-13 2514 1454 0.58 107 6 106 2 0.001634 0.282809 0.000015 3.5 639 943 -0.95 XM13-14 931 484 0.52 105 8 104 2 - - - - - - - XM13-15 3289 1612 0.49 107 6 108 2 0.001082 0.282784 0.000021 2.7 665 996 -0.97 XM 14：闪长质包体，18个有效测点，加权平均年龄为105.6±1.0Ma XM14-01 1887 1467 0.78 111 6 109 2 0.001496 0.282798 0.000020 3.2 652 965 -0.95 XM14-02 2024 1826 0.91 108 5 108 1 - - - - - - - XM14-03 2889 3566 1.24 112 6 107 2 0.001835 0.282840 0.000024 4.6 597 873 -0.94 XM14-04 1809 1691 0.94 100 11 101 2 0.001234 0.282829 0.000061 4.2 603 899 -0.96 XM14-05 6832 13897 2.04 109 4 107 1 - - - - - - - XM14-06 3206 3026 0.95 109 5 104 1 - - - - - - - XM14-07 1672 819 0.49 99 6 104 2 0.001284 0.282792 0.000020 2.9 657 981 -0.96 XM14-08 2443 1961 0.81 107 6 104 2 - - - - - - - XM14-09 528 421 0.80 102 15 104 3 0.000740 0.282735 0.000019 0.9 727 1107 -0.98 XM14-10 2496 2239 0.90 106 5 104 1 0.001375 0.282780 0.000017 2.5 676 1009 -0.96 XM14-11 2293 1633 0.71 104 7 103 2 0.001845 0.282809 0.000027 3.4 642 946 -0.94 XM14-12 4423 4632 1.05 112 6 106 1 - - - - - - - XM14-13 3165 3389 1.07 106 6 106 1 0.001723 0.282825 0.000018 4.1 617 907 -0.95 XM14-14 1981 1122 0.57 108 5 108 2 0.001152 0.282785 0.000024 2.7 665 994 -0.97 XM14-15 1872 1486 0.79 110 6 103 2 0.001332 0.282798 0.000020 3.1 649 968 -0.96 XM14-16 2596 2384 0.92 111 9 107 2 0.001630 0.282843 0.000021 4.7 590 865 -0.95 XM14-17 2532 2572 1.02 105 5 105 2 - - - - - - - XM14-18 1481 1083 0.73 102 8 100 2 0.001683 0.282848 0.000024 4.8 583 858 -0.95 XM 15：闪长质包体，18个有效测点，加权平均年龄值为106.5±1.0Ma XM15-01 1822 765 0.42 109 6 106 2 0.001376 0.282801 0.000020 3.3 646 960 -0.96 XM15-02 2084 1304 0.63 106 7 105 2 0.000905 0.282781 0.000016 2.6 666 1004 -0.97 XM15-03 1972 749 0.38 99 8 101 2 0.001181 0.282781 0.000016 2.5 671 1007 -0.96 XM15-04 2022 940 0.46 109 6 109 2 0.001282 0.282790 0.000020 2.9 660 983 -0.96 XM15-05 2056 1202 0.58 114 7 109 2 0.000946 0.282760 0.000015 1.9 696 1049 -0.97 XM15-06 2220 1784 0.80 108 7 106 2 0.001964 0.282849 0.000015 4.9 586 854 -0.94 XM15-07 1269 1315 1.04 122 10 104 3 0.001534 0.282841 0.000025 4.6 591 871 -0.95 XM15-08 1112 507 0.46 122 12 106 3 0.000561 0.282750 0.000016 1.5 703 1072 -0.98 XM15-09 1784 870 0.49 118 9 107 2 0.000961 0.282761 0.000016 1.9 695 1048 -0.97 XM15-10 2014 945 0.47 108 11 109 2 0.001698 0.282848 0.000035 5.0 583 853 -0.95 XM15-11 1281 856 0.67 107 8 107 2 0.001517 0.282830 0.000023 4.3 606 894 -0.95 XM15-12 2890 1298 0.45 110 6 105 2 0.001110 0.282773 0.000020 2.3 681 1023 -0.97 XM15-13 1049 689 0.66 107 10 106 3 0.001530 0.282804 0.000019 3.4 644 954 -0.95 XM15-14 1490 712 0.48 114 7 107 2 0.001436 0.282789 0.000019 2.8 664 987 -0.96 XM15-15 2870 1231 0.43 105 6 106 2 0.001144 0.282793 0.000019 3.0 653 977 -0.97 XM15-16 2421 1867 0.77 105 6 107 2 0.001698 0.282864 0.000023 5.5 560 818 -0.95 XM15-17 2219 1205 0.54 104 5 107 2 0.001597 0.282803 0.000017 3.3 647 956 -0.95 XM15-18 892 511 0.57 115 9 110 4 0.001434 0.282816 0.000023 3.9 625 924 -0.96 注：表中Hf同位素相关计算详见Zhu et al. (2009)

表 1 寄主花岗岩和闪长质包体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素结果 Table 1 Zircon U-Pb ages and Hf isotopic data of the host granites and dioritic enclaves

闪长质包体(XM14, XM15)的锆石呈自形短柱状，长100~150μm，CL图可见其清晰生长环带。XM14和XM15样品都有18个有效测点，U的含量分别为528×10^-6~6832×10^-6和892×10^-6~2890×10^-6，Th的含量分别为421×10^-6~13897×10^-6和507×10^-6~1867×10^-6，Th/U比值为0.38~2.04(Th/U>0.1)，均为岩浆成因锆石。锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄分别为105.6±1.0Ma和106.5±1.0Ma(图 3b, c, 表 1)。

上述三件样品共获得44个锆石Hf同位素结果(表 1)。¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf 比值为0.021101~0.069302；¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf 比值为0.000561~0.001964。寄主花岗岩(XM13)的ε_Hf(t)值为2.2~3.7，对应的Hf同位素地壳模式年龄和地幔模式年龄分别为0.93~1.03Ga和0.63~0.68Ga。包体的ε_Hf(t)值为0.9~5.5，对应的Hf同位素地壳模式年龄和地幔模式年龄分别为0.82~1.11Ga和0.56~0.73Ga。

角美花岗闪长岩和闪长质包体的岩石Nd和锆石Hf同位素组成显示，角美黑云母花岗闪长岩不是单纯起源于新元古代基底的部分熔融，岩石形成过程中有幔源物质的参与。寄主岩的锆石ε_Hf(t)值变化范围较小且都为正值(ε_Hf(t)=2.2~3.7，图 4)，表明其形成过程中有地幔物质参与，暗示其应是幔源岩浆首先侵入到下部地壳后诱发新生地壳发生部分熔融的结果。闪长质包体的锆石ε_Hf(t)值变化范围相对较大(ε_Hf(t)=0.9~5.5，图 4)，ε_Hf(t)值显示了更大的正值，表明它们应是源自于幔源的玄武质岩浆演化到闪长质成分，或者是幔源岩浆与其诱发的地壳物质部分熔融形成的酸性岩浆发生部分混合作用的结果。花岗闪长岩和其中的闪长质包体具有接近的Nd同位素组成(ε_Nd(t)为-3.1~-2.8)，且具有一致的结晶年龄(~106Ma)，表明整个岩体是在岩浆混合作用后发生了U-Pb同位素和Nd同位素的均一过程。综合野外证据(图 2a)，该地区中酸性侵入岩及其含有的暗色闪长质包体应是新生地壳部分熔融的产物，且有地幔物质的加入，整个岩体是岩浆混合作用的产物。

图 4

Fig. 4

图 4 岩浆岩锆石εHf(t) vs. U-Pb年龄值分布图 南镇、三沙、大层山、大京四个岩体(福建东北沿海)数据邱检生等, 2008；长桥、湖西、程溪单元(福建东南沿海)数据邱检生等, 2012；太武山数据(福建漳州沿海)赵蛟龙等, 2012 Fig. 4 εHf(t) values vs. U-Pb ages plot of magmatic zircons

福建和浙江沿海地区广泛发育幔源基性岩浆活动。对福建省出露的基性岩研究结果表明，基性岩墙具有周期性产出的特征，主要分为5期，分别为140~135Ma、~125Ma、105~110Ma、~85Ma、75~70Ma；大致的时间间隔是10~20Myr(赵军红，2004)；在福建晋江、同安和湄洲岛产出的中-基性岩墙的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为87~95Ma和87~96Ma(董传万等, 2006, 2011；杨永峰等，2010)；在浙江文成和福建永泰两地侵位于晚中生代中酸性火山岩地层中的辉绿岩脉的年龄为90~94Ma(秦社彩等，2010)；在海南岛获得的基性岩墙的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为93~101Ma(唐立梅等, 2010)，因此85Ma到101Ma之间，似乎存在近于连续的岩墙侵位。上述的这些研究结果都认为浙闽地区的中基性岩墙和侵入体产于拉张的构造环境中。

根据本文和收集已发表的福建地区白垩纪侵入岩43个年龄数据，其中包括中基性岩脉及花岗岩类(盛丹，2012)，从中可看出，福建地区白垩纪存在多阶段岩石圈伸展和地壳拉张事件。中基性脉岩活动高峰期至少可分为~90Ma，~100Ma，105~110Ma，~115Ma，~130Ma五个期次，可能代表福建白垩纪地壳拉张最强烈的期次。

福建地区A型花岗岩研究表明其形成于非造山构造环境中，是岩石圈伸展的产物 (Li, 2000；王强等, 2005)，A型花岗岩的年龄分布表明~90Ma是一个岩浆活动高峰期，代表岩石圈伸展的一个重要时期。而数据显示的105~110Ma的年龄峰值，虽没收集到同时期的A型花岗岩数据，但本文获得的角美地区花岗闪长岩及其包体的数据表明这一时期存在岩浆混合作用，从而推测 105~110Ma同样代表岩石圈伸展的一个期次。因此角美地区寄主花岗闪长岩及其包体可能形成于伸展构造背景下。

本文和文献的锆石Hf同位素结果显示，在96~106Ma之间，Hf同位素显示了较大的正的Hf同位素组成(ε_Hf(t)达到了+10)，揭示了幔源组分的大量注入过程(图 4)，这意味着漳州东北地区地幔组分参与地壳岩石组成的比例增加，与上述同时期岩墙侵入代表的幔源岩浆作用的出现是吻合的。幔源岩石的产出从构造-岩浆作用的角度，揭示了在燕山晚期阶段古太平洋板块持续俯冲在华夏板块之下，造成沿海地区处于弧后伸展的构造背景；来自亏损地幔部分熔融作用的岩浆上升到下地壳，为当时的沿海地区大规模早白垩世中酸性岩浆作用的产出提供了热源和部分物源。本文在角美花岗岩中揭示的~106Ma的岩浆混合作用和亏损的Hf同位素特征，进一步支持了白垩纪中期华南地区在古太平洋构造域中存在间歇的和多期次发育的伸展构造。

(1) 角美黑云母花岗闪长岩及其闪长质包体的形成时代为~106Ma，二者均为高钾钙碱性系列偏铝质岩石；锆石Hf同位素组成显示角美黑云母花岗闪长岩为新生地壳部分熔融的产物，具有幔源物质的继承性，岩体的形成经历了岩浆混合作用；

(2) 地幔组分在96~106Ma之间参与地壳岩石组成的比例明显增加，表明该期间福建沿海地区地幔岩浆活动规模增大，揭示该时期处于伸展构造环境。