福建早侏羅世火山巖巖石地球化學特征及巖石成因研究

陳潤生

(福建省地質調查研究院，福州，350013)

早侏羅世是福建境內早中生代火山作用相對強烈的活動時期，火山作用具有明顯的旋回性，形成了一系列相對獨立的火山盆地[1，2]。自閩西南地區永定堂堡、五湖、藍地，龍巖上溪柄，平和蘆溪等地(向西南延入廣東)發現早侏羅世火山地層(盆地)以來[3-5]，近年開展的區調工作，根據巖石組合、接觸關系、地層對比及同位素年齡測定等資料，在福建省東部火山巖地區的閩清上蓮、永泰蓮峰[6]、永春福鼎、長泰內寮、同安白交祠、平和金京洋等地，于晚侏羅世火山巖的下部先后發現了早侏羅世火山巖地層；在福建省西部的武平甘棠、十方，尤溪聯合，漳平淇洋等地也發現了規模不等的早侏羅世火山地層分布。從火山巖分布的巖相古地理分析，發現火山活動沿沉積盆地呈北(北)東向帶狀分布，空間上可分為武平、尤溪—永定、閩清—平和3個火山巖帶。由南往北，由海相逐漸過渡為陸相，火山作用的強度也愈來愈弱。

福建各地早侏羅世火山巖石組合及巖相組合非常復雜，不同地區巖相組合、巖石組合差異明顯。西南部永定地區巖石組合為玄武巖(安山巖)-流紋巖組合，屬強基性-弱酸性端元。東北部閩清上蓮及尤溪聯合等地下部具安山質-流紋質組合的雙峰式特征。在平和蘆溪主要是深灰色次閃石化的玄武巖、安山巖夾安山質火山角礫巖，主要為玄武巖-安山巖的單峰式組合。中部平和金京洋—西坑、長泰內寮、同安白交祠等地主要是深灰色次閃石化的(玄武)安山巖、英安巖夾英安質晶屑凝灰熔巖，屬安山巖-英安巖的單峰式組合。從早侏世火山巖空間分布特征來看，總體由西南往東北基性單元從玄武巖向玄武安山巖、安山巖過渡，巖石更偏中基性。

筆者曾對早侏羅世火山地層進行了對比分析，對巖相古地理特征進行了系統的研究，初步分析探討了早侏羅世火山作用的動力學機制及大地構造學意義[7]。但是，全省不同地區、不同組合的巖石地球化學特征及對不同類別的巖石成因研究還很薄弱。為此，選擇較有代表性的永定、平和、長泰—同安、閩清—永泰等地區，由筆者參加的1∶5萬、1∶25萬區域地質調查、礦產遠景調查項目及引用部分區調、科研和已發表的論文[8]等分析測試成果共32件，開展早侏羅世火山巖的巖石地球化學特征對比研究，同時探討巖漿起源、演化及不同類別的巖石成因。

1 巖石定名及巖石系列劃分

福建早侏羅世火山巖在巖石分類硅堿圖(邱家驤，1979)及TAS分類圖(Le Bas等，1986)上投影結果完全一致，與巖石學定名近于一致，其中玄武巖與流紋巖區投影點較集中，其它巖類樣品數量少，投影點較分散。永定火山巖為玄武巖-安山巖-流紋巖組合，以玄武巖-流紋巖為主；平和蘆溪主要為玄武巖，平和金京洋為安山巖-粗安巖組合；長泰內寮—同安白交祠為安山巖-英安巖組合；閩清上蓮—永泰蓮峰為安山巖-流紋巖組合。

在AR-SiO2關系圖與堿度圖及硅堿圖上主要投影在亞堿性系列，永定及平和金京洋2件玄武巖和1件粗安巖樣品投影到堿性系列。為了更準確地區分，利用Ol′-Ne′-Q′圖進行投影，全部樣品都投影至亞堿性系列。利用A-F-M圖及P2O5-Zr圖解，玄武巖全部投影到拉斑玄武巖系列區。進一步利用Fe2++Fe3++Ti-Al-Mg陽離子投影圖，永定及平和蘆溪地區的玄武巖投影點較集中，屬亞堿性高鐵拉斑玄武巖系列。

在An-Ab′-Or圖上，火山巖主要屬亞堿性鉀質-普通系列。

2 主量元素特征

永定(含與永定盆地相近的平和蘆溪，下同)早侏羅世火山巖具雙峰式特點，基性單元為玄武巖，總體SiO2含量49～52 wt%，少量安山巖SiO2含量53～58 wt%；酸性單元為流紋巖，SiO2含量71～76 wt%，隨巖石自基性向酸性方向變化，其SiO2含量的變化是不連續的，存在明顯的戴里缺口，戴里間斷為15左右。在福建永定地區早侏羅世火山巖部分氧化物Harker圖上，玄武巖的TiO2、FeO+Fe2O3、Na2O、 Al2O3、P2O5等氧化物的含量變化較小，而MgO、CaO的含量變化大；流紋巖中MgO、CaO、P2O5、TiO2、FeO+Fe2O3等含量變化較小，而Na2O、K2O、 Al2O3的含量變化大。永定早侏羅世玄武巖(含平和蘆溪，以下簡稱永定玄武巖)MgO含量變化大，可以分為相對高MgO組和低MgO組，相對高MgO組Mg#為50.62～56.69，低MgO組32.44～45.16，高MgO組玄武巖含較高的Na2O，但其SiO2、 K2O和P2O5較低；低MgO組則相反。說明玄武巖漿經過不同程度的演化，低MgO組玄武巖漿可能是高MgO組玄武巖漿進一步分離結晶形成的。

永定玄武巖的TiO2含量為2.52～2.59 wt%，屬于“高Ti玄武巖”。全鐵如用FeO*表達(把Fe2O3換算成FeO*)，則平均值為11.69 wt%。永定玄武巖的主要氧化物特征與福建—浙江東部地區來自巖石圈地幔的早白堊世玄武巖有明顯的區別，浙東拉斑玄武巖的TiO2含量平均為1.4 wt%[9]，永泰堿性玄武巖的TiO2含量平均為1.66 wt%[10]，比永定玄武巖要低得多。大量資料表明，盡管地幔橄欖巖部分熔化程度的不同可以導致玄武巖的TiO2含量的區別，但來自軟流圈的玄武巖漿相對高Ti(如OIB的TiO2平均為2.86 wt%)，來自巖石圈地幔的玄武巖漿相對低Ti。例如，在研究程度較高的漢諾壩玄武巖中，42個來自巖石圈地幔的拉斑玄武巖的TiO2平均含量為1.82 wt%，而28個來自軟流圈地幔的堿性玄武巖的TiO2平均含量為2.60 wt%[11]。

另外，永定早侏羅世拉斑玄武巖全鐵(FeO*)平均含量為11.69 wt%，而浙東早白堊世拉斑玄武巖的全鐵平均含量為9.31 wt%[12]，永泰早白堊世堿性玄武巖的全鐵平均含量為9.25 wt%，前者要高得多。實驗資料表明，在地幔橄欖巖的成分、含水量及部分熔化程度一定的情況下，橄欖巖部分熔化所產生的熔體中Fe的含量(全鐵)與實驗體系的壓力成正比，熔體的“FeO-壓力”關系可以用來估計幔源玄武巖漿形成時源區的深度。顯然，永定早侏羅世拉斑玄武巖比浙東早白堊世拉斑玄武巖及永泰早白堊世堿性玄武巖的FeO*含量高，說明其巖漿形成時所承受壓力更大，來源也更深。

閩清上蓮—永泰蓮峰早侏羅世巖石化學成分：安山質巖石SiO2含量為61.23 wt%，K2O+Na2O為6.23 wt%，K2ONa2O?？傮w上，安山質巖石具高Al、富Na貧K的特點，流紋質巖石則明顯富鉀，達5.12%。在哈克圖上隨SiO2含量升高，TiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、Na2O含量降低，而K2O含量則升高。SiO2含量的變化是不連續的，戴里缺口為13.61%。野外表現為流紋質巖石直接覆蓋在安山質巖石之上，其間缺失英安巖類巖石，也具有雙峰式火山巖特點。

平和金京洋、長泰內寮—同安白交祠地區主要為安山巖-英安巖，安山巖SiO2含量為57.37～60.24 wt%、英安巖含量為62.75～64.57 wt%，變化區間較??；而K2O

3 稀土和微量元素特征

3.1 稀土元素地球化學特征

永定玄武巖稀土含量較高，變化范圍134.19～289.43 μg/g，平均值為191.49 μg/g，輕稀土富集，輕重稀土比值(L/H)為2.38～3.06，平均值為2.67。δEu 1.06～1.42，平均1.19，Eu正異常，稀土配分曲線明顯向右傾斜，但相對平坦變化幅度小(圖1d)。與OIB玄武巖[13]相比，永定玄武巖各樣品的配分曲線與之相似，圍繞OIB玄武巖曲線的上下輕微跳動變化，總體的變化趨勢近于完全一致。由此說明，永定玄武巖與OIB玄武巖的稀土組成近于一致。

永定早侏羅世流紋巖稀土含量高，變化范圍大，一般189.28～532.03μg/g，平均值為315.16 μg/g，輕稀土富集，輕重稀土比值(L/H)為2.00～3.52，平均值為2.75。δEu 0.29～0.79，平均0.50。Eu負異常，稀土配分曲線明顯向右傾斜(圖1a)。個別流紋巖樣品(如PK27、PK27-1等)δEu 1.02，具有較弱的Eu富集特征(與安山巖的特征相似)，該樣品的主量元素富堿，K2O+Na2O含量為8.91～9.14 wt%，由此可見，個別樣品同時具有富Eu、富堿特征，其巖石物源不排除有深源物質混染。3個樣品中安山巖稀土含量191.93～430.38 μg/g，重稀土比值(L/H)為1.87～3.53，δEu 0.90～1.11，稀土配分曲線右傾但較平坦，曲線圖上顯示具弱Tb異常(圖1c)。

平和金京洋、長泰內寮—同安白交祠早侏羅世安山巖-英安巖稀土含量相對較低，變化范圍小，稀土含量127.23～184.69 μg/g，平均154.57 μg/g，輕稀土明顯富集，輕重稀土比值(L/H)為2.01～5.44，平均值為3.97。δEu 0.92～1.09，平均0.99，稀土配分曲線明顯向右傾斜(圖1b、1c)。該地區英安巖與安山巖的稀土含量、配分曲線形態都較一致，說明二者具有相同的巖漿物質來源，二者的主量元素的成分差異，顯示英安巖是安山巖進一步演化(分離結晶)的結果。

圖1 福建早侏羅世火山巖稀土配分模式圖(原始地幔數據文獻)Fig.1 The REE pattem diagram of Early Jurassic voicano rock in Fujian province

閩清上蓮—永泰蓮峰早侏羅世安山質巖石稀土總量90.37～144.02 μg/g，輕稀土明顯富集，輕重稀土比值(L/H)為 3.57～5.43，La/Yb為16.35～27.80，δEu為0.68～1.01。稀土配分模式為左高右低中等傾斜的曲線，Eu負異常不明顯。流紋質巖石稀土總量236.46～310.69 μg/g，輕重稀土比值(L/H)為5.49～5.83，La/Yb為23.19～27.98，δEu為0.47～0.62。稀土配分模式呈左陡右緩的曲線，具中等強度的Eu負異常。從早期安山質火山巖到晚期流紋質火山巖, 稀土總量、L/H、La/Yb增大，δEu明顯減小，顯示輕重稀土分餾增強，Eu虧損增強。稀土配分模式均呈右傾曲線，后期流紋質曲線斜率小，Eu負異常較明顯，顯示出二者有較明顯的差異。

3.2 微量元素地球化學特征

永定玄武巖演化程度相對低，微量元素的豐度變化相對較大，其標準化曲線(圖2a)[14]表明，高場強元素中除Nb略具負異常外，Ti、Zr、Th具有明顯的正異常，Ta具有弱正異常，Nd也具有明顯的正異常；大離子親石元素中的Sr與弧玄武巖不同，在島弧[15]及大陸弧玄武巖[16]中Sr呈正異常是一典型特征，但在永定玄武巖中Sr卻呈負異常，P呈負異?？赡芤驗槟承┖椎V物(如磷灰石)結晶分離的結果。原始地幔標準化曲線位于典型大陸弧玄武巖之上，其總體具有波浪狀向下凹的變化形態，與弧玄武巖向上凹的曲線形態明顯不同。與OIB曲線相比，雖然高場強元素Nb和Ta及其他不相容元素(如Rb等)富集程度不及OIB(Ti、Hf略高于OIB，部分樣品Th較高于OIB)，但高場強元素Zr和Rb的豐度與OIB接近，總的分布趨勢、曲線形態與OIB相似，曲線的位置接近甚至超過OIB，與曲線上存在明顯Nb、Ta、Zr和Th負異常的弧巖漿有明顯區別。永定玄武巖與富集巖石圈地幔來的巖漿顯然不同，結合前述稀土配分曲線特征，是類似于OIB玄武巖。這種具OIB微量元素特征的玄武巖漿應該是來自較深的軟流圈地幔，但其源區也可能存在部分來自巖石圈地幔的組分。

永定早侏羅世流紋巖原始地幔標準化曲線(圖2d)與玄武巖相比，二者差別極大，高場強元素Nb、Th、Zr等具有清晰的正異常，Ti、P負異常也極明顯；大離子親石元素Ba、Sm為負異常，而Rb為正異常。不同樣品的微量元素含量變化不大，在標準化曲線上相對集中，曲線形態總體向右傾斜。少量的安山巖樣品在曲線上表現為富集Th、Zr等，而Nb、Ti等高場強元素為負異常，其曲線形態總體向右傾斜，其變化特征不同于流紋巖，亦不同于玄武巖。

從平和金京洋、長泰內寮—同安白交祠早侏羅世安山巖-英安巖微量元素原始地幔標準化曲線(圖2b、2c)看，都具有高Th、Nd、Zr，低U、P、Ti，但英安巖中Nb、Ba等相對正常，而安山巖Nb、Ba表現為負異常特征。從總體特征來說，安山巖-英安巖的微量元素相對含量變化不大，曲線特征相似。結合稀土元素反映的曲線變化特征，說明二者具有相同的巖漿起源。

閩清上蓮—永泰蓮峰地區從早侏羅世早期的安山質巖石到晚期的流紋質晶屑熔結凝灰巖與維氏同類巖石平均值對比，安山質巖石中Li、Bi、Pb、As、U、Th含量略高，富集Ba、Sr元素，其它元素較貧乏，酸性巖中Zr、Bi、Cu、Ag、As、U、Th含量略高，其余元素較貧乏。從早至晚隨著SiO2含量的升高，相容元素V、Cr、Co、Ni含量降低，以V最明顯。不相容元素Rb、Ba、U、Th含量總體升高，Sr含量降低，Nb含量總體較穩定。特別是SiO2>70%時 ，Rb、U、Th及K/Sr，Rb/Sr，Ba/Sr急劇升高，Th/U，K/Rb則降低。反映中性與酸性兩個端元巖石微量元素含量變化的不連續性，這一變化特點與巖石化學成分所反映出的特點是一致的。在Ni-Co關系圖中，安山質巖石及流紋質巖石的Ni/Co比值均較不穩定，成分點較分散，可能與混染作用有關。在孫氏圖中，早期安山質巖石強不相容元素相對虧損，強相容元素相對富集，具微弱的P、Ti負異常。通常認為P、Ti的虧損可能與鈦鐵礦物及磷灰石等富Ca礦物的分離結晶有關，其異常弱說明巖漿分異較弱。晚期酸性火山巖強不相容元素相對富集，強相容元素相對虧損。P、Ti虧損較明顯，說明巖漿分異程度相對較高，二者之間的曲線形態有明顯的差異，難以用礦物的結晶分離或巖漿的演化得到滿意的解釋，二者不可能是同一巖漿房產物。

圖2 福建早侏羅世火山巖微量元素原始地幔標準化曲線(原始地幔微量元素值據文獻。用來比較參考曲線：典型OIB、SSR1-3代表島弧玄武巖、SF代表大陸弧玄武巖)Fig.2 Diagram showing the primitive mantie normalized curve of Early Jurassic volcano rock trace elements in Fujian province

4 Nd、Sr同位素特征

根據福建早侏羅世火山巖Sr、Nd同位素組成(表1)，從Sr、Nd同位素分析結果可以看出，永定地區早侏羅世中玄武巖的Nd初始值比較高，(INd)為0.512 31～0.512 63，εNd(T)變化在-1.10～3.55，近于球粒隕石值，遠高于浙東早白堊世來自富集巖石圈地幔的拉斑玄武巖(INd值為-3.54～-9.75)[19，20]，也遠高于福建永泰早白堊世堿性玄武巖(INd值的-3.23～-6.28)。

表1 福建早侏羅世火山巖Sr、Nd同位素組成Table 1 The Sr and Nd isotope composition of Early Jurassic voicano rock in Fujian province

注：①福建省地質科學研究所，福建上杭—云霄成礦帶構造-巖漿-成礦活動及演化規律，1992；②建省區域地質調查隊，1∶5萬白沙、閩清縣、池園、白云幅區域地質調查報告，1998；③福建省區域地質調查隊，1∶5萬尤溪縣、坂面、湯川、雍口幅區域地質調查報告，1994；④福建省地質調查研究院，1∶25萬廈門市、東山縣幅區域地質調查報告，2004。

永定地區早侏羅世流紋巖Nd初始值(INd)為0.512 01～0.512 13，εNd(T)變化在-7.50～-5.40。在εNd(T)-t圖上(圖3)，可以看出，福建早侏羅世火山巖中玄武巖落在地幔演化的范圍內，處于球粒隕石地幔演化線的附近，流紋巖投影點位于華南元古代地殼演化線附近(北側)，表明永定早侏羅世雙峰式火山巖具有不同的成因。流紋巖主要是地殼物質衍生的(不排除有地幔物質加入混染)，而玄武巖則源自地幔，且與球粒隕石的Nd同位素特征基本相似。

永定玄武巖的Sr初始值(ISr)為0.706 7～0.707 57，福建全省流紋(質)巖的Sr初始值(ISr)為0.706 5～0.713 44[21]，其中永定地區有2個流紋巖樣品中ISr分別為0.706 5,0.711 80，其差異較大；永定早侏羅世安山巖的Sr初始值(ISr)變化較小，且較接近，ISr值為0.704 47～0.704 49，與我國東南沿海早白堊世復合巖流中流紋質火山巖的ISr值(0.708 21～0.708 56)相比，總體偏高。永定的其中1個樣品達0.711 80，尤溪梅仙下保樣品高達0.713 44(均具S型火山巖特征)，不但高于以流紋-英安質火山巖為代表的閩浙東部大面積分布的晚中生代酸性火山巖中的ISr值(0.708 41～0.708 91)，也高于低Ti流紋巖中(殼源熔融成因)的ISr值(0.706 1～0.707 6)。而永定早侏羅世安山巖明顯比閩浙東部早白堊世同類型的巖石ISr值低。暗示早侏羅世火山巖與閩浙東部晚中生代大規模分布的火山巖具有不同的成因。

圖3 福建早侏羅世火山巖εNd-t關系圖Fig.3 The εNd-t relation schema of Early Jurassic voicano rock in Fujian province

5 巖漿來源及巖石成因討論

根據上述主量元素、微量元素及同位素特征的初步分析，玄武巖、安山巖-英安巖、流紋(質)巖的成因顯然具有各自特殊性，共生的雙峰式基性與酸性火山巖單元顯然也不是來自同源巖漿。在綜合分析上述資料基礎上，筆者嘗試對其成因進行分析，并探討巖漿作用動力學機制。

5.1 基性端元——玄武巖成因討論

玄武巖是地球上分布最為廣泛的火成巖之一。近代實驗研究[22-24]認為玄武巖漿是由地幔內部的部分熔融作用所致，形成源區包括地幔熱柱、軟流圈、巖石圈地幔和地殼4大端元，按形成的構造環境主要劃分有大洋中脊(MORB)玄武巖、洋島(OIB)玄武巖、島弧玄武巖、大陸玄武巖(大陸內部溢流玄武巖、大陸裂谷玄武巖)等。福建早侏羅世玄武巖(主要見于永定、平和蘆溪、武平圓峰等地)稀土元素的球粒隕石配分曲線與OIB極為相似；微量元素原始地幔殊網圖變化范圍和變化趨勢與OIB近似，而與體現富集巖石圈地幔特征的大陸弧玄武巖有存在明顯的不同。其巖漿來源及成因究竟如何，結合巖石地球化學特征做進一步討論。

(1)HFSE/LILE(高場強元素/大離子親石元素)比值可以示蹤玄武巖巖漿來源。研究表明[25]Zr/Ba比值<0.2的玄武巖漿來自巖石圈地幔，Zr/Ba>0.2的玄武巖漿(OIB)更可能是來自軟流圈地幔，或混有軟流圈地幔組分。浙東白堊世拉斑玄武巖Zr/Ba比值平均為0.16，永泰白堊世堿性玄武巖的Zr/Ba比值為0.14～0.28，平均0.20，一般認為巖漿主要來自巖石圈地幔。而永定玄武巖Zr/Ba比值為0.52～5.08，平均1.47，比前者大得多，巖漿更可能是來自軟流圈地幔。相應的LILE/HFSE比值(如Ba/Nb，K/Ti和Rb/Zr等)也可以示蹤。OIB的Ba/Nb比值為7.3，永定拉斑玄武巖Ba/Nb比值為5.1～30.0，平均為20.1，而浙東早白堊世拉斑玄武巖的Ba/Nb比值為94～190，平均為128.21；永泰玄武巖Ba/Nb比值為35.0～136.9，平均為75.8，比永定玄武巖要高得多。OIB的K/Ti比值為0.70，永定玄武巖K/Ti比值為0.09～1.48，平均為0.72，與OIB非常近似；而浙東拉斑玄武巖K/Ti比值平均為1.36；永泰玄武巖為1.17～4.10，平均為2.05，也比永定拉斑玄武巖高很多。OIB的Rb/Zr比值為0.11，永定拉斑玄武巖Rb/Zr比值為0.04～0.08，平均0.06；浙東早白堊世拉斑玄武巖的Rb/Zr比值平均為0.36；永泰早白堊世玄武巖Rb/Zr比值為0.14～0.64，平均為0.24，亦比OIB和永定玄武巖高很多。

綜上所述，社會滿意度、公眾滿意度等領域是滿意度研究內容的主要關注點，對智慧城市的研究成果主要集中在概念、評價指標體系構建等方面，而對于智慧城市與其建設滿意度相結合的研究鮮有。已有研究表明影響我國智慧城市建設的因素眾多，但究竟哪些因素是在智慧城市滿意度建設過程中起關鍵作用的主要因素，以及相關因素間的相互影響關系究竟如何，亟需開展更為科學透徹地調查與研究，為提高市民對智慧城市建設發展的滿意度奠定具有價值意義的決策基礎。

(2)輕稀土元素與高場強元素比值亦可以示蹤玄武巖巖漿來源。巖漿起源于軟流圈地幔玄武巖的La/Nb比值< 1.5、La/Ta比值<22，位于OIB范圍內，而La/Nb比值>1.5 、La/Ta > 30可能起源于富集的巖石圈地幔[26，27]。永定玄武巖的La/Nb比值一般為1.13～1.95，平均1.35；La/Ta比值為5.10～23.64，平均17.42。而永泰早白堊世玄武巖La/Nb比值為1.53～5.55，平均2.76。

(3)Zr/Y比值為6和Ti/Y比值為410可以劃分低Ti與高Ti玄武巖[28]，低Ti/Y(和低Zr/Y比值)玄武巖在標準化曲線上有Ti、Nb和Ta負異常，作為來源于巖石圈地幔標志；高Zr/Y和Ti/Y比值玄武巖，具OIB特征，來源于軟流圈地幔。永定玄武巖的TiO2含量為2.52～2.59 wt%，屬高Ti玄武巖，其Zr/Y比值為7.6～15.2，平均10.7；Ti/Y比值多數為418～620，平均為493.8，具軟流圈地幔來源玄武巖的特征。

(4)通常認為，來源于巖石圈地幔玄武巖的εNd(T) < + 3 ，來源于軟流圈地幔玄武巖的εNd(T) > + 3[29]。永定玄武巖Nd初始值(INd)為0.512 31～0.512 63，εNd(T)變化在-1.10～3.55，其中6個樣品除PK-10外，其余5個樣品的εNd(T) < + 3，近于球粒隕石值。在εNd(T)-t圖解上，玄武巖落在地幔演化范圍內，處于球粒隕石地幔演化線附近，但并不能說明永定玄武巖巖漿來自富集的巖石圈地幔，因為樣品中TB-2、PK-10的εNd(T)為1.87～3.55，來自于富集巖石圈地幔的εNd(T)不可能達到3.55。永定玄武巖與東南沿海典型的來自富集地幔的浙東早白堊世拉斑玄武巖相比，遠高于后者(INd值為-3.54～-9.75)，也遠高于永泰早白堊世堿性玄武巖的εNd(T)-3.23～-6.28。因此，永定玄武巖完全有可能來自虧損地幔，即軟流圈。但這種虧損的地幔源區又很可能有早期富集巖石圈地幔物質的加入。

(5)不同成分的上地幔，在部分熔融時由于體系溫度、壓力和熔融程度的不同，形成不同成分的原生玄武巖漿。原生玄武巖漿在向地表運移的過程中，成分發生改變，產生一系列的進化巖漿，形成一系列不同的巖石。判斷玄武巖漿是否是原生巖漿不少學者進行了研究，國外較具代表性提出區分原始巖漿與演化巖漿3個基本原則的是Frey等[30]。是否含有幔源包裹體；原生巖漿的Mg#值范圍為0 .67～0 .73；原生巖漿相容元素Sc 、Co 、Ni含量分別為Sc 15～28 μg/g、Co 27～80 μg/g 、Ni 90～670 μg/g。比照上述原則，永定地區通過1∶5萬區調和礦調工作，在早侏羅世玄武巖中至今還未發現任何包裹體；玄武巖的Mg#值變化范圍為0.32～0.57，遠低于上述標準；但相容元素Sc 19.85～26.42 μg/g、Co 37.25～62.26 μg/g 、Ni 82.2～166.89 μg/g，在原生巖漿的變化范圍之內。由于不含包裹體及較低的Mg#值，永定玄武巖漿不是原生巖漿，但由于要經過較厚的巖石圈才能上升至地表，因而，遭受地殼物質混染是完全可能的。

以上分析說明，永定早侏羅世拉斑玄武巖與來自富集的巖石圈地幔的浙東早白堊世拉斑玄武巖和永泰早白堊世堿性玄武巖有明顯的區別，更多地體現出軟流圈地幔來源的巖漿特征。但巖石圈可能的混染并沒有明顯改變微量元素地球化學特性。

5.2 酸性端元——流紋巖成因討論

根據近年來國內外公開發表文獻資料的收集，將流紋巖的成因總結歸納為4種觀點。第一是下地殼受地幔來源拉斑玄武巖漿的“底侵作用”而發生部分熔融和殼-幔巖漿混合的產物，以東南沿海晚中生代流紋質巖漿為代表[31，32]；第二是流紋質巖漿來源于玄武巖漿的同化-分離結晶作用(AFC)[33，34]；第三是長英質(流紋質)巖漿是由拉斑玄武巖漿的高度結晶分離(90%)作用和部分陸殼組分混合而形成的[35，36]；第四是玄武巖漿在上升過程中受到硅鋁質地殼的混染，在地殼中部形成一個“雙擴散”巖漿房，再通過結晶分異形成酸性火山巖漿和基性巖漿[37]。

早侏羅世流紋巖的成因討論如下。

圖4 福建早侏羅世火山巖微量元素模糊聚類分析譜系圖Fig.4 Diagram showing the Fuzzy clustering analysis of Early Jurassic volcano rock trace elements in Fujian province

從福建早侏羅世火山巖微量元素模糊聚類分析譜系圖中可以發現：①福建早侏羅世流紋巖與上地殼的相似距離系數最為貼近(R=0.949 2)，這表明福建早侏羅世流紋巖與上地殼的微量元素特征最為相似，為其源自上地殼提供了重要的地球化學佐證；②取相似距離系數(R)0.95為閥值，6種巖石明顯均為獨立的組元。顯示永定早侏羅世雙峰式火山巖的物質來源相對復雜，并非單一的物質來源；③取相似距離系數(R)0.90為閥值，6種巖石明顯分為4個群組，福建早侏羅世流紋巖與上地殼、永定玄武巖與洋島玄武巖(OIB)同屬一組，前者相似距離系數(R)為0.949 2，后者為0.909 45，而下地殼、 洋脊玄武巖(MORB)均為獨立的組元，反映流紋巖與上地殼、永定玄武巖與洋島玄武巖(OIB)地球化學特征的趨同性，前述的永定玄武巖微量元素特征與洋島玄武巖(OIB)相似，由此，一定程度上反映了永定玄武巖為軟流圈地幔來源；④從譜系圖上可以看出，永定玄武巖與流紋巖的相似距離系數(R)較低(0.829 9)，顯示它們雖然都是共生產出，但具有不同的物質來源；⑤取相似距離系數(R)0.8為閥值，6種巖石明顯分為3個群組，其中下地殼、洋脊玄武巖(MORB)為獨立的組元，永定早侏羅世流紋巖與下地殼的相似距離系數低，從另一側面證明了福建早侏羅世流紋巖為上地殼成因。

(2)福建早侏羅世流紋巖的Nd初始值(INd)為0.512 01～0.512 13，εNd(T)變化在-7.50～-5.40。在εNd(T)-t圖解上，流紋巖投影點位于華南元古代地殼演化線附近(北側)，遠低于與之共生的玄武巖εNd(T)，表明永定早侏羅世雙峰式火山巖具有不同的成因。流紋巖主要是地殼物質衍生的(不排除有地幔物質的加入混染)，而玄武巖則源自地幔，且與球粒隕石的Nd同位素特征相似。流紋巖在εNd-t圖解上的投影點位于華南元古代地殼的演化范圍及附近，為其殼源成因提供了Nd同位素地球化學證據。

早侏羅世全省流紋(質)巖的Sr初始值(ISr)為0.706 5～0.713 44，其中永定2個流紋巖樣品ISr分別為0.706 5、0.711 80，其差異較大。與我國東南沿海早白堊世復合巖流中流紋質火山巖的ISr(0.708 21～0.708 56)相比，早侏羅世流紋質火山巖ISr總體偏高，永定湖雷1件樣品達0.711 80，尤溪梅仙下保甚至高達0.713 44(均具S型火山巖特征)，也高于低Ti流紋巖(殼源熔融成因)的ISr值(0.706 1～0.707 6)。盡管在福建早侏羅世火山巖87Sr/86Sr-t關系(圖5)，從圖中可以看出，投影點主要位于大陸殼增長線與玄武巖增長線之間(不排除有幔源物質販加入)，但高ISr仍顯示早侏羅世火山巖與閩浙東部大規模分布的晚中生代火山巖具有不同的成因。

(3)Rb/Y-Nb/Y比值判別。據研究[42]，Rb/Nb比值有規律地從地幔巖石向上地殼巖石增高的趨勢。洋脊玄武巖(N-MORB)的Rb/Nb平均比值為0.36，下地殼的Rb/Nb平均比值為0.88，上地殼的Rb/Nb平均比值為4.5。Y是在各類巖石中的豐度值較高，而變化范圍較小的高場強(HFS)元素。因而可以利用Rb/Y、Nb/Y比值來判明巖漿物質來源或受混染的程度。早侏羅世流紋巖Rb/Y比值高，變化范圍大，為1.15～7.31，平均3.6，Nb/Y比值低，為0.57～3.36，平均1.33。Rb/Y比值遠大于下地殼比值，與上地殼比值較接近，這也為流紋巖的上地殼成因提供了一定的佐證。

5.3 過渡端元——安山巖-英安巖成因討論

MASH(mixing，assimilation，storage and homogenization)成因說[43，44]，即源自地幔的高熱鎂鐵質巖漿底侵于下地殼，使下地殼發生部分熔融。所形成的熔體與鎂鐵質巖漿及其分餾熔體發生混合、并同化部分圍巖，經過長時間均一化后形成安山質-英安質巖漿(MASH巖漿)。

福建早侏羅世安山巖-英安巖的巖石成因不作詳細討論，其巖石地球化學特征與玄武巖和流紋巖存在明顯不同。筆者贊成MASH成因說，源區成分為下地殼+底侵玄武巖+巖石圈-軟流圈地幔組分(較少)，即源自地幔的高熱鎂鐵質巖漿底侵于下地殼，使下地殼發生部分熔融，所形成的熔體與鎂鐵質巖漿及其分餾熔體發生相互混合、并同化部分圍巖，再經過長時間均一化后形成安山質-英安質巖漿(MASH巖漿)。安山巖的Sr初始值(ISr)變化較小，且較接近，ISr為0.704 47～0.704 49，投影點落在玄武巖源區，顯然也證實有鎂鐵質巖漿的混合。

圖5 福建早侏羅世火山巖87Sr/86Sr-t關系圖Fig.5 The 87Sr/86Sr-t relation schema of Early Jurassic voicano rock in Fujian province

5.4 巖漿動力學機制

華南地區燕山早期應是處于印支運動后造山大陸裂解的地球動力學背景[45-48]。福建早侏羅世的沉積-噴發活動正是形成于這種后造山的大陸裂解階段。后造山運動使巖石圈伸展拉張致使軟流圈減壓上升并造成部分熔融，所產生的大量巖漿沿北東向展布的裂解區域噴出地表而形成火山巖帶。

福建早侏羅世火山巖北部主要為安山質-流紋質雙峰式巖石組合，中部主要為安山巖-英安巖的單峰式火山巖，南部永定地區主要為玄武巖(安山巖)-流紋巖組合?？臻g上由北向南，火山巖的分布規模逐漸增大，而玄武巖源區深度逐漸變淺，這說明沿該方向軟流圈上涌的程度也逐漸增強。

通過對南部永定地區早侏羅世玄武巖進行的詳細巖石地球化學研究表明，玄武巖具有OIB特征，巖漿主要是來自軟流圈地幔，而不是主要來自富集巖石圈地幔(當然可能有早期富集的巖石圈物質的加入，而導致二者一定程度的混合，或是由于高熱的軟流圈上涌而導致巖石圈地幔的熔融而混合)。永定盆地中具OIB特征的早侏羅世玄武巖的出現，是該地區軟流圈地幔上涌的巖石學標志，軟流圈的減壓熔融形成了具OIB特征的玄武巖。正是軟流圈地幔的上涌導致具繼承性的構造伸展及裂谷盆地的形成，軟流圈地幔的上涌還伴隨著巖石圈的減薄，所產生的大量玄武巖漿發生了強烈底侵作用，但底侵的鎂鐵質巖漿與下地殼的混合和物質交換程度相對較低，至上地殼仍有較高的溫度，仍使上地殼熔融與其混染，形成大量(體積)的流紋質巖漿，導致雙峰式火山巖形成。

平和—長泰(同安)地區早侏羅世玄武巖漿的底侵作用相對較強，與下地殼有較高程度的物質交換，均一化形成典型的MASH巖漿。永泰—閩清地區早侏羅世玄武巖漿的底侵作用相對較弱，流紋質巖漿主要來源于下地殼的熔融。

6 結論

(1)早侏羅世火山巖主要屬亞堿性鉀質-普通系列，玄武巖屬亞堿性高鐵拉斑玄武巖系列。永定(含平和蘆溪，下同)玄武巖具高Ti、高FeO*特征，流紋巖具高K富堿特征。閩清上蓮安山質巖石具高Al，富Nd貧K特點，流紋質巖則明顯富K。平和金京洋、長泰內寮—同安白交祠安山巖-英安巖具高Ti、低Mg、Ca，富堿特征。

(2)永定玄武巖稀土含量較高，配分曲線圍繞OIB玄武巖特征變化趨勢一致，高場強元素(HFSE)Ti、Zr、Nd具有明顯正異常，大離子親石元素(LILE)Th具有明顯正異常，Sr呈負異常，原始地幔標準化曲線位于典型大陸弧玄武巖之上。永定流紋巖稀土含量高，輕稀土富集，Eu負異常明顯，高場強元素Nb、Zr等具有清晰的正異常，Ti、P負異常極為明顯。平和金京洋地區、長泰內寮—同安白交祠地區早侏羅世安山巖-英安巖稀土含量相對較低，且變化范圍小，輕稀土明顯富集。閩清上蓮—永泰蓮峰地區從早侏羅世早期安山質火山巖到晚期流紋質火山巖, 稀土總量、L/H、La/Yb比值增大，δEu明顯減小，顯示輕重稀土分餾增強。

(3)巖石地球化學特征研究表明早侏羅世火山巖石成因與地幔巖漿作用有關。玄武巖漿與福建—浙江東部地區來自巖石圈地幔的早白堊世玄武巖有明顯的區別，具有高Zr/Ba、Zr/Y、Ti/Y比值，低La/Nb、La/Ta、Ba/Nb、K/Ti、Rb/Zr比值特征，很可能主要來自于軟流圈，這種虧損的地幔源區可能有早期富集的巖石圈物質的加入或是由于軟流圈地幔上涌萃取了巖石圈地幔的富集組分，導致產生了近球粒隕石的Nd同位素特征。酸性單元——流紋巖主要形成于上地殼，但不排除有幔源物質的混合。過渡單元——安山巖-英安巖是底侵的鎂鐵質巖漿與下地殼的混合均一化形成的典型的MASH巖漿。早侏羅世處于印支運動后造山大陸裂解的地球動力學背景，后造山巖石圈伸展拉張致使軟流圈減壓上升并造成部分熔融，所產生的巖漿沿北東向展布的裂解區域噴出地表形成火山巖帶。

承蒙李玉娟高級工程師和陳進全碩士協助圖件繪制，在此表示感謝。

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