岩石系列、组合和地球化学特征

研究区不同时代的火成岩具有不同的分布格局，总体来讲印支期和燕山早期的火山岩和花岗岩主要分布在研究区西南部的粤西、闽西南、赣南和桂东地区，燕山晚期的火山-侵入杂岩则主要集中分布在浙闽粤沿海和长江中、下游地区。这一时空分布的总体特征，对建立本区岩浆作用的动力学模型是十分有意义的，这一方面反映了区域构造环境和应力场性质随时空的演变及其所形成的岩浆作用产物的差异，同时也指示不同构造-岩浆-成矿区在垂向和横向上壳幔结构和化学组成方面的不均一性。

1三叠纪火山岩

区内三叠纪火山岩主要为英安质和低硅流纹质，仅在火山活动初期局部地区有极少量的玄武岩出露（图4-3a）。其中酸性火山岩相对富K2O，主要为高钾英安岩和高钾流纹岩，（Al2O3）/（Na2O+K2O+CaO）（分子数比）值除个别样品略小于1外，绝大多数大于104，最高达135，峰值主要介于105～102之间，属铝过饱和系列。N（K）/N（K+Na）（原子数比）值多数大于05，峰值介于053～058之间。酸性火山岩的这些岩石化学特征均与大致同时形成、空间上具密切联系的大容口-十万大山S型花岗岩带的特征相类似，表明它们之间具成因联系。

微量元素地球化学特征上，这套岩石相对富Rb、Zr、Th、Sc等而贫Sr、Ba、U。稀土元素丰度普遍较高，w（∑REE）=（258～475）×10-6，轻、重稀土元素的分馏程度很小，LREE/HREE=20～357。负铕异常较大，δEu=034～057。球粒陨石标准化曲线较平缓。

2早侏罗世火山岩

区内早侏罗世火山岩为一套双峰式岩石组合，硅碱图上基性端员和酸性端员均处于亚碱性区域，岩石类型包括玄武岩、玄武安山岩、流纹岩及少量的粗面玄武岩和粗面安山岩。与区内早白垩世出现的双峰式火山岩相比，其碱度总的来说相对较弱，尤其是基性端员更是如此（比较图4-3b与图4-3a）。在AFM图解上，基性端员出现明显的富铁趋势，属典型的拉斑系列岩石。在SiO2-K2O关系图上，基性端员大多处于中钾范围内，少数具高钾的特征，仅赣南地区的个别样品因其很高的K2O含量而处于钾玄岩系列范围内。

该双峰式火山岩的基性端员在岩石化学上的最大特征是富Ti贫Al，其TiO2含量一般高于同类岩石约1%，而Al2O3含量则低于同类岩石约3%。同样，酸性端员与同类岩石相比也相对贫Al2O3。微量元素地球化学特征表现为富Co、Ni、Cr、Sc、W、Sn、Zn、Zr、Nb等元素而贫Rb、Sr、Ba、U等地壳（尤其是上地壳）中丰度较高的元素。

稀土元素特征上，基性端员和酸性端员间具显著差异，前者轻、重稀土元素的分馏程度较弱，不具Eu异常或呈弱的正异常；后者轻、重稀土元素的分馏程度较强，并出现明显的负Eu异常。

图4-3　区内三叠纪、早侏罗世火山岩TAS分类图

3中侏罗世侵入岩

研究区该期出露的侵入岩主要岩石类型为二长花岗岩、黑云母花岗岩和钾长花岗岩，少量石英二长岩和二云母花岗岩（图4-4）。岩石钙碱指数为5803，里特曼指数为202～277，碱度率（AR）为171～331。在K2O-SiO2关系图上，具高钾钙碱性系列的特征。

图4-4　区内中生代侵入岩的QAP图解

黑点为粤北、赣南地区；圆圈为闽西地区

2—钾（碱）长花岗岩；3a—花岗岩；3b—二长花岗岩；4—花岗闪长岩；5—英云闪长岩；6—碱长石英正长岩；7′—石英正长岩；8′—石英二长岩；9′—石英二长闪长岩；10′—石英闪长岩；9—二长闪长岩；10—闪长岩

在碱指数（K/（Na+K））-钙指数（C/A′CF,A′＝Al-Na-K,C=Ca,F=Mg+Fe2+）图中，该期花岗岩类以富K贫Ca为特点，与晚侏罗世和白垩纪侵入岩类相比，其成分区间明显偏向Ⅱ象限。在氧化指数（Q=w（Fe3+）/w（Fe3++Fe2+））-C/A′CF图中，该期花岗岩类投点大都位于Q=035界线以下，表明相对还原的成岩环境。

微量元素以富Rb、Nb、K、Ta等元素，贫Sr、Ba、Cr、Ni、Co、V等元素为特征，稀土元素总量高，轻重稀土元素分馏程度低（22～56），强负铕异常（δEu=010～032，图4-5）。岩石地球化学特征表明该期侵入岩为典型的S型花岗岩类。

图4-5　中侏罗世侵入岩的微量元素模式图

4晚侏罗世火山-侵入杂岩

该期岩浆活动的产物构成了东南沿海和长江中下游中生代火山-侵入杂岩带的主体。在华夏陆块，火山产物以英安质和流纹质占绝对优势，只有少量（约5%）的安山岩及其相应成分的侵入岩，出露局限，SiO2含量频率的峰为73%，具酸性众数特征。这套火山岩化学上的最大特征是高硅富钾，在K2O与SiO2关系图上大多处于高钾区域，为高钾英安岩和高钾流纹岩组合（图4-6）。

图4-6　华夏陆块内火山岩的K2O-SiO2图解（据Peccerillo等，1976）

1—晚侏罗世火山岩；2—白垩纪火山岩

Ⅰ—岛弧拉斑玄武岩系列；Ⅱ—钙碱性系列；Ⅲ—高钾钙碱性系列；Ⅳ—橄榄安粗岩系列

空间上火山岩中SiO2、K2O、Na2O、CaO等氧化物含量的变化具一定的规律性，趋势面分析结果显示其等值线基本上平行于海岸线分布，总体自沿海向内侧，SiO2、K2O含量逐渐增高而CaO、Na2O逐渐降低（谢芳贵等，1990）。与这套酸性岩组合的高硅富钾特征相对应，岩石中普遍富Rb、Ta、Th、Ba等不相容元素，而相对贫Ti、V、Cr、Co、Ni等过渡元素及Zr、Hf、Nb、Y等，在Rb-Y+Nb和Nb-Y的构造环境判别图解（图4-7）中，投影点位于板内和火山弧、同碰撞环境的交界处，而显示出地球化学的不确定性，更多反映的是源岩的性质，而不是作用其上的构造过程。岩石中稀土元素丰度较高（平均为280×10-6），轻、重稀土元素的分馏程度较强（LREE/HREE平均为109），球粒陨石标准化曲线呈强的右倾型，负Eu异常中等（图4-8）。

图4-7　浙闽粤滨海区火成岩的微量元素判别图解（据Pearce,1984）

VA—火山弧；SYN-COL—同碰撞；WP—板内；OR—洋脊

1—晚侏罗世火成岩，其分布区用实线表示；2—早白垩世火成岩，其分布区用虚线表示

图4-8　浙闽滨海区晚侏罗世火山岩稀土元素球粒陨石标准化曲线

1—流纹岩类；2—碱性流纹岩类；3—英安流纹岩类；4—英安岩类；5—安山岩类；6—粗安岩类；7—粗面岩类

空间上微量元素和稀土元素丰度及其特征值的变化亦具一定规律性，在SiO2含量大致相等的岩石中，浙闽沿海地区相对贫Rb（平均189×10-6）、富Sr（平均192×10-6）、Ba（平均746×10-6），Rb/Sr值（平均098）和K/Sr值（平均455）较低，而相对靠内陆侧的武夷区火山岩则相对富Rb（平均217×10-6）、贫Sr（平均137×10-6）、Ba（467×10-6）,w（Rb）/w（Sr）值（平均158）和w（K）/w（Sr）值（平均824）较高。过渡元素Co、Ni、Cr的丰度普遍较低，但其在浙闽沿海地区火山岩中的含量明显高于靠内陆的地区。稀土元素丰度以及轻、重稀土元素分馏程度总体较高，但浙闽沿海区火山岩的ΣREE（平均227×10-6）相对偏低，LREE/HREE值（平均为111）和w（La）/w（Yb）值（平均为167）相对较小，而武夷区火山岩的∑REE值（平均为319×10-6）相对较高，LREE/HREE值（平均为129）和w（La）/w（Yb）值（平均为201）较大。

在扬子陆块该时期岩浆作用以侵入作用为主。在中下扬子区（A及B区），侵入岩的主要岩石类型有闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩，二长花岗岩和花岗岩较少（图4-4）。其代表性岩体如月山、总铺、铜官山、金口岭、天鹅抱蛋山等。在南扬子区侵入岩主要岩石类型为花岗闪长岩、二长花岗岩和花岗岩（图4-4），其代表性岩体如青阳-九华山岩体、太平-黄山岩体、旌德-黟县岩体等。在AFM图中这些岩石总体显示为钙碱性演化趋势。在K2O-SiO2图中（图4-9），中下扬子区的侵入岩类大部分投影点位于高钾钙碱性岩系区内，有一部分投影点位于橄榄安粗岩系区内，总体上属于高钾富碱钙碱性岩系，南扬子区侵入岩的碱度低于中下扬子的闪长岩类，但在K2O-SiO2图上（图4-9）仍投入高钾钙碱性岩系区内，与典型的岛弧型钙碱系列岩石富钠的特点相比具有很大差别，表明形成的地质环境更多地具有大陆地壳富钾的特征。

图4-9　扬子陆块中生代钙碱性岩系侵入岩的K2O-SiO2图（据Peccerillo等，1978）

（a）中下扬子区高钾富碱；（b）南扬子区高钾钙碱性岩系。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为岩石系列，同图4-6

中下扬子区侵入岩的Rb含量低（38×10-6～249×10-6），Sr、Ba含量高（Sr,92×10-6～1668×10-6,Ba,172×10-6～2692×10-6），具有低Rb高Sr地幔岩浆特点。铜陵地区侵入岩Sr的丰度大都为1000×10-6，因此不可能是地壳岩石深熔的产物，其原始岩浆只能是大陆幔源富碱的玄武质岩浆。这些岩石中Cr含量为11×10-6～330×10-6,Ni为4×10-6～126×10-6,Co为4×10-6～76×10-6，与玄武岩、闪长岩的克拉克值（维诺格拉多夫，1962）以及相应的花岗闪长岩（费德波，1961）相比，中下扬子区侵入岩的Cr、Ni、Co含量普遍偏低，可能与原始岩浆部分熔融程度低有关。岩石的w（K）/w（Rb）比值高（151～492），而w（Rb）/w（Sr）、w（Ba）/w（Sr）、w（K）/w（Ba）、w（Ca）/w（Sr）比值低（w（Rb）/w（Sr）:0023～0325,w（Ba）/w（Sr）:022～39），与岩石高钾高Sr富碱的特点是一致的。稀土元素总量为6943×10-6～28441×10-6，早期中基性侵入岩含量高，晚期酸性侵入岩含量低。LREE/HREE比值高（107～153）,La/Yb比值高（654～5797），稀土元素标准化曲线呈向右陡倾的轻稀土元素富集型式（图4-10）。

南扬子区侵入岩的Rb、Sr、Ba含量与SiO2含量相当的中下扬子区侵入岩相比，Rb含量高（117×10-6～201×10—6）,Sr、Ba含量低（Sr:257×10-6～526×10-6;Ba:497×10-6～1300×10-6），具有高Rb低Sr地壳岩浆的特点；Cr、Ni、Co、V含量较低（Cr:7×10-6～18×10-6;Ni:3×10-6～9×10-6;Co:13×10-6～19×10-6;V:38×10-6～141×10-6），通常来自幔源的岩浆较地壳物质熔融的岩浆有较高的过渡元素，该区侵入岩的源岩是元古宙角闪岩相基底变质杂岩，后面还将详细讨论。该区侵入岩的ΣREE变化范围小（1058×10-6～23696×10-6）、LREE/HREE比值较低（199～813）,w（La）/w（Yb）比值为246～306。稀土元素标准化曲线呈较平缓型式（图4-11）。

值得指出的是，滁县—苏锡区的侵入岩类，如滁县的屯仓、大马厂、管店等岩体，无锡的查桥、金墅、安镇等岩体，与南扬子区的花岗闪长岩-花岗岩相比，这些岩石具低Rb高Sr的特征（Rb:38×10-6～84×10-6;Sr:492×10-6～1821×10-6）,Cr、Ni、Co含量高（Cr:44×10-6～226×10-6;Ni:39×10-6～124×10-6;Co:13×10-6～34×10-6）。岩石的稀土元素总量较中下扬子区高钾富碱钙碱性系列的侵入岩要低（∑REE=11074×10-6～16315×10-6），但LREE/HREE比值高（为646～756），主要是重稀土元素含量低。图4-11显示了该区侵入岩的稀土元素球粒陨石标准化曲线，为便于比较，图中也列出了高钾富碱钙碱性系列的凤凰山岩体。总之，该区岩石具有高Sr低Rb，低重稀土元素等来源于下地壳麻粒岩相深熔岩石的特点。

5白垩纪火山-侵入杂岩

作为东南沿海和中下扬子区中生代火山岩带主体的浙闽粤、皖苏地区，白垩纪的火山-侵入活动主要已收缩到沿海和沿江一带。在浙闽粤滨海区，其产物总体属高钾钙碱性系列，具有向碱性系列过渡的特征，局部地区出现含有碱性暗色矿物钠铁闪石的碱性流纹岩，晚期碱性（长）花岗岩则呈带状分布。在控制这套火山岩的断陷盆地底部（K1），出现由少量玄武岩和大量流纹岩组成的双峰式岩石组合。这套双峰式组合的基性端员碱度较高（图4-12），主要岩石类型为玄武岩、粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩，以玄武岩为主；在Peccerillor和Taylor（1976）的K2O-SiO2图（图4-12）上玄武岩具有区域性变化规律，即从粤东以钙碱系列为主，逐渐过渡到闽东的高钾钙碱性系列和浙东的高钾钙碱性系列到橄榄安粗岩系列。玄武岩类相对富K2O、Al2O3，贫TiO2，酸性端员也相对富Al2O3和碱（尤其是Na2O）。趋势面分析结果显示由内陆向沿海，SiO2、K2O含量逐渐降低，而CaO、Na2O含量则逐渐增高，其等值线基本平行于海岸线分布（谢芳贵等，1990）。中生代侵入岩的趋势面分析表明，大致由内陆往沿海，SiO2和Na2O含量逐渐增高，而Al2O3和K2O含量趋向于降低（毛建仁等，1990）。

与该期岩石富碱的性质相对应，酸性端员岩石微量元素地球化学特征上表现较晚侏罗世火山岩更富Rb、Ta、Nb、Th、Y等，而更多地具有板内岩石的化学持征（图4-7）。基性端员富K、Rb、Th、Ta、Ce，负Nb异常，Fe、Mg、Cr、Ni、Co、Sc含量低而不同于产在活动大陆边缘环境的同类岩石，产出的构造环境为相对稳定的板内区（图4-13）。

图4-10　中下扬子区铜陵地区T3侵入岩稀土元素球粒陨石标准化曲线

（a）:1—冬瓜山石英闪长岩；2—金口岭石英闪长岩；3—铜官山石英闪长岩；4—宝山石英闪长玢岩；5—东石门闪长玢岩；（b）:1—洪镇花岗岩；2—舒家店辉长岩；3—舒家店花岗闪长岩；4—狮子山辉石闪长岩；5—狮子山石英闪长玢岩；6—虎山石英闪长玢岩

岩石中稀土元素丰度普遍较高。以浙闽沿海地区为代表，酸性火山岩中∑REE为271×10-6（平均值）明显高于晚侏罗世火山岩（∑REE=227×10-6），而轻、重稀土元素的分馏程度（LREE/HREE=1097）则与晚侏罗世火山岩相类似，球粒陨石标准化曲线呈强烈的右倾型，负Eu异常中等（δEu=03～087，图4-14）。基性端员岩石的稀土元素总量较活动大陆边缘玄武质岩石高（∑REE平均为194×10-6），LREE相对富集，La/Yb=785～1250,LREE/HREE=308～574，轻、重稀土元素分馏程度中等，弱负铕异常和正铕异常（δEu=089～108），球粒陨石标准化曲线呈略向右倾的平坦型（图4-14b）。该时期的侵入岩最有代表性的岩体是闽东的福州和漳州复式岩体，其不同岩石类型的稀土元素球粒陨石标准化曲线如图4-11所示。辉长岩中∑REE最低（2070×10-6～11486×10-6）；闪长岩中最高（35379×10-6），由闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩→黑云母花岗岩，ΣREE降低（35379×10-6→15993×10-6）；负铕异常增强（δEu为089→063），A型花岗岩类的ΣREE较低（1052×10-6～1630×10-6），负铕异常最强（δEu为053→029），这种变化显然与AFC过程有关，闪长质岩浆被同化了酸性地壳物质后，使岩石中∑REE增加，由闪长岩→黑云母花岗岩，分离结晶作用使∑REE不断降低（后面将讨论其成因）。

在中下扬子区的溧水、宁芜和庐枞火山盆地以及南扬子区的溧阳火山盆地中，该期火山岩以玄武质粗面安山岩、粗面安山岩和粗面岩组合为主，约占全区火山岩的70%以上（图4-16、4-17），溧水和溧阳盆地有少量玄武安山岩、安山岩、而宁芜、庐枞盆地有含似长石的响岩类（如宁芜盆地中蓝方石响岩，庐枞盆地中假白榴石响岩等）和碱性玄武岩，

图4-11　南扬子花岗岩类的稀土元素球粒陨石标准化曲线图

图4-12　浙闽粤滨海区早白垩世双峰式火山岩的（K2O+Na2O）-SiO2（a）和玄武岩的K2O-SiO2关系图（b）

图（b）中1～9为浙东段；10～15为闽东段；16～21为粤东段

图4-13　浙闽粤滨海区中生代玄武岩的构造环境判别

（a）WP：板内玄武岩；VB：火山弧玄武岩；MORB：洋中脊玄武岩；成分界线据Pearce和Cann（1973）。（b）WPB：板内玄武岩；MORB：洋中脊玄武岩；IAB：岛弧玄武岩；成分界线据Pearce（1980）

1～9为浙东段；10～15为闽东段；16～21为粤东段相应的侵入岩类有碱性辉长（闪长）岩、石英二长岩以及正长岩、石英正长岩、花岗岩和碱长花岗岩。这套岩石化学成分上最大特征是富碱，K2O+Na2O的变化范围为60%～1253%，总体表现为富钾演化趋势，这3个趋势的富钾端员在3个火山盆地中分别以浮山旋回高钾粗面岩（庐枞）、娘娘山旋回的响岩（宁芜）和观山旋回的高钾粗面岩为代表（溧水）。

图4-14　浙闽粤滨海区白垩纪火山岩稀土元素标准化曲线

（a）图中数字同图4-8;（b）:1—中生代玄武岩；2—新生代玄武岩；3—智利安第斯活动大陆边缘玄武岩

图4-15　浙闽粤滨海区闽东段漳州和福州复式岩体不同岩石类型的稀土元素平均值球粒陨石标准化曲线

1—碱长花岗斑岩；2—碱性花岗岩；3—碱长花岗岩；4—细粒花岗岩；5—黑云母花岗岩；6—二长花岗岩；7—花岗闪长岩；8—石英闪长岩；9—闪长岩；10—辉长苏长岩；11—辉长岩

在K2O-SiO2关系图中（图4-18），溧阳火山盆地火山岩以高钾钙碱性系列为主，逐渐过渡到溧水火山盆地和宁芜火山盆地的高钾钙碱性系列和橄榄安粗岩系共存，至庐枞火山盆地则以橄榄安粗岩系为主，岩浆演化晚期出现碱性系列岩石。相应的侵入岩最特征的是橄榄安粗岩系的正长岩-石英正长岩-花岗岩-碱长花岗岩，在K2O-SiO2图上（图4-19），由富碱侵入岩到碱长花岗岩，随SiO2含量增加，全碱和K2O含量降低，反映的是一种分离结晶和同化混染的联合作用（即AFC），被同化的物质应该是高硅的酸性地壳物质。上述特征表明该期火成岩中明显存在两大岩石系列，橄榄安粗岩系具有明显的富碱演化趋势，高钾钙碱性系列具明显的富硅演化趋势。

橄榄安粗岩系火山岩富铝（Al2O3:1334%～1801%）、贫钛（TiO2:030%～116%）、高氧化系数（平均值为071），CIPW标准矿物基本不出现Ne分子，常有少量Q分子出现；高钾钙碱性火山岩K2O含量偏高（289%～589%），比橄榄安粗岩系明显富SiO2（SiO2=6370%～760%）。

图4-16　南扬子区溧阳火山盆地火山岩TAS图（据LeBas et al,1986）

1、2、3分别代表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为火山岩的火山旋回；O2—安山岩；O3—英安岩；S1—粗面岩；S2—玄武粗安岩；S3—粗面安山岩；T—粗面岩（在QAPF中Q＜20）或粗面英安岩（在QAPF中Q＞20）；U1—碧玄岩（OL＞10%）和碱玄岩（OL＜10%）；U2—响岩质碱玄岩；U3—碱玄质响岩；Ph—响岩；R—流纹岩；B—玄武岩；O1—玄武安山岩

图4-17　中下扬子区主要火山盆地火山岩的TAS图（据LeBas et al,1986）

Ⅰ旋回包括宁芜和溧水火山盆地中的龙王山组和大王山组，以及庐枞火山盆地的龙门院组和砖桥组；Ⅱ旋回包括溧水盆地的观山组和甲山组，宁芜火山盆地的姑山组和娘娘山组，庐枞火山盆地的双庙组和浮山组

与两种岩石系列的主要元素差异相对应，稀土元素和微量元素特征也有较大差异。橄榄安粗岩系火山岩稀土元素总量较高（平均为145×10-6），轻重稀土元素分馏程度显著（LREE/HREE=1248～2006），铕负异常不明显（064～089），稀土元素球粒陨石标准化曲线呈明显的右倾斜型，并且随岩石中K2O含量升高，∑REE有逐渐增高的趋势。富钾端员火山岩的稀土元素总量很高（∑REE=293×10-6～495×10-6）,A型正长岩类也同样如此（∑REE=426×10-6～592×10-6，如安庆地区的大龙山石英正长岩类），是中下扬子区∑REE最高的岩石，轻、重稀土元素分馏程度较低（LREE/HREE=41～48），除粗面玄武岩和响岩外，大多数岩石具有铕异常，最强者δEu=033，一般为066±，稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾平缓型（图4-20）。高钾富碱钙碱性系列岩石的∑REE比橄榄安粗岩系列岩石低（平均值为128×10-6），LREE/HREE=107～153，且随岩石中的SiO2含量增加∑REE,LREE/HREE值渐增，常为中至弱负铕异常（δEu=029～086）。稀土元素特征的表现形式表明，两种岩石系列的岩浆源区以及成岩方式均有差别。

图4-18　溧阳、溧水、宁芜和庐枞火山盆地火山岩的K2O-SiO2图

图中岩石系列界线据Peccerillo et al,1976