福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征
资助项目
:
福建省地矿局科研项目
,
国家自然科学基金项目
(
项目编号
:
U1505231
)。
收稿日期
:
2018
-
12
-
13
作者简介
:
陈淑华
(
1985
-
),
女
,
工程师
,
从事地质矿产
。
陈淑华
(
福建省地质调查研究院
,
福州
,
350013
)
摘
要
宁化禾口盆地位于闽赣交界处
,
是福建省内较大的红层盆地之一
,
区内广泛出露
的沙县组为一套河流
-
湖泊相的碎屑岩系
。
应用
LA
-
ICP
-
MS
技术对沙县组碎屑岩
(
钙质粉砂岩
)
和侵入岩
(
闪长玢岩
)
进行了
U
-
Pb
同位素测年
,
得出沉积时限
94.4
~
82.2Ma
,
时代为晚白垩
世
。
其中沙县组钙质粉砂岩碎屑锆石年龄在
(
94.4±1
)
Ma
~
(
2488±21
)
Ma
,
分布范围较广
,
表明物源区特征复杂
,
包含燕山
、
印支
、
加里东
、
晋宁和吕梁期的产物
。
关键词
红层盆地
沙县组
碎屑锆石
年龄测定
宁化禾口
宁化禾口盆地是福建白垩纪红层盆地含化石门类最多
,
属种最丰富的盆地之一
,
其地层
划分对比及古生物群的研究历来受到省内外广大地质工作者重视
。
近几十年来
,
研究者对该
盆地红层的研究主要集中在地层划分对比和古生物方面[
1
-
5
],
并取得了一系列的成果
。
但红
层由于岩性
、
岩相变化迅速
,
生物化石分布局限
,
以及各门类生物在演化上的差异或因地层
划分不当等原因
,
各研究者对红层的时序及地层划分对比还存在着不同的认识和分歧
,
因
此
,
对红层开展高精度
LA
-
ICP
-
MS
锆石
U
-
Pb
定年
,
重新厘定其形成时代显得尤为重要
。
笔者在野外地质调查和综合区域地质研究成果的基础上
,
对禾口盆地沙县组碎屑岩及其
侵入岩开展高精度的
LA
-
ICP
-
MS
锆石
U
-
Pb
定年
,
厘定其形成的地质时代
,
并通过碎屑锆
石
U
-
Pb
年龄谱
,
结合周缘地质体的出露情况和构造演化特征探讨其物源区[
6
-
9
],
为福建省
晚中生代地层研究与对比及盆地演化提供证据
。
1
地质背景
福建宁化禾口盆地位于闽赣交界的武夷山脉中段
,
盆地受北东向的崇安
—
石城断裂控
制
,
为一狭长的断陷盆地
,
省内出露面积为
230km2。
盆地周边出露的地层主要有青白口
—
南华纪的黄潭
(
岩
)
组
,
为一套变质中酸性火山碎屑岩建造
;
震旦纪的楼前组和西溪组
,
为
一套浅变质陆缘中酸性火山岩
、
沉积
-
火山碎屑岩建造
;
寒武纪林田组
,
主体为一套海相火
山
-
沉积建造
;
石炭纪林地组
,
为一套单陆屑建造
;
侏罗纪的梨山组和漳平组
,
为一套杂色
复陆屑建造
;
白垩纪的沙县组和均口组
,
主要为一套河流
-
湖泊相的碎屑岩建造
;
侵入体为
加里东期岩体和燕山中期岩体
(
图
1
)。
1
第
1
期福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
图
1
宁化禾口盆地地质简图
Fi
g
.1
Geolo
g
ical
sketch
ma
p
of
Hekou
basin
in
Nin
g
hua
count
y
1
—
沙县组
;
2
—
均口组
;
3
—
漳平组
;
4
—
梨山组
;
5
—
林地组
;
6
—
林田组
;
7
—
西溪组
;
8
—
楼前组
;
9
—
黄潭组
;
10
—
志留世正长花岗岩
;
11
—
志留世二长花岗岩
;
12
—
晚侏罗世二长花岗岩
;
13
—
正断层
/
逆断层
;
14
—
断层
/
推覆断
层
;
15
—
侵入结构相界线
;
16
—
角度不整合界线
;
17
—
采样点位置
;
18
—
产状
;
19
—
省界
沙县组分布于盆地西北部
,
与下伏均口组呈整合接触或不整合超覆于更老地层之上
。
岩
性为紫红色中
-
厚层状砂岩
、
薄层状粉砂岩
、
粉砂质泥岩和泥岩
,
夹有含砾砂岩和复成分砂
砾岩
。
盆地内沙县组分为
2
个岩性段
:
下段为紫红色复成分砾岩
、
砂砾岩
、
岩屑砂岩夹黄绿
色粉砂质泥岩
,
发育大型斜层理
;
上段为紫红色
、
灰绿
-
黄绿色粉砂岩
、
粉砂质泥岩
、
含钙
粉砂岩
、
泥岩夹薄层长石岩屑砂岩
。
岩石以钙质
、
泥质胶结为主
,
硬度低
、
抗风化能力较
弱
,
易于湿解和片状
、
粉末状风化
,
形成低矮平缓的山岗丘陵
,
仅局部见有陡崖赤壁
。
2
样品采集及测试方法
2.1
样品采集
样品
HKTW
采自盆地西北部沙县组上段
,
岩性为紫红色钙质粉砂岩
;
样品
HBTW
采
2福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
自盆地南部的虎背亭
,
岩性为闪长玢岩
,
为沙县组下段的侵入体
。
样品
HKTW
为紫红色钙质粉砂岩
(
照片
1
-
a
),
岩石呈粉砂状结构
,
块状构造
,
由陆源
碎屑
(
80%
)、
钙质
(
19%
)
和氧化铁
(
1%
)
组成
(
照片
1
-
b
)。
陆源碎屑分选性好
,
粒径
以
0.04
~
0.06mm
为主
,
呈次滚圆状
-
次棱角状
,
长轴略显定向排列
。
陆源碎屑成分有石
英
、
斜长石
、
千枚岩等
,
各碎屑分布均匀
。
钙质已重结晶为方解石矿物
,
粒径在
0.02
~
0.04mm
,
被氧化铁浸染
。
闪长玢岩
(
HBTW
)
产于禾口盆地的南部
,
呈脉状侵入于沙县组紫红色粉砂岩和粉砂
质泥岩中
,
岩石易于风化
,
由于节理发育
,
多呈球状风化
(
照片
1
-
c
)。
岩石呈斑状结构
,
块
状构造
。
斑晶为斜长石
(
10%
)
和角闪石
(
5%
),
粒径在
0.2
~
1.5mm
,
杂乱排列
,
部分
斑晶聚集在一起
(
聚斑结构
)。
斑晶斜长石呈半自形晶
,
板状外形
,
有裂缝
,
已被碳酸盐矿
物取代
,
仅保留斜长石假象
;
斑晶角闪石呈半自形晶
,
柱状
,
已被似绿泥石
、
铁质矿物取
代
,
仅保留角闪石假象
。
基质矿物成分有斜长石
、
角闪石和磁铁矿
,
各矿物分布均匀
,
杂乱
排列
,
矿物粒径为
0.02
~
0.15mm
。
次生变质矿物为碳酸盐岩
(
照片
1
-
d
)。
照片
1
宁化禾口盆地沙县钙质粉砂岩
、
闪长玢岩的野外照片
(
a
)(
c
)
和显微镜下照片
(
b
)(
d
)
Photo.1
Field
p
hoto
(
a
)(
c
)
and
under
-
microsco
p
e
p
hoto
g
ra
p
h
(
b
)(
d
)
of
Shaxian
calcare
-
ous
siltstone
and
diorite
p
or
p
h
y
rite
in
Hekou
basin
,
Nin
g
hua
count
y
3第
1
期陈淑华
:
福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征
2.2
测试方法
样品破碎和锆石分选由河北省廊坊市诚信地质公司完成
,
阴极发光
(
CL
)
照相和制靶
由北京镐年领航科技有限公司完成
。
锆石微区原位
U
-
Pb
同位素年龄分析在西北大学大陆动
力学国家重点实验室的
LA
-
ICP
-
MS
仪器上用标准测定程序进行[
10
,
11
]。
样品的同位素比值和
元素含量数据处理采用
GLITTER
(
ver4.0
,
Mac
q
uarie
Universit
y
)
程序
,
并采用
Anders
-
en
软件
(
Andersen
,
2002
)
对测试数据进行普通铅校正
,
年龄计算及谐和图绘制采用
ISO
-
PLOT
(
3.0
版
)
软件完成[
12
]。
3
锆石形态及测试结果
此次主要采用图解法来处理相关数据
,
当
U
-
Pb
年龄值小于
1
000Ma
时
,
采用锆石
206Pb
/238
U
表面年龄及其加权平均值
;
当
U
-
Pb
年龄值
≥
1
000Ma
时
,
采用锆石207
Pb
/206
Pb
表面年龄及其加权平均值[
13
]。
3.1
样品
HKTW
(
钙质粉砂岩
)
样品
HKTW
的代表性锆石阴极发光图像
(
图
2
),
分析结果
(
表
1
),
锆石谐和图
、
相
对频率图
(
图
3
)。
图
2
宁化禾口盆地沙县组钙质粉砂岩
(
HKTW
)
代表性碎屑锆石
CL
图像
Fi
g
.2
CL
ima
g
es
of
re
p
resentative
detrital
zircon
for
Shaxian
Formation
in
Hekou
basin
,
Nin
g
hua
count
y
4福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
表
1
宁化禾口盆地沙县组钙质粉砂岩
(
HKTW
)
LA
-
ICP
-
MS
锆石
U
-
Pb
分析结果
Table
1
The
zircons
LA
-
ICP
-
MS
U
-
Pb
datin
g
of
calsiltstone
for
Shaxian
Formation
in
Hekou
basin
,
Nin
g
hua
countr
y
测
点
含量
(
10-6)
Th
U
Th
/
U
同位素比值
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
同位素年龄
(
Ma
)
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
01
163.45
556.97
0.29
0.057
3
0.001
4
0.564
3
0.013
0
0.071
5
0.000
6
501.4
54
454.3
8
445
4
02
67.17
421.05
0.16
0.163
1
0.002
0
10.147
2
0.103
7
0.451
2
0.003
6
2
488
21
2
448.3
9
2
400.8
16
03
193.54
450.1
0.43
0.056
1
0.001
7
0.544
5
0.015
7
0.070
4
0.000
7
457.2
66
441.4
10
438.3
4
04
216.38
542.46
0.40
0.078
8
0.001
2
2.074
5
0.028
4
0.191
0
0.001
5
1
166.1
31
1
140.4
9
1
126.9
8
05
337.43
420.83
0.80
0.054
1
0.003
2
0.364
4
0.021
1
0.048
8
0.000
8
375
128
315.5
16
307.4
5
06
99.07
164.69
0.60
0.057
8
0.004
7
0.558
2
0.044
2
0.070
0
0.001
5
522.4
169
450.3
29
436.3
9
07
190.08
497.89
0.38
0.059
0
0.002
0
0.559
4
0.018
1
0.068
7
0.000
7
567.7
72
451.1
12
428.5
4
08
86.59
226.24
0.38
0.053
6
0.009
8
0.293
3
0.052
5
0.039
7
0.001
7
352.3
368
261.2
41
251.1
11
10
132.13
258.73
0.51
0.057
4
0.002
9
0.559
5
0.027
4
0.070
7
0.001
0
506.5
108
451.2
18
440.3
6
11
117.12
306.07
0.38
0.049
1
0.006
9
0.186
3
0.025
4
0.027
5
0.000
9
154.6
298
173.5
22
174.8
6
12
308.01
271.13
1.14
0.058
1
0.002
3
0.550
8
0.021
2
0.068
7
0.000
8
534.7
86
445.5
14
428.2
5
13
82.56
309.09
0.27
0.053
6
0.001
9
0.365
9
0.012
1
0.049
5
0.000
5
354.4
76
316.6
9
311.4
3
14
369.6
715.9
0.52
0.075
7
0.001
5
1.964
5
0.034
9
0.188
1
0.001
7
1
087.6
38
1
103.4
12
1
111.2
9
15
105.06
97.34
1.08
0.055
0
0.002
9
0.542
7
0.028
1
0.071
6
0.001
1
410.2
115
440.2
19
445.8
6
16
425.01
443.73
0.96
0.055
9
0.001
6
0.544
3
0.014
7
0.070
7
0.000
7
446
62
441.2
10
440.1
4
17
369.43
591.72
0.62
0.159
4
0.001
8
8.444
5
0.075
0
0.384
2
0.002
9
2
449
19
2
280
8
2
095.8
14
18
62.76
155.91
0.40
0.114
5
0.001
9
5.502
9
0.084
0
0.348
5
0.003
2
1
871.9
30
1
901
13
1
927.4
15
19
118.18
174.76
0.68
0.078
0
0.001
9
1.747
9
0.039
9
0.162
4
0.001
6
1
147.7
47
1
026.4
15
970.1
9
20
113.72
306.15
0.37
0.054
1
0.004
7
0.367
9
0.031
1
0.049
4
0.001
1
372.9
185
318.1
23
310.5
7
21
125.55
201.09
0.62
0.049
4
0.004
0
0.183
6
0.014
4
0.027
0
0.000
5
164.4
178
171.2
12
171.6
3
22
166.34
168.7
0.99
0.051
1
0.005
0
0.184
2
0.017
4
0.026
1
0.000
6
246.7
209
171.6
15
166.2
4
23
149.89
168.72
0.89
0.052
2
0.006
7
0.289
5
0.036
2
0.040
2
0.001
2
292
269
258.1
29
254.3
8
24
220.57
301.24
0.73
0.056
0
0.008
0
0.297
3
0.041
5
0.038
5
0.001
4
450.4
290
264.3
32
243.6
8
25
483.18
466.51
1.04
0.055
9
0.002
0
0.536
7
0.018
3
0.069
6
0.000
8
447.6
77
436.2
12
433.9
5
26
146.17
228.96
0.64
0.056
5
0.002
2
0.559
0
0.020
5
0.071
7
0.000
8
471.9
83
450.9
13
446.5
5
28
125.49
304.54
0.41
0.111
8
0.001
5
5.240
9
0.062
0
0.340
0
0.002
8
1
828.5
25
1
859.3
10
1
886.5
13
29
114.51
237.47
0.48
0.055
9
0.002
5
0.553
3
0.023
7
0.071
8
0.000
9
446.7
95
447.2
15
447.1
6
30
94.73
273.24
0.35
0.109
6
0.001
6
4.974
2
0.061
5
0.329
0
0.002
8
1
793.2
26
1
814.9
10
1
833.5
13
31
391.87
1631.09
0.24
0.048
8
0.001
5
0.152
1
0.004
4
0.022
6
0.000
2
135.9
69
143.8
4
144.2
1
33
66.95
113.94
0.59
0.051
2
0.005
0
0.179
2
0.017
1
0.025
4
0.000
6
247.4
210
167.3
15
161.7
4
34
158.13
206.32
0.77
0.069
0
0.001
8
1.540
2
0.037
4
0.162
0
0.001
7
897.2
52
946.6
15
967.8
9
35
110.79
146.9
0.75
0.050
7
0.008
7
0.153
0
0.025
5
0.021
9
0.000
9
227.1
353
144.6
22
139.6
5
36
176.32
185.66
0.95
0.050
2
0.003
4
0.183
5
0.012
2
0.026
5
0.000
5
204
152
171
11
168.7
3
37
154.01
194.14
0.79
0.080
6
0.001
6
2.272
3
0.042
8
0.204
4
0.001
9
1
212.3
39
1
203.7
13
1
198.9
10
40
102.94
379.49
0.27
0.112
2
0.001
5
5.198
7
0.058
6
0.336
1
0.002
7
1
834.9
24
1
852.4
10
1
868.1
13
42
213.01
274.12
0.78
0.052
1
0.005
5
0.183
0
0.018
8
0.025
5
0.000
7
288.4
225
170.7
16
162.3
4
5第
1
期陈淑华
:
福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征
续表
1
测
点
含量
(
10-6)
Th
U
Th
/
U
同位素比值
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
同位素年龄
(
Ma
)
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
43
95.19
321.06
0.30
0.108
0
0.001
5
4.450
2
0.053
9
0.299
0
0.002
5
1
765.3
25
1
721.7
10
1
686.4
12
44
273.61
327.39
0.84
0.052
5
0.002
0
0.289
5
0.010
7
0.040
0
0.000
5
308.3
85
258.2
8
252.7
3
45
327.28
279.12
1.17
0.050
3
0.005
3
0.131
6
0.013
5
0.019
0
0.000
5
207.3
228
125.6
12
121.3
3
47
356.37
537.09
0.66
0.052
9
0.002
9
0.134
2
0.007
1
0.018
4
0.000
3
323.5
119
127.8
6
117.6
2
48
70.51
330.34
0.21
0.107
4
0.001
4
4.806
8
0.055
6
0.324
8
0.002
7
1
755.6
24
1
786.1
10
1
812.9
13
49
61.87
341.86
0.18
0.109
8
0.002
1
5.049
6
0.070
0
0.333
6
0.004
7
1
796
35
1
827.7
12
1
855.9
23
50
963
1
275.11
0.76
0.057
5
0.001
4
0.329
9
0.006
6
0.041
6
0.000
6
509.4
53
289.5
5
262.9
4
51
57.25
305.85
0.19
0.071
5
0.001
5
1.582
9
0.025
1
0.160
7
0.002
3
970.7
42
963.5
10
960.5
13
52
369.09
1
233.39
0.30
0.055
3
0.001
4
0.311
2
0.006
2
0.040
8
0.000
6
425.7
53
275.1
5
257.7
4
53
255.59
214.9
1.19
0.049
6
0.001
7
0.180
6
0.005
7
0.026
4
0.000
4
177.8
79
168.5
5
167.9
3
54
63.81
376.06
0.17
0.107
6
0.002
3
2.906
1
0.047
3
0.195
9
0.002
8
1
759.8
39
1
383.5
12
1
153
15
55
172.03
157.51
1.09
0.070
8
0.001
8
1.564
2
0.033
8
0.160
3
0.002
4
951.3
52
956.1
13
958.4
13
56
84.94
159.54
0.53
0.050
2
0.001
7
0.209
5
0.006
5
0.030
3
0.000
5
203.5
78
193.1
5
192.3
3
57
384.97
1
201.5
0.32
0.050
0
0.001
8
0.101
6
0.003
3
0.014
8
0.000
2
193.5
82
98.2
3
94.4
1
58
112.65
490.77
0.23
0.056
2
0.001
7
0.537
0
0.014
2
0.069
3
0.001
1
460.7
66
436.4
9
431.8
6
60
159.28
568.89
0.28
0.054
9
0.001
2
0.532
0
0.009
2
0.070
3
0.001
0
406.8
49
433.2
6
438.2
6
61
447.14
1
105.41
0.40
0.049
9
0.001
6
0.210
7
0.005
8
0.030
6
0.000
5
190.2
71
194.1
5
194.5
3
63
251.01
526.77
0.48
0.054
5
0.001
2
0.528
5
0.008
6
0.070
4
0.001
0
391.1
47
430.8
6
438.3
6
65
148.2
392.57
0.38
0.052
5
0.001
2
0.516
7
0.009
8
0.071
4
0.001
0
307
53
423
7
445
6
66
65.86
324.85
0.20
0.077
2
0.001
6
2.036
1
0.029
9
0.191
3
0.002
7
1
127
40
1
127.8
10
1
128.2
14
67
68.91
144.54
0.48
0.107
7
0.002
6
4.400
3
0.084
9
0.296
3
0.004
5
1
761.1
43
1
712.4
16
1
673.1
22
68
606.18
737.88
0.82
0.052
1
0.001
9
0.142
5
0.004
8
0.019
8
0.000
3
290.5
82
135.3
4
126.6
2
69
314.55
443.08
0.71
0.078
1
0.001
6
2.052
8
0.029
4
0.190
7
0.002
7
1
149.2
39
1
133.2
10
1
125.1
14
70
189.73
323.85
0.59
0.056
3
0.001
6
0.551
8
0.013
2
0.071
1
0.001
1
462.9
61
446.2
9
442.8
6
71
213.46
288.25
0.74
0.056
0
0.001
6
0.545
8
0.013
2
0.070
7
0.001
0
452.7
62
442.3
9
440.3
6
72
172.56
311.16
0.55
0.056
8
0.001
4
0.548
5
0.011
1
0.070
1
0.001
0
481.6
54
444
7
436.7
6
73
92.57
309.23
0.30
0.057
3
0.001
5
0.552
8
0.012
3
0.070
0
0.001
0
501.4
58
446.8
8
436.3
6
74
184.58
179.67
1.03
0.052
4
0.001
8
0.184
5
0.005
8
0.025
5
0.000
4
302.6
78
171.9
5
162.6
2
75
127.76
231.04
0.55
0.056
3
0.002
4
0.396
9
0.015
5
0.051
1
0.000
9
464.3
92
339.4
11
321.4
5
77
49.85
309.98
0.16
0.110
3
0.002
2
5.102
6
0.070
5
0.335
6
0.004
6
1
804.5
35
1
836.5
12
1
865.3
22
81
95.83
438.24
0.22
0.052
8
0.001
3
0.521
2
0.010
3
0.071
7
0.001
0
318.1
55
425.9
7
446.2
6
83
83.35
365.63
0.23
0.107
9
0.002
7
4.099
5
0.083
2
0.275
6
0.004
2
1
764.7
45
1
654.2
17
1
568.9
21
84
116.73
430.92
0.27
0.056
9
0.001
7
0.308
4
0.008
2
0.039
3
0.000
6
488.7
67
272.9
6
248.4
4
85
326.8
636.62
0.51
0.057
6
0.001
7
0.546
7
0.014
2
0.068
9
0.001
0
514.4
65
442.8
9
429.3
6
86
169.57
180.45
0.94
0.050
8
0.002
6
0.179
7
0.008
7
0.025
7
0.000
5
231.9
114
167.8
7
163.3
3
88
174.99
323.12
0.54
0.049
2
0.001
3
0.209
0
0.004
8
0.030
8
0.000
4
156.4
63
192.7
4
195.7
3
6福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
图
3
宁化禾口盆地沙县组钙质粉砂岩
(
HKTW
)
锆石
U
-
Pb
年龄谐和图及相对频率图
(
角图
)
Fi
g
.3
Concordia
dia
g
rams
and
relative
p
robabilit
y
p
lot
of
zircon
U
-
Pb
isoto
p
es
for
Shaxian
Formation
in
Hekou
basin
,
Nin
g
hua
countr
y
对样品
HKTW
进行了
88
个测试点分析
,
显微镜下的锆石主要呈无色
,
少数为红褐色
,
粒径在
40
~
200
μ
m
。
大多数锆石呈棱角状
-
次棱角状
,
显示为短距离的搬运
,
少数为次圆
状
,
显示远距离搬运
。
总体上锆石晶形完好
,
内部具细微的振荡生长环带结构
,
锆石的长宽
比为
1.5∶1
~
3∶1
,
Th
/
U
值为
0.16
~
1.19
,
平均值为
0.57
,
属于典型的岩浆成因锆
石[
14
]。
选择
88
颗不同类型的锆石进行测年
,
剔除
16
个偏离谐和线外的数据
,
其余均在谐
和线上及其附近
,
剩余的
72
个数据能够反映物源区碎屑锆石的分布特征
。
禾口盆地沙县组钙质粉砂岩中
72
个锆石年龄分布范围较大
,
为
(
94.4±1.5
)
Ma
~
(
2
488±21
)
Ma
,
而且碎屑锆石内部结构和组成都存在变化
,
表明来自不同类型岩石组成的
物源区
。
从锆石
U
-
Pb
年龄频谱分布图上可看出具有多峰值特征
,
碎屑锆石的年龄大部分集
中
5
个区间
:
①
117.6
~
195.7Ma
,
峰值年龄为
(
168.2±3
)
Ma
(
n=17
,
MSWD=1.5
);
②
243.6
~
262.9Ma
,
峰值年龄为
(
254.4±5.3
)
Ma
(
n=7
,
MSWD=1.8
);
③
428.5
~
447.1Ma
,
峰值年龄为
(
438.7±2.8
)
Ma
(
n=21
,
MSWD=1.3
);
④
958.4
~
1
212.3
Ma
,
峰值年龄为
(
983±45
)
Ma
(
n=9
,
MSWD=15
);
⑤
1
755.6
~
1871.9Ma
,
峰值年龄
为
(
1
799±26
)
Ma
(
n=11
,
MSWD=1.7
)。
此外还有
(
312.2±8.5
)
Ma
(
n=4
,
MSWD
=1.4
)
和
(
2
467±250
)
Ma
(
n=2
,
MSWD=1.9
)
的次峰值年龄
。
3.2
样品
HBTW
(
闪长玢岩
)
碳酸盐化闪长玢岩
(
HBTW
)
挑选
22
颗锆石进行同位素测年分析
(
表
2
)。
大多数锆石
为长柱状自形晶体
,
少量发生了碎裂
。
代表性锆石的阴极发光图像
(
CL
)
如图
4
所示
,
内
部结构具细微的振荡生长环带或条横状吸收
,
且
Th
/
U
的比值大部分大于
0.4
,
为典型的岩
浆成因锆石[
15
]。
为了避免干扰
,
所选择的测点均位于环带上
,
以保证定年的准确性
。
锆石
颗粒均无后期变质壳
,
表明这些锆石是岩浆形成后一次结晶形成的
,
代表的是岩浆冷却结晶
年龄
。
7第
1
期陈淑华
:
福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征
表
2
宁化禾口盆地南部碳酸盐化闪长玢岩
(
HBTW
)
LA
-
ICP
-
MS
锆石
U
-
Pb
定年结果
Table
2
The
zircons
LA
-
ICP
-
MS
U
-
Pb
datin
g
of
calsiltstone
for
Shaxian
Formation
in
the
sorth
Hekou
basin
,
Nin
g
hua
count
y
测
点
含量
(
10-6)
Th
U
Th
/
U
同位素比值
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
同位素年龄
(
Ma
)
207
Pb
/206
Pb
1s207
Pb
/235
U
1s206
Pb
/238
U
1s
01
74.7
528.03
0.14
0.056
7
0.001
7
0.440
9
0.012
9
0.056
4
0.000
6
480.9
67
370.9
9
353.4
4
02
193.4
594.13
0.33
0.049
7
0.002
1
0.155
2
0.006
2
0.022
6
0.000
3
181.5
94
146.5
5
144.3
2
03
261.21
352.13
0.74
0.064
2
0.002
9
1.078
1
0.046
4
0.121
9
0.001
7
746.6
91
742.7
23
741.4
10
04
282.06
473.28
0.60
0.051
6
0.002
4
0.161
0
0.007
1
0.022
6
0.000
3
266.5
102
151.5
6
144.3
2
05
1
738.92
1
462.05
1.19
0.224
4
0.011
2
0.390
4
0.017
6
0.012
6
0.000
3
3
012.8
78
334.7
13
80.8
2
06
256.82
1
317.09
0.19
0.065
6
0.004
0
0.265
1
0.015
6
0.029
3
0.000
5
792.3
123
238.7
12
186.3
3
07
180.61
312.14
0.58
0.062
8
0.004
0
0.524
8
0.032
7
0.060
6
0.001
1
702.6
131
428.3
22
379.1
7
08
480.86
1
451.91
0.33
0.058
4
0.004
9
0.103
7
0.008
4
0.012
9
0.000
3
542.8
172
100.1
8
82.5
2
09
203.46
1
802.67
0.11
0.047
7
0.003
4
0.084
7
0.006
0
0.012
9
0.000
2
81.8
164
82.5
6
82.5
1
10
174.18
338.21
0.52
0.055
2
0.002
7
0.508
7
0.024
4
0.066
9
0.000
9
419
107
417.6
16
417.3
6
11
1
209.33
1
640.39
0.74
0.073
8
0.005
6
0.132
3
0.009
6
0.013
0
0.000
3
1
035.8
145
126.2
9
83.3
2
12
161.53
356.02
0.45
0.048
8
0.002
6
0.152
7
0.007
8
0.022
7
0.000
3
136.2
119
144.3
7
144.8
2
13
308.16
619.27
0.50
0.052
5
0.002
1
0.163
2
0.006
3
0.022
6
0.000
3
305.9
89
153.5
5
143.8
2
14
2
882.66
2
741.88
1.05
0.080
6
0.005
0
0.142
7
0.008
4
0.012
8
0.000
2
1
212.4
116
135.5
7
82.2
2
15
436.3
767.74
0.57
0.077
5
0.004
3
0.386
4
0.020
8
0.036
1
0.000
6
1
135.1
108
331.7
15
228.9
4
16
465.85
2
019.29
0.23
0.060
8
0.005
9
0.108
0
0.010
2
0.012
9
0.000
3
631.3
197
104.1
9
82.6
2
17
363.1
880.58
0.41
0.058
8
0.004
3
0.226
8
0.015
9
0.028
0
0.000
5
559.7
150
207.5
13
177.8
3
18
3
995.48
6
101.96
0.65
0.077
4
0.002
9
0.137
3
0.004
9
0.012
9
0.000
2
1
132.2
73
130.6
4
82.4
1
19
810.38
627.06
1.29
0.140
9
0.011
5
0.301
8
0.023
0
0.015
5
0.000
5
2
238.5
134
267.8
18
99.4
3
20
356.28
362.95
0.98
0.055
4
0.006
5
0.170
8
0.019
5
0.022
4
0.000
6
427.7
242
160.1
17
142.6
4
21
970.72
2
294.95
0.42
0.064
2
0.003
6
0.112
2
0.006
0
0.012
7
0.000
2
748
113
107.9
5
81.2
1
22
659.19
2
321
0.28
0.174
8
0.010
9
0.394
8
0.022
8
0.016
4
0.000
4
2
604.3
101
337.8
17
104.7
3
图
4
宁化禾口盆地沙县组闪长玢岩
(
HBTW
)
代表性岩浆锆石
Cl
图像
Fi
g
.4
Re
p
resentative
ma
g
matic
zircon
ima
g
es
of
diorite
p
or
p
h
y
rite
(
HBTW
)
of
Shaxian
formation
in
Hekou
Basin
,
Nin
g
hua
8福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
从锆石
CL
图像及
LA
-
ICP
-
MS
锆石
U
-
Pb
测年结果可知
,
主要集中在
(
80.8±2
)
Ma
~
(
83.3±2
)
Ma
和
(
142.6±2
)
Ma
~
(
144.8±2
)
Ma
2
个区间内
,
峰期年龄分别为
82.4
Ma
和
143.5Ma
。(
80.8±2
)
Ma
~
(
83.3±2
)
Ma
年龄段206
Pb
/238
U
表面年龄加权平均值
为
(
82.2±1
)
Ma
(
n=8
,
MSWD=0.25
),
因谐和度较差
,
该年龄一定程度上代表了闪长
玢岩的结晶年龄或成岩年龄
。(
142.6±2
)
Ma
~
(
144.8±2
)
Ma
的表面年龄
,
其加权平均
值为
(
144.2±1.7
)
Ma
,
可能为岩浆在上升过程中捕获锆石的年龄
。
4
讨论
4.1
沙县组沉积岩沉积时限
(
1
)
在宁化禾口盆地沙县组地层出露广泛
,
但对于沙县组这套地层的划分和时代确定
,
不同时期各有差异
。
最早对禾口盆地这套紫红色碎屑岩进行研究
,
可追溯到陈旭等人①在清
流
、
宁化地质调查时
,
将其划分为官寨红砂岩
,
时代定为早第三纪
。
1960
年南京大学地质
系首次在盆地中部凤山一带采获瓣鳃及鳖类化石
,
将其划分为第三纪赤石群②;
70
年代初在
宁化开展
1∶20
万区调工作时
,
划分为下白垩统沙县组③;
70
年代末
,
福建省石油地质队曾
将宁化禾口盆地沙县组下部含
“
T
-
P
-
N
”
双壳类化石的紫红色粉砂岩夹灰绿色泥岩的地层另
划出
,
命名为
“
禾口组
”[
16
];
80
年代
,
福建省地质矿产局采用了禾口组一名
,
将其层位置于
沙县组之下
,
时代置早白垩世[
17
];
90
年代初
,
梁诗经等④将该盆地沙县组定义为整合于均
口组之上的一套含钙质较高夹灰白色条带的紫红色层
,
时代置早白垩世晚期
;
90
年代末
,
福建省地质矿产局[
18
]认为原禾口盆地所建禾口组岩石组合特征与沙县组无异
,
二者皆可互
比
,
禾口组实为沙县组的一部分
,
因此将禾口组归入沙县组
,
同时将沙县组与均口组
、
崇安
组归并为赤石群
,
属赤石群中部的紫红色细碎屑岩
,
时代置早白垩世晚期
-
晚白垩世早期
;
福建省地质调查研究院[
19
]将沙县组定义为一套河
、
湖相沉积的红色细碎屑岩
,
与下伏均口
组呈整合接触或超覆于其他老地层之上
,
上被崇安组整合覆盖
,
时代置于晚白垩世
。
(
2
)
笔者通过对该组底部沉积岩中碎屑锆石及其侵入岩的
U
-
Pb
同位素测年
,
得出了锆
石
U
-
Pb
精确定年
,
从而限定了禾口盆地沙县组的时代
。
碎屑锆石中最年轻的单颗锆石年龄
通常被用来限定地层单元的沉积下限
,
钙质粉砂岩中碎屑锆石的年龄介于
94.4
~
2
488Ma
,
最年轻的
1
颗锆石的206Pb
/238
U
年龄为
(
94.4±1
)
Ma
,
这与在泰宁盆地
、
上杭盆地对该组
所含的火山岩的定年结果
(
92
~
101Ma
未发表
)
相吻合
,
并认为以
94.4Ma
的年龄数据作
为禾口盆地沙县组的沉积下限较为合理
。
而碳酸盐化闪长玢岩侵入于沙县组紫红色粉砂岩和
粉砂质泥岩中
,
通过锆石测年得到可代表闪长玢岩侵入时的加权平均年龄为
(
82.2±1
)
Ma
,
时代归为晚白垩世
。
故认为禾口盆地沙县组的沉积时限在
94.4
~
82.2Ma
。
4.2
碎屑锆石年代学的物源分析及地质意义
根据
LA
-
ICP
-
MS
同位素分析
,
发现禾口盆地碎屑锆石
U
-
Pb
年龄变化值在
94.4
~
2
488
9第
1
期陈淑华
:
福建宁化禾口红层盆地沙县组的年代学及源区特征
①
②
③
④
福建省地质土壤调查所
,
福建清流
、
宁化
、
连城
、
长汀等县第二号
,
1941
。
南京大学地质系
,
福建清宁一带
1∶20
万地质简测报告书
,
1960
。
福建省区域地质调查队
,
宁化幅
1∶20
万区域地质调查报告
,
1972
。
福建省区域地质调查队
,
福建省白垩纪红层
、
火山盆地地层时序
、
对比及含矿性研究
,
1991
。
Ma
,
具有多峰值特征
,
其中小于
450Ma
有
54
颗
,
占
3
/
4
,
集中于
117.6
~
195.7Ma
、
243.6
~
262.9Ma
、
428.5
~
447.1Ma
3
个区间
。
大于
450Ma
的锆石占
1
/
4
,
主要集中于
958.4
~
1
212.3Ma
、
1
755.6
~
1
871.9Ma
2
个区间
。
(
1
)
117.6
~
195.7Ma
,
峰值年龄为
(
168.2±3
)
Ma
(
n=17
,
MSWD=1.5
),
锆石在
CL
图像上显示较为光亮
,
颜色较浅
,
均发育致密的振荡环带结构
,
具有典型岩浆锆石的特
征
。
锆石呈自形
、
柱状
,
表明来自与沉积位置较近的蚀源区
。
这个期间
,
研究区附近以小规
模的火山喷发及其与火山活动同时
、
同源频繁的岩浆侵入为特征
。
这个阶段的锆石特征
、
年
龄组合与宁化水茜沿口一带发育的火山岩
(
年龄
161
~
174Ma
)
相一致
,
部分锆石年龄
(
139.6
~
144.2Ma
)
与侵入闪长玢岩的锆石年龄相吻合
。
这些燕山期的火山岩和侵入体在
晚白垩世沙县组沉积期已经抬升到地表遭受剥蚀
,
成为该盆地的重要沉积物源区之一
。
(
2
)
243.6
~
262.9Ma
,
峰值年龄为
(
254.4±5.3
)
Ma
(
n=7
,
MSWD=1.8
),
锆石
均呈现清晰且致密的振荡环带
,
Th
/
U
比值大部分大于
0.4
,
为岩浆成因锆石
,
代表另一期
的岩浆活动事件
。
研究区附近这一时期的花岗岩分布较广
,
如清流围埔岩体的锆石
U
-
Pb
同
位素年龄为
248Ma
、
明溪洋坊岩体锆石
SHRIMP
同位素年龄为
(
242±4
)
Ma[
19
],
与此次
研究的岩浆锆石的信息相对应
,
说明印支期岩浆岩带也为沙县组地层提供物质来源
。
(
3
)
428.5
~
447.1Ma
,
峰值年龄为
(
438.7±2.8
)
Ma
(
n=21
,
MSWD=1.3
),
锆石
的长宽比为
1.5∶1
~
3∶1
,
且锆石都发育振荡环带
,
Th
/
U
比值在
0.29
~
1.04
,
为岩浆成
因
,
表明这期的岩浆活动在研究区附近非常强烈
,
也是主要峰值集中区
。
这一年龄段正是全
球各地褶皱造山
-
岩浆活动的高峰期
,
称为加里东运动
。
而盆地周边发育着大规模的加里东
期岩体
,
其形成年代为
400
~
450Ma
,
如宁化岩体获得全岩
Rb
-
Sr
等时线年龄为
401
~
422
Ma[
20
],
与沙县组中获得大量加里东期岩浆锆石的信息是一致的
。
因此盆地周边的加里东期
岩体是晚白垩世沙县组沉积物最主要物源区
。
(
4
)
958.4
~
1
212.3Ma
,
峰值年龄为
(
983±45
)
Ma
(
n=9
,
MSWD=15
),
锆石形态
也表现出岩浆锆石的特征
。
晋宁期的岩浆活动在盆地周边也有出现
,
如宁化济村黑云母斜长
变粒岩锆石测年结果中
Pb
-
Pb
年龄在
1
052.7
~
1
307.6Ma①,
将乐大源岩体获得锆石
Pb
-
Pb
年龄
(
1
010±12
)
Ma[
21
],
与这次获得的碎屑锆石年龄数据相符
,
表明晋宁期的岩浆岩
发育区也为沙县组提供了该年龄的物源
。
(
5
)
1
755.6
~
1
871.9Ma
,
峰值年龄为
(
1
799±26
)
Ma
(
n=11
,
MSWD=1.7
),
大
部分为岩浆锆石
,
表明在这区间也有较强烈的岩浆活动
。
如建宁上坪岩体侵入古元古代天井
坪岩组
,
英云闪长质片麻岩锆石
Pb
-
Pb
同位素年龄
(
1
714±20
)
Ma[
22
],
建宁天井坪岩组斜
长角闪岩的
SHRIMP
锆石
U
-
Pb
年龄为
(
1
766±19
)
Ma[
23
],
属于吕梁运动产物
。
表明盆
地周边的古老结晶基底在晚白垩世已剥蚀出露地表
,
并向禾口盆地提供碎屑物
。
(
6
)
2
449
~
2
488Ma
的碎屑锆石有
2
颗
,
这
2
颗古老的岩浆锆石指示了闽西北前寒武
纪基底的信息
,
这一结果也得到近年来一些研究成果的验证
,
Wan
等[
24
]在闽西北麻源群及
万全群中都有得到相似的碎屑锆石年龄
,
这些锆石显示出的年龄特征表明闽西北有可能是前
寒武纪的物源区
,
也可能基底存在于闽西北或附近
,
供应了古元古代的碎屑物质
。
但这
2
颗
01福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
①
闽西地质大队
,
1∶5
万宁化县幅
、
石城县幅
、
中沙幅
、
小松幅区域地质调查报告
,
1991
。
古老的锆石是否是古老地壳物质的再循环
,
还需做进一步的研究来论证
。
5
结论
(
1
)
研究区沙县组沉积岩中年龄最小的碎屑锆石年龄为
94.4Ma
,
其侵入岩的锆石
U
-
Pb
年龄值为
82.2Ma
,
推断其沉积年龄在
94.4
~
82.2Ma
,
将其时代归属为晚白垩世
。
(
2
)
通过
LA
-
ICP
-
MS
技术
,
得出沙县组钙质粉砂岩中的碎屑锆石包含了丰富的物源信
息
,
峰值集中于
161.7
~
174.8Ma
、
243.6
~
262.9Ma
、
428.5
~
447.1Ma
。
其中主峰值为
428.5
~
447.1Ma
,
表明加里东期岩体是该盆地的最主要物源区
。
另外
,
燕山期
、
印支期的
岩浆岩带也为沙县组提供物质来源
,
这些主要来自于盆地周边出露的地质体
。
本次工作得到了国家自然科学基金
、
福建省地矿局科研项目资助
;
感谢徐维光专家在资
料收集和野外考察给予的帮助
;
感谢张开毕
、
徐维光等专家在编写过程中提出的宝贵意见
。
参
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文
献
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en
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g
of
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monazite
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a
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g
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es
for
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ure
marbles
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Evidence
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low-
g
rade
met
-
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Sinian
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g
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g
rade
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the
Sulu
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belt
:
evidence
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overthrustin
g
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the
North
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at
~
2.5Ga
:
Evidence
from
in
situ
zircon
U-Pb
a
g
es
,
Hf
isoto
p
es
and
whole-rock
g
eochemistr
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Fu
j
ian
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lithostrati
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ra
p
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Chronolo
gy
and
Material
Source
of
Shaxian
Formation
in
Hekou
Red
Basin
of
Nin
g
hua
Count
y
,
Fu
j
ian
Province
Chen
Shuhua
(
Fu
j
ian
Institute
o
f
Geolo
gy
Surve
y
and
Research
,
Fuzhou
,
350013
)
Abstract
The
Hekou
basin
is
located
at
the
j
unction
of
Fu
j
ian
and
Jian
g
xi
and
is
one
of
the
lar
g
est
red
beds
basins
in
Fu
j
ian
p
rovince.The
Shaxian
Formation
is
widel
y
com
p
osed
of
a
red
claso
-
lite
series
of
fluvial-lacustrine
facies.Based
on
the
LA
-
ICP
-
MS
U
-
Pb
datin
g
results
of
the
clastic
rock
(
calcium
siltstone
)
and
the
intrusive
rock
(
diorite-
p
or
p
h
y
rite
),
the
de
p
osition
a
g
e
was
between
94.4
~
82.2Ma
,
indicated
the
Shaxian
Formation
p
robabl
y
at
late
Creta
-
ceous.The
a
g
e
distribution
of
the
re
p
resentativv
rock-calcareous
siltstone
of
Shaxian
For
-
mationis
widel
y
between
(
94.4±1
)
Ma
~
(
2488±21
)
Ma
,
indicatin
g
that
the
source
area
is
com
p
lex
and
contains
p
roducts
from
Yenshanian
,
Indosinian
,
Caledonian
,
Jinnin
g
and
Lulian
g
.
Ke
y
words
red
basin
,
Shaxian
formation
,
detrital
zircon
,
a
g
e
datin
g
,
Herou
of
Nin
g
-
hua
count
y
21福
建
地
质
Geolo
gy
of
Fu
j
ian
第
38
卷
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