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华夏地块前寒武纪古老变质岩系主要出露在闽西北和浙西南地区。岩系大致可以划分为上、下两套岩石地层单位,在福建境内称之为马面山群和麻源群,在浙江境内称之为龙泉群和八都群。已有的研究表明,关于闽浙地区是否具有统一的前寒武系变质基底以及基底的时代归属、构造环境等诸多问题还存在争论。对这些变质岩系的研究不仅能够揭示闽浙地区华夏地块前寒武纪时的基本构造格局和演化,而且对探索我国早期大陆块体的相互关系具有重要的科学意义。
本文重点研究了闽浙地区华夏地块的上基底,该单元变质程度略低(高绿片岩相-低绿帘角闪岩相),主要由新元古代马面山群、万全群及龙泉群等组成。它们呈狭长带状主要出露于浙西南和闽西北地区。其中龙泉群主要出露于浙江龙泉县城-乌岙-查田-竹舟-小梅-庆元竹口一带,马面山群主要分布于闽北政和-东岩-南平-尤溪和建阳水吉-麻沙-黄坑一带,万全群则主要在泰宁大田和崇安-邵武一线出露。本文对出露于该地区的变火山岩(包括绿片岩和变粒岩)和变沉积岩(包括片岩、变粒岩、石英岩和大理岩)进行了系统的采样,并配套进行了全岩主量元素、微量元素的综合研究。论文取得的主要认识如下:
1.对比研究表明,以上三个岩群具有相似的构造演化、岩石组合、元素地球化学特征及形成时代,它们共同组成了统一的华夏地块变质上基底。它们在构造上是相连的,主要由经历了高绿片岩相一低绿帘角闪岩相变质变形作用的绿片岩和变粒岩组成,其原岩为一套双峰式火山岩,形成于新元古代中期。稀土元素地球化学特征表明:龙泉群和马面山群的部分变基性火山岩是相对应的,两者的∑REE含量都不高,在(81.0-161.3)×10-6之间,δEu=0.92-1.12,表现出微弱的铕正或负异常,Nb/La>1,(La/Yb)N=3.13-10.97,轻重稀土分异较大.龙泉群和万全群的变酸性火山岩的地球化学特征也是相似的,其∑REE含量较高,在(144.2-302.8)×10-6之间,存在中等.强烈的铕负异常,8Eu=0.47-0.84,(La/Yb)N=10.18-17.52,轻重稀土分异较大,总体显示大陆裂谷拉斑玄武岩的特征。在Harker图解和Pr/La-Ce/La和Sm/Pr-Nd/Pr同源性判别图解上,绿片岩和变粒岩具有统一的岩浆演化趋势,为同源岩浆演化的产物。前人对福建境内的马面山群做了较为详细的研究工作,并初步证明马面山群和万全群具有相似的地质和地球化学特征,结合本文的研究,我们认为马面山群、万全群和龙泉群在地质、地球化学特征上是统一的,共同组成了华夏地块前寒武纪变质上层基底.
2.岩石地球化学特征表明,马面山群、万全群和龙泉群发育“双峰式”火山岩,绿片岩普遍具有大陆拉斑玄武岩的特征,双峰式火山岩被认为是大陆裂谷环境的重要指标之一,经过进一步的构造环境判别显示,本区属于板内拉张的大陆裂谷的环境。玄武岩浆的成因可能是由于软流圈上涌,地幔柱上隆导致了大陆岩石圈拉张减薄,上升的地幔柱携带的热量加热岩石圈地幔,在拉张背景下诱发大陆岩石圈地幔熔融的产物。该地幔柱活动引发了~820Ma前的大陆裂谷活动和广泛的地壳重熔,可能是新元古代Rodinia泛大陆裂解在华南的记录。
3.马面山群、万全群和龙泉群变沉积岩主要由片岩类、变粒岩类、石英岩类和大理岩类组成,其中片岩类和变粒岩类的SiO2变化于52.89%~75.03%,TiO2为0.48%~1.05%,A12O3为9.19%~20.3%,∑REE为(149~323)×10-6,8Eu为0.34~0.80,(La/Yb)N为7.96~15.6,具中等-强烈铕负异常,轻、重稀土分异明显;石英岩类的SiO2变化于95.49%~97.44%,∑REE很低,在(8.89~15.1)×10-6,8Eu=0.63~0.81。原岩性质及构造环境分析表明,片岩类和变粒岩类的原岩主要是杂砂岩和粘土岩等,石英岩的原岩为硅铁质沉积岩。所有变沉积岩的原岩均以长英质成份为主,具有上地壳岩石的地球化学特征,部分样品显示有古老沉积物的加入;它们形成于岛弧-活动陆缘环境,成熟度不高,属于近源沉积,与本地区华夏地块下基底(古元古代的天井坪组、八都群、陈蔡群、麻源群)变质岩系岩石具有相似的物源。