福建龙海牛头山区玄武岩_夏佳.pdf

妙球种考一武汉地质学院学报Ea:、th50ineee一Jou,、nalof ullanCollegeofGeolog y一九八四年第二期(总2 5期)No.2(Tol.2 5)1984福建龙海牛头山区玄武岩翻夏佳(南京建筑工程学院)牛头山区位于我国福建省龙 海县白塘村之东 部约l公里处,濒 临东海,面积。.7平方公里,与澎湖 列岛、台湾岛隔海相望(图l)。区内分 布有新 生 代佛昙群玄 武 岩、“、”,景观瑰丽,吸 引着不少地质工 作者.图例抽 司。县市图1牛头山区地理位里图团工作区F19Geogr aphieloe alityLegen(10city0fNiutoushandistriet囚distrietr es e ar ehed一、佛昙群玄武岩地质特征牛头山区位于欧亚大陆板块和菲律 宾大 洋板 块相 接触的大陆 板块的内侧钊,又是太 平洋西部唯一西凸的岛弧5(马尼拉一台湾褶皱 带)后面的稳 定大 陆 内部.本区基底 构造属闽浙 中生 代火山岩一花岗岩 活动 带。地壳厚度 约 3 6.2KM。佛昙群玄武岩 主要平行于海岸线分布,受北东 向深断 裂控制,区内玄武岩位 于福建省金门一漳浦新生代第三纪玄武岩 喷发带 的 中段.区内有两期玄武岩 浆活动:早期为喷出相,其中以滋 出相为主,爆发相次之.益出相又可细 分为层状与熔岩 湖两个亚相(图2),共巧次 喷出,总厚度为17 8.5米.以沉火山角 砾岩为界,可 把喷 出岩 分为两个旋回.火 山岩以碱 性橄揽玄 武岩为主,石英 拉斑玄 武岩次之.晚期为 次火山相,呈岩墙、岩弯、岩床产出,岩石为碱性橄棍玄武岩、橄榄拉斑 玄武岩、石英拉斑玄武岩,从早到晚,酸度渐升、碱度 渐降。熔岩以气孔及柱状节理 构造发育为特征,并有独特的气孔柱。回.回2困。困.J绍西来汾识层2份县娜玄 式密3次火山玄武 合一中生代燕云母花扁岩圃国。口75熔老润6.柱 状节理长 抽倾 向7套且产状F 19.2.Geologie almapofN iuuoushanQua rter oarymarinesedime nts5ub一vole aniebasalt.biotitegraniredipofthelonge raxisofcolumna rjoioting2.theuP Pe r5.lava7thePartlakedistriet0fFuta nvoleanieGrouPve ntfa eie sat titudeofstr ata二、佛昙群玄武岩岩石特征根据本区44个化学全 分析结 果,计算和投影了有关 指数和图解表明:区内玄武岩除可 分为拉 斑玄武岩系列和碱性 玄武岩系列外(表l),并分属于钠质类型和钾质类型,岩石类型有斑1.牛头 山区.县群玄斌岩 岩石平均化学成分 及计林幼果Table1.ThaeveargeehemiealoempositionandtheealuelatedrseultosftheFuta nGoruPbaaslts,Niutousha n.区内玄斌岩l 一 l岩石名称_匕_互 茎竺手娜岩橄,够玄。.橄。,号11。12。510-TIO-A了:03Cr,03Fe,03FeOMnoNIOMgOCaONa:0K:0P,0:CO:H:0千H,0-乏52.6 91.3315.590.0 322.0 07.350.140.0 166.849.0 52.55O。430.130.171.6 80。77100.775。642.602 2.0030.3 61.2 60100.300,00 40.721.140.020.0 0 30.390.670180.1000 20.110.5 81.5149.841.4 315。4 800262.298.720.1 70。0147。749.0 128 80.6 50.8 90.3 60.3扭0.0 0 01.591930.0 40.0 001.830.310.220.320.080.180.侣405249.362.5 315.230.0 194.176.3 90.120。0 1 55.7 87.203.3 22.5 00.150.191.340.26100.191.590.2色0.5 80.0070.6 40.9 40.0 30.0 0 30.970.760.570.480.0 80.2 00.8 30541.800.6 70180.0 061.161170.030.0 010.981.060.3 4l。140.160,010.8 20.3 0?t r汤Oan3.9 024.792 7.82O。410.!72.6 20.251 0 0.0 615.2 52 8.9419.8 65 0.631.7615.430.0262.827。4 90.1 40。0156.798.4 22.9 21.190.2 30.281.6 80.4 2100.2 50.8 17.212 5.22260 5ne6.8 44.0 02.51:797,2fo01飞famti1C 幻1apQ,Ne,01,A,looMg/Mg+艺 Fel o oMg/Mg+Fe+22.9 62.5 80.050.314 3.8624.163 1.9 811。5 47.2 32.841.963.3 82.7 50.045.944.181.256.692.012.790.926.2 44.960.0 31.0038。023 7飞9 224.062.0213.39694卜马 J月lq曰0魂卜It.6口、幼内.几OL川 n sMe.咨ns/、el!、l、,-、!/le s、dyJh4.173.420.040.573 7.6 43 0.003237tU4t94 0门 l.D418自JZ,J57.1362.3 92750.3961.7255.3361.775 66 l.平均值标准偏差石英拉 斑玄 武岩,橄榄拉 斑 玄武岩和碱性橄榄玄武 岩三 种。两系列在 结构和矿物组合 上 的主要区别是:拉斑玄武岩 系列以基质具 拉斑 玄武结构为主,主要矿物组合为:斜长石、单斜辉6 7石、士斜方辉石、土橄榄石,除 富钙的单斜辉 石外,尚有贫钙的单斜 辉 石;而 碱性 玄武岩 系列以基质具似 粗面结构为主,主 要矿物 组合为:斜 长石、碱性 长石(钙钠 透 长 石、钠透长石)、单斜辉石、橄榄石,只有 一种富 钙 的单斜辉 石.在拉斑 玄武岩系列 中,榄榄 拉斑玄武岩以含有 橄榄石和不 出现 斜方辉石区别于石英拉 斑玄武岩.两 系列的岩石化学特 征有明显的不 同;随Mg.(Mg/Mg+名 Fe)的降低,拉 斑玄武 岩不列的Al:03降低,Na:O增加,但 幅度小,CaO基 本保持不变;而减 性玄武 岩系列 的A12O:、Na:0都 增加,但Na:O增加幅度更大,CaO却明显降低,同时可以看出碱 性玄武 岩 系列较拉斑 玄武岩系列富钦(TIOZ平 均含量高1.1 5肠)和Mg.值 偏低(图3)。Or一Ab一An与 Q一F:-Fm双三角图解表明,碱 性玄武 岩系列贫Q、An、Fm,斜 长石富A b、Or;拉斑玄武 岩不列富Q、An、Fm,斜 长石贫Ab、or(图4)。本区和世 界 的玄武 岩相比,以酸度偏大 为特 幸;和台湾玄武 岩相比,以碱 度偏 低为特 征(表2),这 一点和赵宗 博先生的结 论6不完全-致.区内的碱 性橄榄 玄武岩 与世 界上许多碱桂玄武 岩一样,以富含包体、巨晶和多 种多样灼捕 虏体为特 征。包体的种类 有二:一为同源包体,有超镁 铁岩,鳞英 铁尖晶岩 等包体;二为异 源包体,是长英质 岩包体。以Mg.值和矿 物特 征,可将区内的同源 包体分为三个类型;I型,Mg.8 6,以含翠 绿 色铬透辉石、富含橄榄石为特点,其 中以尖晶石二辉橄榄岩 占绝对优势,个别 见 有纯橄榄岩、方辉 橄榄岩 等。I型,Mg。一8 660,以含黑 色的富铝辉石为特 征,以辉石岩(包括含绿色尖 晶石二 辉石岩、单斜辉石岩)、辉 长岩 等为代 表。l型,Mg.6。,以含倍一钙 长石和铁尖 晶石为 特征,以榄辉斜长岩、鳞英 铁尖晶岩等为代表。.5。2一一不二创写毯涯。砌工一专专A A A】203 3 3O O O O Oj j j、.一六六.二次呀薄写j户无一二一-一一一一旦 声乞一。(0.9尺20)+Feo)邀O O O一一一一一一飞.多。一-一一飞飞方云吓了一 ”卜之三七俪二_-一-一一 从之理渭飞_ _ _习习、卜一畏畏,行行伍伍。了乓汤三岌上二二O O O O O,闷之之。.0】弓户.O O O一一.0 0 0、_ _ _O。.压压肠_n一O_ _ _,味洲0_6一一一一一一土止二笋黔转。一。于。一。一专专 一一二渔全一卜摘币功纵幸生一一气气叭一亡一一卜卜不-了二二二一叼必.挤一,!氛化菊噪eB6 560555045们一州犷巨三巨习2区3图3玄武岩主要氧化物与M3井关系图1.石英拉斑玄 武岩平均值为动2橄橄拉斑玄武 岩(平衡值为.)3.碱性橄 枕玄武 岩(平均值 为。)F19.3.Bas aloxideinbasaltv5.M9.diagr amqua rtzbasalt(averagevalueo)olivinetholei itebasalt(a ver agevalue因)alkaliolivinebas alt(a ver agevalue)其 中的I一l型包体与Fray(1 9 7 8)9所提 出的绿 色I型、黑 色l型包体相当.1型包体的寄主岩是橄榄 拉斑 玄武岩,据辉石温压 计.“估算,其 形成 时的温度为1 1 1 9C,压力 为2 4K。,I型包体为上地慢的难 熔残留物.1型包体形成 时的温度为1 28 5133 5C,压力 为1 41 8K方,为原 始 橄榄 拉斑玄 武岩浆 在上 地慢高压 条件下,分离结晶的堆 积 产 物.而I型包体为本区所特 有,其发 育 良好 的堆积结构,是在上地壳低 压条件一下,原始橄榄拉斑 玄武岩.邓晋福,19 8 0,岩石物理化学浆分离结晶的堆积产 物.1一1型包体同时 出现在 碱 性橄榄玄武岩和橄 榄拉斑 玄武岩 中.而I型 包 体只见于橄榄拉 斑玄武 岩 中.表2.牛头山区玄武岩 的主要 平均成分 及与其他 地区玄武 岩比较Table2.AoomParisonofmajoravaergeehemiaeloemPositionbetweenNiutoushanbasaltandbaasltsofthoetherd15triets牛头山 区台湾世界范围牛头山区台湾世界范围拉斑玄 武 岩系列大陆型大洋型碱性玄武岩系列拉斑玄 武岩系 列序号3二5.6二了二510:K,0Na,O色49.3 62.5 03.325.3 34 6481.803.2 06.4L47;.;5.165 1.270.5 42.7 212 951.560.6 03.13土.G350.71.02601.6 849.30.2 42.6 01.2 3样品数l L1 19及53l1弓41e6一一!一!.资料取 自H OWA R DH.LOGordonG.Golesl(197 6)8二资料取自Hydma n(19 7 2)9空心特号 衰示Or一入b一An三角形 投彭.实心符号代表Q一FL一F.三角形投协口.玄武若平均遭,帕性橄位玄武 劣(平均旅,)。.石英位斑么武 岩平均恤0.,.橄璐拉斑玄武 岩(平均值乙.An(Fm)八了q)登二二一兰周4双_三角图解人br了工F19.4.D0 ub letriangulardia乙r amoPon,ignsareinthetria ngleOr一Ab一An,closedsignsareinthetria力gleQ一F l一Fmn.theave ragev alt:。ofal lksndsofbas altV甲theaver agevalu eofal kaliolivin ebas alt0 0theaver agevalueofquartztholei itetheaver agevalueofolivinetholeiite碱性橄 榄 玄武岩 中有一高温长 石(钙 质歪一长一石、钾 质更 民石)、高铝富认普l币辉石巨晶其中高温长石巨晶的成分富An,为世界罕见。6g三、过渡性金属及稀土元素区内玄武岩的过渡元素定量分析数据,用 球粒陨石标准化后的分配形 式,如表3、所示.很 明显,I 型包体的分配形 式 起伏不大,I型 包体、玄武岩则起伏大反映了它们在成因和成 分上 的异 同.,呈W,图5形,lr.L厂.1;“加,曰行亡甲l 人盆r 百甲,.关“和 切中娜口龄心粉卜凌一只丫八叭怕侧 火访el广 戈诊动I“卜翻r甲油 闷 门伟喇写引:长岁J一_Ll吧11巨二5区)习,峪/了二二.一一义一巨巨C已八TIV已IM改队肋呀-_J胜讯加SC_万一花困:巨习3巨 三 口;三少巨二图5过渡性金 属元素分配形式砖性橄拢我武岌2橄娜料长岩色体(I型)3橄悦拉盆玄武岩4麟英铁尖 昌岩 但体(皿里)5石英位班玄武岩尖 备石二辉橄徽岩 包体仃型)巨口巨 口:口。巨口7巨。区,F19.5.T hed istributionPattern0fintermediaten zetallieelements1.alkaliolivinebasalt2.olivineP yr oxe neanort五。,i*e一inelusion(皿一ty Pe)3.oiivinet么oleiite毛.tridy mite一hereynititeinelusion(l一ty Pe).quarrztholeiite.spinel l her z olitoinelusion(I一ty p。国6稀土元素分配形式及对比乙.6,ThedistributionPat te r ns0fR EENiutoushan:1.spinelIhe r zoliteinelusion(ty pel)2.olivinePyro xeneaoorthositeioel“sjon(ty Pel)3.quartztholei ite确.ol ivi刀epyr oxe net五ojei ite5.alkali011甲inebas alt6.tr五dy.i亡e一为erey.i*iteioelu:i。”,(tyPel)ot五erare a:了.Dece a nplateauba s alt8.Hawaiialkalibasalt9.Ha贾aiitholeiite10.Taiwa泣al丘alibas alt11.Tai切ant卜oleiite稀土元素 采用L二dy球粒:石稀上元素(“E E)丰度的一片万值 进行标准化后,分配形式表明(表3、图6),均为富 集型,显示了它们成 因上的联 系.本区玄武岩的稀土元素分配形 式和台湾7、德干高原t lZ、夏威 夷,2玄武岩 相似,但 本区玄武 岩 具 有 更高的La/Y。比,反 映本区玄武岩 可能是局部熔融程度更低的产 物.了O裹3一叔本区玄斌岩过渡性元众与球橄限石过渡性元素对比(ppm)Table3一a.AoemPario nsofintermediatemetal licelementsbetwne eehondritanedtheNiuto osha及basalt.l一!J岩石名称。,.,玄,岩橄榄拉斑玄武岩石英拉斑玄武岩2 03一.3 9一2扁万厂一压丁份橄辉。岩。铁巍伞晶石三森瘫蕊可丽丽415 83456135 6 9一13 100217一356.98一12 2.10844 811448111一11旷5 55 865 15 0 0804001 1 12 92 3 1一2332 0 5一330.12 3 848 12 25l2 129 213064 40079C007 50 0“10 0一137.164一22 2.1 16 26 2 6 00481 3 4122,2 268 70 08150 03 3 5 05 4一7 2.10 2一l 8.5 4225 5 5 53 58 6一515 7g O1037 0014030 0193 043402 2 61339012 9 00 020 42631 443e 8272015 8 20 01好661091 10 0一2 858“1006.25 6000791459一2 180.1345102 5 6002120 07209 434602 59 0219 0 0 0550工210 014 0今601220013 50 0口.r,且.,.卫.lj!j叭vC rM n凡C o川C uZ nC aA I衰3一b本区玄武岩稀土 元素与球粒 陨石稀土 元素对 比(p pm)Tab le3一b.ComParis onofRE EbetweenNiutonshanbasaltandehondrite橄辉斜长岩鳞英铁尖晶岩2539204 4111一树一性一一碱一一称一.7一号挤一号一户名一妇一序洲一品一进石一钊一权一样一台一乎一YLaCePrNdSmEuCdT bDyHoErTmYbLuLa/YbSe13.148台5.59.730.76.42.46.51.332,:。52.4063 82.8:33160 31 03tl:q曰咖l 0.0 0 0。0.810.670.370.670.00 312 76112.016.54.41.35.61.02.70812.210.62 2.03.49.33l1.04.80.8 47.013.02.45.51.90.5 9 70.19 20.0 72 20.25 9:;2.20.6 00.740.2 70.790.10!3.422 0.00.5 72.700.5 00.9 60.心O0.3 2 5:18 52 152805 2,512 55 3l 73 6l l388.819.03.115.04514.3360.0.26.2 30.2 1 30 00.0 3000.9 40.350.220.1020.210.1020.08.30.1。13.5:i;0.2080.0 3 2 31518.5二几l!lle sjl!e el二w elle e:.数据由J.A.Pe o r ce测定未加标记者为中国地质科学院测试所侧定、二数据引自R.W.Kay(1 075)7 1四、有关本区玄武岩成因上的探讨区内存在着 碱性玄 武岩和拉斑玄武岩两大系列,紧密共生,在 喷出层序上呈互层出现,表明它们是同源岩浆 的产 物。本区原始 岩浆可能是橄榄拉斑 玄武岩浆,据辉石温压 计估算,橄榄 拉斑玄 武岩 的来源最 深,达 7 9公啾:乙 O”筋一了.0 1;含最多的慢源难熔 残 留包体;且 橄榄石的F。最高,达93。Gr e en的高压实验.也说明,原始 橄榄拉斑玄 武岩成 分熔 浆,在不同压力下分离结屁.,可以派生 出碱性橄榄玄武岩和石英 拉斑玄 武岩.普通 辉石巨晶 和 I型包体 中辉石,以富 铝为特征,其中单 斜辉石AI:O。含量为5.7 920.4 2肠,斜方辉石Al:03含量为2.494.32肠。由于它们在2 41 4K,左 右压力条件个的分离结品,导致了残余岩浆的碱值增大,5 102和Mg.位 降低,从 而形成r本区的 碱 性 橄 榄玄武 岩浆。格林、林伍 德(1067)对橄榄拉阴_玄武岩实验结果表明,当压力大一于13.5K。时,在低压 时的Di一Fo一An热坝 不复存 在,由于铝质斜方辉石及铝 质单斜辉石的分离结晶,残 浆向碱性橄 榄玄武岩 方向演 化,本区对辉石计算的压力,和格林 等实 验的压力数据是相 近 的。据0 1/一Ne一Q产相 图(图7),子了英拉斑玄武岩形 成一少3K。左 右,在本区剖面_卜勿!以清楚地合到,在同一次喷出的熔 岩层中,含橄辉斜一长岩包体的橄榄拉 斑玄武 岩因重力分异,位于 石英 拉斑 玄武岩 之下,地表 尚能发生分异,推 测地厂 深 部更应这样,亦 与格林、林伍德(1 967)实验的橄榄拉 斑玄武岩浆,在小于SK。时分异为石英 拉斑 玄武岩的结果 相吻合。综上所述,木区的碱性橄榄 玄武岩和石英拉斑玄武岩是同源同成分的橄榄拉斑玄 武 岩国7拟e乞Q一OL,相目(拐而I吐叮,哪亡,l以;林时人i了。,I,e.;物叭l,7一,姚引自娜寒狡7,!952)命为本性石英拉斑玄式彩的早均成分F19.7.Ne一Q一OLfaeiesd1a9ram(afterPolderva at,1964:Kushir o,293;Yoder,一9 7 6;Fr omQit ij主axiang1 982)命ave r agevalueofNiutousl,anquartztholei ite浆,分别在高压 2 41 4K。和低压3K。左 右分离结形;的产 物,分别 形成于匕地慢(相当于地卜深度794 6公里)和上地壳(约10公 坦左右)二3、4之 中,随晚第三纪金门一牛头IL基底断裂的深度不同,从而导 致不 同成分的玄武 岩浆的喷发.木文是研究生论文中的一部分,是在邱 家嚷导师的指 导下完成的,同时还得到了国际友人J.A.Pear。e、Dr.Kei l,式汉 地质学院王人镜、王方正老师,科学 院地质所 苏树 春,福建区测队 李根坤、冯宗帜工程 师的帮助和关心,武汉地质学院学生 马企秦、卢 秀英、金志云参加了部分野外工作,在此一并 表示感谢。(一95 3年s月12日收到).路凤 香;1洲。地鳗岩石学.邱家峨,J,8 2,碱度在火山岩宕石学又地质学上 的音义(汁),地从与勘探第8期l234567890111一23141今考文献福建区测队,197了,福建镇海地区上第三系佛县群玄武岩 喷发特征福建区 测第二期.陈培源,19 7 4,马祖群岛地质,附带讨论福建沿海之火成活动及地壳运动,台湾省地质调查所汇刊,第二十四号陈汝勤,1973,澎湖玄武岩 之地球化学研究,中国地质学会(台湾省)会刊,第十六号.何春荪,19 7 9,台湾的地体构造概论,中国地质学会(台湾省)会刊,第二十二号。R.W.墨菲,1 9 76,马尼拉海沟一台湾西部褶皱带:一条反转的俯冲带,海洋地质参考资料国外在我国周边海域地质和地球物理调查译文专辑.赵宗溥,19 5 6,中国东部新生代玄武岩类岩石化学之研 究,地质学报,3 6卷。Lo,H.H.今Goles,G.G.,197 6,CompositionsofFormos abasaltsandaspe etsoftheirPetr ogenes e s.Lithosg,14。一50.Hyndman,D.C.,19 72,Petr olog yofIgne ousandMetamorPhieRoeks,MeGraw一Hil l,NewYork.Fr ey,F.A二19 75.U ltramafi。inclu,ionsfro!nsane ari05,Arizon a:petrologicandge och一emiealdatabea ringontheirPetr oge nesis,Earti landP laneta rySeie neeLet ter s35,129一x7 6.Mer eier,J.C.C.,1,76,Single一Pyroxe nege ot五ermometryandgeobarometry,Amerie a nMineralogist,Vol.6 1.Sun,5.5.etal一。7。,Geothemiealel ia r a ete ristieofm idoeeanridgebas altplan ets eie ne elet te r sVol.4 4,Pl l 9一3 8.Fr ey,A.F.,etal.,19 65.Rar eearthabunda ne esins omebasieroeks,Journ alofGeo一ph了5ieal Rese areh,Vol.7 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iutous卜aneyeleandTia nma sha。eyele;t五es e e ond15as ubvole aniefaeies.T heeolumnarjointin5ofthelavaar ede veloPedandthevoleanielandse ape15bea utiful.Theauthors u gestedthattheNiutou,五anba s altbedividedintotho-lei itieandalkalinebasaltieserie sbasedon44roekehemiealan alys e sandm in er alogie alstudy.Furthermore,itcanbeelassifiedintothr eetyPe s 一quartztholei ite,011丫in etholei iteandal kalin eolivinebasalt.Ingen er althea eidit了ofNiutoushanbasalt15higherthanthe下orl dbasaltieave rage,buttheal kalinit y15lowerthanTaiwanbasalt.Bothofthealkalin eolivinebas altandolivin etholeiiteeontaineog-nateinelusion softypel一111andtheforme reontainsmegaerysts.T hepaperhasprovidedwithintermediatemetal lieelementsandREEquantitativedataofin elusionsandbas altsfromN iutot:shandistriet.Onthebasisofestimationofgeothermoinetry,geobarometryandgeo-1ogiealfeatu re s,gen esisofNiutoushanbasalt15diseus sed.It15belie-vablethatthealkalineolivinebasaltandquartztholei itearcde rivedfromtheeomPosition allysi milar,eogn ateolivinetholeiitiemagmaoftheupPermantle,asare sultoffraetionalerystal lizationunderahigherpressu r eaboutZ 盛一14koandaloweroneabout3k。士,respee-tively.Andthey贾er eformedatadePthabout4 6一了9kmintheup permantleandadePthofabout1 0kminthoup perer ust.ItwastheJinme n一Niutoushanbas alfaultaetingatd if ferentdepthsbroughtaboutthee ruPtionsofbasaltiemagmaofvariouseomPosition.犷4