张博 郭锋 张晓兵

1. 中国科学院广州地球化学研究所 同位素地球化学国家重点实验室, 广州 5106402. 中国科学院大学, 北京 100049

花岗质岩石是构成大陆地壳的重要组成单元，也是地球有别于其他星球的重要标志之一(吴福元等，2007)。开展花岗质岩石的成因研究有助于我们深入理解壳幔相互作用方式、地壳形成及演化等地球深部过程(Vigneresse, 2004；Wangetal., 2010, 2012；Chenetal., 2017；Guoetal., 2019；Tangetal., 2019)。东南沿海地区广泛发育晚中生代长英质岩浆作用，因此该区一直是开展该研究工作的热点区域。尽管如此，现今对这些晚中生代长英质岩浆岩的成因问题一直存在争论，已有观点包括古老地壳的重熔、年轻地壳的重熔或壳幔岩浆之间的相互混合等(邢光福和陶奎元，1998；Xuetal., 1999；Li, 2000；Griffinetal., 2002；Zhouetal., 2006；徐夕生，2008；Guoetal., 2012；Lietal., 2014a, b, 2018；Zhaoetal., 2016；Chenetal., 2017，2019a)。造成这些分歧的原因与以下一些因素有关：(1)由于不同测年手段(如单矿物-全岩Rb-Sr、Sm-Nd等时线及LA-ICP-MS等)分析精度的不同，以往对同一岩石所获得的同位素年龄数据也存在差别，这制约了我们对岩浆热事件发生时间的认识以及对其所处构造环境的解释(Tong and Tobisch, 1996；Li, 2000；Lietal., 2014a, b)。(2)区域上晚中生代岩浆岩虽以长英质类型为主导，但也有少量镁铁质岩石的存在。在某些地区(如福建沿海)，这两种类型的岩石经常相伴产出并构成双峰式火山-侵入杂岩。其中，镁铁质与长英质端元的岩石还具有极为相似的Sr、Nd同位素组成，这被前人认为它们是具有“等同位素组成”特征的双峰式岩浆岩(薛怀民等，1996；邢光福和陶奎元，1998；Xingetal., 2004)。这种“等同位素组成”特征的存在使得我们仅依靠全岩Sr、Nd同位素数据难以解释杂岩体中长英质端元岩石的成因。(3)以往对东南沿海晚中生代长英质岩石的研究工作多侧重于全岩地球化学分析，而对矿物化学及原位同位素方面的研究仍较为欠缺。相对于全岩地球化学分析而言，矿物成分及原位同位素分析可以更精确地反映与岩浆演化及岩浆源区有关的信息，因此深入开展这方面的研究工作十分必要。

锆石作为花岗质岩石中的一种常见副矿物，其具有高U-Th-Hf含量、结构稳定以及不易受低温蚀变影响等特点，是开展U-Pb定年和原位O-Hf同位素分析的理想矿物(Ireland and Williams, 2003；Kempetal., 2007)。对锆石原位O-Hf同位素的分析如今已成为示踪花岗质岩浆源区属性及探讨地壳演化过程的重要手段之一(Hawkesworth and Kemp, 2006；Kempetal., 2007；Schereretal., 2007；吴福元等，2007；Lietal.，2009；Payneetal., 2016)。除锆石之外，黑云母作为花岗质岩浆岩中最为常见的镁铁质造岩矿物，其矿物化学成分变化不仅可以有效指示有关寄主岩浆的性质、岩浆体系的物理化学条件(如温度及氧逸度等)，在一定程度上还可以指示岩浆岩的成因类型(De Albuquerque, 1973；Abdel-Rahman, 1994； Nachitetal., 2005；杜后发等，2017；鲍新尚等，2019)。因此，对东南沿海晚中生代花岗质岩石综合开展锆石高精度定年、O-Hf同位素和黑云母矿物化学方面的研究，对于理解该地区大规模长英质岩浆作用成因、深入认识壳幔相互作用方式及探索深部动力学背景均具有十分重要的意义。

图1 华南构造简图(a，据Yan et al., 2003; Zhang et al., 2013)、东南沿海地质简图(b，据Guo et al., 2012; Zhou et al., 2006)及平潭岛地质图(c，据Xu et al., 1999)

福建省平潭岛中发育一套以花岗质钙碱性岩石为主的双峰式杂岩体，是东南沿海晚中生代岩浆作用的典型代表。该杂岩体的镁铁质与长英质端元岩石之间具有极为相似的Sr、Nd同位素组成(Lietal., 2018)。虽然前人对其开展过一系列的基础性研究工作(Dongetal., 1997；Xuetal., 1999; Griffinetal., 2002；Lietal., 2018)，但仍存在很大不足。比如，(1)花岗闪长岩及英云闪长岩作为该杂岩体中的重要组成部分，至今未有较为精确的同位素地质年龄的报道；(2)虽然前人对花岗岩的年龄有过报道，但是由于不同同位素测年手段本身分析精度的差异，所获得的同位素年龄值变化较大(116～125Ma，Dongetal., 1997；Lietal., 2018)；(3)前人对该花岗质岩石中的花岗闪长岩及花岗岩开展过初步的锆石原位Hf同位素分析，但是由于所分析测试锆石具有较高U、Yb含量等原因，使得所获得的Hf同位素数据质量存在较大问题(Griffinetal., 2002；Lietal., 2018)，这直接影响到了我们对数据的解释以及对岩石成因的正确认识；(4)至今仍缺少与该套花岗质岩石有关锆石原位O同位素及黑云母矿物化学方面的研究工作，这限制了我们对岩石成因的全方位解读。基于以上这些原因，本次选择平潭岛晚中生代杂岩体中不同花岗质岩石类型作为研究对象，分别对其进行锆石U-Pb定年、O-Hf同位素及黑云母成分等方面的研究，旨在进一步约束其岩浆作用时间、查明其源区属性以及深入理解“等同位素组成”双峰式岩浆岩中长英质岩石的成因问题。

1 地质概况及岩体特征

华南板块主要分为西北部的扬子地块以及东南部的华夏地块。两大地块以江南造山带为界拼合于新元古代(图1a，Zhangetal., 2013)。其中，华夏地块内发育大规模的晚中生代构造-岩浆作用，被认为与古太平洋的俯冲消减作用有关(Zhou and Li, 2000；Zhouetal., 2006)。晚中生代构造-岩浆作用在华夏地块东部的福建沿海地区表现得尤为明显。该地区发育了一条规模巨大的NE-SW向的左旋走滑断裂带(长乐-南澳断裂)，且该断裂带两侧显著发育晚中生代镁铁质及花岗质岩浆作用(图1b，Chenetal., 2013；Lietal., 2018；Zhangetal., 2019)。以长乐-南澳断裂带为界，福建沿海地区又可被分为西部的燕山期岩浆岩带以及东部的平潭-东山变质带(Lietal., 2014b)。前人研究表明长乐-南澳断裂带活动时间不晚于130～ 122Ma，其强烈的左旋剪切作用使得带内的岩石(年龄>120Ma)发生了显著的变形或变质作用(Tong and Tobisch，1996；李武显等，2003)。除此之外，位于断裂带东侧的平潭-东山变质带中的变形变质作用也较为强烈，岩石类型主要包括片麻岩以及片岩等，这些已变形变质的岩石又被晚中生代花岗质岩石或岩脉所侵入(Chenetal., 2002；Lietal., 2014b)。

图2 平潭岛花岗质岩石的野外照片(a-c)及正交偏光镜下显微照片(d-f)

研究区所在的平潭岛总面积约267km2。岛内出露的岩石类型多样，主要包括角闪辉长岩、花岗/英云闪长岩、花岗岩及相应的酸性火山岩。其中，角闪辉长岩主要见于平潭岛中部地区，呈小岩株、岩墙状产出(Xuetal., 1999)；花岗/英云闪长岩及酸性火山岩主要分布于平潭岛东北部地区；花岗岩则广泛分布于平潭岛南部以及西北部地区(图1c)。角闪辉长岩、花岗/英云闪长岩及花岗岩的出露面积比约6:12:82，在花岗质岩石的边缘见有条带状的辉长质碎块(Dongetal., 1997)。尽管这些岩石位于平潭-东山变质带中，但均未遭受变形变质作用。

2 样品描述

本次研究采集的岩石样品主要为平潭岛晚中生代杂岩体中的花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩(图2a-c)。其中，花岗闪长岩(PT-12)的采样坐标为：25°32′32.91″ N、119°49′02.24″ E，英云闪长岩(PT-11)采样坐标为：25°32′23.76″ N、119°47′02.36″ E，花岗岩(PT-13)的采样坐标为：25°28′28.70″ N、119°49′04.72″ E。野外所采集的花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩均较为新鲜。代表性样品的岩相学特征主要描述如下：

花岗闪长岩 灰白色，中细粒花岗结构，块状构造。造岩矿物主要为斜长石(60%～65%)、碱性长石(～5%)、石英(20%～25%)、角闪石(～5%)及黑云母(～2%)。副矿物主要有磷灰石、锆石和铁钛氧化物等。其中斜长石呈自形-半自形板状，聚片双晶及正环带结构较为明显。碱性长石及石英均呈他形粒状不规则分布。角闪石呈自形-半自形柱状。黑云母总体上呈褐色，具有明显的多色性，局部发育解理，以自形-半自形片状分布于岩石中，片径约200～500μm，未见有蚀变作用(图2d)。

英云闪长岩 暗灰色，中细粒花岗结构，块状构造。造岩矿物主要由斜长石(50%～60%)、碱性长石(5%～10%)、石英(20%～25%)、角闪石(～5%)及黑云母(5%～15%)组成。副矿物主要有磷灰石、锆石和铁钛氧化物等。其中斜长石呈自形-半自形板状，发育卡-钠复合双晶及聚片双晶，部分具有明显的正环带结构。碱性长石呈他形粒状不规则分布。石英也呈它形粒状，局部见有波状消光。角闪石呈自形-半自形柱状。黑云母呈棕褐色-黄褐色，具有明显的多色性但解理不发育，主要以自形-半自形片状分布于岩石中，片径大小约40～150μm，未经受晚期蚀变作用影响(图2e)。

花岗岩 砖红色，中粗粒花岗结构，块状构造。造岩矿物主要由碱性长石(40%～55%)、斜长石(20%～25%)、石英(25%～30%)及黑云母(3%～5%)组成。副矿物主要有磷灰石、锆石和铁钛氧化物等。其中斜长石呈自形-半自形板状，发育聚片双晶。碱性长石呈他形粒状，多具条纹结构。石英呈他形粒状，局部见有波状消光。黑云母呈黄褐色，具有明显的多色性及解理，以自形-半自形片状不均匀分布于岩石中，片径大小约500～1200μm，未受后期蚀变作用影响(图2f)。

3 分析方法

将野外所采集的三类岩石样品分别切取出其中的新鲜部分，磨制探针片和单矿物分选，以开展相关的岩相学、矿物学和地球化学分析。

3.1 锆石U-Pb年代学

首先使用重力分选、磁选及重液分选等手段从样品粉末中分选出锆石颗粒，并在双目镜下进一步挑选出透明度高、内部无明显裂隙且颗粒相对较完整的锆石。随后，将挑选出的锆石颗粒以及锆石标准样品 (Plešovice和Qinghu)颗粒粘于环氧树脂靶上，对其进行抛光至锆石的1/3～1/2处，并进行透射光、反射光及阴极发光图像的采集，用于揭示其内部结构特征以及帮助选择合适的测试点。锆石U-Pb年代学分析在中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室完成。本次研究中对于需要进行U-Pb年龄测定的岩石样品采用了离子探针(SIMS)的分析方法，所使用的仪器型号为Cameca IMS-1280 HR。在分析测试之前，对样品靶表面进行镀金处理。采用O2-作为一次离子源，电流强度～8nA，分析束斑约20μm×30μm。在分析测试过程中，锆石标准样品与未知样品交替进行分析。未知样品的U-Th-Pb同位素比值通过标准锆石样品Plěsovice (206Pb/238U=0.05369,～337.1Ma, Slámaetal., 2008)进行校正，使用标准样品Qinghu(159.5Ma，Lietal., 2013)作为未知样对数据的精确度进行监控，并采用实测204Pb对普通Pb进行校正。关于仪器更为详细的参数设置及分析过程见Lietal.(2009)。分析测试点的同位素比值及其元素含量使用GLITTER程序进行计算。最后对于获得的数据使用Isoplot/Ex v. 3.00 软件进行处理并绘图。单个分析测试点的同位素比值及年龄误差以1σ进行表示。206Pb/238U加权平均年龄的置信度>95%。

3.2 锆石原位O-Hf同位素

对锆石O同位素的分析是在之前进行SIMS锆石U-Pb定年的分析点附近进行。分析测试工作在中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室完成。本次研究中对于需要进行锆石O同位素分析的岩石样品采用了离子探针(SIMS)的分析方法，仪器型号为Cameca IMS-1280 HR。采用133Cs+作为一次离子源，电流强度2～3nA，分析束斑约10μm。在分析测试过程中，锆石标准样品与未知样品交替进行分析。标准锆石样品Penglai作为外标用于校正仪器的质量分馏。标准锆石样品Qinghu作为未知样品对数据的精确度进行监控。更为详尽的仪器设置参数及分析流程见Yangetal.(2018)。分析测试过程所得到的标准锆石样品Qinghu的δ18O加权平均值为5.44±0.20‰ (2SD)，这一结果与Yangetal. (2018)所报道的结果在同一误差范围之内。

对锆石Lu-Hf同位素的分析是在之前进行SIMS锆石O同位素测试的相同位置进行。分析测试工作在中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室完成。本次研究中对于需要进行锆石Lu-Hf同位素分析的岩石样品采用了激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)的分析方法，所使用的仪器为Neptune Plus MC-ICP-MS，并配有RESOlution M-50 193nm激光剥蚀系统。激光的主要参数设置如下：激光束的直径约45μm，重复频率为6Hz，能量密度约4J/cm2。选择氦气作为载气，流速设置为800mL/min。在前28s，关闭激光并监测系统的气体空白，在后30s，打开激光并收集信号。在分析测试过程中，气体空白180Hf<0.2mv。173Yb 和175Lu被用于校正176Yb 和176Lu对176Hf的信号干扰。校正过程中所用的176Yb/173Yb和176Lu/175Lu比值分别为0.79381及0.02656 (Segaletal., 2003；Wuetal., 2006)。有关分析方法及测试过程更为详细的描述见Zhangetal.(2015)。分析测试过程所得到的标准锆石样品Plešovice的加权平均值为176Hf/177Hf = 0.282480±0.000031 (2SD)，这一结果与Slámaetal. (2008)所报道的结果在同一误差范围之内。

3.3 黑云母矿物化学

本次研究中对黑云母矿物成分的分析主要采用了电子探针(EMPA)的分析方法。电子探针分析测试在中山大学物质结构分析实验室完成。在分析测试之前，在显微镜下圈出探针片中较为新鲜的黑云母矿物颗粒，然后使用喷碳仪对探针片表面进行了喷碳处理。分析测试过程中所使用的电子探针仪型号为日本岛津EPMA-1720HT。分析测试条件主要包括：加速电压～15kV，电流～20nA，束斑直径～1um。分析测试中所选择的标准样品为美国SPI公司的硅酸盐矿物及氧化物。检测限为0.01%，分析误差<2%。分析所获得的数据使用ZAF修正法进行校正。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

平潭岛花岗质岩石的锆石U-Pb同位素定年结果见表1。 在本次研究工作中，对花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩分别选取了19、21及17颗锆石进行分析测试。

花岗闪长岩中的锆石无色透明，自形程度高，部分颗粒内部有小包裹体。锆石颗粒多呈短柱-长柱状，长度为60～210μm，宽度为35～110μm，长宽比约1.3～3.0。阴极发光图像显示出明显的岩浆震荡韵律环带特征(图3a)，指示岩浆成因。分析结果表明锆石中的U含量变化为61×10-6～197×10-6，Th含量变化为36×10-6～169×10-6，Th/U比值为0.60～0.92，具有典型的岩浆成因锆石的特征。19个数据点的206Pb/238U表面年龄变化于113.2±2.0Ma～119.0±2.2Ma 之间，均分布于谐和线上或在其附近。分析点的206Pb/238U加权平均值为116.8±1.0Ma (N=19，MSWD=0.54)(图3a, b)。

英云闪长岩中的锆石总体上无色透明，自形程度较好。其内部裂隙极少，部分颗粒内部有小包裹体。锆石颗粒多呈短柱-长柱状，长度为80～220μm，宽度为50～120μm，长宽比约1.6～4.0。阴极发光图像显示出明显的岩浆震荡韵律环带特征(图3c)，指示岩浆成因。本次测试过程中均选择韵律环带结构明显的部位作为测点。测试结果表明锆石中的U含量变化为58×10-6～308×10-6，Th含量变化为30×10-6～229×10-6， Th/U比值为0.51～0.95， 属典型的岩浆成因锆石。锆石分析点的206Pb/238U表面年龄较集中，变化于114.5±1.8Ma～119.2±1.8Ma 之间。21个数据点均分布于谐和线上或在其附近，暗示这些锆石形成后的 U-Pb体系是封闭的(基本无U及Pb的加入或者丢失)。分析点的206Pb/238U加权平均值为116.3±1.0Ma(N=21，MSWD=0.26)(图3c, d)。

表1 平潭岛花岗质岩石的SIMS锆石U-Pb定年结果

Table 1 SIMS zircon U-Pb dating results of the granitic rocks from the Pingtan Island

测点号U(×10-6)Th(×10-6)Pb(×10-6)Th/U207Pb235U±1σ(%)206Pb238U±1σ(%)207Pb206Pb±1σ(%)t206/238(Ma)±1σ花岗闪长岩 (17PT-12)01885820.660.122917.200.01862.180.07445.75118.72.602875320.610.100919.070.01841.720.07436.05117.22.0031026720.650.110420.120.01831.510.07226.13117.21.80419713050.660.12565.980.01861.860.05832.86119.02.2051037120.690.108918.500.01831.660.06904.45117.01.906613610.600.132419.090.01841.610.08147.51117.71.90714412530.860.11599.530.01841.610.06173.91117.41.9081096720.620.108413.610.01861.650.06656.20118.91.909865220.610.126710.990.01831.600.06953.96116.91.910724620.640.125011.580.01841.660.07235.25117.71.9111199330.780.117727.340.01791.520.18752.88114.11.7121247730.620.11905.190.01831.530.05702.89116.81.813885520.620.10739.280.01791.610.06013.43114.11.8141508930.590.11326.930.01841.760.05293.59117.32.01518416940.920.11763.960.01831.510.05332.30116.61.8161046320.610.10507.710.01771.750.05483.37113.22.01718514740.800.11833.330.01861.530.05102.01119.01.8181057320.690.12983.960.01821.560.05942.23116.31.81915914240.890.12184.200.01841.580.05352.22117.41.8英云闪长岩(17PT-11)01583010.520.142113.430.01821.960.07598.07116.32.3021468730.600.11728.220.01811.750.06313.31115.52.0031378830.640.113711.510.01821.550.06505.12116.21.804895120.570.104119.970.01831.820.07797.81117.12.105764320.570.127517.720.01811.720.08097.68115.42.0061227230.590.12125.310.01821.520.05973.04116.21.80718617150.920.12184.980.01841.730.05402.67117.82.00817111940.690.11636.900.01801.580.05482.85115.11.80914712530.850.11476.620.01821.510.05383.21116.21.71016610540.630.11933.670.01791.550.05462.07114.51.8111187330.620.09987.010.01851.560.05612.47118.11.8121337730.580.12155.470.01831.540.05532.36117.11.81317312540.720.13142.150.01871.500.05101.54119.21.81430822970.740.12343.260.01831.510.05302.40116.91.7151126720.600.11256.120.01811.550.05592.70115.51.8161238530.690.11974.950.01821.930.05502.46116.22.21719318450.950.11383.200.01821.540.05101.48116.51.81820013550.670.11863.220.01801.710.05241.45115.22.019934720.510.11716.130.01821.640.05552.14116.01.9201429330.650.11233.880.01821.550.05211.69116.01.821844920.580.11007.510.01811.640.05663.25115.51.9花岗岩 (17PT-13)0116812440.740.11936.600.01831.560.06103.30116.91.802576306130.530.12193.190.01851.510.05291.79118.31.803471268110.570.11922.820.01871.580.05370.99119.21.90428726670.930.12014.730.01841.530.05942.66117.61.80535725680.720.11586.110.01871.500.05632.54119.31.80627521270.770.12355.290.01861.510.05952.48118.71.8071279630.750.109710.280.01851.850.06993.43118.02.2

续表1

Continued Table 1

测点号U(×10-6)Th(×10-6)Pb(×10-6)Th/U207Pb235U±1σ(%)206Pb238U±1σ(%)207Pb206Pb±1σ(%)t206/238(Ma)±1σ0812910330.800.12529.560.01831.810.06993.56117.12.10920820350.980.12228.060.01841.560.06113.84117.71.81018011540.640.109322.950.01761.590.12766.05112.31.811708416160.590.12802.890.01891.500.06310.83120.71.812504400120.790.12312.750.01831.510.05261.92116.71.7131049820.940.116616.180.01781.510.09812.70113.51.714459516121.120.12142.880.01861.510.05571.53118.51.815462374110.810.11984.650.01841.520.06271.68117.71.81620213850.680.12033.650.01841.550.05271.89117.81.81714515841.090.11265.820.01841.610.05262.41117.51.9

图3 平潭岛花岗质岩石的锆石U-Pb谐和图

表2 平潭岛花岗质岩石中锆石的O-Hf同位素组成

Table 2 The O and Hf isotopic compositions of zircon in granitic rocks from the Pingtan Island

测点号Age (Ma)δ18O (‰)2SE176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σεHf(t)tDM2 (Ma)fLu/Hf花岗闪长岩 (17PT-12)01118.74.70.20.0397100.0013090.2827980.0000123.4955-0.9602117.24.80.10.0409250.0012400.2828250.0000124.4895-0.9603119.04.60.20.0365500.0012030.2828280.0000134.5887-0.9604117.04.60.30.0376680.0012460.2828890.0000126.6751-0.9605117.74.80.10.0346770.0011250.2828930.0000156.8741-0.9706118.94.80.20.0220140.0006930.2828210.0000124.3900-0.9807117.74.70.20.0469630.0014170.2828910.0000136.7747-0.9608116.84.70.20.0226850.0007250.2828690.0000135.9793-0.9809117.35.30.10.0490910.0015850.2828160.0000124.0917-0.9510116.64.70.10.0298400.0009730.2829020.0000127.1720-0.9711119.05.10.20.0406870.0012840.2827860.0000133.0982-0.9612116.35.00.20.0383810.0012310.2827580.0000132.01046-0.9613117.44.90.20.0344790.0011320.2828330.0000134.6876-0.97英云闪长岩 (17PT-11)01116.35.10.20.0347400.0011370.2828200.0000264.2906-0.9702117.15.10.30.0422250.0013220.2828030.0000243.6945-0.9603117.85.10.20.0283050.0009070.2828230.0000224.3897-0.9704115.14.80.10.0263400.0008730.2828870.0000246.5754-0.9705116.25.30.20.0275760.0008800.2828150.0000244.0917-0.9706114.55.00.20.0222080.0007090.2828160.0000224.0915-0.9807117.15.20.20.0314720.0009520.2828250.0000244.4894-0.9708119.25.20.20.0291720.0009130.2827790.0000202.8995-0.9709116.95.20.20.0515960.0016160.2828110.0000243.8928-0.9510115.55.10.20.0522940.0017070.2828520.0000245.2837-0.9511116.25.00.30.0402060.0012990.2828690.0000205.9796-0.9612116.55.00.20.0332180.0010120.2827920.0000243.2969-0.9713115.25.30.10.0254580.0008200.2828010.0000223.5948-0.9814116.05.30.20.0188660.0006190.2828550.0000245.4825-0.9815115.55.20.20.0324880.0010000.2827930.0000243.2968-0.97花岗岩 (17PT-13)01116.95.20.20.0220460.0006730.2827640.0000222.21030-0.9802118.35.00.20.0568420.0018170.2827980.0000283.4959-0.9503119.25.10.20.0384050.0012500.2827850.0000243.0985-0.9604117.65.40.20.0447720.0013660.2828380.0000224.8865-0.9605119.35.30.20.0347670.0010800.2828140.0000244.0918-0.9706118.75.10.20.0416700.0013210.2828210.0000244.2905-0.9607118.05.50.20.0414230.0013420.2827530.0000261.81058-0.9608117.15.20.20.0538120.0016670.2828310.0000244.5884-0.9509117.75.60.20.0443960.0013790.2828570.0000225.5824-0.9610120.75.40.20.0335680.0011120.2828590.0000225.6815-0.9711116.75.40.20.0371530.0011700.2827910.0000223.2971-0.9612118.55.50.20.0339230.0011270.2827800.0000262.8996-0.9713117.75.40.20.0431810.0013280.2828390.0000224.8865-0.9614117.85.50.20.0311710.0010350.2828050.0000263.7938-0.97

图4 平潭岛花岗质岩石的锆石原位O同位素组成(a，地幔δ18O变化范围引自Valley et al., 1998)及Hf同位素组成(b，底图据Zhao et al., 2016)

花岗岩中的锆石多为无色透明，少数偏淡黄色，自形程度亦较好。其内部裂隙较少，部分颗粒内部存在小包裹体。锆石颗粒以长柱状为主，长度为50～230μm，宽度为40～100μm，长宽比约1.3～4.5。阴极发光图像表明(图3e)，绝大多数锆石具有明显的岩浆韵律生长环带，个别锆石颗粒内部包裹有继承性核。测点均选择岩浆韵律环带清晰的位置。分析结果表明，锆石的U含量变化为104×10-6～708×10-6，Th含量变化为96×10-6～516×10-6，Th/U比值为0.53～ 1.12，为典型的岩浆成因锆石。17个测点的206Pb/238U表面年龄变化于112.3±1.8Ma～120.7 ±1.8Ma之间，在U-Pb谐和图中数据点的谐和性亦较好。样品的206Pb/238U加权平均值为 117.4±1.0Ma(N=17，MSWD=0.96)(图3e, f)。总之，这三类岩石的SIMS锆石U-Pb年龄基本一致，属于同期岩浆作用的产物。

4.2 锆石O-Hf同位素组成

样品中锆石的O和Hf同位素分析结果见表2及图4。花岗闪长岩中锆石的O同位素变化为4.6±0.2‰～5.3±0.1‰，平均值为4.8±0.2‰；英云闪长岩中锆石的O同位素变化为4.8±0.1‰～5.3±0.2‰，平均值为5.1±0.2‰；而花岗岩中锆石的O同位素变化为5.0±0.2‰～5.6±0.2‰，平均值为5.3±0.2‰(图4a)。花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩的锆石的176Lu/177Hf测试值均<0.002，表明锆石结晶后放射性成因Hf积累较少，可代表锆石形成时岩浆体系的Hf同位素组成(周清等，2012)。其中花岗闪长岩中锆石的初始176Hf/177Hf比值变化为0.282758～0.2829.2，εHf(t)变化为+2.0～+7.1(图4b)，两阶段模式年龄tDM2为741～ 1046Ma；英云闪长岩中锆石的初始176Hf/177Hf比值较为一致，变化于0.282779～0.282887之间，通过锆石U-Pb年龄进行校正后得到的εHf(t)变化为+2.8～+6.5(图4b)，两阶段模式年龄tDM2为754～995Ma；花岗岩中锆石的初始176Hf/177Hf比值变化于0.282753～0.282859之间，εHf(t)变化为+1.8～+5.6(图4b)，两阶段模式年龄tDM2为815～1058Ma。总体而言，这三类岩石中锆石的O-Hf同位素组成不仅变化范围较窄，而且较为相似。

表3 平潭岛花岗质岩石中黑云母的矿物化学成分(wt%)

Table 3 Chemical compositions of biotite in granitic rocks from the Pingtan Island (wt%)

测试点123456789101112131415161718样品花岗闪长岩 (17PT-12)SiO237.0536.2037.3336.4537.7237.1337.4037.3336.6237.0735.8337.1336.3936.5737.7238.1237.1536.91TiO24.124.423.933.554.314.053.834.044.634.124.014.004.294.133.943.634.064.04Al2O313.1012.4413.3312.7613.0513.0812.8513.3812.7113.0113.2813.1813.3312.6412.5612.7613.1913.16Cr2O30.110.070.010.02-0.010.01---0.030.04-0.03-0.02--FeOT16.0418.4216.9118.9317.2816.3817.0915.8219.2818.2116.7216.3115.9918.4217.2017.5915.2716.06MnO0.090.230.190.150.140.140.090.170.240.240.180.230.090.240.170.210.110.09MgO14.2811.7314.2912.9713.5014.9813.2714.5512.1712.7813.8913.9214.8913.4414.0213.5014.5314.17CaO------------------Na2O0.110.140.190.130.160.140.150.200.140.170.180.210.110.170.150.120.150.17K2O8.959.059.139.338.998.968.879.019.248.949.148.869.028.958.919.008.998.99P2O5----0.01-----0.01-0.02-0.03--0.03Total93.8492.6995.3094.2995.1694.8893.5694.4995.0394.5593.2793.8694.1394.5994.6994.9493.4693.61Si5.665.695.645.645.705.615.745.655.635.685.555.675.555.625.735.785.675.65AlⅣ2.342.302.362.332.302.332.262.352.302.322.422.332.392.292.252.222.332.35AlⅥ0.0200.0100.0300.070.0300.0200.050000.060.040.03Ti0.470.520.450.410.490.460.440.460.540.470.470.460.490.480.450.410.470.47Fe3+0.420.430.360.280.460.360.460.400.390.430.300.420.340.340.420.440.430.40Fe2+1.621.991.772.171.721.711.741.602.091.911.871.661.692.031.771.791.521.65Mn0.010.030.020.020.020.020.010.020.030.030.020.030.010.030.020.030.010.01Mg3.252.753.222.993.043.383.043.282.792.923.213.173.383.083.173.053.313.24Ca000000000000000000Na0.030.040.060.040.050.040.040.060.040.050.050.060.030.050.050.040.050.05K1.741.811.761.841.731.731.741.741.811.751.811.731.751.751.731.741.751.76Fe2+/(Fe2++Mg)0.330.420.360.420.360.340.360.330.430.400.370.340.330.400.360.370.320.34MF1.221.061.201.101.161.241.161.241.051.101.191.201.251.121.181.151.251.22XMg0.610.530.600.550.580.620.580.620.530.560.600.600.620.570.590.580.630.61AlT (Total)2.362.302.372.332.332.332.332.392.302.352.422.372.392.292.252.282.372.37T(℃)751746741719748750735750749739746745759741740726753749

续表3

Continued Table 3

测试点123456789101112131415161718样品英云闪长岩 (17PT-11)SiO235.1136.5935.8935.7436.6436.8736.7736.8635.0037.0736.3636.6036.7936.9136.4337.4436.6236.89TiO24.024.013.774.063.933.853.983.803.624.384.313.913.883.994.043.793.694.20Al2O313.5714.1013.7313.2813.9013.6013.9713.8014.3013.6413.4514.1113.6813.9614.2713.8513.2713.65Cr2O3-0.010.03-0.050.020.020.010.030.020.010.030.010.07-0.050.01-FeOT19.9619.1819.3719.7519.4619.8520.2220.1320.0919.4519.8618.9019.4719.7320.2619.4120.1719.34MnO0.410.450.410.460.380.470.480.540.400.450.520.460.440.460.480.510.540.41MgO10.9310.3911.6911.3411.3911.0710.9011.0611.0610.9510.5611.5911.4011.1911.0011.4611.5010.98CaO------------------Na2O0.050.050.070.080.050.060.030.050.050.100.070.100.010.030.060.090.080.09K2O9.199.349.599.499.319.529.309.509.699.539.579.569.239.459.509.239.169.42P2O50.01-----0.02--0.03---0.03-0.03--Total93.2494.194.5694.2095.1095.3295.6795.7494.2395.6294.7195.2694.9095.8196.0395.8695.0394.97Si5.545.675.575.585.625.665.635.645.485.665.645.605.655.635.565.695.655.67AlⅣ2.462.332.432.422.382.342.372.362.522.342.362.402.352.372.442.312.352.33AlⅥ0.060.240.070.020.140.130.150.130.110.120.090.150.130.150.130.170.060.14Ti0.480.470.440.480.450.440.460.440.430.500.500.450.450.460.460.430.430.49Fe3+0.340.490.300.320.420.400.430.390.250.450.410.380.440.420.380.460.370.45Fe2+2.291.992.212.262.082.152.152.192.382.032.162.042.072.092.212.012.232.03Mn0.050.060.050.060.050.060.060.070.050.060.070.060.060.060.060.070.070.05Mg2.572.402.702.642.612.532.492.522.582.492.442.652.612.552.512.602.642.51Ca000000000000000000Na0.010.010.020.030.010.020.010.020.010.030.020.0300.010.020.030.020.03K1.851.851.901.891.821.871.821.861.931.861.891.871.811.841.851.791.801.85Fe2+/(Fe2++Mg)0.470.450.450.460.440.460.460.460.480.450.470.440.440.450.470.440.460.45MF0.980.971.031.001.010.980.970.980.980.990.961.031.010.990.971.010.991.00XMg0.490.490.520.510.510.500.490.490.500.500.490.520.510.500.490.510.500.50AlT (Total)2.502.602.502.402.502.502.502.502.602.502.502.602.502.502.602.502.402.50T(℃)728724721730724719722716713736734725723724724718715732

续表3

Continued Table 3

测试点123456789101112131415161718样品花岗岩 (17PT-13)SiO235.7235.3435.6735.1234.4634.6735.5135.1834.8734.4833.9634.7534.3434.7435.3136.0335.2435.43TiO23.493.643.543.693.543.533.383.233.603.343.563.393.563.263.393.023.293.20Al2O314.9314.8214.4614.5715.4415.3415.7314.7914.5515.2115.2814.9315.3815.3015.0615.4215.5415.42Cr2O3-0.340.29-0.020.030.04-0.05--0.020.060.160.01-0.680.04FeOT24.0823.5622.9123.2624.0322.9523.5023.2923.3623.5524.1523.2123.4722.9324.3123.8924.2424.12MnO1.081.001.001.000.980.971.131.021.050.981.131.101.041.051.141.061.091.15MgO6.676.786.887.236.827.036.937.577.507.306.987.506.937.127.116.946.176.56CaO------------------Na2O0.220.190.190.120.150.230.120.080.180.160.170.220.160.190.100.130.160.11K2O8.948.828.818.819.429.019.399.098.889.109.209.039.259.028.779.149.249.32P2O5-0.02-0.02--0.030.02--0.020.010.010.020.02---Total95.1594.5193.7693.8294.8693.7595.7394.2694.0394.1294.4494.1394.2093.8095.2395.6495.6495.33Si5.615.605.675.585.465.525.545.575.555.495.425.525.475.545.555.625.565.57AlⅣ2.392.402.332.422.542.482.462.432.452.512.582.482.532.462.452.382.442.43AlⅥ0.380.370.390.310.350.400.440.340.270.340.290.320.360.410.340.450.460.43Ti0.410.430.420.440.420.420.400.380.430.400.430.410.430.390.400.350.390.38Fe3+0.480.500.530.480.350.430.430.410.410.360.320.380.380.420.450.460.450.43Fe2+2.692.622.522.612.832.632.632.682.692.772.902.712.752.642.742.652.762.75Mn0.140.130.130.130.130.130.150.140.140.130.150.150.140.140.150.140.150.15Mg1.561.601.631.711.611.671.611.791.781.731.661.781.641.691.671.611.451.54Ca000000000000000000Na0.070.060.060.040.050.070.030.020.050.050.050.070.050.060.030.040.050.03K1.791.781.791.791.911.831.871.841.801.851.871.831.881.831.761.821.861.87Fe2+/(Fe2++Mg)0.630.620.610.600.640.610.620.600.600.620.640.600.630.610.620.620.650.64MF0.640.660.680.690.650.690.670.710.710.690.660.710.670.690.660.660.600.63XMg0.330.340.350.360.340.350.340.370.360.360.340.370.340.360.340.340.310.33AlT(Total)2.772.772.712.732.882.882.892.762.732.852.872.792.892.872.792.832.892.86T(℃)687695693699691692682680696685693688693681684665677673

注：阳离子数及相关参数是以 22 个O原子为基准进行计算

4.3 黑云母的成分特征

样品中黑云母的成分分析结果见表3。花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中黑云母的氧化物总量分别为 92.7%～95.2%、93.2%～96.0% 以及93.8%～95.7%，分析结果在允许误差范围之内。其中，花岗闪长岩中黑云母的SiO2=35.8%～38.1%, TiO2=3.6%～4.6%，FeOT=15.3%～19.3%，Al2O3=12.4%～13.4%，MgO=11.7%～15.0%；英云闪长岩中黑云母的SiO2= 35.0%～37.4%, TiO2=3.6%～4.4%，FeOT=18.9%～20.3%，Al2O3=13.3%～14.3%，MgO=10.4% ～11.7%；花岗岩中黑云母的SiO2=34.0%～36.0%, TiO2=3.0%～3.7%，FeOT=22.9%～4.3%，Al2O3=14.5%～15.7%，MgO=6.2%～7.6%。

图5 平潭岛花岗质岩石中黑云母的Mg-(Fe2++Mn2+)-(Fe3++AlVI+Ti4+)分类图解(a，据Foster, 1960)及10TiO2-FeOT-MgO图解(b，据Nachit et al., 2005)

样品的Fe2O3及FeO含量调整采用了林文蔚和彭丽君(1994)的方法，并以22个O原子为基础计算黑云母的阳离子数及其他相关参数。花岗闪长岩的Fe2+/(Fe2++Mg)=0.32～0.43, XMg[Mg/(Mg+Fe2++Fe3+)]=0.53～0.63, MF[Mg/(Fe3++Fe2++Mg+Mn)]=1.05～1.25，Ti=0.41 ～0.54apfu， AlT=2.25～2.42；英云闪长岩的Fe2+/(Fe2++Mg)=0.44～0.48, XMg[Mg/(Mg+Fe2++Fe3+)] =0.49～0.52, MF[MF=Mg/(Fe3++Fe2++Mg+Mn)]=0.96～1.03，Ti=0.43～0.50apfu，AlT=2.41～2.64；花岗岩的Fe2+/(Fe2++Mg)=0.60～0.65, XMg[Mg/(Mg+Fe2++Fe3+)]=0.31～0.37, MF[Mg/(Fe3++ Fe2++Mg+Mn)]=0.60～0.71，Ti= 0.35～0.44apfu，AlT=2.71～2.89。总体而言，花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母具有不同的矿物化学特征。根据黑云母的Mg-(AlVI+ Fe3++Ti4+)-(Fe2++Mn2+)分类图解可以看出花岗闪长岩及英云闪长岩中的黑云母属于镁质类型，而花岗岩中的黑云母则属于铁质类型(图5a)。虽然它们的类别不同，但是10TiO2-FeOT-MgO图解指示英云闪长岩、花岗闪长岩及花岗岩中的黑云母均为原生黑云母(图5b)。除此之外，这三类岩石中的黑云母均贫Ca以及Fe2+/(Fe2++Mg)比值较为均一(Stone, 2000)，这些特征也暗示黑云母未受到后期流体的改造，指示了其岩浆成因。综合以上分析，黑云母在化学成分上所存在的差异并不是由岩浆后期的热液蚀变所致，而是岩浆作用的产物。

5 讨论

5.1 成岩时代

前人所获得的平潭岛杂岩体中角闪辉长岩的形成年龄为115.8±1.2Ma (Zhangetal., 2019)，所获得的花岗质岩石的形成年龄为116～125Ma (Dongetal., 1997；Lietal., 2018)。本次研究中所测得的该杂岩体中花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩的形成年龄分别为116.8 ±1.0Ma、116.3±1.0Ma及117.4±1.0Ma。这一最新高精度测年结果表明这些花岗质岩石的形成年龄不仅较为一致，而且与镁铁质岩石近同时形成，均属于早白垩世岩浆作用的产物。平潭杂岩体的形成时间(117～116Ma)总体上晚于长乐-南澳断裂带中同变形花岗岩的形成时间(130～121Ma)(Tong and Tobisch，1996；李武显等，2003)。结合近年来的年代学研究，我们总结发现东南沿海地区在120～110Ma期间仍有较为显著的镁铁质-长英质岩浆活动(Lietal., 2015, 2018；Chenetal., 2019b；Zhangetal., 2019)，这与一直以来所认为东南沿海在120～110Ma期间处于岩浆活动间歇期的观点存在差别(Li, 2000；Lietal., 2014a)。

5.2 成岩物理化学条件

花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母均属岩浆成因。因此，它们的矿物化学成分可以提供与成岩作用有关的各类物理化学信息(De Albuquerque, 1973；Nachitetal., 2005；陶继华等，2015；杜后发等，2017；鲍新尚等，2019)。

5.2.1 温度

图6 平潭岛花岗质岩石中黑云母的Mg/(Mg+Fe)-Ti图解(据Henry et al., 2005)

根据泥质变质岩中黑云母Ti和XMg的实验数据，Henryetal.(2005)提出了黑云母Ti温度计用以估计岩浆的结晶温度：T={[ln(Ti)-a-c(XMg)3]/b}0.333(T为温度，单位为℃)。其中，Ti的单位为apfu，是以22个O原子进行计算；XMg为Mg/(Mg+Fe)；参数a=-2.3594，b=4.6482×10-9，c=-1.7283；适用条件为XMg=0.275～1.000，Ti=0.04～0.60apfu，T=480～ 800℃，误差为± 25℃。Sarjoughianetal.(2015)通过研究发现该地质温度计不仅适用于泥质变质岩，也适用于花岗质岩浆岩。平潭岛花岗闪长岩的XMg=0.53～0.63，Ti=0.41～0.54apfu，计算得到的T=719～759℃；英云闪长岩的XMg=0.49～0.52，Ti=0.43～0.50apfu，计算得到的T= 713～736 ℃；花岗岩的XMg=0.31～0.37，Ti=0.35～0.44apfu，计算获得的T=665～699℃。另外，黑云母的Mg/(Mg+Fe)-Ti图解显示，花岗闪长岩中黑云母的结晶温度介于700～800℃，英云闪长岩中黑云母的结晶温度介于700～750℃，而花岗岩中黑云母的结晶温度则变化为650～700℃(图6)，与利用上述公式计算的结果基本一致。两种方法获得的计算结果显示，花岗闪长岩中黑云母的结晶温度最高，英云闪长岩中黑云母的结晶温度次之，花岗岩中黑云母的结晶温度最低。

图7 平潭岛花岗质岩石中黑云母的Fe3+-Fe2+-Mg2+图解(a)及T(℃)-Log fO2 (bar)图解(b)(据Wones and Eugster, 1965)

5.2.2 氧逸度

黑云母的Fe、Mg 含量与其形成时岩浆体系的氧逸度之间存在密切关系 (De Albuquerque,1973；Henryetal., 2005)。当黑云母与磁铁矿及钾长石共生时，利用黑云母的Fe2+、Mg2+与Fe3+原子百分数可用于估计其结晶时岩浆体系的氧逸度(Henryetal., 2005)。平潭岛花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母均与磁铁矿及钾长石共生，符合利用其矿物化学估算岩浆体系氧逸度的前提。

在黑云母的Fe3+-Fe2+-Mg2+图解中，花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母投点均落于NNO(镍-氧化镍)缓冲线与HM(赤铁矿-磁铁矿)缓冲线之间，且有越来越靠近NNO(镍-氧化镍)缓冲线的趋势(图7a)。另外，根据 Wones and Eugster(1965)提出的在PH2O=2070×105Pa大气压条件下黑云母的T(℃)-LogfO2(bar)图解进行投影，结果进一步表明平潭岛花岗闪长岩中的黑云母形成时的氧逸度(fO2)为(10-11～10-13)×105Pa，英云闪长岩中的黑云母形成时的氧逸度(fO2)为(10-13～10-14)×105Pa，花岗岩中黑云母形成时的氧逸度(fO2)为(10-15.5～10-16.5)×105Pa(图7b)。总之，从花岗闪长岩、英云闪长岩至花岗岩，其中的黑云母形成时氧逸度逐渐降低。

5.3 岩石成因

现今对花岗质岩石常用的分类方案为ISMA型分类。前人研究表明，花岗质岩石的成因较为复杂，其源区物质可能有多种来源，主要包括：古老地壳物质的重熔、新生地壳物质的重熔、幔源岩浆的分异或它们之间相互混合的产物 (Skjerlie and Johnston, 1996；Altherr and Siebel, 2002；Sissonetal., 2005；Stouraitietal., 2018)。

图8 平潭岛花岗质岩石中黑云母的MgO-Al2O3图解(a)及MgO-FeOT-Al2O3图解(b)(据Abdel-Rahman, 1994)

黑云母的矿物化学对花岗质岩石的成因具有较好的指示作用(弥佳茹等，2014；郭耀宇等，2015；杨阳等，2017)。前人研究表明，黑云母的MF指数 [MF=Mg/(Fe3++ Fe2++ Mg + Mn)]可用于区分Ⅰ型(同熔型，MF>0.38)和S型花岗岩(改造型，MF<0.38)(徐克勤等，1982)。平潭岛花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中黑云母MF值分别为1.05～1.25、0.96～1.03及0.60～0.71，暗示它们属于Ⅰ型花岗岩系列。另外，在MgO-Al2O3图解及MgO-FeOT-Al2O3图解中(图8)，花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母主要落于与俯冲作用有关的钙碱性岩浆区域，进一步表明它们属于典型的Ⅰ型花岗岩系列。这也与平潭岛部分花岗质岩石中含有角闪石这种特征矿物以及前人从全岩分析方面得到的认识(A/CNK=0.97～0.98)基本一致(Lietal., 2018)。

值得注意的是，东南沿海发育的绝大多数晚中生代Ⅰ型花岗岩具有较为富集的Sr、Nd同位素组成 (Jahnetal., 1990)，且一些杂岩体的镁铁质—长英质端元岩石往往具有极为相似的同位素组成(Griffinetal., 2002；Lietal., 2018)。近期研究表明，平潭岛杂岩体中作为镁铁质端元的角闪辉长岩具有富集Sr、Nd同位素的特征是继承自被沉积物熔体改造的地幔楔，而非岩浆上升过程中地壳混染所致(Zhangetal., 2019)。虽然平潭岛杂岩体的镁铁质端元岩石与长英质端元岩石具有极为相似的Sr、Nd同位素组成 (Lietal., 2018)，暗示了通过幔源岩浆的分异形成花岗质岩石的可能性，但是该杂岩体的两端元岩石之间存在较为明显的成分间断。比如，镁铁质岩石的SiO2含量变化范围为46%～52%(Lietal., 2018；Zhangetal., 2019)，而花岗质岩石的SiO2含量变化范围则为65%～76%(Xuetal., 1999；Lietal., 2018)。除此之外，平潭岛及区域上其他地区的火成岩均以富Si(高Si)的岩石类型占主导地位。总之，如此巨量的长英质岩浆不太可能通过幔源岩浆的分异来产生(吴福元等，2007；Gaoetal., 2016)。以往研究也表明，Ⅰ型花岗质岩石主要是中下地壳中未经风化的中基性火成岩重熔的产物，其形成过程中可能伴有幔源组分的加入或其他地壳物质的混染(Chappell and Stephens, 1988；Milleretal., 1988；吴福元等，2007；Gaoetal., 2016)。

图9 平潭岛及福建沿海其他地区白垩纪花岗岩类中锆石的εHf(t)-δ18O同位素组成

图10 平潭岛早白垩世花岗质岩石成因模式简图

平潭岛发育的该套白垩纪花岗质岩石具有不同于华夏地块古老基底的全岩Sr、Nd同位素及锆石Hf同位素组成(Lietal., 2018)，说明其并不是由古老地壳重熔而形成。除此之外，花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩的锆石O同位素组成与地幔的 (18O值(5.3±0.6‰, Valleyetal., 1998)相似，暗示其原岩在部分熔融之前没有经历过特别明显的水热蚀变作用或者地表物质的混染(Valleyetal., 1998；Valley, 2003；Liu and Zhang, 2013；Spenceretal., 2014)。由图4b可以看出，花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩的Hf同位素组成也远高于华夏地块基底的Hf同位素成分(介于球粒陨石与亏损地幔演化线之间)，且它们的两阶段模式年龄tDM2分别为741～1046Ma、754～995Ma及815～1058Ma, 这进一步指示它们的成岩物质主要来自于年轻地壳(刘鹏等，2015；Chenetal., 2017)。近期研究表明，东南沿海其他地区分布的一些白垩纪花岗岩类也被认为主要是由年轻下地壳物质重熔而成，其中一些岩石在形成过程中可能还伴有古老地壳物质的参与、幔源岩浆的加入或原岩遭受过高温蚀变的改造，使得其锆石O-Hf同位素组成具有较大的变化范围(Chenetal., 2017, 2019a, b)。与东南沿海其他地区白垩纪花岗岩表现不同的是，平潭岛花岗质岩石的锆石O-Hf同位素的变化范围相对更窄，其O同位素组成与地幔值基本一致，且εHf(t)值相对其他岩体更高(图9)。这一对比结果进一步暗示平潭岛花岗质岩石的原岩主要来自新生的镁铁质地壳物质，其他方式对岩浆源区的物质贡献相对较少。

东南沿海在晚中生代时属于活动大陆边缘，主要受到古太平洋西向俯冲作用的影响(Zhou and Li, 2000；Zhouetal., 2006；Wang and Shu, 2012；Zhangetal., 2019)。在这一动力学背景下，幔源岩浆的底侵作用相对较为常见(Sinigoietal., 1991；Skjerlie and Johnston, 1996；Altherr and Siebel, 2002)。底侵的幔源岩浆在下地壳可能会形成“热区”，为中下地壳物质的熔融创造条件(Schubertetal., 2013；Flinders and Shen, 2017)。在这一过程中，中下地壳古老的基底岩石会不断地被破坏并逐渐被置换掉，使得中下地壳最终具有类似新增生弧的同位素组成(Guoetal., 2019)。这也与前人所认为的白垩纪幔源岩浆的底侵作用改变了东南沿海地区原先下地壳的性质，使其物质组成由古老变为相对较年轻的认识相一致(Lietal., 2012；Chenetal., 2017)。随后继续底侵于下地壳的幔源岩浆在降温过程中会向中下地壳释放大量的热和水，有助于早期侵位于下地壳的镁铁质岩石再次发生熔融 (Atherton and Petford, 1993；Annen and Sparks, 2002；Jacksonetal., 2003；Zhengetal., 2007；Wangetal., 2017；Zhouetal., 2018)。前人研究也表明，这一过程中水的加入会显著降低岩石的固相线，使得中下地壳原岩发生熔融的温度降低，进而导致其熔融所形成的熔体具有相对较低的温度(<800℃)(Collinsetal., 2016)。对于平潭岛花岗质钙碱性岩石而言，使用Watson and Harrison (1983) 提出的岩石锆饱和温度计算公式得到平潭岛花岗质岩石的TZr(℃)变化范围为 665～759℃(Xuetal., 1999；Lietal., 2018)。平潭岛花岗质岩石总体上具有“低温花岗岩”的特征，这也与Collinsetal.(2016)的认识基本一致。

在钙碱性岩浆演化过程中，随着岩浆分异作用的进行，演化岩浆的温度及MgO含量一般会逐渐降低。岩浆演化过程中理化性质的这种变化也会被记录在矿物中。平潭岛花岗闪长岩与英云闪长岩中的黑云母均落于高Mg黑云母区域，而花岗岩中的原生黑云母则有更低的Mg含量并落于高Fe黑云母区域(图5a)。从花岗闪长岩、英云闪长岩至花岗岩，其中黑云母的Fe含量(分别为1.95～2.48、2.42～2.63及3.05～3.22)及Fe/(Fe+Mg)比值(分别为0.37～0.47、0.48～0.51及0.63～0.69)均逐渐升高。这种Fe富集的趋势可能暗示了钙碱性岩浆演化过程中的逐渐降温(Dodgeetal., 1969；De Albuquerque, 1973；Bónováetal., 2010)。另外，从花岗闪长岩、英云闪长岩至花岗岩，其中黑云母形成时所反映的岩浆体系的氧逸度也逐渐降低(图7)，这也与钙碱性岩浆分异演化的趋势基本一致(De Albuquerque, 1973)。

自20世纪末以来，壳幔岩浆混合模型一直在解释东南沿海晚中生代岩浆作用成因中受到广泛应用(Dongetal., 1997；邢光福和陶奎元，1998；杨金豹等，2013)。 Griffinetal.(2002)通过对锆石原位Hf同位素的分析也认为平潭岛花岗质岩石中变化较大的Hf同位素组成是由于壳幔岩浆混合作用而引起的。但是其所分析测试的锆石颗粒具有极高的Yb及U含量，这会对Hf同位素的准确测定产生极为严重的干扰。因此前人给出的锆石Hf同位素数据质量不太可靠，不能作为壳幔岩浆混合的有力证据。与之相反，本次研究结果恰恰表明平潭岛各类花岗质岩石中锆石的原位O-Hf同位素组成整体上变化较小，且不同岩石类型的锆石O-Hf同位素组成较为一致。除此之外，花岗质岩石中其他矿物的内部结构特征(如矿物中缺乏反环带等)也不支持显著的壳幔岩浆混合作用(Zhangetal., 2020)。总之，以上这些因素都不支持平潭岛花岗质岩石主要是由壳幔岩浆混合作用而形成。虽然壳幔岩浆混合作用在局部地区可能存在，但是鉴于壳幔熔体间巨大的密度差及粘度差等原因，其在花岗质岩石形成过程中所起的作用应该十分有限(Folch and Martí, 1998；张旗等，2007；Gaoetal., 2016)。与壳幔岩浆混合作用相比，新增生年轻地壳物质在底侵幔源岩浆的不断垫托下发生的重熔作用对于东南沿海白垩纪花岗岩类的形成可能更为重要。平潭杂岩体中花岗质岩石的形成主要是这些新增生地壳物质熔融而成的岩浆又经历不同程度分异演化的结果(图10)。

6 结论

综合本文对东南沿海平潭岛白垩纪花岗质岩石的研究结果，我们得到了如下几点认识：

(1)SIMS锆石U-Pb定年结果显示花岗闪长岩、英云闪长岩和花岗岩分别侵位于116.8±1.0Ma、116.3±1.0Ma及117.4±1.0Ma，它们与镁铁质侵入岩一同构成了完整的平潭岛杂岩体，属于早白垩世岩浆作用的产物。

(2)花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中锆石类似地幔值的O同位素组成(平均值分别为4.8±0.2‰、5.1±0.2‰ 及5.3±0.2‰)、较高的εHf(t)(分别为+2.0～+7.1、+2.8～+6.5及+1.8～+5.6)及较年轻的两阶段模式年龄(分别为741～1046Ma、754～995Ma及815～1058Ma)指示它们的熔融源区主要为新增生的年轻地壳物质。华夏地块古老基底物质对源区的贡献很少。

(3)花岗闪长岩、英云闪长岩及花岗岩中的黑云母均为原生黑云母，它们均结晶自Ⅰ型花岗质岩浆。其中，花岗闪长岩及英云闪长岩中的黑云母属镁质类型，而花岗岩中的黑云母则属铁质类型。从花岗闪长岩、英云闪长岩至花岗岩，其中的黑云母结晶温度及所反映的岩浆体系氧逸度逐渐降低，这与钙碱性岩浆分异演化的趋势基本一致。

(4)综合锆石O-Hf同位素、黑云母矿物化学及区域地质资料表明，平潭岛杂岩体中的花岗质岩石应该形成于古太平洋俯冲背景，其熔融源区主要为幔源岩浆底侵作用下形成的年轻地壳物质。花岗质岩石内部岩性的差别主要是母岩浆经历不同程度分异演化的结果，壳幔岩浆混合作用的影响较为有限。

致谢感谢中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室夏小平研究员、杨亚楠及张乐博士在SIMS锆石U-Pb测年及O-Hf同位素测试过程中给予的帮助；同时感谢中山大学地球科学与工程学院尹常青教授及钱嘉慧副教授在电子探针分析测试过程中提供的支持。陈璟元博士及匿名审稿人对本文的修改提出了极为宝贵的建议与意见，在此对他们表示衷心的感谢！