東海麗水凹陷新生代基底巖體鋯石U-Pb年齡及其構造意義

郭真，高順莉，王建強，劉池洋，羅偉，張啟航

（1.西北大學 大陸動力學國家重點實驗室 地質學系，陜西 西安 710069；2.中海石油（中國） 有限公司上海分公司，上海 200030）

東海陸架盆地位于我國東海海域，面積約26.7×104km2，是我國近海海域面積最大的新生代沉積盆地（戴黎明，2010）。在區域上，它位于歐亞板塊與太平洋板塊交界處，構造位置十分特殊，其形成演化過程引人關注（姜亮，2003）。東海陸架盆地主要發育新生代沉積，前人普遍將前新生代地層作為盆地基底（曾久嶺等，2000）。然而，一些研究者通過測井、地震及重磁資料解釋，認為東海陸架盆地南部廣泛發育中生代地層，且中生代地層具有構造相對穩定、沉積厚度大以及烴源巖條件良好等特點（龔建明 等，2014；李剛等，2012；楊長清等，2012）。然盆地南部中生界勘探程度較低，因此對中生界細致研究不但可為作為東海油氣勘探的基礎，還為東海陸架盆地演化和構造背景研究提供科學依據。

東海陸架盆地中-新生代巖漿巖以往測試分析樣品數量較少、位置分散，年齡測定多采用K-Ar或Rb-Sr 法。統計結果顯示，盆地巖漿巖年齡分布整體具有自NE 向SW 方向時代越來越老的規律（楊傳勝等，2012），現今發現主要為新生代和晚中生代巖漿巖：西湖凹陷內主要鉆遇古近紀巖漿巖（56.5～45.9 Ma）；麗水凹陷內主要鉆遇白堊紀巖漿巖（75～115 Ma）；靈峰凸起上鉆遇元古代片麻巖（1680 Ma）。受勘探程度限制，前人對于東海陸架盆地新生代基底巖漿巖的揭示并不完整，因而研究有限的鉆穿新生代鉆井底部巖漿巖，對東海陸架盆地中生界認識具有重要的補充作用。

因此，本文通過對WZ27-1 井底部鉆遇巖漿巖進行巖石類型確認、鋯石U-Pb年齡確定、成巖構造背景分析，對麗水凹陷地區基底進行拓展性剖析，幫助確定東海陸架盆地南部中生代構造背景及演化過程。

1 地質背景與樣品情況

1.1 地質背景

東海陸架盆地具有“東西分帶、南北分塊”的構造格局。盆地南部由麗水-椒江凹陷、雁蕩凸起、福州凹陷、漁山低凸起以及釣北凹陷組成，它們具有隆坳相間的構造格局，呈NE-NNE 向展布（圖1）。中生界主要為侏羅系（福州組、廈門組）和白堊系（漁山組、閩江組、石門潭組） （楊文達等，2010），最厚可達8000 m，具有東厚西薄、南厚北薄的特征，沉降中心具有自西向東遷移規律（侯方輝，2014）。

本文以盆地南部麗水凹陷為重點研究區。麗水凹陷位于東海陸架盆地西南部，沉積地層以古新統和中、下始新統為主，中生界主要發育白堊系，缺失侏羅系。雁蕩凸起緊鄰麗水凹陷東部，含有少量新生代地層，并且部分地區分布侏羅紀、白堊紀地層（侯方輝，2014）。

1.2 樣品情況

本文樣品采集于WZ27-1 井內，該井位于麗水凹陷東部邊界附近（圖1）。從地震剖面與測井資料深度對比可知鉆井底部或已鉆至雁蕩凸起（圖2）。從測井數據得知，鉆井下部在靈峰組砂礫巖之下并非鉆遇月桂峰組沉積地層，而是先鉆遇一套雜色變質巖夾綠灰色斷層泥或裂縫泥（2837-3010 m），最底部又鉆遇淺肉紅色花崗巖（3010-3046 m）（圖2）。因此，WZ27-1 井底部已鉆至雁蕩凸起。本文所采樣品深度為3022-3032 m，顏色較雜，但總體為肉紅色巖石顆粒。因此可以推斷，本文采集樣品位于雁蕩凸起上，巖石類型應為花崗巖。由于井位位于麗水凹陷，對于主要為新生代沉積的麗水凹陷來說，底部這套花崗巖可以算作其基底。

由于巖屑樣品具有混雜特征，必須進行篩選方可進行后續實驗。經過洗滌，剔除泥礫及鉆井泥漿凝固物等雜質，通過肉眼觀察，將巖屑顆粒分為三類：肉紅色、深色和淺色。深色顆粒包括灰綠色和墨綠色顆粒等顏色較深的巖石顆粒。淺色顆粒包括白色及灰白色巖石顆粒，總體顏色較淺。以下分別對樣品進行巖石薄片觀察以確認各類巖屑樣品巖性，后進行鋯石U-Pb 定年測試。

2 巖相學特征

對研究區樣品薄片觀察可知，肉眼下不同類型的巖石顆粒，其結構及礦物含量相近。無論是肉紅色樣品顆粒（圖3a、b），還是深色和淺色顆粒（圖3c、d），雖然結構不盡相同，但均具有中-淺成酸性巖漿巖特征。

圖1 東海陸架盆地麗水凹陷構造位置（據中海油）

一部分巖石薄片具有細晶結構，也可能為斑狀結構物質的基質部分巖屑，含量較少，整體特征與斑狀結構巖石的基質部分相同（圖3a、b）。其斑晶為長石，成碎片狀晶，粒徑0.3～0.5 mm，部分成團塊狀，團塊內呈似斑狀結構，無雙晶，解理發育，Ⅰ級灰白干涉色，成分為堿性長石，斑晶含量約27%。基質大多數粒徑＜0.05 mm，形狀為它形晶或脫玻隱晶質，主要含量為石英或玉髓，為樣品主要成分，含量70%左右。另有蝕變絹云母少量分布，一般為鱗片狀，無色透明，它形晶，干涉色Ⅱ級。因此推測樣品為酸性淺成侵入巖，即花崗斑巖。

而另一部分巖石薄片具有花崗結構，主要成分由斜長石、堿性微斜長石和鉀長石、石英組成（圖3c、d）。斜長石粒徑0.10～2 mm，半自形，含量15%左右；堿性長石粒徑0.2～0.3 mm，大小較為一致，含量50%左右；石英粒徑約為0.1 mm，含量35%左右，暗色礦物含量少。樣品具有一定的蝕變，主要表現為綠泥石礦物分布于巖石孔隙中，部分巖屑內可見綠泥石脈。所有組分均為它形晶，長石內微裂隙較為發育。由此可以確定樣品為典型的花崗巖。

圖3 麗水凹陷東部邊界基底巖石樣品巖相學特征

3 鋯石U-Pb 定年

3.1 樣品處理及測試方法

根據巖屑粒徑和類型，將樣品分為4 份：1.肉紅色顆粒，粒徑小于5 mm；2.肉紅色顆粒，粒徑大于5 mm；3.深色顆粒和淺色顆粒樣品混合；4.所有類型巖屑樣品混合。前兩份肉紅色樣品根據粒徑分類的原因在于不同粒徑包含礦物成分不同，實驗結果或有差異；第三份深色和淺色顆粒樣品為前兩份肉紅色花崗巖對照組，或由于巖性不同而實驗結果不同；第四份將所有樣品混合進行鋯石挑選，實驗結果應代表所采巖屑所有年齡，作為前三份的對照組。

將四份樣品分別進行鋯石U-Pb 定年測試。鋯石U-Pb年齡是在西北大學大陸動力學國家重點實驗室MC-ICP-MS 儀器上完成。將人工重砂分離出的鋯石顆粒在雙目鏡下人工挑選，在玻璃板上用環氧樹脂固定，拋光到暴露出鋯石的核部，用反射光、透射光和陰極發光（CL） 照相。根據鋯石形態和內部構造，確定測點的位置，避開裂紋和包裹體。鋯石定年所用的ICP-MS 為Agilient 公司最新一代Agilient 7500a，采用的激光剝蝕系統為德國MicroLas 公司生產的GeoLas200M。年齡測定前用3%的稀HNO3清洗樣品表面，激光剝蝕后用離子探針對所選的點進行分析。詳細的處理過程和原理參考柳小明等（2007）。樣品分析過程中，標樣的分析結果與對應的年齡推薦值在誤差范圍內完全一致（Wiedenbeck et al，1995；Simon et al，2004）。

3.2 測試結果

本次采集樣品雖分為4 份進行鋯石U-Pb 定年實驗，但各份樣品獲得的鋯石形態相似：以短柱狀為主，多為無色的透明晶體，晶體形態自形程度較高，長寬變化于40～120 μm 之間，多集中在90 μm左右，長寬比多數介于1:1～1:3 之間，基本無磨圓。陰極發光圖像顯示大部分鋯石具有較為典型的巖漿振蕩環帶，個別鋯石內部含有少量暗色包裹體（圖4），同時Th/U 比值普遍大于0.4（表1），顯示出典型的巖漿巖鋯石特征。鋯石U-Pb 測試數據列于表1 中。

根據鋯石測試數據使用glitter 軟件進行了數據處理與分析，得到以下結果。

圖4 麗水凹陷基底巖屑樣品鋯石的CL 圖像、U-Pb 測點位置圖

表1 研究區巖屑樣品鋯石U-Pb年齡分析結果

續表1 研究區巖屑樣品鋯石U-Pb年齡分析結果

續表1 研究區巖屑樣品鋯石U-Pb年齡分析結果

續表1 研究區巖屑樣品鋯石U-Pb年齡分析結果

1 號樣品：44 個和諧年齡集中在194～229 Ma，其中還有一個162 Ma 和一個778.5 Ma。根據年齡分布情況，將201-229 Ma 的年齡集中段，又分為兩個階段，分別是1 號1 組201-214 Ma（峰值年齡為205 Ma） 和1 號2 組217-229 Ma（峰值年齡為223 Ma） （圖5），此時數據點在鋯石U-Pb年齡諧和圖上成群分布，較為集中。這兩個年齡段的加權平均年齡分別是：205.8±1.5 Ma 與223.3±1.6 Ma。U-Pb 諧和年齡分別為：206.5±2.1 Ma 及223.4±1.4 Ma。

2 號樣品：23 個和諧年齡數據中，主要集中在184～211 Ma年齡段，還有一個102 Ma 和一個223 Ma 的數據。諧和圖中年齡點數據成群分布，較為集中，年齡峰值為205 Ma，樣品加權平均年齡為197±4.9 Ma，鋯石U-Pb 諧和年齡為206.8±5.3 Ma（圖5）。

圖5 麗水凹陷基底鋯石U-Pb年齡諧和圖

3 號樣品：該樣品鋯石形態與前兩者略有不同，基本看不清楚核幔邊界，同時鋯石普遍顯深色，說明U 含量較高。37 個和諧年齡中，年齡集中在195～234 Ma年齡段。還有一個為138.5 Ma，有三個為175～184 Ma。諧和圖中年齡點數據較為集中，年齡峰值為208 Ma。樣品加權平均年齡為211.3±3.1 Ma，U-Pb 諧和年齡為199±14 Ma。

4 號樣品：38 個諧和年齡之中，主要年齡范圍分布在194～243 Ma 之間，還存在一個175 Ma 和一個430 Ma 的數據。諧和圖中年齡點數據成群分布，較為集中，年齡峰值為205 Ma。樣品加權平均年齡為208.9±3.7 Ma（圖5）。

綜合上述年齡數據可知，測試結果主要集中在早侏羅世-晚三疊世（194～243 Ma），少量出現早白堊世年齡、中侏羅世年齡、志留紀年齡和新元古界年齡。排除少量巖屑混染年齡，可以認為樣品為早侏羅世-晚三疊世的巖漿巖。雖然樣品為巖屑，但其年齡結果集中可信。通過加權年齡可知，該巖漿巖主要形成于205 Ma 和220 Ma 兩個時期。

4 討論

4.1 巖體的類型及成因

由于樣品巖屑的條件限制，本文通過對樣品顆粒的篩選分類，以期達到對樣品的精確定位。首先通過測井、地震資料以及顆粒顏色和形態推測樣品為花崗巖巖屑。其次制作巖石薄片，通過樣品礦物含量以及結構可知，除少量泥礫巖石顆粒或深色變質巖顆粒，大部分肉紅色、灰白色和灰綠色顆粒均為花崗巖或花崗斑巖。最后通過鋯石U-Pb 定年確定該花崗巖大致形成于205 Ma±和220 Ma±兩個時期。綜上，能夠確定樣品是晚三疊世-早侏羅世時形成的花崗巖巖體。

根據地震剖面觀察，麗水凹陷東部邊界斷層活動應分為多期，至少在白堊紀及新生代均有強烈正斷層活動，采樣部位地震反射并非十分雜亂，該巖體或有一定規模的分布（圖2）。前人認為雁蕩凸起為一元古界組成的古隆起，其上分布有侏羅紀與白堊紀地層，侏羅紀時期仍與浙閩隆起區連為一體，晚白堊紀才開始作為單獨凸起形成（楊傳勝等，2014）。并且，麗水-椒江凹陷古新世沉積巖的來源為中生代母巖（Yang et al，2006），可能是雁蕩凸起抬升時刮落的中生代巖層。采樣巖體的演化過程伴隨著雁蕩凸起的演化，因此本次所采樣品為早中生代巖漿淺成侵入形成花崗巖體，或有一定規模分布，白堊紀受斷層切割并初步抬升，早新生代持續抬升并遭刮落。而雁蕩凸起與麗水-椒江凹陷在中生代處同一構造背景，所采樣品位于麗水凹陷東邊界之上，可以作為麗水凹陷中生代基底的一部分看待。

4.2 海陸早中生代巖漿巖特征

引言提到，麗水凹陷鉆遇火成巖大部分為白堊紀形成。而本次實驗首次在麗水-椒江凹陷，乃至東海陸架盆地發現晚三疊世-早侏羅世花崗巖。經文獻查閱，該時期火成巖在區域上分布并非十分廣泛。

東南沿海晚三疊世-中侏羅世火山活動較弱，以高天鈞（1999） 在閩西南發現堂堡雙峰式火山巖中的玄武安山巖（209.5 Ma） 作為中生代火山活動的開始（高天鈞等，1999）。浙江中生代火山活動同樣始于晚三疊世，僅局限于浙西南局部地區（湯文權，1983）。

華南地區早中生代花崗巖分布較為分散，整體呈面狀，并缺乏相應的火山巖與之共生。然而印支期花崗巖主要集中在湖南、廣東、江西等地，對應年齡集中在230～205 Ma 區間（周新民，2003）。距東海陸架盆地較近的閩浙地區則花崗巖呈零星分布，且相對本實驗年齡偏老：王麗娟（2007） 在閩西南小陶發現222 Ma 左右的花崗巖（王麗娟等，2007）；Sun（2011） 在浙西南翁山發現224～225 Ma±的黑云母二長花崗巖（Sun W.D.et al，2011）；李萬友（2012） 在浙東南靖劇發現215 Ma±的正長巖（李萬友等，2012）；向庭富（2013） 在閩西北羅古巖發現227 Ma±的黑云母花崗巖（向庭富等，2013）；高萬里（2014） 在浙東南大爽發現229 Ma±的二長巖（高萬里，2014）。

Kimura 等（1990） 在琉球島弧南部發現的托木蘆構造層含有220～190 Ma 的基性片巖和泥質片巖及少量硅質和砂質片巖（Kimura，1990）。這些基性片巖具枕狀熔巖和枕狀角礫巖構造，是由基性火山巖變質而成。

以上分布局限的巖漿巖數據說明，晚三疊世-早侏羅世我國東南沿海以及東海陸架盆地巖漿活動并不十分強烈，區域上處于由大陸特提斯構造域、古亞洲洋構造域向古太平洋構造域轉折的時期，具有伸展應力體系特征（周新民，2003；邢光福等，2002；王濤等，2014）。同時，古琉球島弧部分地區作為東海陸架的邊緣，開始受到太平洋板塊俯沖作用發生變質。

4.3 海陸前中生代基底及中生代沉積巖

東海主要海域的重、磁場特征與中國大陸重、磁場特征的分布趨勢與走向相同，是大陸地球物理場向海域的延伸。因此東海陸架盆地地殼同為大陸型地殼，是大陸地殼向海域的延伸（江為為等，2004）。東海陸架盆地南部靈峰1 井鉆遇變質巖的年齡值（1680 Ma） 不僅與浙江逐昌陳蔡群的變質年齡一致；而且也與日本中部長英質片麻巖的變質年齡相吻合，其釹同位素組成又與浙江龍泉群片麻巖十分相似（沈渭洲等，1990）。因此東海陸架盆地下部與東南陸域都屬同一古陸。

陸域沿海地區上三疊統主要分布在廣東和福建，為海灣相深水環境。此外，浙江也有上三疊統零星分布。陸域沿海三疊系具有“南多北少、南整合北分離”的特征。琉球島弧中部和南部也存在有三疊紀地層，可能具有與陸域晚三疊系相似的沉積環境。同時，通過地震剖面精細剖析，發現東海南部可能存在三疊紀地層，其與上覆侏羅紀地層關系特征和陸域相似（龔建明等，2012）。侏羅紀和白堊紀地層在沿海陸域和東海陸架盆地南部均有分布，二者的沉積物類型和沉積建造階段具有良好的對應關系（侯方輝，2014）。

綜合以上前中生代基底以及中生代沉積特征，結合前述早中生代巖漿巖的對應關系，東海陸架盆地與中國東南陸域中生代聯系密切，二者在中生代時處在同一基底之上，并且屬于同一構造背景之下。

4.4 盆地南部中生代構造背景

前人對于東海陸架盆地中生代構造背景具有多種看法。蔡乾忠（1998） 提出，東海陸架盆地南部為殘余特提斯在中國海域的一個分支（蔡乾忠，1998）。但是肖國林（2004） 認為東海南部缺乏典型“特提斯域”沉積，或許并非屬于特提斯域（肖國林 等，2004）。馮曉杰（2001） 和楊長清（2012） 等人認為東海陸架盆地在中生代時為太平洋俯沖的邊緣盆地或弧前盆地（楊長清，2012；馮曉杰 等，2001）。然而肖慶輝（2010） 研究巖石圈-軟流層深部地質過程發現，中國東部在中生代早期巖石圈演化并未直接受太平洋俯沖影響，而是一系列洋盆向中國東部大陸俯沖消減碰撞造山，以及由它們引發的中國東部大陸內的軟流層上涌的深部地質作用聯合作用的結果（肖慶輝等，2010）。

實際上，東南陸域中生代構造背景演化可以分為3 個階段（晚三疊世-早侏羅世陸內塊體碰撞造山期；中侏羅世古太平洋初步俯沖的體制轉換期；晚侏羅世-白堊世古太平洋板塊俯沖的活動大陸邊緣期） （高萬里，2014；孟立豐，2012；舒良樹，2012；邢光福 等，2008；陳勝早，1983；王德滋等，2003；徐夕生等，1999；舒良樹等，2004）。結合前文證實的中生代東海陸架盆地與東南陸域的密切關系，東海陸架盆地中生代構造背景同樣處于變化之中：其構造演化分為三個階段（晚三疊世-早侏羅世的被動大陸邊緣坳陷期；中-晚侏羅世的主動大陸邊緣隆升期；白堊世的主動大陸邊緣弧后伸展期） （侯方輝，2014），相對于陸域演化有一定滯后性。

5 結論

（1） 通過對于WZ27-1 井底部巖屑樣品的采集和篩選，進行肉眼及巖石薄片觀察，結合已有地震剖面及測井解釋資料，確定所采樣品為一套花崗巖。

（2） 通過分類進行鋯石U-Pb 定年實驗，發現所采樣品的巖體主要為晚三疊世-早侏羅世花崗巖。其形成時間在194～243 Ma 區間，可大致分為兩個時期：205 Ma±和220 Ma±。此為首次在東海陸架盆地揭示印支期花崗巖體。

（3） 東海陸架盆地與東南陸域早中生代花崗巖具有密切聯系，本次實驗為兩塊區域在中生代處于同一基底及同一構造背景，提供強有力證據。同時，它們在中生代同樣經歷三期不同構造背景的轉換。

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