1、 1福建省福清市黄塘“硅质岩”时代讨论及其意义 徐立明1（福建省地质调查研究院，福州 福建 350013） 摘 要 前人区调资料将福清黄塘地区发育的 “硅质岩 ”划分为晚侏罗世长林组，但没有确切的时代证据。经本次调查研究，从岩石面貌、岩性组合、地球化学特征及沉积背景等方面进行区域对比，将该套 “硅质岩 ”划为早三叠世溪口组（ T1x）角岩段。该地区早三叠世地层的发现对重新认识福建沿海乃至台湾海峡地区古生代早三叠世的地质构造背景意义重大。 关键词 “硅质岩”、时代、溪口组、角岩、福清黄塘 1引言 福清市黄塘“硅质岩”位于福清市中心北约 3km 处，属福建省沿海闽江口地区。构造位置处于闽东火山断坳
2、带和平潭东山剪切构造带交接位置（图 1） 。该地区以发育大规模晚中生代火山岩为特征，主要为晚侏罗世南园组和早白垩世石帽山群。 1/20 万福清幅区调将黄塘“硅质岩”其划分为晚侏罗世长林组1，之后 1/25 万莆田市幅及 1/5 万福清幅区调都延用此认识。 主要依据为上覆地层发育直线叶肢介 Orthestheria sp.，延吉叶肢介 Yanjiestheria sp.和晚侏罗南园组不整合于覆盖。 叶肢介化石在我国古生代中生代地层中均有发现。因此，依叶肢介化石确定其为晚侏罗世的依据不充分，该套“硅质岩”没有确切的时代证据。 本次调查发现黄塘“硅质岩”上下部都为掩盖，其产状较为陡直，与周边地层相差
3、较大。特别是黄塘东北约 2km 处北林茶场新开挖出露的“硅质岩”近垂直产出。该套“硅质岩”在时代划分上并没有直接的证据。本文通过对其岩石面貌、岩性组合、地球化学特征及沉积环境等方面进行区域对比研究，同时进行时代讨论。 图 1 黄塘地区构造位置及地质略图 Fig.1 Structural location and Schematic geological map of Huangtang 2黄塘 “硅质岩 ”岩性组合特征 1徐立明（ 1982-） ，男，工程师，地质矿产专业 2黄塘村北部北林茶场采石场出露的“硅质岩”露头良好， “硅质岩”走向北东 40，倾向近垂直，出露厚度约 80 米，上下都为
4、掩盖。岩性主要为一套灰黑色、灰绿色、白色相间的条带状“硅质岩” ，带宽一般较连续。可见发育水平层理、脉状层理、小型交错层理等（图2） 。 图 2 黄塘“硅质岩”典型的沉积的特征 Fig.2 Typical sedimentary feature of “ siliceous rock” in Huangtang 在该采石场剖面连续取样，共取 82 个薄片样，经过福建地调院岩矿鉴定组的薄片鉴定。主要岩性为角岩、透辉石角岩、角岩化粉砂岩、长英质角岩、角岩化（钙）硅泥岩等（图 3） 。由图 3-a 可看出岩石在镜下特征表现为物质组分由正常沉积形成的，具有变余层理，由岩石颜色、成分在垂向上变化而显示。
5、岩石由于遭受热力变质作用影响，部分发生变质重晶，变质成角岩。由此，该处发育的“硅质岩”并不是纯的硅质岩，而多是角岩或角岩化砂泥岩。黄塘村所取样品镜下鉴定岩性亦然。 图 3 黄塘“硅质岩”镜下特征（正交偏光镜） a 透辉石角岩 (diopside hornfels) b、 c 角岩化硅泥岩 (hornfels of siliceous-peat ) d 角岩化粉砂岩 (hornfels of stonybind) Fig.3 Microscopical feature of “ siliceous rock” in Huangtang 33黄塘 “硅质岩 ”地球化学特征分析 3.1 主量元素 在
6、黄塘采石场剖面分析共 82个样品，结果显示 SiO2含量变化在 57.58%72.37%之间，平均为 63.08%，未达到硅质岩一般定义要求（超过 70%） 。 Al2O3含量介于 11.76%17.16%，Si/ Al 为 3. 075. 28 ,远远低于纯硅质岩的 Si/Al(801400，据 Murray et al， 1992)3。因此，从常量元素上看该套 “硅质岩 ”并不是纯硅质岩，其具有较高比例的陆源泥质沉积物。 已有研究表明， (Al2O3) (A12O3+Fe2O3)是判别硅质岩形成环境 (特别是区分洋中脊和大陆边缘成因 )的一个良好指标， (Al2O3) (A12O3+Fe2
7、O3)比值在洋中脊硅质岩中 0.8为海相沉积12。在 82个样品中 Sr/Ba比介于 0.320.5之间的为 27个，介于 0.50.8之间的为 47个， Sr/Ba0.8的为 8个。其中 Sr/Ba比介于 0.320.5之间也基本大于 0.4接近 0.5（图5） 。由此可判断该套地层沉积环境为海陆过渡沉积。 图 5 黄塘 “硅质岩 ”Sr/Ba 比柱状图 Fig.5 Sr/Ba ration bar graph of “ siliceous rock” in Huangtang 另一方面 Th/U比值也是判断海陆沉积环境的指标：陆相高、海相低。陆相 Th/U值高达 7以上，海相 Th/U不到
8、 26。在 82个样品中 Th/U比介于 27之间的为 81个，还有一个为 1.16（图6） 。由此可看出，通过 Th/U比也可判断该套地层为海陆过渡相沉积。与 Sr/Ba比值得出的结论互相验证。 图 6 黄塘 “硅质岩 ”Th/U 比柱状图 Fig.6 Th/Uration bar graph of “ siliceous rock” in Huangtang 54.2 物源及原岩组合分析 硅质岩中硅质成分的来源有多种成因。通过一些元素比值，我们也可以区分出热水沉积和非热水沉积， Adachi M 在系统地研究了热水来源沉积与正常硅质生物沉积硅质岩样品后指出，硅质岩 Al/(Al Fe Mn
9、)(wt )比值由纯热水来源沉积的 0.01 到纯远海生物沉积的0.60，并由此确定了硅质岩 Al Fe Mn 三角成因判别图7,8。我们对所得样品分析结果进行投图可知（图 7） ，所有样品均投中非热水沉积硅质岩区内，这说明黄塘“硅质岩”的形成与火山活动关系不大，可能是生物成因。 图 7 黄塘“硅质岩”和溪口组角岩 Al-Fe-Mn（ wt%）三角图解 黄塘“硅质岩”溪口组角岩（据王果胜测试数据， 2007） 非热水沉积 热水沉积 Fig.7 Al-Fe-Mn triangular diagram of “ siliceous rock” in Huangtang and the Xikou
10、group hornfels nonthermal water rock hot-water deposit 不同岩类克拉克值有一定的丰度特征， 盆地沉积物元素丰度及其比值反映了剥蚀区的母岩性质。 稀土元素在源区岩石中的丰度以及源区的风化条件是控制沉积物中稀土元素的主要因素，在搬运、沉积和成岩过程中，沉积物中稀土元素含量的改变甚微，因此源区岩石稀土元素特征能够被可靠地保存在沉积物中9。利用 La Yb REE 可以反映某些岩石大类的成因特征9。我们对黄塘“硅质岩”进行 La Yb REE 源岩判别图解投图后发现（图 8） ，所有样品都投在花岗岩、玄武岩及钙质泥岩的叠合区域。说明该地区的“硅质岩
11、”物源具有多源性，原岩主要以碱性玄武岩为主，其次为花岗岩和钙质泥岩。 图 8 黄塘“硅质岩”La/Yb -REE 源岩判别图解 Fig.8 La/Yb -REE discrimination diagram for source rock of “ siliceous rock” in Huangtang 64.3 构造背景分析 前面所述 , 我们根据稀土元素已判别出， 黄塘 “硅质岩” 处于大陆边缘的构造环境。 Bhatia等根据研究认为利用 La-Th-Sc、 Th-Co-Zr/10、 Th-Sc-Zr/10 等判别图可以进行源区构造环境的判别10。我们对黄塘“硅质岩”测试成果进行 Th-
12、Co-Zr/10 投图得出（图 9） ，黄塘“硅质岩”处于活动大陆边缘环境。 图 9 黄塘“硅质岩”和溪口组角岩 Th-Co-Zr/10 三角图解 黄塘“硅质岩”溪口组角岩（据王果胜测试数据， 2007） A 大洋岛弧 B大陆岛弧 C活动大陆边缘 D被动的大陆边缘 Fig.9 Th-Co-Zr/10 triangular diagram of “ siliceous rock” in Huangtang and the Xikou group hornfels A Oceanic arc, B Continental arc, C Active continental margin, D Pa
13、ssive continental margin 5黄塘 “硅质岩 ”区域对比与时代讨论 从岩石面貌来看， 研究区“硅质岩”主要表现为灰黑、白相间的条带状，这与福建地区早三叠溪口组 (T1x)角岩段相似。如大田桃源地区发育的早三叠溪口组 (T1x)角岩段都为条带状角岩（图 10） 。 从岩石组合特征来看， 研究区“硅质岩”主要岩性为角岩、透辉石角岩、角岩化粉砂岩、长英质角岩、角岩化（钙）硅泥岩，这与早三叠世溪口组 (T1x)新祠角岩段也基本相似。早三叠世溪口组 (T1x)岩性由灰、青灰色条带状角岩化硅泥岩、角岩、灰岩、钙质粉砂岩、砂泥岩、粉砂岩等组成。其以发育条带状角岩为特色，为福建省产华安玉
14、含矿层位。 图 10 角岩野外的面貌特征 a 黄塘北林茶场条带状角岩 b 大田桃源溪口组条带状角岩 Fig.5 The field visage feature of hornfels a. banding hornfels in Huangtang b. banding hornfels of Xikou group in Taoyuan, Datian 7从地球化学特征来看，根据王果胜等（ 2007）对闽西南溪口组（ T1x）角岩地球化学特征的研究2，其 SiO2含量变化范围为 57% 68%， Al2O3含量介于 10.55% 15.72%， Si/Al比介于 3.4 5.7，这些与黄塘
15、 “硅质岩 ”基本相似（表 1） 。从硅质岩 Al Fe Mn 三角成因判别图来看（图 7）两者都属于非热水沉积的硅质岩。 Ce(Ce/Ce*)和 La/Ce 两个特征值基本接近，另外从 Th-Co-Zr/10 三角图解（图 9）来看两者也基本一致，都处于活动大陆边缘环境。 稀土元素标准化配分模式图(图 4)中可看出,黄塘“硅质岩”与溪口组角岩（样品主要取自华安地区）基本类似。都有明显的 Eu 亏损。不同的是黄塘“硅质岩”表现出 Tb 弱亏损，溪口组角岩基本上无 Tb 亏损。我们统计的福建省地区变质岩、侵入岩及火山岩 500 多个样品中（福建地质志，2010），发现表现出 Tb 弱亏损的主要是
16、少量元古代的变质岩，其他岩性基本上无 Tb 亏损或者亏损不明显。说明黄塘“硅质岩”在沉积时接受相对较多的 Tb 弱亏损源岩。 表 1 福建早三叠世溪口组角岩与黄塘“硅质岩”地化特征对比表 Table 1 Geochemistry characteristics correlation table of “ siliceous rocks” in Huangtang and hornfels of Xikou group in Early Trias 属性 溪口组（ T1x）角岩 黄塘“硅质岩” SiO2含量 57% 68% 57.58% 72.37% Al2O3含量 10.55% 15.72%
17、 11.76% 17.16% Si/Al 比 3.4 5.7 3.07 5.28 Al2O3/ Al2O3+ Fe2O3 0.61 0.79 0.83 0.99 Ce(Ce/Ce*) 0.870.93（大陆边缘） 0.791.05（大陆边缘） La / Ce 1.141.43（大陆边缘） 1.251.68（大陆边缘） 从沉积环境来看，福建地区早侏罗世晚期海水已基本退出，中侏罗世全区为陆，晚侏罗世为大规模的火山喷发，并没有海侵现象显示。因此，将研究区“硅质岩”置于晚侏罗世并不合适。而早三叠世时期，郑云钦等（1991）根据岩性组合类型、地层厚度及古生物生态环境等因素分析13，溪口组由东南往西北，依
18、次出现潮坪泻湖相、台地边缘浅滩相、台地边缘斜坡相、陆棚边缘盆地相。在以往晚古生代早三叠世岩相古地理的研究中，由于闽东火山岩带覆盖的缘故，调查研究都集中该带西侧，该带及以东地区没有出露。福清黄塘在上述潮坪泻湖相带东侧，其沉积环境为海陆过渡相，两者在沉积格局上相符，说明当时海水可能达到福建沿海一带。因此，通过区域对比可推断黄塘“硅质岩”实际为早三叠世溪口组角岩段。 6地质意义 (1)早期研究显示早三叠世海侵往东只到德化、南靖一带（郑云钦等， 1991） ，沿海一带由于大面积的火山覆盖，至今未发现早三叠世地层。黄塘“硅质岩”时代的确定，拓展了早三叠世溪口组 (T1x)分布范围，沿海一带火山岩下可能存
19、在大面积早三叠世溪口组 (T1x)的分布。 该地层的发现对重新认识福建沿海乃至台湾海峡地区古生代早三叠世的地质构造背景具有重要意义。以往认为福安南靖断裂带是闽西南陆表海盆地东侧的真正边界。但从上述看来其实不然，晚古生代的坳陷区域远比现在所认为的区域要大的多，其沉积范围已完全跨过福安南靖断裂带，甚至往台湾海峡延伸。 （2）前人研究华南古特提斯东延问题上有不同的认识，主要有刘本培（1986）认为古特提斯的一个东支可能经琼州海峡东延；任纪舜等（1990）认为古特提斯东延尖灭于钦州地槽；马文璞认（1996）为古特提斯洋的一个东支从两广闽浙通过，张伯友（1996）也认为古特提斯有可能沿两广赣东北东延华南
20、腹地。 结合本次工作以及福建北部福鼎地区发育的晚石炭世经畲组、台湾佳里一井发现的晚三叠世灰岩、台湾东部太鲁阁大理岩中发现二叠纪8蜓科和珊瑚化石，认为晚古生代时期特提斯海域可能已东延至台湾东部一带，甚至继续向东延伸。福建、台湾海峡、台湾地区都属于晚古生代时期特提斯海覆盖区。 (3)早三叠世溪口组角岩段为福建省华安玉含矿层位。沿海一带该套地层的发现，大大拓展了华安玉及与溪口组相关矿产的找矿空间。另一方面，早三叠世溪口组泥岩段作为全国页岩气资源潜力评价重点远景区主要目标层位，沿海地区早三叠世地层的发现，说明闽东火山岩覆盖区下可能存在大面积溪口组地层分布， 这对福建省页岩气调查与远景评价有着重要意义。
21、 致谢陈润生高工、卢清地高工和李玉娟工程师对本研究提出宝贵意见和帮助。 参考文献 11/20 万福州、福清、南日岛幅区域地质调查报告，福建省区域地质调查队，1977. 2王果胜，马文璞，朱卫平，闽西南下三叠统溪口组硅质岩的地球化学特征及构造意义，成都理工大学学报（自然科学） ，2007，34（5） ：543547. 3Murray R W,Buchholte ten brink M R, Gerlach D C,et al. Rare earth, major and trace element composition of Monterey and DSDP chert and associ
22、ated host sediment: Assessing the influence of chemical fractionation during diagensis. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1992, 56:2657-2671. 4 Murray R W,Buchholte ten brink M R, Gerlach D C,et al. Rare earth, major and trace elements in chert from the Franciscan Complex and Monterey Group: Assessin
23、g REE sources to fine-grained marine sediments. Geochim Cosmochim Acta, 1991, 55:1875-1895. 5 Murray R W. Chemical criteria to identify the depositional environment of chert: general principles and applications. Sediment Geol,1994,90:213-232. 6 Klinkharnmer G P;Elderfield H;Mitra A Geochemical impli
24、cations of rare earth element patterns in hydrothermal fluids from mid-ocean ridges 1994 7 Adachi M, Yamamoto K, Sugisaki R. Hydrothermal chert and associated siliceous rocks from the northern pacfic-their geological significance as indication of ocean ridge activityJ. Sedimentary Geology, 1986, 11(
25、2):125-148. 8Yamamoto K. Geochemical characteristics and depositional environments of cherts and associated rocks in the Franciscan and Shimanto TerranesJ. sediment Geol, 1987, 52:65-108. 9 Bhatia M R. Rare Earth Element Geochemistry of Australian Paleozoic Graywackes and Mukdrocks: Provenance and T
26、ectonic ControlJ. Sedimentary Geology, 1985, 45(1/2):97-113. 10 Bhatia M R. Plate Tectionics and Geochemical Composition of SandstonesJ. The Journal of Geology, 1983, 91(6):611-627. 11苗耀,桑树勋,陈世悦等，济阳坳陷石炭二叠系暗色泥岩微量元素赋存特征及其地质意义，地球化学，2009，vol.38(1):57-67. 12彭海艳,陈洪德,向芳等， 微量元素分析在沉积环境识别中的应用， 新疆地质， 2006， vol
27、.24(2):202-205. 13 郑云钦，吴岐，福建省早三叠世溪口期岩相古地理与构造活动性质，福建地质，1991，11：3347. 14 毛光周，刘池洋，地球化学在物源及沉积背景分析中的应用，地球科学与环境学报， 2011，vol33(4):337-348. 15 熊小辉，肖加飞，沉积环境的地球化学示踪，地球与环境，2011，vol39(3):405-414. The age discussion and significance of the “siliceous rock” in Huangtang, Fuqian city, Fujian Province XU Li-ming (F
28、ujian Institute of Geology Survey Fuzhou, Fujian, 350013) 9abstract: The age of “siliceous rock” was Changlin group in Lately Jurassic which was subdivided in regional geological survey data in Huangtang, Fuqian city, But it had not assuring evidence for its age. During this exploration, we made reg
29、ional correlations with rocky visage, lithologic association, Geochemistry characteristics and sedimentary context, As a result, this suite “siliceous rock” is subdivided in hornfels mbr, Xikou group in Early Trias. The acquisition of Early Trias strata has fatal value to recognizance gellogic structural setting in Lately Palaeozic- Early Trias of Fujian coastland and Taiwan strait. Key words: siliceous rock, age, Xikou group, hornfels, Fuqian Huangtang
