膠東地區(qū)晚侏羅世玲瓏期花崗巖

侯建華，任天龍，王來明，朱學(xué)強，楊振毅，郭瑞朋，陶有兵，黃永波

(山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟南 250013)

0 引言

膠東地區(qū)是中國最重要的金礦集中區(qū)之一，賦礦圍巖主要是中生代花崗巖類[1]，尤以晚侏羅世的花崗巖為主[2-3]，形成時代為146～166Ma[4-10]。該期花崗巖是膠東地區(qū)分布最廣泛的中生代花崗巖，也是該地區(qū)具有典型性和代表性的地殼重熔型花崗巖[2，11-14]。通過對膠東地區(qū)主要礦床進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)以晚侏羅世花崗巖作為圍巖的金礦床占比為57.09%，資源量達(dá)86.17%(礦床資源量截至2019年底)。

本次研究將與金礦空間關(guān)系最為密切，具有區(qū)域性分布，形成時代為146～166Ma的花崗巖類劃歸為玲瓏期，認(rèn)為是一期巖漿事件的產(chǎn)物。玲瓏期花崗巖巖石類型為細(xì)粒混合巖化花崗巖、細(xì)粒二長花崗巖、中細(xì)粒二長花崗巖、中粒二長花崗巖、中粗粒二長花崗巖、含斑粗中粒二長花崗巖及花崗偉晶巖。主要巖體有玲瓏巖體、畢郭巖體、昆崳山巖體、鵲山巖體、磁山巖體等(圖1)，以玲瓏巖體最具代表性。玲瓏期花崗巖巖體、巖性劃分見表1。

圖1 膠東地區(qū)中生代晚侏羅世玲瓏期花崗巖分布圖

表1 膠東地區(qū)中生代晚侏羅世玲瓏期花崗巖侵入巖巖體、巖性劃分表

1 地質(zhì)特征

玲瓏期花崗巖以玲瓏巖體、昆崳山-鵲山巖體分布最為廣泛，占玲瓏期花崗巖的80%。兩者均受斷裂構(gòu)造改造，形成了NNE、NE向展布的假象。通過構(gòu)造復(fù)原、重力解譯、隱伏巖體研究表明，該期侵入巖具有“層”狀、“席”狀分布特征[11，15]，其侵入于早期地質(zhì)體(新太古代TTG片麻巖、古元古代變質(zhì)表殼巖、新元古代花崗質(zhì)片麻巖)，并遭受早白堊世的郭家?guī)X期、偉德山期花崗巖破壞，被膠萊盆地白堊紀(jì)陸相沉積—火山巖地層所覆蓋。主要巖體地質(zhì)特征見表2。

表2 膠東地區(qū)中生代晚侏羅世玲瓏期花崗巖主要巖體地質(zhì)特征一覽表

玲瓏期侵入體多數(shù)具有呈不連續(xù)的環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)，從邊部到中部，依次出露混合巖化花崗巖—細(xì)粒(中細(xì)粒)二長花崗巖—中粒二長花崗巖—粗粒二長花崗巖，局部地段見有含斑粗中粒二長花崗巖，以結(jié)構(gòu)性演化為特征。末期的花崗偉晶巖多分布于巖體邊部。該期巖體局部見有弱片麻狀構(gòu)造，尤其是玲瓏巖體南部的大澤山—云山一帶，片麻理的形成一直存在爭議。王吉珺認(rèn)為[14]片麻理形成與強烈的構(gòu)造作用有直接關(guān)系，然而從野外調(diào)查來看，片麻理的產(chǎn)出存在2種類型：①發(fā)育于變質(zhì)表殼巖與巖體的接觸邊界附近，深熔作用強烈時甚至?xí)娪袟l帶狀構(gòu)造，且片麻理產(chǎn)狀與變質(zhì)地層片理、片麻理等方向基本一致，為繼承性片麻理；②發(fā)育于巖體邊緣，片麻理多與接觸邊界平行，向巖體內(nèi)部則呈揉皺狀連續(xù)變化，與圍巖的片麻理、片理存在夾角，與巖體侵位及構(gòu)造作用相關(guān)，為構(gòu)造成因片麻理。

2 巖石學(xué)特征

玲瓏期花崗巖主要為不同粒級的二長花崗巖類，少量的混合巖化花崗巖、花崗偉晶巖，主要礦物為長英質(zhì)類，暗色礦物以黑云母最常見，偶見有角閃石，特征礦物為石榴石，常呈群、呈帶集中發(fā)育，以混合巖化花崗巖、細(xì)粒花崗巖中含量最高。

2.1 混合巖化花崗巖(J3Lγm)

呈灰白色—淺肉紅色，風(fēng)化后灰黃色，黑云母易成暗色條帶，弱片麻狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)。主要礦物有斜長石30%～35%，半自形板狀，粒徑0.5～4mm，具聚片雙晶，偶見環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表面具高嶺土化、絹云母化；鉀長石30%～35%，半自形板狀，粒徑0.3～3mm，多具條紋結(jié)構(gòu)；石英25%～30%，他形粒狀，粒徑0.1～1mm，受構(gòu)造擠壓多呈集合體充填于長石顆粒之間；黑云母5%～10%，呈半自形葉片狀，粒徑0.5～1mm，淺棕色—深褐色，多沿長石、石英粒間分布，略具微弱定向，少量具綠泥石化。石榴子石<1%，細(xì)粒狀，多分布于黑云母間隙中或邊部，局部稍微明顯，呈集合體狀在巖石中略顯斷續(xù)的定向分布。

2.2 弱片麻狀細(xì)粒含石榴二長花崗巖(J3Lfηγ)

呈灰白色—淺肉紅色，風(fēng)化后灰黃色，黑云母略具定向，半自形(中)細(xì)粒狀花崗結(jié)構(gòu)，弱片麻狀、塊狀構(gòu)造。主要礦物有斜長石35%～40%，半自形板狀，粒徑以0.5～2mm為主，個別達(dá)3mm,，具聚片雙晶，部分內(nèi)部具絹云母化；鉀長石30%～35%，半自形板狀、他形粒狀，粒徑以0.3～2mm為主，個別達(dá)3mm，多具條紋結(jié)構(gòu)，礦物表面具高嶺土化、泥化；石英25%～30%，他形粒狀，粒徑0.1～2mm，具波狀消光，填隙于長石和暗色礦物之間，部分受變形作用呈蠕蟲狀集合體充填于長石顆粒之間，個別充填在斜長石內(nèi)形成包含結(jié)構(gòu)；黑云母7%～10%，呈半自形片狀，粒徑0.5～1mm，多色性明顯，淺棕色—深褐色，沿長石、石英粒間分布，具微弱定向，少量具綠泥石化，部分呈假象；石榴子石偶見，呈粒狀分布于長石粒間；副礦物為不透明礦物(磁鐵礦)、磷灰石、鋯石、褐簾石等。

2.3 中粒二長花崗巖(J3Lmηγ)

呈灰白色—淺肉紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分：斜長石(30%～35%)、鉀長石(35%～40%)、石英(25%)、黑云母(3%～5%)，副礦物為不透明礦物、磷灰石、鋯石、褐簾石等，次生礦物為絹云母、高嶺土、碳酸鹽、綠泥石、綠簾石等。其中斜長石呈半自形板狀—近半自形板狀，粒徑一般2.0～5.0mm，0.25～2.0mm的細(xì)粒次之，雜亂分布，多見聚片雙晶，環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，與鉀長石接觸部位多見交代蠕蟲結(jié)構(gòu)；鉀長石呈半自形板狀，粒徑一般2.0～5.0mm，0.25～2.0mm的細(xì)粒次之，可見格子雙晶，條紋結(jié)構(gòu)，部分顆粒內(nèi)部嵌有板條狀斜長石、他形粒狀石英和鱗片狀黑云母，與石英接觸少見文象結(jié)構(gòu)，局部交代斜長石；石英他形粒狀，粒徑0.05～2.0mm，2.0～2.25mm的中粒較少，多為集合體，呈鑲嵌狀分布，粒內(nèi)可見輕波狀消光；云母呈鱗片狀，片徑0.1～1.0mm，黑云母為主，白云母較少，多為次生白云母，其中黑云母多色性明顯。

2.4 含斑粗中粒二長花崗巖(J3Lpcmηγ)

呈灰白色—淺肉紅色，含斑粗中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶主要為鉀長石，晶型較好呈寬板狀，分布均勻，一般5mm×12mm，斑晶含量<5%。主要礦物組成有斜長石30%～35%，半自形—自形板狀，粒徑0.5～5mm，具聚片雙晶，環(huán)帶結(jié)構(gòu)；鉀長石30%～35%，半自形板狀，粒徑0.5～6.5mm，具有格子雙晶，條紋結(jié)構(gòu)；石英約25%～30%，他形粒狀，粒徑0.5～5mm，部分具波狀消光；黑云母約5%，半自形葉片狀，粒徑0.2～3mm，多色性較明顯，淺褐色—深褐色，具綠泥石化。副礦物有鋯石、磷灰石、榍石及少量不透明礦物。

2.5 中粗粒二長花崗巖(J3Lmcηγ)

呈灰白色—淺肉紅色，風(fēng)化后灰黃色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物有斜長石35%～40%，半自形—自形板狀，粒徑2～5mm，聚片雙晶發(fā)育，少量具聚片和卡式聯(lián)合雙晶，礦物多發(fā)生蝕變，具絹云母化、高嶺土化；石英25%～30%，他形粒狀，粒徑2～8mm；鉀長石約30%～35%，半自形板狀，粒徑2～7mm，具格子雙晶，少量礦物表面具微弱高嶺土化，具條紋結(jié)構(gòu)；黑云母5%左右，半自形葉片狀，粒徑0.5～2mm，大多蛻變?yōu)榘自颇福⑽龀霾煌该麒F質(zhì)礦物。副礦物有鋯石、磷灰石、榍石及少量不透明礦物。

2.6 花崗偉晶巖(J3Lγρ)

呈灰白色—淺肉紅色，花崗偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。組成巖石的礦物成分主要為鉀長石、斜長石、石英和少量的白云母及極少許石榴子石等，粒徑較大，最大約15mm，不等粒。斜長石和鉀長石約60%～65%，他形板狀為主，少部分呈半自形板狀，大小不等，見有聚片雙晶和卡納雙晶。石英約30%～35%，他形粒狀，大小不等，多呈單粒—幾粒不均勻填隙分布于長石間隙中，具波狀消光。白云母<5%，片狀，呈聚集狀或分散狀分布于長英質(zhì)間隙中，不均勻，局部集中，成為云母片集合體。副礦物有石榴子石，細(xì)粒狀，分布于長英質(zhì)間隙中或巖石裂隙中，局部可見。

3 巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

玲瓏期花崗巖主體為二長花崗巖類，玲瓏巖體北部及昆崳山巖體少量投點位于石英二長巖及花崗閃長巖區(qū)域，靠近二長花崗巖，屬于弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列的鐵質(zhì)花崗巖(圖2a—圖2d)。

圖2 玲瓏期巖體花崗巖TAS圖解(a)；玲瓏期巖體A/CNK-A/NK圖解(b)；玲瓏期巖體SiO2-K2O圖解(c)；玲瓏期巖體SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)圖解(d)(n=77，數(shù)據(jù)來源：本次工作；參考文獻(xiàn)[19-20])

在稀土配分曲線上(圖3a)，玲瓏期花崗巖表現(xiàn)為右傾曲線，輕稀土分異明顯，Eu多數(shù)為無—弱正異常，玲瓏巖體南部則正、負(fù)異常均有，可能反映不同的原巖組成或不同程度的斜長石堆晶或分離結(jié)晶。在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖3b)，玲瓏巖體南部曲線相對雜亂，其他巖體均表現(xiàn)為具有相似峰谷，總體表現(xiàn)為富集大離子親石元素Rb、K、Ba及高場強元素U，虧損Nb、P、Ti等元素，富集Zr、Hf元素，反映了再循環(huán)地殼物質(zhì)的“印記”，Sr元素多數(shù)正異常，可能指示了斜長石的堆晶或源區(qū)無斜長石。

圖3 膠東地區(qū)玲瓏期花崗巖稀土元素配分曲線(a)及微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(數(shù)據(jù)來源：本次工作；參考文獻(xiàn)[19-20])

4 暗色礦物特征

玲瓏期花崗巖暗色礦物主要為黑云母，且普遍存在。本次工作針對黑云母進行了化學(xué)成分分析(表3)，黑云母中SiO2含量為35.97%～39.39%，中粗粒二長花崗巖中略高，TFeO和MgO含量較高，顯示了富Fe、Mg的特征，但自混合巖化花崗巖—(細(xì))中粒二長花崗巖—中粗粒二長花崗巖TFeO含量略有降低的趨勢，MgO逐漸升高。在黑云母成分分類圖解上，早期細(xì)粒花崗巖、混合巖化花崗巖均為鐵質(zhì)黑云母(圖4a)，晚期粗粒二長花崗巖中出現(xiàn)鎂質(zhì)黑云母；在黑云母的MgO-TFeO/(TFeO+MgO)圖解上早期的中粒、中細(xì)粒、混合巖化花崗巖投點均位于殼源成因(圖4b)，晚期的中粗粒二長花崗巖投點位于殼幔混合源及與殼源接觸界線附近，可能反映了晚期幔源組分的參與。

圖4 膠東地區(qū)玲瓏期花崗巖中黑云母成分分類圖(a)(底圖據(jù)Foster,1960)及MgO-TFeO/(TFeO+MgO)圖解(b)

5 包體特征

玲瓏期花崗巖中包體以殘留體或捕擄體形成廣泛存在，總體上混合巖化花崗巖中最為發(fā)育，由早期到晚期逐漸減少，巖體均一化。巖體與包體之間的界線有突變及漸變等不同類型，另外包體的巖性及巖性組合也有分帶性，在平度—云山一帶(玲瓏巖體南段)，包體以黑云變粒巖、斜長角閃巖、黑云片巖及大理巖為主(圖5)，巖性組合與古元古代荊山群一致；在羅山、玲瓏等地(玲瓏巖體北段)，包體以斜長角閃巖、角閃變粒巖為主，為新太古代膠東巖群；包體組成的差異反映了圍巖或巖漿源巖組成的多樣性。

a—黑云變粒巖包體，b—斜長角閃巖包體圖5 膠東地區(qū)玲瓏花崗巖中黑云變粒巖包體

6 巖石成因

眾多學(xué)者對玲瓏期花崗巖的成因與演化進行了大量研究[20-25]。實驗研究表明，在1000～1100℃和8～32kbar的P-T條件下，玄武巖的部分熔融(40%)可以產(chǎn)生高Ba-Sr中酸性巖漿[26]。楊立強等[27]結(jié)合該實驗研究和稀土、微量元素特征分析認(rèn)為，玲瓏期花崗巖可能來源于加厚下地殼的部分熔融。

礦物學(xué)、巖石學(xué)方面，玲瓏期花崗巖中含特殊礦物石榴石及白云母，副礦物見榍石、磁鐵礦等，暗色礦物黑云母主要為鐵質(zhì)黑云母，MF值<0.5(表3)，具有陰影狀變質(zhì)表殼巖的殘留體、強烈褶曲的變粒巖包體內(nèi)自形的石英和新生的長石的聚集體、包體與圍巖接觸界線的模糊狀，這些巖石學(xué)、礦物學(xué)特征反映了玲瓏期花崗巖為地殼重熔型花崗巖。

表3 玲瓏期花崗巖黑云母電子探針分析結(jié)果 單位：wt%

該期花崗巖為一套過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性巖系，在微量元素蛛網(wǎng)圖上P、Ti的虧損類似于弧源古老地殼，Nb負(fù)異常和Zr、Hf正異常顯示為大陸殼的巖石特征。87Sr/86Sr比值在0.710～0.718之間，石英的δ18O值(+7.47、+8.71、+9.21、+10.43)多屬正常δ18O范圍，也指示了陸殼重熔型成因[28]。

近年來，同位素年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)玲瓏巖體中含有大量的捕獲鋯石，這些繼承性鋯石被認(rèn)為來自早期巖漿事件形成的源區(qū)。玲瓏期花崗巖捕獲鋯石年齡集中在700～800Ma，2100～2300Ma，2500～2700Ma，也有少量的200～210Ma，～1800Ma年齡數(shù)據(jù)[9,12,29]，表明玲瓏期花崗巖具有復(fù)雜的物質(zhì)組成；單顆粒鋯石Lu-Hf同位素示蹤，εHf(t)值為-33.8～-4，TDMc年齡值集中在2.5Ga、2.9Ga，少量的1.8Ga、2.3Ga、3.3Ga(圖6)，以上反映了其物源以新太古代TTG類巖石、古元古代片麻巖為主，同時蘇魯造山帶新元古代花崗質(zhì)片麻巖及造山帶巖石也有貢獻(xiàn)。巖漿上升過程中必定與早期巖漿巖發(fā)生相互作用和同化，從而獲得這些時代的巖漿鋯石。

圖6 膠東地區(qū)玲瓏期花崗巖鋯石Hf同位素特征直方圖

7 構(gòu)造環(huán)境討論

膠東地區(qū)中生代經(jīng)歷了揚子板塊與華北板塊的陸陸碰撞、古太平洋板塊的俯沖及巖石圈的減薄等構(gòu)造事件，動力體制從特提斯構(gòu)造域向濱太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換[30-31]，構(gòu)造格局也從EW向到NE、NNE向的轉(zhuǎn)變[32]。玲瓏期花崗巖為地殼重熔型花崗巖，集中分布于膠北地區(qū)或造山帶與華北克拉通接觸部位，繼承性鋯石年齡集中在2100～2300Ma，2500～2700Ma，Hf同位素指示，巖漿物源為新太古代TTG及古元古代變質(zhì)表殼巖組合，具華北陸塊屬性；少量700～800Ma，200～210Ma繼承性鋯石反映了新元古代花崗質(zhì)片麻巖及超高壓變質(zhì)巖系的特征，具蘇魯造山帶屬性。玲瓏期花崗巖復(fù)雜的物源組成反映了其形成與華北板塊與揚子板塊陸陸碰撞造山作用相關(guān)，是地殼持續(xù)增厚，中下地殼部分熔融的產(chǎn)物[33]。

華北東部地區(qū)晚侏羅世幕式擠壓變形與地殼增厚事件發(fā)生的區(qū)域動力學(xué)背景與古太平洋板塊向亞洲大陸腹地的低角度俯沖作用有關(guān)，是濱太平洋構(gòu)造體系的組成部分[30]。古太平洋板塊俯沖開始時間可能在180～170Ma之間[34]，造成揚子板塊向華北板塊持俯沖使地殼持續(xù)增厚。晚侏羅世(～160Ma)俯沖加厚造山帶巖石圈在不同層位發(fā)生了部分熔融，生成地殼重熔型花崗質(zhì)巖漿[35]，沿斷裂上升，底侵侵位，形成大型花崗巖巖基——玲瓏期花崗巖巖體。大約至140Ma，揚子板塊與華北板塊完全拼合，東部地殼本期增厚事件也達(dá)到了頂峰，可能此期相當(dāng)于張旗等認(rèn)為的中國東部高原的形成期[36]。

表4 玲瓏期花崗巖鋯石U-Pb測年表

8 形成時代

對于玲瓏期花崗巖形成時代的認(rèn)識是漸進的，20世紀(jì)90年代將其劃分為新元古代震旦紀(jì)[37-38]。2003年，王沛成等進行了詳細(xì)分解，劃分出6個單元，歸并為郭家店超單元，劃歸晚侏羅世，仍保留4個單元，歸并為玲瓏超單元，屬于新元古代震旦紀(jì)(1)山東省地質(zhì)調(diào)查院，煙臺市幅1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2013年。。近年來，通過單顆粒鋯石U-Pb同位素測年獲得的年齡數(shù)據(jù)[6,39-40]為140～160Ma；本次選擇了代表性的巖體采集了25件鋯石U-Pb測年樣品，獲得的年齡值主要為146～166Ma(表4)，形成時代為晚侏羅世，經(jīng)歷了約20Myr的長時間演化。但在混合巖化花崗巖中存在大量的700～800Ma殘留鋯石，與蘇魯造山帶新元古代花崗質(zhì)片麻巖年齡一致，可能反映了華北-揚子板塊碰撞造山作用對華北克拉通具有深遠(yuǎn)的影響。

9 結(jié)論

(1)玲瓏期花崗巖是膠北地區(qū)出露規(guī)模最大的中生代巖體，主要有混合巖化花崗巖、弱片麻狀細(xì)粒含石榴二長花崗巖、中粒二長花崗巖、含斑粗中粒二長花崗巖、中粗粒二長花崗巖及花崗偉晶巖組成，含特殊礦物石榴石，暗色礦物黑云母以鐵質(zhì)黑云母為主，少量鎂質(zhì)黑云母，為一套弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系的鐵質(zhì)花崗巖，具有富集大離子親石元素Rb、K、Ba及高場強元素U，虧損Nb、P、Ti等元素，富集Zr、Hf元素，Sr元素多數(shù)正異常特征。

(2)玲瓏期花崗巖的形成可能是華北板塊與揚子板塊碰撞造山導(dǎo)致加厚的中下地殼在古太平洋板塊向亞洲大陸腹地的低角度俯沖作用下發(fā)生了部分熔融的產(chǎn)物。玲瓏期花崗巖形成時代為146～166Ma，經(jīng)歷了約20Myr的長時間演化。

(3)礦物學(xué)、巖石學(xué)以及微量元素、同位素地球化學(xué)表明，玲瓏期花崗巖為地殼重熔型花崗巖，具有復(fù)雜的物源組成，以新太古代膠東巖群及TTG類巖石、古元古代變質(zhì)地層為主，同時蘇魯造山帶元古代花崗質(zhì)片麻巖及晚三疊世同造山巖石也有參與。