棲霞西陡崖礦區侵入巖體鋯石 U-Pb年齡和氧同位素特征

中圖分類號：P597 文獻標識碼：A doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.06.003

0引言

膠東地區具有豐富的黃金礦產資源，已累計探明金資源量達5000余噸，成礦強度世界罕見。作為我國最大的金成礦區，也是全球第三大金礦集區，膠東地區無疑是深化金成礦理論研究和開展找礦勘查實踐的理想研究區和重要基地[1-6]。已有研究表明，膠東地區金成礦作用與中生代花崗質侵入體具有密切的時空和成因聯系。前人針對中生代花崗巖的成巖年齡和巖石成因進行了大量研究工作，主要劃分為三疊紀同造山花崗巖 （227～201Ma） ，侏羅紀殼源重熔型花崗巖-玲瓏花崗巖 （160～150Ma） ！白堊紀殼幔混熔型花崗巖-郭家嶺花崗巖（ 130～ 125Ma， 、白堊紀殼幔同熔型花崗巖-偉德山花崗巖1 ?117～102Ma） 、白堊紀拉張A型花崗巖-嶗山花崗巖 （115～90Ma）^[7-15] ]。據統計，絕大部分金礦賦存于玲瓏花崗巖中，超過 90% 的金礦床集中分布于玲瓏花崗巖和郭家嶺花崗閃長巖及其邊界斷裂中。

盡管棲霞-蓬萊-福山（棲蓬福）與膠西北、牟乳并列為膠東地區三大成礦小區，但其類比后兩者研究程度明顯較淺。棲霞西陡崖金礦區域構造以EW向基底斷裂為主導，臺前-陡崖斷裂作為控礦主構造，其強烈的動力變質及巖漿熱液活動為金成礦提供了遷移通道和富集空間。前人研究表明，該區侵入巖體主要與燕山期巖槳活動相關，但對其鋯石U-Pb年齡及氧同位素特征的系統研究仍較為薄弱。侵入巖體的年代學框架尚未建立，巖槳侵位期次與成礦作用的時空聯系仍需進一步厘清。因此，本文選取西陡崖金礦區為研究對象，深入開展鋯石U-Pb定年、SHRIMP氧同位素研究，為厘定與金成礦空間關系密切的侵人體的成巖年齡、限定其巖漿來源以及金成礦作用提供一定的指示作用，對于豐富膠東金成礦機理和指導區域未來找礦勘查具有重要的理論和實踐意義。

地質概況

棲霞地區金礦位于膠東半島的中部，區內有西陡崖金礦、臺前金礦、笏山金礦、馬家窯金礦等多處金礦，成礦條件十分優越，是棲霞-蓬萊地區重要的金成礦區。研究區位于臺前-陡崖斷裂帶上（圖1），大地構造位置隸屬華北板塊的膠遼隆起區（ 膠北隆起 ）及膠萊盆地北東部膠北斷隆 （II_al ）回里-養馬島斷隆 （I_a2 及萊陽斷陷 （I_h）^[16]

研究區主要有早前寒武紀變質基底、中生代一新生代蓋層及中生代侵入巖體。出露地層以古元古界荊山群變質巖系為主，局部見中生代萊陽群陸相碎屑沉積。區域構造以向斷裂為主體，控制了中生代巖漿巖的分布格局。燕山期構造-巖漿活動強烈，形成了大規模花崗巖基與脈巖群，構成膠東重要的金成礦帶。前寒武紀變質基底主要包括中一新太古代TTG巖系、新太古代膠東巖群、新元古代粉子山群等。巖槳侵入活動頻繁，以新太古代TTG、中生代燕山期侵入巖最為發育，多數為花崗巖，伴隨部分中基性巖脈。依據巖石譜系單位填圖方法，大莊子單元歸屬玲瓏超單元，與周圍的九曲單元、望兒山單元構成同期巖漿演化序列。各單元間呈脈動侵入關系，顯示巖槳分異演化特征。大莊子單元代表燕山早期第一階段侵入活動，對應華北克拉通與揚子板塊碰撞后的伸展環境。

1—第四系;2—新太古代早期棲霞序列回龍奮單元英云閃長質片麻巖;3—新太古代晚期譚格莊序列牟家單元片麻狀細粒奧長花崗巖；4一中生代侏羅紀燕山早期玲瓏序列大莊子單元含斑中粗粒二長花崗巖;5—古元古界粉子山群祝家喬組黑云變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖;6—南華系蓬萊群豹山口組絹云綠泥板巖、泥質板巖夾鈣質板巖；7—閃長玢巖脈;8—斷裂；9—已發現的金礦床（點）;10—采樣位置。

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品特征

基于近年膠東地區中生代巖漿活動多期次性研究，通過系統采集石英閃長玢巖（D276系列）與黑云母二長花崗巖（D278系列），驗證區域侵入巖單元劃分的合理性，明確不同巖性單元的空間展布與侵位時序關系。沿NNE向斷裂帶（控制金礦化帶）布置采樣點，D276系列位于斷裂上盤次級裂隙發育區，D278系列分布于主斷裂旁側花崗巖體核部，形成構造-巖性-礦化的三維空間采樣網絡。優先采集新鮮未風化露頭（如D276-1、D278-2），確保礦物組成與結構構造原始性。石英閃長玢巖選擇含保存完好輝石斑晶的樣品（圖2a），黑云母二長花崗巖選取具典型等粒結構的樣品（圖2b）。

樣品D276-1和D276－2采樣點位于西陡崖礦區南山頂處，為一灰黑色的石英閃長玢巖。地表露頭較新鮮，主要礦物為斜長石、黑云母、角閃石等，次要礦物為石英。斑狀結構，斑晶為斜長石、石英，也可見少量蝕變的輝石斑晶，斑狀結構，塊狀構造（圖2a）。樣品D278－2、D278-3取自西陡崖金礦部剝露的基巖，為黑云母二長花崗巖。地表風化呈淺灰一灰白色，主要礦物為斜長石、鉀長石、黑云母，次要礦物為石英，等粒結構，塊狀構造（圖2b）。

a—石英閃長玢巖 （D276-2） ;b一黑云母二長花崗巖 （D278-2） 。

2.2 分析方法

鋯石單礦物挑選工作在廊坊市峰澤源巖礦檢測技術有限公司完成。為了確定鋯石顆粒的晶體形態、內部結構，標定測年分析點位，進行了透反射及陰極發光（CL）照相。鋯石制靶、透反射和陰極發光拍照及測試分析均在北京鋯年領航科技有限公司完成[18] 。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在山東省地質科學研究院自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室完成[19-21]。樣品的同位素比值計算采用ICP-MSDataCal程序[22]，由于 ²⁰⁴Pb 的計數接近背景值，未對普通鉛進行校正，單個測試點的同位素比值誤差均為 ，利用ISOPLOT軟件，計算鋯石樣品的U-Pb加權平均年齡，繪制對應年齡諧和圖[23]

微區原位鋯石氧同位素分析測試用山東離子探針中心最新裝備的SHRIMPV儀器完成。該儀器具備高靈敏、高分辨率、高精度和微量及原位微區分析的特點，不必經過復雜的化學分離過程，保持了測定對象原有的性質[24-25]。鋯石樣品靶經過拋光、清洗、照相，最后在表面鍍金。多數在鋯石U-Pb定年分析同一位置開展測試[26] 0

3 測試結果

3.1 鋯石U-Pb年齡

對樣品D278-2進行9個鋯石點的 LA-ICP- MSU-Pb測試分析，如圖3所示，U含量為（85.39～803.72）×10^-6 ，Th含量為 50. 02～ 320.64）×10^-6 ， Th/U 值為 0.23～1.78 ，具有較為一致的U-Pb 年齡。其中， ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡范圍為153. 48～159 ．33 Ma ，加權平均年齡為0 155.7±2.2 ） Ma（2σ;MSWD=0.40） （表1，圖4）。

對樣品D278－3進行12個點的LA－ICP-MS U-Pb 分析，顯示U含量為（63. 58～ 1775.43）×10^-6 ，Th含量為 （21.52～640.57）× 10^-6 ， Th/U 值為 0.20～1.15 ，具有較為一致的U-Pb 年齡。其中， ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡范圍為 157. 05～ 169.90Ma ，加權平均年齡為 （159.7±1.8）Ma（2σ; MSWD 1=0，29 （表1，圖5）。

此外，對石英閃長玢巖樣品（D276-1和D276-2）中的鋯石進行 LA-ICP-MSU-Pb 測試分析，位置如圖6所示。D276－1樣品測點17個，206Pb/238U年齡值分布大致為155.2Ma（2，15，16，19，22，24共6個點）和 2492Ma（3，4，7，8，10，11 13，18，10，21，23 共11個點）。所測鋯石U和Th含量分別為 （23.22～1373.86）×10^-6 和 （13.25～ 863.15）×10^-6 ，含量變化較大； Th/U 值同樣具有較大的分布范圍 （0. 05～1. 96） 。6個單點對應的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡單點值 152.1～158.5Ma ，年齡加權平均值為 （155.2±2.5）Ma（2σ;MSWD=0.86） ，諧和年齡為 （155.7±1.2）Ma（2σ;MSWD=6.7） （圖7a）。11個單點對應的 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡單點值2 458.9～2 520.7Ma ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年齡加權平均值為 （2492±13）Ma（2σ;MSWD=1.9） 。D276-2樣品6個鋯石單點 （2，7，9，11，17，20） 的 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡加權平均值為 （153.9±2.9）Ma（2σ;MSWD= 0.83），諧和年齡為 （153.5±1.2）Ma（2σ;MSWD 0.27）（圖7b）。6個鋯石單點 （6，8，15，16，18，19） 的

207Pb/206Pb年齡加權平均值為（2470±27）Ma（2σ；MSWD=16） 。本文對年齡大于 1200Ma 的鋯石采用 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 數據，對年齡小于 1200Ma 的鋯石采用 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 數據。

圖3黑云母二長花崗巖（D278-2和 D278-3） 鋯石陰極發光圖像

3.2 鋯石0同位素

使用SHRIMPV對鋯石開展氧同位素分析，共計測得83個鋯石氧同位素數據，不包括不和諧度51% 的數據點和一次流束斑部分打在樹脂上的數據點，具體結果見表2。其中，石英閃長玢巖樣品D276－1中，20顆巖漿鋯石 δ¹⁸O 值變化范圍為

5.72%～8.5% ， δ¹⁸O 平均值為 （7.51±0.32）% （20 （2σ） （圖 8a 、圖9a）。D276－2中，20顆巖漿鋯石δ¹⁸O 值變化范圍為 4.64%0～8.55% δ¹⁸O 平均值為 （6.83±0.58）%（2σ） （圖 8b 、圖9b）。黑云母二長花崗巖樣品D278－2中，18 顆巖漿鋯石 δ¹⁸O 值變化范圍為 3.72%～9.01% ， δ¹⁸O 平均值為 （6.90±

（圖8c、圖9c）。D278-3中，25顆巖漿鋯石 δ¹⁸O 值變化范圍為 4.28%～9.85% δ¹⁸O 平均值為 （7.70±0.34）%（2σ） （圖8d、圖9d）。

4討論

4.1 棲霞西陡崖金礦區酸性、中酸性侵入巖鋯石年齡及指示意義

受熱液蝕變作用影響的鋯石為半自形一他形，無分帶、弱分帶或海綿狀分帶，常常具有溶蝕結構或骨架狀結構[27]。對受熱液蝕變作用影響較為徹底的鋯石微區顆粒進行U-Pb定年，可以得到熱液蝕變作用發生的準確時代，對其中沒有受熱液蝕變作用的鋯石區域進行U-Pb定年，可以得到這些巖石的形成年齡[28-29]。對棲霞西陡崖金礦區與成礦關系密切的酸性、中酸性侵入巖樣品鋯石形態和U-Pb年齡進行了綜合分析，以揭示棲霞地區巖漿演化過程與金礦成因機制。

D278-2樣品鋯石顆粒多呈無色或淺灰色，透明，多數為自形一半自形，呈長柱狀、短柱狀，少數具碎裂現象或發育包裹體。多數顆粒長 60～100μm 個別達到 120μm ，寬 50～80μm ，長寬比 1：1～2：1 陰極發光照片顯示如圖3。鋯石顆粒較大，內部結構清晰，絕大多數鋯石環帶規整，部分鋯石樣品中可見繼承鋯石殘余核，屬于巖槳結晶期鋯石。大多數鋯石都具有核幔結構，反映出繼承性生長的特點。其 Th/U 值變化不大 （0.23～1.78） ，且均大于0.1，符合巖漿鋯石的特征。因此，其 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 加權平均值年齡 （155.7±2.2）Ma（MSWD=0.40） ，代表玲瓏期花崗巖的鋯石年齡（表1，圖4）。

D278-3樣品中鋯石顆粒無色或淺灰色，多數鋯石顆粒為自形一半自形，呈柱狀、短柱狀、不規則板狀，少數鋯石具碎裂現象或發育包裹體。多數鋯石晶體顆粒長介于 70～120μm ，個別達到 150μm 寬 50～80μm 。鋯石顆粒相較于D278－2來說總體較大，陰極發光照片顯示如圖4，內部結構清晰，環帶規整，表現出巖漿結晶產物特征。這些鋯石的U含量分布于 （63.58～1775.43）×10^-6 ， Th 含量分布于 （21.52～640.57）×10^-6. Th/U 值同樣變化不大（0.20～1.15） ，且均大于0.1，也符合巖漿鋯石的特征。因此，其 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 加權平均年齡為（159.7±1.8）Ma（MSWD=0.29） ，代表黑云母二長花崗巖結晶年齡。

石英閃長玢巖樣品（D276-1和D276－2）鋯石顆粒無色，大多數半透明，多數鋯石顆粒為自形一半自形，呈不規則板狀，個別呈柱狀，少數鋯石具碎裂現象或發育包裹體。鋯石顆粒大小不一，長寬比差別較大。鋯石晶體顆粒長 40～120μm ，個別達到150μm ，寬 30～80μm 。陰極發光照片圖6顯示，部分可見熔蝕凹坑，邊部有清晰的震蕩環帶，顯示巖漿鋯石的特征。核部巖槳生長環帶發育，邊部發育變質增生邊，個別鋯石具有重結晶現象，可能指示了巖漿對先期鋯石的改造。這些鋯石的 Th/U 值0.05～1.96 ，變化范圍大， Th/U 值均大于0.1，符合巖漿成因鋯石的特征。其中，D276－1樣品²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡有兩類，一類 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 加權平均值為 （155.2±2.5）Ma（MSWD=0.86） ，諧和年齡為（155.7±1.2）Ma（MSWD=6.7） （圖7a）。在區域上與玲瓏期花崗巖 166～146Ma 的時代相一致，指示這一年齡組應為捕獲玲瓏期花崗巖的鋯石年齡；另一類 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡單點值2458. 9～ 2 520.7Ma ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年齡加權平均值為 （2492± 13）Ma（MSWD=1，9） ，與萬渝生等[30]劃分的3期TTG年齡一致，代表了捕獲巖槳源區的鋯石年齡，可以反映巖槳來源成因。如圖7b所示，閃長脈巖D276-2樣品的鋯石具有與D276-1鋯石類似的兩組年齡分布。

西陡崖礦區石英閃長玢巖形成于晚侏羅世的155.5～153.9Ma ，與黑云母二長花崗巖同屬于玲瓏期花崗巖。 155Ma 左右的巖漿鋯石與石英閃長玢巖 （155.2～153.9Ma） 及黑云母二長花崗巖159.7～155.7Ma） 的侵位時代重疊，結合其Th/U值 （0.05～1.96） 及陰極發光震蕩環帶特征，指示該年齡組為巖漿結晶成因。值得注意的是，D276-1的 （155.2±2.5）Ma 加權平均年齡與玲瓏序列中 ?166～146Ma） 的晚期階段一致，暗示該期閃長質巖漿可能與晚期花崗巖存在成因聯系，或為同一巖漿系統不同演化階段的產物。

2 492Ma 和 2 470Ma 這兩個年齡數據與膠東太古宙末期-古元古代早期巖漿巖時代相一致，結合區域粉子山群、荊山群變質基底中普遍存在 2500～ 2400Ma 的年齡峰值，說明研究區存在多階段巖漿-變質熱事件。該年齡組與華北克拉通基底TTG巖系 （2.5～2.6Ga） 的形成時代吻合，表明巖槳源區包含古老地殼物質。鋯石核部發育變質增生邊及重結晶現象，反映巖漿上升過程中對先期鋯石的捕獲與改造，揭示殼源物質在巖漿形成中的重要貢獻。

4.2 棲霞西陡崖金礦區中酸性一酸性侵入巖巖漿源區特征

鋯石對氧同位素組成有很好的保存性，幔源巖漿結晶出來的鋯石有非常一致的 δ¹⁸O 值 （5，3± 0.6）%0^[31-32] ，而且這個比值受巖漿分異的影響很小，由巖漿分異造成的全巖O值增高會被鋯石/熔體之間的 δ¹⁸O 分餾增加所補償，即 Δ¹⁸ Σ¹⁸（Zrc-WR） %SiO₂）+ 2.5^[32]

結合區域地質背景，研究區巖漿活動可劃分為

兩階段：

早侏羅世晚期（ （160～155Ma） ：黑云母二長花崗巖 （159.7～155.7Ma） 代表初始殼源巖漿侵位，對應華北克拉通與揚子板塊碰撞后的地殼加厚階段。

中侏羅世早期 （155～153Ma） ：石英閃長玢巖（155.2～153.9Ma） 和石英閃長玢巖 （155.2± 2.5）Ma 的形成，標志幔源物質上涌與殼幔混合作用的增強。D276系列鋯石中捕獲的古老TTG鋯石，暗示幔源巖槳上升過程中同化了華北克拉通基底物質，形成具殼幔混合特征的閃長質巖漿。

D276-1.D278-2.D278-3 樣品鋯石氧同位素均呈高斯正態分布（圖8a、圖8c、圖8d），表明樣品的巖槳體系在形成過程中經歷了較為均一化的氧同位素分餾過程。這種均一化可能與巖漿房內的均質化有關。在巖槳房中，通過長期的混合、結晶分異或其他均質化作用，會導致鋯石氧同位素值趨于一致。D276-2樣品鋯石氧同位素具有兩個峰值（ （6.82± 2.43‰ 、 （6.96±2.97）%） （圖8b），表明巖漿經歷了多個階段的演化。早期階段以地幔源區為主，后期受到地殼物質混染或熱液流體的影響。圖10顯示4個樣品鋯石對應氧同位素變化范圍較小，總體平均值為 7.11‰ ，高于典型地幔值，反映巖漿在上升過程中與富含高 δ¹⁸O 地殼物質的混染。而較小的變化范圍則表明這些樣品具有相似的巖漿來源或經歷類似的成巖過程。

新生代以來，華北克拉通東南緣經歷了克拉通破壞，伴隨軟流圈上涌和地幔柱活動。這些深部過程都會導致地幔與地殼的強烈相互作用，從而影響巖槳的氧同位素組成。受太平洋板塊俯沖作用的影響，沉積物被帶入地幔并在高溫高壓條件下部分熔融，形成高 δ¹⁸O 的熔體，這種熔體參與巖漿的形成。俯沖帶流體和沉積物再循環對巖漿氧同位素特征也產生重要貢獻。研究區廣泛發育變質巖和熱液礦床，反映了區域變質作用或熱液交代對巖槳的影響。

綜上所述，棲霞西陡崖礦區的鋯石 δ¹⁸O 值高于典型地幔氧同位素值，具有非地幔特征，推測巖槳來源與成因機制為： ① 地殼混染：巖漿可能起源于地幔，但受到地殼物質的混染，導致 δ¹⁸O 值升高。地殼混染的程度因樣品而異，這就解釋了D276-2樣品的雙峰分布現象； ② 俯沖帶流體交代作用：受太平洋板塊俯沖作用的影響，俯沖帶流體交代地幔楔，形成了高 δ¹⁸O 的熔體； ③ 克拉通地幔富集：華北克拉通東南緣存在長期受地殼流體交代的克拉通地幔，這種地幔為巖槳提供了高 δ¹⁸O 的源區。

5結語

（1）黑云母二長花崗巖巖漿鋯石年齡為159.7～155.7Ma ，石英閃長玢巖巖漿鋯石年齡為155.2～153.9Ma ，代表了研究區兩大侵入巖體形成時代為中生代晚侏羅世。鋯石中記錄了 ～2.5Ga 的年齡數據，說明其經歷了古元古代初期構造熱事件。

（2）棲霞西陡崖礦區的中性一酸性侵入巖體來源于同一巖漿房的不同演化階段，巖漿活動過程中存在一定程度的古老地殼混染，顯示出明顯的殼源特征。

（3）鋯石氧同位素值顯示出高 δ¹⁸O 值特征，可以反映多種地質過程的疊加，包括地殼混染、俯沖帶流體作用、沉積物再循環、克拉通地幔富集以及區域變質作用等，具體成因機制需要結合更多地球化學數據進一步研究。

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Zircon U - Pb Ages and Oxygen Isotope Characteristics of Intrusive Rock Mass in Qixia - Xidouya Mining Area

CAI Na， LI Dapeng， ZHANG Chao， LIU Qiang， GENG Ke，WEI Pengfei， ZHANG Yan， BIAN Xiao， LIXin，XU Jun

（Shandong Institute of Geological Sciences，Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resources Utilization of the Ministry of Land and Resources，Shandong Provincial Key Laboratory of Metallogenic Geological Process and Resource Utilization，Shandong Jinan 25Ool3， China）

Abstract： Qixia -Xidouya mining area is an important gold mining area within Qixia gold metalogenic belt in eastern Shandong province. Based on geological investigations，samples of intermediate-acidic to acidic intrusive rocks that are spatially closely related to gold mineralization within the mining area have been collected systematically，and zircon U-Pb dating and SHRIMP oxygen isotope analysis have been conducted. It is indicated that quartz diorite porphyry has a diagenetic age ranging from 155.2Ma to 153.9Ma ，while the biotite monzogranite has a diagenetic age ranging from 159.7Ma to 155.7Ma . They both belong to Linglong granite sequence. The zircon δ¹⁸O values in the two types of intrusive rocks show a relatively small range，varying between 3.72‰ and （with an overall average of 7.11‰ ），and exhibiting the characteristics of high δ¹⁸O . The quartz diorite porphyry and biotite monzogranite have similar diagenetic ages and zircon oxygen isotope compositions. It is indicated that they represent a homologous magmatic evolution relationship. The oxygen isotopes of zircons from neutral acidic intrusive rocks in Xidouya mining area of Qixia city show obvious crustal characteristics. it reflects the superposition of multiple geological processes，including crustal contamination，subduction zone fluid interaction，sediment recycling，cratonic mantle enrichment and regional metamorphism.

Key words：Gold-bearing ore-forming rock mass; zircon U-Pb age; SHRIMP oxygen isotope； Qixia - Xidouya mining area