膠東地區(qū)與金礦成礦有關(guān)的中生代侵入巖巖石構(gòu)造組合類型劃分

禚傳源，李洪奎，于學(xué)峰，耿科，梁太濤，張玉波

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；3.國土資源部金礦成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

膠東地區(qū)是中國最大的金礦產(chǎn)地，金礦產(chǎn)量和儲量均占全國的1/4，區(qū)內(nèi)中生代侵入巖發(fā)育，形成時(shí)代為燕山期[1]。其中，以玲瓏-昆崳山花崗巖、郭家?guī)X花崗巖為代表。它們與金礦床時(shí)空關(guān)系密切，對膠東地區(qū)367個主要金礦床(點(diǎn))的統(tǒng)計(jì)情況顯示：產(chǎn)于玲瓏-昆崳山花崗巖中的金礦244個(占69.21%)，郭家?guī)X花崗巖中的33個(占8.88%)[2]。在前人工作的基礎(chǔ)上，依據(jù)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、巖石化學(xué)等資料，研究該區(qū)與金礦成礦有關(guān)的中生代侵入巖(玲瓏-昆崳山花崗巖、郭家?guī)X花崗巖)的巖石構(gòu)造組合特征，確定巖石構(gòu)造組合類型，建立時(shí)空演化序列。

1 地質(zhì)概況

膠東地區(qū)位于華北板塊東南緣，西部屬華北板塊，東部屬大別-蘇魯造山帶。中生代巖漿活動劇烈，侵入巖體主要呈NE—NNE和近EW向展布的復(fù)式巖基、巖株及巖瘤和巖墻狀產(chǎn)出[2-3]。

玲瓏-昆崳山花崗巖分布于玲瓏—平度及鵲山—昆崳山地區(qū)，總面積約3948km2；前人將其定義為玲瓏超單元，由11個單元組成，劃分為九曲和郭家店2個亞超單元，較著名的巖體有：玲瓏巖體、昆崳山巖體、鵲山巖體、畢郭巖體等。郭家?guī)X花崗巖主要分布于魯東北部萊州、棲霞、蓬萊地區(qū)，總面積約514km2，前人將其定義為郭家?guī)X超單元，共分為12個單元，歸并為虎口窯、上莊和羅家3個亞超單元，研究區(qū)自西向東具一定規(guī)模的巖體有：倉上巖體、上莊巖體、北截巖體、叢家?guī)r體、曲家?guī)r體、郭家?guī)X巖體、范家店巖體及澤頭巖體(圖1)。

2 侵入巖巖石和地球化學(xué)特征

2.1 巖石類型和結(jié)構(gòu)

1—玲瓏-昆崳山花崗巖；2—郭家?guī)X花崗巖；3—地質(zhì)界線；4—主干斷裂；5—金礦圖1 玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家?guī)X花崗巖分布圖

圖2 QAP圖解

圖3 TAS圖解

玲瓏-昆崳山花崗巖主要礦物成分有石英、斜長石、鉀長石、黑云母、角閃石及少量石榴子石，在QAP圖解中大部分投點(diǎn)于二長花崗巖區(qū)(圖2)，在TAS圖解中全部投點(diǎn)于花崗巖區(qū)(圖3)，主要巖石類型為二長花崗巖；郭家?guī)X花崗巖主要造巖礦物由斜長石、石英、鉀長石及少量黑云母和角閃石組成，副礦物中榍石最多，其次為磁鐵礦、褐簾石、磷灰石等，在QAP圖解中多投點(diǎn)于二長花崗巖、花崗閃長巖、石英二長巖(圖2)，在TAS圖解中多投點(diǎn)于花崗巖、二長巖、石英二長巖、花崗閃長巖(圖3)，為一套二長閃長巖-石英二長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖系列侵入巖(表1)[4]。

表1 主要礦物成分含量 %

2.2 地球化學(xué)特征

2.2.1 巖石化學(xué)

玲瓏-昆崳山花崗巖巖石化學(xué)成分變化比較穩(wěn)定，從早期侵入體到晚期侵入體，SiO2，MnO，TiO2含量總體呈遞減趨勢(個別例外)；Al2O3，K2O+Na2O則呈遞增趨勢(表2)，具有基性度逐漸降低，酸堿性逐漸增高的特點(diǎn)，基本符合同源巖漿演化的特點(diǎn)[5]。玲瓏-昆崳山花崗巖主要呈半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)，從早期侵入體到晚期侵入體，呈現(xiàn)出由細(xì)?！辛！?xì)?！至！?xì)?！獋ゾ畹男匦越Y(jié)構(gòu)演化規(guī)律。郭家?guī)X花崗巖常具似斑狀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)中細(xì)?！摺郀睢职叩冉Y(jié)構(gòu)，基質(zhì)顯示由細(xì)粒到粗粒再到細(xì)粒的演化規(guī)律，郭家?guī)X花崗巖總體上為以成分演化為主，結(jié)構(gòu)演化為輔的雙演化系列。

郭家?guī)X花崗巖從早期侵入體到晚期侵入體，巖石化學(xué)成分中SiO2，K2O，Na2O均呈增高趨勢；而CaO，MgO，F(xiàn)e2O3+FeO，MnO，TiO2則呈下降趨勢；指示了巖石由中性向酸性的演化過程。SiO2與其余氧化物之間具有良好的線性關(guān)系，隨著SiO2含量增加，MgO，TiO2，K2O，F(xiàn)e2O3等降低；而Na2O則與SiO2呈正相關(guān)關(guān)系，呈典型的巖漿混合或結(jié)晶分異演化趨勢[6](表3)。

表2 玲瓏-昆崳山花崗巖巖石化學(xué)成分

注：表中數(shù)據(jù)引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區(qū)調(diào)報(bào)告，為去水后重新?lián)Q算數(shù)值。

表3 郭家?guī)X花崗巖巖石化學(xué)成分

注：表中數(shù)據(jù)引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區(qū)調(diào)報(bào)告，為去水后重新?lián)Q算數(shù)值。

玲瓏-昆崳山花崗巖的里特曼指數(shù)(δ)顯示其為太平洋型鈣堿性巖系，固結(jié)指數(shù)(SI)較高說明分異程度低；分異指數(shù)(DI)較高，顯示分異程度差；鋁指數(shù)A/CNK指示其為I型和S型花崗巖[7]；δEμ指示巖漿來自上地?；蛏系蒯Ｅc下地殼間的花崗巖漿同化熔融殼源物質(zhì)形成交代再生巖漿和同熔型巖漿結(jié)晶分異的I型和S型花崗巖(過渡型巖類)(表4)。

郭家?guī)X花崗巖的里特曼指數(shù)δ值較高，屬于典型的鈣堿性系列；分異指數(shù)(DI)顯示分異程度中等；鋁指數(shù)A/CNK顯示其屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)或過鋁質(zhì)I型花崗巖[6]；研究區(qū)西北部的δEμ在0.68～1.24，屬幔源型，研究區(qū)東部的δEμ在0.58～0.7，屬殼幔型；郭家?guī)X花崗閃長巖-花崗巖與典型的埃達(dá)克巖相比K2O明顯偏高，Al2O3、MgO偏低，反應(yīng)了它們之間的成因機(jī)制不同[8](表4)。

表4 巖石化學(xué)參數(shù)值

玲瓏-昆崳山花崗巖在SiO2-(K2O+Na2O)圖解(圖4a)上全部投點(diǎn)于亞堿性系列，在SiO2-K2O圖解(圖4b)上多投點(diǎn)于高鉀鈣堿性系列；K2O-Na2O圖解中，樣品大部分投點(diǎn)于A型花崗巖區(qū)(圖5)，在ACF圖解(圖5)中，樣品多投點(diǎn)于I型和S型花崗巖界線附近。

圖4 SiO2-(K2O+Na2O)和SiO2-K2O圖解

圖5 K2O-Na2O和ACF圖解

圖6 SiO2-(K2O+Na2O)和SiO2-K2O圖解

郭家?guī)X花崗巖在SiO2-(K2O+Na2O)圖解(圖6a)上樣品大部分投點(diǎn)于亞堿性系列，在SiO2-K2O圖解(圖6b)上樣品投點(diǎn)于鉀玄巖系列和高鉀鈣堿性系列；K2O-Na2O圖解中，樣品大部分投點(diǎn)于I型花崗巖區(qū)(圖7)，在ACF圖解(圖7)中，樣品多投點(diǎn)于I型花崗巖。

圖7 K2O-Na2O和ACF圖解

綜上所述：玲瓏-昆崳山花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)到輕度過鋁質(zhì)，類型位于I型、S型花崗巖范圍之內(nèi)，說明了其源巖為巖漿巖和沉積巖。郭家?guī)X花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖或過鋁質(zhì)花崗巖，類型絕大數(shù)位于I型花崗巖范圍之內(nèi)，反映了源區(qū)總體上以巖漿巖為主。

2.2.2 微量元素

在微量元素方面，玲瓏-昆崳山花崗巖以富Ba,Sr為特點(diǎn)，屬于高Sr花崗巖，到晚期Ba,Sr含量降低，親鐵元素Cr,Ni,Co和親銅元素Cu,Pb,Zn逐漸降低(表5)，虧損Nb,Y(圖8)，地球化學(xué)特征相似于埃達(dá)克巖[9]。郭家?guī)X花崗巖親銅元素Cu,Pb,Zn,Ag呈降低趨勢；親鐵元素Co,Ni,Mo也有遞減規(guī)律；親石元素Ba,Cr,V呈高—低—高的韻律性變化；Zr,Sr,Nb則呈升高趨勢(表6)，虧損Nb,Y(圖9)。整體來看，玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家?guī)X花崗巖的微量元素蛛網(wǎng)圖特征具有某種程度上的相似性[10]，其中,郭家?guī)X花崗巖表現(xiàn)出顯著的Nb負(fù)異常，這是花崗閃長巖具有的微量元素特征[5](表7)。

圖8 玲瓏-昆崳山花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖

圖9 郭家?guī)X花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖

2.2.3 稀土元素特征

玲瓏-昆崳山花崗巖稀土總量∑REE=237.54×10-6～71.09×10-6，輕、重稀土分離明顯(LREE/HREE=33.1～5.26)(表8)，在稀土分配模式曲線上稀土元素配分模式為右傾型，輕稀土分餾好于重稀土(圖10)。郭家?guī)X花崗巖稀土元素含量(表9)以稀土總量較大(∑REE=358.76×10-6～82.27×10-6，輕重稀土分離明顯為特點(diǎn)(LREE/HREE=12.18～30.62)，在稀土分配模式曲線上(圖11)表現(xiàn)為向右平滑陡傾，輕稀土富集、Eu無明顯虧損型。輕稀土強(qiáng)烈富集，缺少負(fù)Eu異常，說明沒有發(fā)生斜長石的明顯分離。說明玲瓏-昆崳山花崗巖是殼源，郭家?guī)X花崗巖的殼?；旌显碵5]。

表5 玲瓏-昆崳山花崗巖微量元素含量分析結(jié)果 10-6

注：表中數(shù)據(jù)引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區(qū)調(diào)報(bào)告。

表6 郭家?guī)X花崗巖微量元素含量分析結(jié)果 10-6

注：表中數(shù)據(jù)引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區(qū)調(diào)報(bào)告。

表7 用于標(biāo)準(zhǔn)化的球粒隕石各元素豐度 ωB=10-6[11]

表8 玲瓏-昆崳山花崗巖稀土元素含量分析結(jié)果 10-6

3 巖石構(gòu)造組合及其形成的構(gòu)造環(huán)境

3.1 花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境判別

玲瓏-昆崳山花崗巖在QAP圖解(圖2)中均投點(diǎn)于大陸弧花崗巖(CAG)；在R1-R2圖解(圖12)中，投點(diǎn)于同碰撞期和造山晚期；山德指數(shù)圖解(圖13)投點(diǎn)于大陸弧花崗巖(CAG)；將稀土元素La，Yb和Y以及微量元素Sr投點(diǎn)到LaN/YbN-YbN圖解和Sr/Y-Y圖解(圖14)中，投點(diǎn)位于圖解右下方，接近島弧區(qū)。

郭家?guī)X花崗巖在QAP圖解(圖2)中，主要投點(diǎn)于大陸弧花崗巖(CAG)與大陸裂谷花崗巖(RRG)之間及大陸造陸隆升花崗巖(CEUG)范圍中；在R1-R2圖解(圖12)中，主要投點(diǎn)于造山晚期和碰撞后的抬升期；在山德指數(shù)圖解(圖13)中，主要投點(diǎn)于

表9 郭家?guī)X花崗巖稀土元素含量 10-6

圖10 玲瓏-昆崳山花崗巖稀土元素配分模式圖

圖11 郭家?guī)X花崗巖稀土元素配分模式

圖12 R1-R2圖解

圖13 山德指數(shù)圖解

圖14 LaN/YbN-YbN和Sr/Y-Y圖解 10-6

大陸弧花崗巖(CAG)；稀土元素La,Yb和Y以及微量元素Sr的LaN/YbN-YbN圖解和Sr/Y-Y圖解(圖14)中，投點(diǎn)于圖解右下方，接近島弧區(qū)。

可見，地球化學(xué)資料反映玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家?guī)X花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境總體一致，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特征，認(rèn)為它們主要形成于由洋殼俯沖引起的火山島弧和弧后拉張性質(zhì)的大陸邊緣環(huán)境。

3.2 形成時(shí)代

前人對膠東花崗巖形成時(shí)代進(jìn)行了大量測試研究，根據(jù)SHRIMP定年技術(shù)測定的年齡值，玲瓏-昆崳山花崗巖為164～149Ma，確定其形成于侏羅紀(jì)；郭家?guī)X花崗巖為133～126Ma，形成時(shí)代為早白堊世(表10和圖15)。

表10 SHRIMP年齡統(tǒng)計(jì)

圖15 SHRIMP鋯石U-Pb年齡圖

膠東地區(qū)中生代經(jīng)歷了特提斯構(gòu)造域向?yàn)I太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)化，構(gòu)造、巖漿活動非常強(qiáng)烈，巖漿巖廣泛發(fā)育[12-13]。研究表明，膠東地區(qū)中生代巖漿活動經(jīng)歷了3個顯著不同的演化階段：晚三疊世(225～205Ma)幔源型花崗巖，晚侏羅世(160～150Ma)地殼重熔型花崗巖和早白堊世(130～105Ma)殼?；旌闲突◢弾r(I-A型)[14]。綜合侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)魯東地區(qū)的沉積事件、侵入事件、變質(zhì)事件及成礦事件，建立了時(shí)空演化序列(圖16)。

圖16 時(shí)空演化結(jié)構(gòu)圖

3.3 巖石構(gòu)造組合類型

根據(jù)花崗巖的巖石組合特征、形成的構(gòu)造環(huán)境、形成時(shí)代，依據(jù)鄧晉福等[15]和潘桂堂[16]等對巖石構(gòu)造組合類型的劃分標(biāo)志，將玲瓏-昆崳山花崗巖劃為玲瓏-昆崳山造山早期片麻狀花崗巖組合，郭家?guī)X花崗巖劃為郭家?guī)X造山中期弱片麻狀花崗閃長巖-花崗巖組合。

4 結(jié)論

(1)玲瓏-昆崳山花崗巖屬于殼源的I型和S型花崗巖(過渡型巖類)；郭家?guī)X花崗巖主體屬于殼?；旌显吹腎型花崗巖類。

(2)玲瓏-昆崳山花崗巖的源巖為火成巖和沉積巖；郭家?guī)X花崗巖的源巖以火成巖為主。

(3)玲瓏-昆崳山花崗巖形成于侏羅紀(jì)；郭家?guī)X花崗巖形成時(shí)代為早白堊世。

(4)玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家?guī)X花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為由洋殼俯沖引起的火山島弧和弧后拉張性質(zhì)的大陸邊緣環(huán)境。

(5)從巖石構(gòu)造組合的角度，玲瓏-昆崳山花崗巖應(yīng)劃為玲瓏-昆崳山造山早期片麻狀花崗巖組合；郭家?guī)X花崗巖應(yīng)為郭家?guī)X造山中期弱片麻狀花崗閃長巖-花崗巖組合。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李俊健,羅鎮(zhèn)寬,劉曉陽,徐衛(wèi)東,駱輝.膠東中生代花崗巖及大型—超大型金礦床形成的地球動力學(xué)環(huán)境[J].礦床地質(zhì),2005，24(4):361-372.

[2] 劉光智.膠東地區(qū)巖漿巖與金、多金屬礦的關(guān)系[J].黃金,2003，24(11):12-16.

[3] 李洪奎,于學(xué)峰.山東省大地構(gòu)造相研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2012:129-222.

[4] 宋明春,王沛成.山東省區(qū)域地質(zhì)[M].濟(jì)南：山東省地圖出版社,2003:450-490.

[5] 常裕林,鄭小禮,王暉.膠東西北部玲瓏、郭家?guī)X超單元花崗巖成因探討[J].地質(zhì)找礦論叢,2006,21(增刊):90-94.

[6] 楊進(jìn)輝,朱美妃,劉偉,翟明國.膠東地區(qū)郭家?guī)X花崗閃長巖的地球化學(xué)特征及成因[J].巖石學(xué)報(bào),2003,19(4):692-700.

[7] 邱家.巖漿巖巖石學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1985:207-222.

[8] 李洪奎,禚傳源,耿科,梁太濤,江勝國.膠東地區(qū)郭家?guī)X巖體巖石構(gòu)造組合特征及地質(zhì)意義[J].山東國土資源,2011,27(10):1-6.

[9] 宋明春,徐軍祥,王沛成，等.山東省大地構(gòu)造格局與地質(zhì)構(gòu)造演化[M].北京:地質(zhì)出版社,2009:134-141.

[10] 史長義,鄢明才,遲清華.中國花崗巖類化學(xué)元素豐度[M].北京:地質(zhì)出版社,2008:94-97.

[11] 鄧軍,陳玉民,劉欽,等.膠東三山島斷裂帶金成礦系統(tǒng)與資源勘查[M].北京:地質(zhì)出版社,2010:158-162.

[12] 葉天竺,張智勇,肖慶輝,潘桂堂,馮艷芳.成礦地質(zhì)背景研究技術(shù)要求[M].北京:地質(zhì)出版社,2010:216-217.

[13] 劉連登,陳國華,張輝煌,等.世界級膠東金礦集中區(qū)兩類成礦地球動力學(xué)環(huán)境[J].礦床地質(zhì),2002,21(增刊)：35-39.

[14] 張?zhí)?張?jiān)罉?膠東半島中生代侵入巖漿活動序列及其構(gòu)造制約[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,13(2):323-336.

[15] 鄧晉福,肖慶輝,蘇尚國，等.火成巖組合與構(gòu)造環(huán)境:討論[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,13(2):392-402.

[16] 潘桂堂,肖慶輝,陸松年，等.大地構(gòu)造相得定義、劃分、特征及其鑒別標(biāo)志[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(10):1613-1637.