膠北地區(qū)古元古代基性—超基性巖鋯石U-Pb定年Hf同位素組成及其構(gòu)造巖漿演化意義

田京祥,侯建華,郭瑞朋,萬(wàn)渝生,于曉衛(wèi),王立功,祝德成,李秀章,黃永波,董春艷,頡頏強(qiáng),謝士穩(wěn),宋志勇

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，國(guó)土資源部金礦成礦過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250013；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心，北京 100037)

0 引言

膠北地區(qū)早前寒武紀(jì)和中生代構(gòu)造、變質(zhì)、巖漿、成礦作用的發(fā)育[1-7]，具有復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史。近10年來(lái)，膠北地區(qū)早前寒武紀(jì)重要巖漿構(gòu)造事件研究取得了較大進(jìn)展，大量同位素地質(zhì)年代學(xué)、巖石地球化學(xué)、鋯石Hf同位素研究厘定出膠北地區(qū)以TTG片麻巖為代表的中新太古代和古元古代重大巖漿事件(～2.9Ga,～2.7Ga,～2.5Ga和～2.1Ga)及新太古代晚期(～2.5Ga)、古元古代晚期(～1.86Ga)的2次變質(zhì)事件，古元古代荊山群和粉子山群沉積后的變質(zhì)時(shí)代為1.85～1.95Ga之間[8-34]，強(qiáng)烈的構(gòu)造變形時(shí)間為1.88～1.96Ga[35]。

膠北地區(qū)古元古代時(shí)期處于板塊碰撞后拉張階段，粉子山群和荊山群地層形成于具有三叉裂谷性質(zhì)的裂陷盆地(或坳拉谷)環(huán)境或裂陷海槽[6]，或?yàn)I海相至淺海相的大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境[36]，李洪奎[37]提出了弧后盆地靠近大陸邊緣一側(cè)的構(gòu)造背景。之后有大量花崗巖和中基性脈巖侵入，并發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用，古元古代晚期變質(zhì)作用之后又有部分花崗巖侵入。膠北地區(qū)古元古代侵入巖規(guī)模小，分布零星，研究程度相對(duì)較低，近年來(lái)陸續(xù)有些報(bào)道[13-14，21-22,26,28]。在膠北地區(qū)主要研究成果有：在萊陽(yáng)地區(qū)發(fā)現(xiàn)年齡為～2.1 Ga花崗質(zhì)片麻巖和變質(zhì)輝長(zhǎng)巖[14,21]；在萊陽(yáng)南部地區(qū)發(fā)現(xiàn)年齡為～1.85Ga的變質(zhì)閃長(zhǎng)巖[13]；將膠北地區(qū)花崗質(zhì)巖類(lèi)劃分為2.0～2.2Ga花崗質(zhì)片麻巖類(lèi)及1.8Ga的未變形的A型花崗巖類(lèi)，可與遼—吉地區(qū)的古元古代花崗巖類(lèi)對(duì)比[19,38]；在約2.0～2.2Ga沿膠-遼-吉構(gòu)造帶發(fā)生了非常強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)[8,29,39-41]，在1.95～1.85Ga又出現(xiàn)了造山后的陸殼重熔花崗巖類(lèi)[19]。

膠北地區(qū)古元古代侵入巖雖出露較少，但具有重要的研究意義。通過(guò)同位素定年和組成研究，將為正確認(rèn)識(shí)其形成時(shí)代、變質(zhì)作用時(shí)間、源區(qū)性質(zhì)和成因提供幫助，為大地構(gòu)造演化、成礦作用及膠-遼-吉帶的構(gòu)造屬性及演化過(guò)程提供重要的約束，對(duì)郯廬斷裂帶的形成、演化研究也有一定的指導(dǎo)意義。研究通過(guò)膠北地區(qū)基性—超基性巖的巖石地球化學(xué)、鋯石SHRIMP和LA-MC-ICP-MS U-Pb定年及Lu-Hf同位素分析，對(duì)其形成時(shí)代、巖石地球化學(xué)特征及形成環(huán)境等方面進(jìn)行了探討。

1 地質(zhì)背景

膠北隆起位于華北克拉通東南緣[42-53]，西側(cè)以郯廬斷裂為界，鄰接魯西隆起，南為膠萊盆地，東南側(cè)以牟平-即墨斷裂為界，與蘇魯超高壓變質(zhì)帶相接[54-58](圖1)。

1—第四系;2—王氏群;3—青山群;4—萊陽(yáng)群;5—蓬萊群;6—芝罘群;7—粉子山群;8—荊山群;9—嶗山序列花崗巖;10—偉德山序列花崗巖;11—郭家?guī)X序列花崗閃長(zhǎng)巖;12—玲瓏序列花崗巖;13—古元古代萊州序列基性—超基性巖;14—古元古代大柳行序列花崗巖;15—新太古代TTG;16—中太古代TTG;17—采樣點(diǎn)及編號(hào)圖1 膠北地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

區(qū)內(nèi)基巖出露廣泛，地層主要有唐家莊巖群、膠東巖群、荊山群、粉子山群、芝罘群、蓬萊群、萊陽(yáng)群、青山群、王氏群。近年來(lái)的研究表明，在棲霞地區(qū)，原唐家莊巖群和膠東巖群大都為變質(zhì)變形的TTG巖石，僅有部分為表殼巖[59]。巖漿巖主要有太古宙TTG、古元古代花崗巖和基性—超基性巖、中生代花崗巖等。膠北地區(qū)古元古代侵入巖出露面積和分布范圍較小，劃為大柳行序列花崗巖和萊州序列基性—超基性巖。據(jù)目前研究，大柳行序列主要分布于昌邑地區(qū)[60]，萊西北部有少量分布；萊州序列除分布上述地區(qū)外，在萊州地區(qū)亦有分布。

2 樣品采集與分析方法

變輝長(zhǎng)巖(D021,D015)：樣品位于平度三埠李家和石泉，特征一致。巖石風(fēng)化面呈灰綠色，新鮮面為灰黑色，中細(xì)粒柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部斑狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或條帶狀構(gòu)造，弱定向構(gòu)造。礦物含量變化較大，主要礦物為斜長(zhǎng)石含量35%～40%，角閃石40%～60%，透輝石0～5%，石英、輝石及黑云母含量較低，個(gè)別樣品中可見(jiàn)紫蘇輝石，另外可見(jiàn)蝕變的綠簾石、綠泥石。副礦物主要有磁鐵礦、赤褐鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、綠簾石(蝕變)以及微量的黃鐵礦等。

變輝長(zhǎng)巖(JD1431)：樣品位于山孫家村口，礦物定向不明顯，塊狀構(gòu)造(圖2a)，主要由斜長(zhǎng)石(45%～50%)和角閃石(45%～50%)組成(圖3a，圖3b)。中粗粒斜長(zhǎng)石和角閃石組成近等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)。斜長(zhǎng)石呈他形，粒度0.5～1.5mm，可見(jiàn)聚片雙晶，少部分蝕變?yōu)榻佋颇?。角閃石半自形—自形粒狀，粒度0.5～1.5mm，少量蝕變?yōu)榫G簾石和綠泥石。

超基性巖(JD1454)：露頭為萊西前山珍西北的鐵礦采坑，出露超基性巖(圖2b)，現(xiàn)已廢棄。輝石結(jié)晶較好，顆粒粗大，可見(jiàn)其2組解理。局部含較多的長(zhǎng)石，在長(zhǎng)石中有較多的細(xì)粒角閃石(圖3c，圖3d)。

(a)萊州山孫家變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(JD1431)；(b)萊西前山珍超基性巖(JD1454)圖2 樣品的野外照片

對(duì)采集的樣品進(jìn)行了巖石地球化學(xué)分析和鋯石U-Pb測(cè)年，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖D021和D015樣品進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖和超基性巖進(jìn)行了SHRIMP U-Pb定年，對(duì)JD1431和JD1454樣品進(jìn)行了Hf同位素測(cè)定。

鋯石SHRIMP U-Pb定年，年齡測(cè)試在北京離子探針中心SHRIMP II上完成，詳細(xì)分析方法見(jiàn)Williams[61]。測(cè)試時(shí)一次流O2-強(qiáng)度為3～5nA，束斑直徑為25～30μm。標(biāo)樣M257(U=840×10-6，Nasdala 等[62])和TEM(年齡為417Ma，Black等[63])分別用于鋯石U含量和年齡校正。每分析3～4個(gè)未知樣品數(shù)據(jù)，分析1次標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM。樣品每個(gè)分析點(diǎn)采用5組掃描。數(shù)據(jù)處理采用SQUID和ISOPLOT程序[64]。根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb含量校正普通鉛，采用207Pb/206Pb年齡為鋯石年齡，同位素比值和單點(diǎn)年齡誤差均為1σ。

其他樣品LA-ICP-MS U-Pb定年在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)室完成。LA-ICP-MS激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)NewWave公司生產(chǎn)的UP193FX型193nm ArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)，激光器來(lái)自德國(guó)ATL公司，ICP-MS為Agilent7500a，激光器波長(zhǎng)為193nm，脈沖寬度<4ns，束斑直徑為35μm，實(shí)驗(yàn)中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載體，鋯石微量元素含量用USGS參考玻璃(NIST SRM 610BCR-2G，BIR-1G)作為多外表，29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行定量計(jì)算，U-Pb同位素定年采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理采用ICPMSDataCal完成，鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和計(jì)算采用Isoplot/Ex-ver3完成。Lu-Hr同位素分析點(diǎn)與U-Pb定年分析點(diǎn)為同一位置。

鋯石原位Hf同位素微區(qū)分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)利用MC-LA-ICP-MS完成。分析所用儀器為Neptune Plus MC-ICP-MS，激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。Hf同位素測(cè)試點(diǎn)位置與U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)一致，或在同一鋯石的相同內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)域，測(cè)試中激光斑束直徑為44μm，每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30s的空白信號(hào)和50s的樣品信號(hào)。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)Hu Zhaochu等[65]。εHf(t)的計(jì)算采用176Lu衰常數(shù)為1.867±10-11yr-1，球粒隕石現(xiàn)今的176Hf/177Hf=0.282785、176Lu/177Hf=0.0336(Bouvier等[66])。Hf虧損地幔模式年齡(TDM1)的計(jì)算采用現(xiàn)今的虧損地幔176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384(Griffin等[67])。兩階段Hf模式年齡(TDM2(cc))計(jì)算，采用大陸地殼平均的176Lu/177Hf=0.015(Griffin等[68])。

3 分析結(jié)果

3.1 巖石地球化學(xué)

巖石地球化學(xué)、稀土元素和微量元素分析結(jié)果分別見(jiàn)表1～3 。變輝長(zhǎng)巖SiO2含量48.91%～50.98%，平均49.83%；Al2O3含量13.58%～15.21%，平均14.30%；低K(K2O含量0.47%～1.00%，平均0.76%)、Ti(TiO2含量0.94%～1.61%，平均1.22%)和P(P2O5含量0.06%～0.22%，平均0.12%)，K2O/Na2O為0.27%～0.31%。較高的Mg(MgO含量4.99%～6.09%，平均5.47%)、Ca(CaO含量7.50%～9.24%，平均8.52%)和Fe(TFe(FeO+Fe2O3)含量12.68%～15.10%，平均13.70%)。∑REE=(52.08～128.99)×10-6，∑LREE=(34.87～101.88)×10-6，∑HREE=(14.77～27.11)×10-6，稀土總量較低，輕稀土含量略高于重稀土。

表2 巖石稀土元素組成(10-6)

表3 巖石微量元素組成(10-6)

超基性巖SiO2含量41.01%；Al2O3含量15.50%；全堿(K2O+Na2O)含量2.63%；K2O/Na2O為0.41%；低Mg，MgO含量6.65%；CaO含量11.33%；高Fe，TFe(FeO+Fe2O3)含量17.57%；TiO2含量3.53%。

變輝長(zhǎng)巖(JD1431):∑REE=101.38×10-6，∑LREE=66.90×10-6，∑HREE=34.48×10-6，稀土總量較低，輕稀土含量略高于重稀土。

3.2 鋯石定年

(1)鋯石SHRIMP U-Pb定年

該樣品中鋯石多受后期改造，呈不規(guī)則狀、港灣狀，鋯石顆粒較大，多達(dá)200μm以上。這些鋯石內(nèi)部裂隙發(fā)育，CL圖像下呈深灰色無(wú)分帶或弱分帶結(jié)構(gòu)，部分發(fā)育淺色增生邊(圖4a，圖4b)。

(a)和(b)萊州山孫家變輝長(zhǎng)巖(JD1431)；(c)和(d)萊西前山珍超基性巖(JD1454)圖4 研究區(qū)基性—超基性巖樣品鋯石CL圖像

變輝長(zhǎng)巖(JD1431)分析點(diǎn)206Pbc(%)U(ppm)Th(ppm)Th/U206Pb?(ppm)207Pb?/206Pb?±%207Pb?/235U±%206Pb?/238U±%誤差相關(guān)系數(shù)206Pb/238U年齡(Ma)207Pb/206Pb年齡(Ma)不諧和度(%)JD1431-1．1MA-10099660．993480．13390．257．411．50．40111．50．992174±282150±4-1JD1431-2．1MA-4263450．841400．13240．527．001．60．38361．50．952093±272130±92JD1431-3．1MA-6715220．802240．13420．317．201．50．38901．50．982118±272153±62JD1431-4．1MA0．0110015990．623400．13280．277．251．50．39561．50．982149±272136±5-1JD1431-5．1MA0．034792890．621630．13191．007．221．80．39701．50．832155±282124±18-1JD1431-6．1MA-7126230．902440．13330．307．321．50．39841．50．982162±282142±5-1JD1431-7．1MA0．029077650．873130．13300．297．361．50．40151．50．982176±282137±5-2JD1431-8．1ME-103410．42290．11160．955．012．00．32561．70．881817±281826±170JD1431-9．1ME-126530．43370．11191．205．292．10．34291．70．821901±281830±22-4JD1431-10．1MA0．073052350．801020．13510．497．281．60．39071．60．952126±282165±92JD1431-11．1MA0．036054930．842040．13470．377．301．60．39311．50．972137±282160±61JD1431-12．1ME0．0597410．44270．11041．104．862．10．31931．80．841786±281806±211JD1431-13．1MA0．014183280．811380．13250．417．001．60．38301．50．972090±272132±72JD1431-14．1ME-128600．48360．11211．305．042．50．32582．10．861818±341834±231JD1431-15．1ME0．00106500．49300．10991．104．912．10．32401．70．841809±271797±20-1JD1431-16．1ME0．00171690．42460．11210．804．871．80．31481．60．901764±251834±144超基性巖(JD1454)分析點(diǎn)206Pbc(%)U(ppm)Th(ppm)Th/U206Pb?(ppm)207Pb?/206Pb?±%207Pb?/235U±%206Pb?/238U±%誤差相關(guān)系數(shù)206Pb/238U年齡(Ma)207Pb/206Pb年齡(Ma)不諧和度(%)JD1454-1．1-163430．27480．11330．815．291．50．33871．30．841880±211852±15-2JD1454-2．10．1110230．03310．11271．205．471．80．35201．40．761944±231844±21-5JD1454-3．1-11770．07350．11190．905．381．60．34841．30．831927±221830±16-5JD1454-4．10．009360．07290．11211．005．541．80．35811．40．821973±251834±18-8JD1454-5．1-8530．03250．11421．205．421．90．34441．40．771908±241868±21-2JD1454-6．1-578220．041890．12930．366．771．30．37981．30．962075±232089±61JD1454-7．10．09189780．42570．11100．785．371．50．35081．30．851939±211815±14-7JD1454-8．1-109200．19340．11280．945．661．70．36381．40．832000±241846±17-8JD1454-9．1-201480．24580．11400．785．301．50．33721．30．851873±211863±14-1JD1454-10．1-290950．34830．11190．705．131．40．33241．20．871850±191831±13-1JD1454-11．1-198600．31590．11150．695．331．40．34681．20．871920±201823±13-5JD1454-12．10．03184400．23550．11130．715．321．50．34701．30．871920±211820±13-5JD1454-13．1-11820．02340．114810．005．341．70．33721．40．811873±221877±180JD1454-14．10．117560．09240．11162．205．672．80．36841．70．612022±291826±40-11JD1454-15．10．019920．03280．11361．305．251．90．33531．40．751864±231858±230JD1454-16．10．00533240．051710．12810．426．601．30．37381．20．952047±222072±71

10個(gè)測(cè)試點(diǎn)分析在深灰色無(wú)分帶或弱分帶區(qū)域，其U含量為(235～966)×10-6，Th/U比值為0.62～0.99，207Pb/206Pb年齡分布在2124～2165Ma之間(表4)，加權(quán)平均年齡為2145±8Ma(MSWD=3.2，圖5a)，該年齡應(yīng)代表輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。6個(gè)測(cè)試點(diǎn)分析在淺色邊部，給出相對(duì)低的U含量(97～171)×10-6，Th/U比值為0.42～0.49，207Pb/206Pb年齡為1797～1834Ma，加權(quán)平均年齡為1823 ±15Ma(MSWD=0.66，圖5a)，該年齡代表后期變質(zhì)作用的時(shí)代。

超基性巖(JD1454):樣品中鋯石呈柱狀、橢球狀，粒徑約50～150μm。CL圖像顯示，該樣品中少量鋯石發(fā)育核-幔-邊結(jié)構(gòu)，多數(shù)鋯石核部改造完全，僅保留?！叀：瞬夸喪l(fā)光較弱，為深灰色，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不明顯。鋯石幔部發(fā)光相對(duì)較強(qiáng)，為淺灰色—白色，無(wú)分帶或弱分帶結(jié)構(gòu)。邊部則為灰色無(wú)分帶結(jié)構(gòu)(圖4c，圖4d)。對(duì)兩顆鋯石的核部進(jìn)行了U-Pb測(cè)年，其U含量為(533～578)×10-6，Th/U比值為0.04～0.05，207Pb/206Pb年齡為2072～2089Ma，加權(quán)平均年齡為2082±10Ma(MSWD=2.9，圖5b)，該年齡可能代表外來(lái)鋯石或重結(jié)晶鋯石的年齡。14個(gè)測(cè)試點(diǎn)分析在灰色邊部，它們具有相對(duì)低的U含量(75～290)×10-6，相應(yīng)的Th/U比值為0.02～0.42，207Pb/206Pb年齡為1815～1877Ma，加權(quán)平均年齡為1839±9Ma(MSWD=1.4，圖5b)，指示超基性巖遭受古元古代晚期變質(zhì)作用的影響。

(a)萊州山孫家變輝長(zhǎng)巖(JD1431)；(b)萊西前山珍超基性巖(JD1454)圖5 巖石的SHRIMP鋯石U-Pb諧和圖

圖6 平度三埠李家變輝長(zhǎng)巖(D015)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和LA-MC-ICP-MS U-Pb諧和圖

(2)LA-ICP-MS U-Pb定年

變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(D015):鋯石受后期改造，以次渾圓—渾圓柱粒狀、碎塊狀為主，個(gè)別呈半自形雙錐柱狀，透明、個(gè)別半透明；鋯石打點(diǎn)位置多數(shù)為巖漿鋯石結(jié)晶生長(zhǎng)環(huán)帶，部分鋯石打點(diǎn)位置為變質(zhì)增生邊。鋯石CL圖像顯示：樣品的大多數(shù)自形鋯石具有結(jié)晶成分環(huán)帶，部分具殘留鋯石核。對(duì)鋯石進(jìn)行了40個(gè)分析點(diǎn)的年齡測(cè)定，分析點(diǎn)多數(shù)為巖漿結(jié)晶鋯石，部分測(cè)點(diǎn)打在變質(zhì)增生邊；深色殘留鋯石均未做年齡測(cè)定(圖6)。35個(gè)測(cè)試點(diǎn)分析在模糊的震蕩環(huán)帶、弱分帶或無(wú)分帶區(qū)域，其U含量為(48～367)×10-6，Th/U比值為0.30～1.17，207Pb/206Pb年齡分布在1992～2399Ma之間(表5)，加權(quán)平均年齡為2137±33Ma(MSWD=2.3)(圖6)，該年齡應(yīng)代表變輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。2個(gè)測(cè)試點(diǎn)分析在淺色邊部，給出非常高的U含量(1432～2202)×10-6，非常高的Th/U比值，為8.54～15.38，207Pb/206Pb年齡為1852～1899Ma，該年齡代表后期變質(zhì)作用的時(shí)代。2個(gè)測(cè)點(diǎn)核部年齡2665±34Ma和2399±45Ma，可能為捕獲鋯石。

3.3 鋯石Lu-Hf同位素組成

對(duì)樣品JD1431和JD1454的巖漿鋯石進(jìn)行了Hf同位素分析(表6)。變輝長(zhǎng)巖樣品JD1431共分析了16個(gè)點(diǎn)的Hf同位素組成。10個(gè)分析在原巖巖漿鋯石區(qū)域的測(cè)試點(diǎn)給出的εHf(t)值和TDM2分別為-11.1～-2.1，2859～3408Ma。6個(gè)變質(zhì)邊的εHf(t)值為-3.7～-2.5，TDM2=2635～2712Ma。

超基性巖(JD1454)中殘留的巖漿鋯石很少，通過(guò)Hf測(cè)試，2顆殘留的巖漿鋯石的εHf(t)值為4.6～5.3，TDM2=2355～2398Ma。其余測(cè)試點(diǎn)均分布在變質(zhì)鋯石區(qū)域，它們的εHf(t)值為-2.9～3.7，TDM2=2264～2674Ma。

圖7 巖石SiO2-K2O圖解

圖8 巖石TAS圖解

4 討論

4.1 地球化學(xué)類(lèi)型

變輝長(zhǎng)巖在SiO2-K2O圖解上落入鈣堿性區(qū)(圖7)，屬鈣堿性巖。里特曼指數(shù)σ為0.62～3.32，堿度率A.R為1.22～1.51，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.05～1.39，均大于1，屬于偏鋁質(zhì)巖石。在TAS圖解上投點(diǎn)樣品落于輝長(zhǎng)巖區(qū)域(圖8)。

超基性巖在SiO2-K2O圖解上落入鈣堿性區(qū)和高鉀鈣堿性區(qū)界線的向下延長(zhǎng)線上(圖7)，顯示了低硅貧鉀特征。堿度率A.R為1.22，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.11，屬于偏鋁質(zhì)巖石。在TAS圖解上投點(diǎn)樣品落于橄欖輝長(zhǎng)巖邊部。

表5 鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡數(shù)據(jù)

基性—超基性巖δEu=0.88～1.24，無(wú)明顯Eu異常；(La/Yb)N=1.7～3.32，在稀土配分曲線上表現(xiàn)為平緩型(圖9a)，輕重稀土分餾不明顯，說(shuō)明巖漿熔融程度較高。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上(圖9b)，變輝長(zhǎng)巖以較高的Rb，Ba含量與較低的Th,Nb,P,Ti含量為特征，這表明幔源巖漿快速堆晶，結(jié)晶分異較差。對(duì)于變輝長(zhǎng)巖蛛網(wǎng)圖上曲線形態(tài)大致一致，但是平度地區(qū)的和萊州地區(qū)的相差較大，超基性巖則差別更大。說(shuō)明區(qū)域位置不同，巖漿成分和演化有差異。

表6 巖漿鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果

圖9 巖石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough,1989[69])

4.2 形成時(shí)代及變質(zhì)年齡

該文SHRIMP U-Pb法獲得變輝長(zhǎng)巖巖漿鋯石年齡在2124～2165Ma之間，加權(quán)平均年齡為2145±8Ma，LA-ICP-MS U-Pb法獲得變輝長(zhǎng)巖巖漿鋯石年齡在1992～2233Ma之間，加權(quán)平均年齡為2137±33Ma，2個(gè)年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)基本一致。因此，膠北地區(qū)變基性巖的形成年齡在～2.10Ga。與劉建輝等[14]在昌邑地區(qū)、劉平華等[21]在萊陽(yáng)西留村發(fā)現(xiàn)～2.10Ga的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖一致。SHRIMP U-Pb法獲得超基性巖殘留巖漿鋯石年齡在2072～2089Ma，加權(quán)平均年齡為2082±10Ma，說(shuō)明超基性巖形成年齡可能在～2.10Ga之后，推斷較變輝長(zhǎng)巖形成年齡稍晚，其形成時(shí)代可能也在～2.10Ga。

王惠初等[26]測(cè)得昌邑蓮花山隱伏花崗巖的鋯石U-Pb年齡為2.17Ga，Lan Tingguang等[70]測(cè)得東辛莊侵入粉子山群的鉀長(zhǎng)花崗巖和鈉長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年齡為2.19Ga和2.17Ga，肖志斌等[28]測(cè)得昌邑博陸山鉀長(zhǎng)花崗片麻巖巖漿鋯石年齡為2.10Ga。田瑞聰?shù)萚60]獲得昌邑地區(qū)片麻狀二長(zhǎng)花崗巖年齡為2.05～2.19Ga。所以，昌邑地區(qū)片麻狀二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡為2.05～2.19Ga之間。劉福來(lái)[38]在福山和萊西分別發(fā)現(xiàn)2181±12Ma和2095±12Ma的二長(zhǎng)花崗片麻巖。說(shuō)明古元古代巖漿活動(dòng)在該區(qū)域確有分布，與華北克拉通古元古代期間(2300～1950Ma)的構(gòu)造熱事件[71]相一致，說(shuō)明古元古代在該區(qū)轉(zhuǎn)為伸展機(jī)制。

變輝長(zhǎng)巖中存在繼承鋯石，該次在1個(gè)樣品中測(cè)得2顆繼承鋯石的年齡為2399Ma、2665Ma，說(shuō)明基性巖漿上升過(guò)程中捕獲了部分早期TTG巖石，或者有早期地殼物質(zhì)的熔融。

鋯石SHRIMP U-Pb法獲得變輝長(zhǎng)巖變質(zhì)年齡為1823 ± 15Ma，獲得超基性巖的變質(zhì)年齡為1839±9Ma；鋯石LA-ICP-MS U-Pb法獲得變輝長(zhǎng)巖變質(zhì)年齡為1852 ± 17 Ma～1899±63Ma。與膠北基性高壓麻粒巖及泥質(zhì)高壓麻粒巖變質(zhì)年齡1863 ± 41Ma[29-31]、變輝長(zhǎng)巖變質(zhì)年齡1865 ± 11Ma[72]在誤差范圍內(nèi)一致。佐證了膠北地區(qū)中元古代早期區(qū)域變質(zhì)作用的普遍性。

4.3 巖漿源區(qū)

鋯石Lu-Hf同位素能夠示蹤巖漿源區(qū)、巖石成因及約束地殼形成演化的重要方法。鋯石εHf(t)值反映了巖漿源區(qū)的組成特征，正的εHf(t)值代表虧損地?；驈奶潛p地幔中新增生的年輕地殼，指示來(lái)自新生地殼的重熔，而負(fù)的εHf(t)值則表明來(lái)自老地殼的熔融[73-75]。膠北地區(qū)變輝長(zhǎng)巖εHf(t)值為-11.1～-2.1，在T-εHf(t)圖解(圖10)上，數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在球粒隕石Hf同位素演化線以下，位于3.0Ga的地殼演化線附近及其以下，表明來(lái)自于地幔的巖漿受到陸殼物質(zhì)的強(qiáng)烈影響。超基性巖εHf(t)值為4.6～5.3，在T-εHf(t)圖解(圖10)上，數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在球粒隕石Hf同位素演化線以上，位于2.0Ga和2.5Ga的地殼演化線之間，表明源區(qū)主要為古元古代虧損地?；蚱湫律貧そM分，來(lái)自深源。總體反映該地區(qū)由早期的擠壓機(jī)制轉(zhuǎn)為古元古代的伸展機(jī)制。

圖10 鋯石Hf同位素圖解

5 結(jié)論

(1)膠北地區(qū)基性—超基性巖為偏鋁質(zhì)巖石，具有低硅貧鉀的特征，變輝長(zhǎng)巖以較高的Rb，Ba含量與較低的Th,Nb,P,Ti含量為特征，表明幔源巖漿快速堆晶，結(jié)晶分異較差。無(wú)明顯Eu異常；(La/Yb)N=1.75～3.5，在稀土配分曲線上表現(xiàn)為平緩型，輕重稀土分餾不明顯，巖漿熔融程度較高。

(2)獲得膠北地區(qū)基性巖巖漿鋯石年齡～2.1Ga，形成時(shí)代為古元古代，與區(qū)域上古元古代構(gòu)造熱事件一致。鋯石SHRIMP法獲得變輝長(zhǎng)巖形成年齡為2145±8Ma，超基性巖形成年齡可能也為～2.1Ga，鋯石LA-ICP-MS U-Pb法獲得變輝長(zhǎng)巖形成年齡為2112±22Ma。與該地區(qū)變質(zhì)花崗巖年齡大致一致，為伸展機(jī)制。同時(shí)獲得變輝長(zhǎng)巖～2.4Ga，～2.7Ga的2組繼承鋯石年齡和～1.8Ga的變質(zhì)年齡。

(3)根據(jù)鋯石原位Lu-Hf同位素測(cè)試分析，基性巖漿作用過(guò)程中受到古老陸殼物質(zhì)的強(qiáng)烈影響。變質(zhì)超基性巖源區(qū)主要為古元古代虧損地?；蚱湫律貧そM分?？傮w反映該地區(qū)由早期的擠壓機(jī)制轉(zhuǎn)為古元古代的伸展機(jī)制。

致謝：感謝兩位審稿人對(duì)文章提出了很好的修改意見(jiàn)。

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