膠東西北部北截巖體巖石成因：鋯石U-Pb年齡、巖石地球化學與Sr-Nd-Pb同位素制約

宋英昕 于學峰 李大鵬,3 耿科 尉鵬飛,3 左曉敏 王秀鳳

1. 自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東省地質科學研究院，濟南2500132. 山東離子探針中心，濟南 2500133. 中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室，北京 1000834. 山東省地質博物館，濟南 2500141.

膠東半島西北部是我國重要的金礦床密集區(qū)，三山島、焦家、新城、玲瓏、臺上等超大型金礦床分布于該區(qū)(圖1)。區(qū)內的晚侏羅世玲瓏型花崗巖和早白堊世郭家?guī)X型花崗巖賦存了膠東95%以上的金資源儲量，是膠東金礦最主要的賦礦圍巖(Yangetal., 2006, 2016a; Zhai and Santosh, 2013; Goldfarb and Santosh, 2014; Yanetal., 2014; Dengetal., 2015a, b, 2018)。賦礦的郭家?guī)X型花崗巖一直是國內外學者研究的熱點(Dengetal., 2003a, 2011; Chenetal., 2005; Lietal., 2006; Fanetal., 2007; Yangetal., 2008, 2009, 2014; Tanetal., 2012; Yang and Badal, 2013; 楊立強等，2014, 2020)。然而，目前對于郭家?guī)X型花崗巖的成因或其形成的大地構造背景及其與金成礦的關系，尚存在較多的不同意見。在花崗巖類成因方面，一些學者將其歸為埃達克巖石，認為俯沖增厚的大陸地殼部分熔融形成郭家?guī)X花崗巖(Houetal., 2007; Zhangetal., 2010; Deng and Wang, 2016; Dengetal., 2017a, b)；許多研究者認為其屬于高Ba-Sr花崗巖(劉躍等，2014；王中亮等，2014)，是殼幔相互作用的結果(Yangetal., 2012; Yang and Badal, 2013; 劉躍等，2014；王中亮等，2014)；此外，楊進輝等(2003)則認為郭家?guī)X型花崗巖地球化學特征類似于年輕的TTG(<3.0Ga)和Na質花崗巖，是由下地殼鎂鐵質巖石脫水部分熔融作用形成的。在花崗巖類與金成礦的關系方面，許多研究者認為金礦床為郭家?guī)X型花崗巖巖漿期后熱液礦床(Wangetal., 1998；李士先等，2007；羅賢冬等，2014)；也有研究者提出，膠東金礦成礦主要與早白堊世中期的偉德山型花崗巖及其同期的脈巖、火山巖有關(劉輔臣等，1984；孫景貴等，2000；羅振寬等，2001；宋明春，2014)，早白堊世中期大規(guī)模巖漿作用引發(fā)了強烈的流體活動和成礦物質活化(Songetal., 2014, 2015; 宋明春等, 2014)。可見，進一步研究郭家?guī)X型花崗巖巖的成因，對深化理解膠東早白堊世大規(guī)模金成礦的大地構造背景及巖漿活動與金礦化的關系具有十分重要的意義。

前人對歸屬于郭家?guī)X型花崗巖的郭家?guī)X巖體、叢家?guī)r體、上莊巖體、新城巖體等的巖石地球化學、同位素地球化學和同位素年代學做過詳細系統(tǒng)的研究(楊進輝等，2003；Houetal., 2007; Zhangetal., 2010；Yangetal., 2012, 2006; Yang and Badal, 2013；Wangetal., 2014; 羅賢冬等，2014；劉躍等，2014；王中亮等，2014)，而對同屬于郭家?guī)X型花崗巖的北截巖體僅進行過同位素年齡測試工作(Wangetal., 1998；耿科等，2015)。本文通過對北截巖體進行詳細的野外地質調查和顯微鏡下觀察，區(qū)分出細?；◢忛W長巖、含斑細?；◢忛W長巖、斑狀中?；◢忛W長巖、斑狀粗?；◢忛W長巖及花崗偉晶巖脈5種侵入巖，并對其進行了系統(tǒng)的礦物化學、主微量元素地球化學、鋯石U-Pb年齡和Sr-Nd-Pb同位素研究，確定了北截巖體的地球化學類型，進一步約束了郭家?guī)X型花崗巖的形成時代及巖石成因，揭示了其成巖構造環(huán)境，探討了巖漿活動與金成礦的關系。

1 區(qū)域地質概況

膠西北位于華北克拉通東南緣膠東半島西北部(圖1；Dengetal., 2003a, b; Tanetal., 2008)，蘇魯超高壓變質帶北部，郯廬斷裂帶東側，區(qū)內廣泛發(fā)育NNE向展布的郯廬斷裂系的各級構造。其結晶基底巖系主要由中-新太古代TTG質花崗片麻巖、新太古代膠東巖群、古元古代粉子山群和荊山群，及新元古代蓬萊群變質巖組成(Tametal., 2011；Lietal., 2012)。區(qū)域中生代巖漿活動十分發(fā)育，主要為晚侏羅世玲瓏型花崗巖、早白堊世早期郭家?guī)X型花崗巖和早白堊世中期偉德山型花崗巖(艾山花崗巖體)(圖1；Sunetal., 2007; Maetal., 2014; Wangetal., 2014)。玲瓏型花崗巖巖性主要為黑云母花崗巖，其鋯石U-Pb年齡為166～149Ma(Jiangetal., 2012; Yangetal., 2012)，被認為是加厚的下地殼(主要是TTG質花崗片麻巖和膠東巖群)部分熔融的產物(Zhangetal., 2010; Jiangetal., 2012)。郭家?guī)X型花崗巖侵入于玲瓏型花崗巖體中，由郭家?guī)X、叢家、北截、上莊、新城和三山島等巖體組成(圖1)，總面積約514km2，各巖體呈北東東向不連續(xù)帶狀分布，自東向西巖體面積由大變小。巖性主要為二長閃長巖、石英二長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖，其鋯石U-Pb年齡為132～126Ma(Houetal., 2007; Yangetal., 2012)。

圖2 北截巖體地質圖(據耿科等，2015修改)Fig.2 Geological map of Beijie pluton (modified after Geng et al., 2015)

北截巖體位于叢家?guī)r體西南側，形態(tài)為近東西向的橢圓狀，出露面積約15km2，主要由花崗閃長巖組成，呈巖株狀侵入玲瓏巖體中(圖2，宋明春和王沛成，2003)。偉德山型花崗巖的艾山巖體侵入郭家?guī)X型花崗巖和玲瓏型花崗巖中，呈近南北走向將郭家?guī)X巖體切割為東西兩部分，主要由斑狀中粗粒二長花崗巖組成，含少量花崗閃長巖，形成時間為116±1Ma(Gossetal., 2010)，被認為是來源于幔源基性巖漿與殼源酸性巖漿相互作用產生的基性巖漿底侵引起的地殼底部巖石部分熔融形成的(Gossetal., 2010；楊寬等，2012)。在研究區(qū)東部的藏格莊盆地及研究區(qū)以南的膠萊盆地中，發(fā)育有與早白堊世花崗巖同時代(130～110Ma)的青山群火山巖(Fanetal., 2001; Liuetal., 2009)，由玄武巖、玄武粗安巖、粗面巖、安山巖、流紋巖等組成(宋明春和王沛成，2003)，其成因是交代的富集巖石圈地幔部分熔融形成(Fanetal., 2001)。

2 樣品采集與巖相學特征

以往區(qū)域地質調查將北截巖體劃歸為郭家?guī)X序列大草屋單元，認為這一巖體是由斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖組成(宋明春和王沛成，2003)的單一巖性侵入體。我們通過詳細的野外觀察發(fā)現(xiàn)，北截巖體巖性組成并非單一，是由多種巖性侵入體組成的復式巖體。野外宏觀上，巖石呈灰白色至淺肉紅色，根據粒度大小和有無斑晶，分為細粒花崗閃長巖、含斑細?；◢忛W長巖、斑狀中粒花崗閃長巖、斑狀粗?；◢忛W長巖和花崗偉晶巖脈。本文在認真觀察識別各種巖性侵入體的基礎上，于招遠市大劉家村北400m處自然露頭和招遠市北朱家村西北700m處人工采石坑，采集了新鮮的花崗閃長巖和花崗偉晶巖脈樣品(圖2)。

花崗閃長巖主要造巖礦物為斜長石(45%～50%)、鉀長石(20%～22%)、石英(20%～25%)和少量黑云母(5%～7%)、角閃石(1%～5%)，副礦物有鋯石、磷灰石、磁鐵礦等。具似斑狀結構的花崗閃長巖，斑晶主要為鉀長石，粒徑多1～3cm，偶見石英斑晶；基質由長英質礦物和暗色礦物組成。斜長石呈自形-半自形板狀，聚片雙晶較為發(fā)育，部分大顆?？梢姯h(huán)帶構造。鉀長石呈半自形-他形粒狀，少數大顆?？梢娍ㄊ诫p晶。石英呈他形粒狀充填在長石顆粒間，粒度大小不一，常呈集合體狀分布，與長石一起形成粗-細?；◢徑Y構(圖3)。黑云母呈細小碎片、長條狀，角閃石呈柱狀分布于石英與長石的邊緣。其中，斑狀粗粒花崗閃長巖(BJ1，圖3a，b)，呈似斑狀結構，斑晶含量約20%，粒徑10～30mm，基質呈粗粒半自形粒狀結構，粒徑0.5～1mm；斑狀中?；◢忛W長巖(BJ3，圖3e，f)，呈似斑狀結構，斑晶含量約20%，粒徑10～30mm，基質呈中粒半自形粒狀結構，粒徑0.25～0.5mm；細?；◢忛W長巖(BJ4，圖3g，h)，呈細粒半自形粒狀結構，主要礦物粒徑0.05～0.25mm；含斑細粒花崗閃長巖(BJ5，圖3i，j)，呈似斑狀結構，斑晶含量約5%，粒徑10mm左右，基質呈細粒半自形粒狀結構，粒徑0.05～0.25mm。

圖3 北截巖體手標本及顯微鏡照片(a)淺肉紅色斑狀粗?；◢忛W長巖；(b)鉀長石斑晶；(c)淺肉紅色花崗偉晶巖；(d)石英呈集合體狀分布；(e)淺肉紅色斑狀中?；◢忛W長巖；(f)中粒半自形粒狀結構；(g)淺灰白色細粒斑狀花崗閃長巖；(h)細粒半自形粒狀結構；(i)淺肉紅色-灰白色含斑細?；◢忛W長巖；(j)環(huán)帶狀斜長石斑晶. Q-石英；Kfs-鉀長石；Pl-斜長石；Bt-黑云母Fig.3 Petrological characteristics of Beijie pluton(a) light flesh-pink porphyritic megagrained granodiorite; (b) K-feldspar phenocysts; (c) light flesh-pink granite pegmatite; (d) quartz concentrated in distribution; (e) light flesh-pink porphyritic medium-grained granodiorite; (f) medium-grained hypidiomorphic texture; (g) light off-white porphyritic fine-grained granodiorite; (h) fine-grained hypidiomorphic texture; (i) light flesh-pink to off-white porphyritic fine-grained granodiorite; (j) plagioclase phenocryst with zone. Q-quartz; Kfs- K-feldspar; Pl-plagioclase; Bt-biotite

花崗偉晶巖呈脈狀侵入花崗閃長巖中，具花崗偉晶結構(BJ2，圖3c，d)，主要由斜長石(45%～50%)、鉀長石(20%～22%)和石英(20%～25%)組成，含有少量角閃石(1%～5%)和副礦物磁鐵礦等。鉀長石呈半自形-他形粒狀，晶體粒度10～30mm，斜長石呈自形-半自形板狀，聚片雙晶較為發(fā)育。石英呈他形粒狀充填在長石顆粒間，粒度大小不一，常呈集合體狀分布。

3 分析方法

3.1 電子探針分析

電子探針測試工作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，儀器型號為日本電子(JEOL)JXA-8230，波譜分析所用加速15kV，電流1×10-8A，束斑直徑1～10μm。所用標準樣品均為加拿大Astimex標樣。

3.2 主量和微量元素分析

主量元素、微量元素的分析測試工作分別是在自然資源部濟南礦產資源監(jiān)督檢測中心和核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成的。主量元素分析使用Philips PW2404型X熒光光譜儀(XRF)完成，分析精度優(yōu)于1%，其中FeO采用化學容量法測定， Fe2O3T為熒光光譜儀(XRF)測試所得的全鐵的量，F(xiàn)eO的含量是通過濕化學分析方法得到的；微量元素分析使用Finnigan MAT Element I型電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)完成，分析精度多小于3%，溫度20℃，濕度30%。測試過程中分別使用國際標準進行監(jiān)控。

3.3 鋯石LA-ICP-MS年齡測定

鋯石的分選在廊坊市峰澤源巖礦檢測技術實驗室完成的，先將巖樣粉碎至300μm，再用浮選和電磁選方法分離，最后在雙目鏡下進行單顆粒鋯石挑選。靶樣、鋯石透射光、反射光顯微照相以及鋯石陰極發(fā)光(CL)顯微照相均由中國地質大學(北京)科學研究院制作和完成的。鋯石LA-ICP-MS U-Pb測試工作在北京鋯年領航科技有限公司的激光等離子體質譜實驗室完成，分析儀器為美國New Wave Research Inc公司生產的193nm激光剝蝕進樣系統(tǒng)(UP193SS)和美國Agilent科技有限公司生產的Agilent7500a型四級桿等離子體質譜儀聯(lián)合構成的激光等離子體質譜儀(LA-ICP-MS)。工作條件為：測試點束斑直徑30μm，激光頻率10Hz，預剝蝕時間5s，剝蝕采樣時間45s，ICP-MS輔助氣為Ar，流速1.13L/min，數據處理軟件為Glitter4.4.1。年齡計算以標準鋯石91500為外標進行同位素比值校正，標準鋯石TEMORA和Qinghu為監(jiān)控盲樣；元素含量以國際標樣NIST610為外標，Si為內標計算NIST612和NIST614為監(jiān)控盲樣。204Pb標準值和校正參考Anderson(1984)。實驗詳細方法參考Songetal.(2010)和Wangetal.(2012)。

3.4 Sr-Nd-Pb同位素分析

Sr-Nd-Pb同位素測試在北京科薈測試技術有限公司完成。使用儀器為Finnigan MAT262多通道質譜儀(LA-MC-ICPMS)。Sr和Nd同位素比值測定分別采用87Sr/88Sr=0.1194、146Nd/144Nd=0.7219進行標準化，詳細的實驗流程見Zhangetal.(2002)。鉛同位素分析采用HF酸(2% HNO3)在高溫高壓條件下將粉末樣品完全溶解，在裝有交換柱上分離純化Pb樣品，質量分餾校正系數為每質量單位1‰，該校正系數源于對鉛標準物質NBS981的大量測試所獲得的數據。實驗中國際標樣分析結果分別為NBS 98787Sr/86Sr=0.710248±13(2SD，n=35)；GSB Nd143Nd/144Nd=0.512185±8(2SD，n=68)；CAGS Pb206Pb/204Pb=17.9708±0.0009(2SD，n=22)，207Pb/204Pb=15.5626±0.0010(2SD，n=22)，208Pb/204Pb=38.4059±0.0024(2SD，n=22)。

4 分析結果

4.1 礦物化學

對北截巖體斑狀粗?；◢弾r(BJ1-1)和細?；◢忛W長巖(BJ4-1)中的黑云母進行了電子探針分析(表1)，結果表明這兩組巖石中黑云母成分沒有顯著差別，均具有富MgO、FeOT、高Al2O3，低TiO2的特點。斑狀粗?；◢弾r中黑云母MF值為0.44～0.47，F(xiàn)e/(Fe+Mg)值為0.48～0.52；細?；◢忛W長巖中黑云母MF值為0.37～0.39，F(xiàn)e/(Fe+Mg)值為0.56～0.60。

4.2 主量和微量元素

選擇北截巖體中五組共20件樣品進行巖石地球化學分析，五組樣品分別為斑狀粗?；◢忛W長巖、斑狀中?；◢忛W長巖、細粒花崗閃長巖、含斑細粒花崗閃長巖和花崗偉晶巖，其主量、微量和稀土元素組成見表2。

4.2.1 主量元素

所有花崗閃長巖樣品SiO2含量為70.82%～74.40%，K2O含量為1.39%～4.91%，Na2O含量為4.40%～5.74%，總堿值(Na2O+K2O)為6.92%～9.31%。在TAS圖解中，樣品投點于接近花崗閃長巖的花崗巖范圍(圖4a)；在SiO2-K2O圖解(圖4b)上，主要投點于高鉀鈣堿性-鈣堿性系列；巖石的鎂指數(Mg#)為21.93～30.11，鋁指數(A/CNK)為1.43～1.60，屬于過鋁質花崗巖(圖4c)。

圖4 北截巖體TAS圖解(a，據Middlemost, 1994)、SiO2-K2O圖解(b，據Morrison, 1980)和A/CNK-A/NK圖解(c，據Middlemost, 1994)圖5、圖8、圖10、圖11、圖13圖例同此圖Fig.4 TAS diagram (a, after Middlemost, 1994), SiO2 vs. K2O diagram (b, after Morrison, 1980) and A/CNK vs. A/NK diagram (c, after Middlemost, 1994) for the Beijie plutonThe legends in Fig.5, Fig.8, Fig.10, Fig.11, Fig.13 are the same as in this figure

圖5 北截巖體花崗閃長巖和偉晶巖主量元素與SiO2協(xié)變圖Fig.5 Diagrams of SiO2 vs. predominant oxides of the granodiorite and pegmatite from Beijie pluton

花崗偉晶巖SiO2含量相對較高，為73.27%～76.80%，K2O含量為4.19%～7.20%，鉀含量較高，Na2O含量為3.27%～4.42%，Na2O+K2O值為8.14%～10.47%。在TAS圖解中，樣品落入花崗巖范圍(圖4a)；在SiO2-K2O圖解上屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列(圖4b)；鎂指數(Mg#)為6.69～14.09，鋁指數(A/CNK)為1.29～1.39，屬于過鋁質花崗巖(圖4c)。

在Harker圖解上(圖5)，花崗閃長巖和偉晶巖的SiO2與其余的氧化物之間具有良好的相關性，SiO2含量與TiO2、Fe2O3T、MgO、CaO、P2O5和MnO含量呈負相關，與K2O含量呈正相關，而且由含斑細?；◢忛W長巖-斑狀中粒花崗閃長巖-斑狀粗?；◢忛W長巖-細粒花崗閃長巖-花崗偉晶巖呈連續(xù)演化關系。

圖6 北截巖體球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網圖(b)(標準化值據Sun and McDonough, 1989)埃達克巖石數據引自Martin(1999)Fig.6 REE chondrite-normalized patterns (a) and primitive mantle-normalized spider diagrams (b) of the granodiorite and pegmatite from Beijie pluton (normalization values after Sun and McDonough, 1989)The data for adakitic granitoids from Martin(1999)

圖7 北截巖體花崗閃長巖和偉晶巖鋯石陰極發(fā)光圖像(a、b)和鋯石U-Pb年齡諧和圖(c、d)Fig.7 CL images (a, b) and U-Pb concordia diagrams (c, d) of zircons for the granodiorite and pegmatite from Beijie pluton

4.2.2 微量元素與稀土元素

所有花崗閃長巖的樣品的微量元素和稀土元素特征都高度一致。其∑REE為25.57×10-6～85.41×10-6，(La/Yb)N=18.39～45.76，LREE/HREE比值為13.13～21.40，指示輕、重稀土元素發(fā)生了強烈分異；δEu為1.16～2.61，具有較為明顯的正銪異常；δCe為0.79～1.33，具有較弱的鈰負異常到較弱的鈰正異常；稀土配分曲線為右傾型式(圖6a)，LREE高度富集，HREE相對虧損且曲線較平坦。在原始地幔標準化微量元素蛛網圖上(圖6b)，花崗閃長巖的微量元素顯示富集Rb、Sr、Ba、Pb等大離子親石元素(LILE)，虧損Nd、Ta、Zr、Hf等高場強元素(HFSE)，與郭家?guī)X巖體花崗閃長巖和新城巖體二長花崗巖的特征相似(楊進輝等，2003；王中亮等，2014)。

花崗偉晶巖與花崗閃長巖的稀土特征略有不同，∑REE為7.60×10-6～26.98×10-6，(La/Yb)N=1.58～6.09，指示輕、重稀土元素分餾較弱；LREE/HREE 比值為2.61～7.21，呈LREE一般富集的右傾分布型式(圖6a)；δEu為0.94～7.54，具有弱的負銪異常到強的正銪異常，其中一個樣品的正銪異?？蛇_7.54；δCe為1.01～1.31，具有弱的鈰正異常。花崗偉晶巖的其他微量元素特征與花崗閃長巖相似，在原始地幔標準化微量元素蛛網圖上(圖6b)，花崗偉晶巖的微量元素顯示富集Rb、Sr、Ba、Pb等大離子親石元素(LILE)，其中高度富集Pb，虧損Nd、Ta、Zr、Hf等高場強元素(HFSE)。

4.3 鋯石 U-Pb年齡

對北截巖體斑狀粗?；◢忛W長巖(BJ1-1)和花崗偉晶巖(BJ2-1)2件樣品進行鋯石U-Pb年齡測定。鋯石多為淺灰色，自形柱狀、短柱狀，晶形完整，表面光滑。陰極發(fā)光照片顯示(圖7a，b)，絕大多數鋯石具有振蕩環(huán)帶，屬于巖漿結晶期鋯石。大多數鋯石都具有核幔結構，反映其繼承性生長的特點。樣品中鋯石顆粒較大，內部結構清晰，環(huán)帶規(guī)整，長寬比1:1.5～1:5，符合巖漿鋯石的特征。內核多為渾圓狀，淺白色，表明較老。部分鋯石結晶后又經受過流體作用，具有一層暗色邊緣。U含量較低，為42×10-6～1388×10-6，Th含量為26×10-6～903×10-6，Th/U比值為0.04～1.17，變化不大且接近于1 (表3)，也反映這些鋯石均屬巖漿成因。

表5 北截巖體花崗閃長巖和花崗偉晶巖Pb同位素組成

圖8 北截巖體La/Sm-La(a)和Rb/Nb-Rb/Zr(b)相關圖解 (底圖據譚俊等，2006)Fig.8 La/Sm vs. La (a) and Rb/Nb vs. Rb/Zr (b) diagrams for the granodiorite and pegmatite of the Beijie pluton (base map after Tan et al., 2006)

BJ1-1樣品的16個測點取得了較為一致的206Pb/238U 年齡，波動范圍為128.9～133.8Ma，加權平均值為131.53±0.86Ma(MSWD=1.2)(表3、圖7c)。

BJ2-1樣品的10個測點取得了較為一致的206Pb/238U年齡，波動范圍為125.5～130.4Ma，加權平均值為127.4±1.3Ma(MSWD=1.7)(表3、圖7d)。

4.4 Sr-Nd-Pb同位素

對北截巖體中的斑狀粗粒花崗閃長巖(BJ1)、花崗偉晶巖脈(BJ2)、斑狀中?；◢忛W長巖(BJ3)、細?；◢忛W長巖(BJ4)、含斑細粒花崗閃長巖(BJ5)進行Sr、Nd、Pb同位素測試分析，實驗結果列于表4。

結果顯示，北截巖體5種樣品的Sr-Nd同位素特征比較相似，顯示了同源巖漿的特性。花崗閃長巖的87Sr/86Sr值(0.710883～0.712100)略低于花崗偉晶巖(0.713065～0.713373)，εNd(t)值(-16.57～-11.17)略高于花崗偉晶巖(-18.53～-18.06)；二者的143Nd/144Nd值極為相似，為0.511711～0.512002，初始87Sr/86Sr(ISr)在同一范圍內，為0.710658～0.711568。計算的虧損地幔模式年齡(tDM2)分別為2107～2153Ma(似斑狀粗?；◢忛W長巖)、2387～2425Ma(花崗偉晶巖脈)、2145～2202Ma(似斑狀中?；◢忛W長巖)、2220～2267Ma(細粒花崗閃長巖)和1831～1976Ma(含斑細?；◢忛W長巖)。

北截巖體樣品的Pb同位素組成列于表5。初始Pb同位素組成中，斑狀粗?；◢忛W長巖、斑狀中?；◢忛W長巖和含斑細粒花崗閃長巖的(206Pb/204Pb)i極為相近(17.455～17.945)，略高于偉晶巖脈和細?；◢忛W長巖(17.047～17.262)；前三者的(207Pb/204Pb)i也極為相近(15.526～15.577)，略高于偉晶巖脈和細粒花崗閃長巖(15.490～15.510)；三者的(208Pb/204Pb)i(38.061～38.389)也略高于偉晶巖脈和細?；◢忛W長巖(37.744～37.965)。

5 討論

5.1 北截巖體的形成時代

北截巖體斑狀粗?；◢忛W長巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb加權平均年齡為131.53±0.86Ma，16個測點的年齡數據集中于5Ma的較小變化范圍內，說明這些鋯石是同一次巖漿事件的產物，其加權平均年齡指示了花崗閃長巖的侵位時間。這一年齡值與前人獲得的該巖體的形成年齡(128±6Ma)比較接近(Wangetal., 1998)。

花崗偉晶巖脈的鋯石LA-ICP-MS U-Pb加權平均年齡為127.4±1.3Ma，其年齡值低于花崗閃長巖年齡，與野外觀察的偉晶巖脈侵入花崗閃長巖的事實吻合，說明花崗閃長巖的測年結果是可靠的。花崗偉晶巖10個鋯石測點的最大年齡值為130.4Ma，位于花崗閃長巖16個測點年齡范圍之間，說明二者形成時間具有連續(xù)性?；◢弬ゾr與花崗閃長巖在時間和空間上的緊密伴生，以及其SiO2與其余的氧化物之間呈現(xiàn)的良好線性關系(圖5)，指示二者具有成因聯(lián)系，偉晶巖是由形成花崗閃長巖的巖漿進一步演化形成的。

以往對北截巖體周邊的其它郭家?guī)X序列花崗閃長巖進行了較多同位素年齡測試，其中郭家?guī)X巖體花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為125.4±2.2Ma(羅賢冬等，2014)，叢家?guī)r體的鋯石U-Pb年齡為126.0±0.6和123.0±0.5Ma(Yang and Badal, 2013)，上莊巖體花崗閃長巖的鋯石U-Pb年齡為128.8±2.0Ma(羅賢冬等，2014)和129±1Ma(Yang and Badal, 2013)，新城巖體石英二長巖鋯石U-Pb年齡為128±1Ma～132±1Ma(Wangetal., 2014)、二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡為123±1Ma(劉躍等，2014)，三山島巖體的鋯石U-Pb年齡為128±2Ma(Wangetal., 1998)。北截巖體的年齡值與新城石英二長巖、上莊花崗閃長巖等一致，而略高于其它巖體，說明北截巖體是郭家?guī)X型花崗巖早階段的侵入體。

圖9 北截巖體花崗閃長巖黑云母源區(qū)投點圖 (底圖據樓亞兒和杜楊松, 2006)Fig.9 Diagram of the source of biotites for the granodiorite of the Beijie pluton (base map after Lou and Du, 2006)

5.2 地球化學性質與巖石成因

上述主量和微量元素測試結果表明，北截巖體的巖石樣品總體顯示花崗巖地球化學特征，為高鉀鈣堿性-鈣堿性系列、過鋁質花崗巖。除花崗偉晶巖外，絕大部分樣品的Na2O/K2O>1，屬鈉質花崗巖。稀土配分型式為輕稀土富集型，具正銪異常，微量元素的Ba、Sr含量高。巖石的這種地球化學特征與太古宙TTG巖系、埃達克巖和科迪勒拉安第斯等地的Na質花崗巖及高Ba-Sr花崗巖相似，而與典型島弧環(huán)境的花崗巖類明顯不同(楊進輝等，2003)。在礦物組成上，巖石中斜長石含量為鉀長石含量的2倍以上，暗色礦物由少量角閃石和黑云母組成，按實際礦物含量分類為典型的花崗閃長巖類。具有巖漿演化早期階段的巖相學特征，與根據同位素年齡測試結果推斷的巖石形成順序吻合。巖相學觀察表明，斜長石和鉀長石均具有反環(huán)帶結構，而且斜長石有被熔蝕現(xiàn)象，可能與中-基性巖漿的注入有關(Anderson，1984)，指示北截花崗閃長巖具有巖漿混合成因(Wyllieetal., 1962；Xuetal., 2004)。

北截巖體花崗閃長巖和偉晶巖的主量元素具有良好的線性關系，在Harker圖解中(圖5)，由含斑細粒花崗閃長巖、斑狀粗粒花崗閃長巖、細粒花崗閃長巖至花崗偉晶巖，隨SiO2含量增加TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、P2O5和MnO呈線性降低，K2O則與SiO2呈正相關關系， 呈現(xiàn)典型的同源巖

圖10 北截巖體Sr/Y-Y圖解(a，底圖據Martin et al., 2005)和(Dy/Yb)N-(La/Yb)N圖解(b)Fig.10 Diagrams of Sr/Y vs. Y (a, base map after Martin et al., 2005) and (Dy/Yb)N vs. (La/Yb)N (b) for the granodiorite and pegmatite from the Beijie pluton

圖11 北截巖體Pb同位素物質源區(qū)判別圖解(底圖據Doe and Zartman, 1979)Fig.11 Source divisional diagram of Pb isotope for the granodiorite and pegmatite from the Beijie pluton (base map after Doe and Zartman, 1979)

圖12 北截巖體的εNd(t)-ISr圖解(底圖據Defant and Drummond, 1990)數據范圍來源：膠東巖群據楊進輝等(2003)；基性脈巖據Yang et al. (2012)；玲瓏型花崗巖據楊進輝等(2003)，Zhang et al. (2010)，Yang et al. (2012)，Jiang et al. (2012)和Ma et al. (2013)；郭家?guī)X型花崗巖據楊進輝等(2003)，Yang et al. (2012)，王中亮等(2014)；揚子下地殼、華北上地殼和下地殼據Jahn et al. (1999)Fig.12 εNd(t) vs. ISr diagram for Late-Mesozoic magmaic rocks from the Beijie pluton, Jiaodong Peninsula (base map after Defant and Drummond, 1990)Data range sources: Jiaodong Group (Yang et al., 2003); Linglong granitoids (Yang et al., 2003, 2012; Zhang et al., 2010; Jiang et al., 2012; Ma et al., 2013); Guojialing granitoids (Yang et al., 2003, 2012; Wang et al., 2014); Yangze Craton, upper and lower crusts of the North China Craton (Jahn et al., 1999)

漿演化特征，早期巖漿富Fe、Mg、Ca，晚期巖漿富Si、K。在La/Sm-La和Rb/Nb-Rb/Zr相關圖解中(圖8)，樣品數值投點大致呈斜線排列，顯示了部分熔融演化趨勢。

花崗閃長巖富SiO2，貧MgO、MnO和CaO，A/CNK接近或大于1，富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強元素，顯示了殼源地球化學特征。在黑云母源區(qū)投點圖上(圖9)，樣品投點全部落入殼源區(qū)，總體顯示殼源特征；但黑云母MgO的含量(9.59%～10.49%)高于殼源的玲瓏型花崗巖(平均9.5%)(賽盛勛等，2016)，指示有幔源物質混入的特點。巖石具有高Sr/Y比值(41～479)，在Sr/Y-Y圖解(圖10a)上，所有樣品均落入埃達克巖區(qū)域(Defant and Drummond, 1990; Martinetal., 2005)，由斑狀粗?；◢忛W長巖、斑狀中?；◢忛W長巖、含斑細?；◢忛W長巖、細?；◢忛W長巖至花崗偉晶巖Sr/Y逐漸降低，呈現(xiàn)由埃達克巖向島弧巖石區(qū)演化的趨勢。巖石在偏高的全堿含量(K2O+Na2O=7.30%～10.47%)、低的Al2O3含量(13.04%～15.82%)和MgO含量(0.06%～0.77%)以及相對平坦的重稀土配分模式(圖6a)方面，則與典型埃達克巖有明顯差異。巖石具有高Ba(258×10-6～3330×10-6)、Sr(283×10-6～1371×10-6)和低Rb(39.3×10-6～172×10-6)、Y(1.2×10-6～7.28×10-6)、Yb(0.08×10-6～0.77×10-6)含量特征，與高Ba-Sr花崗巖的地球化學特征相似(Fowleretal., 2001; Yeetal., 2008; Pengetal., 2013)。

巖石富集放射性成因鉛((206Pb/204Pb)i=17.047～17.945)，在Pb同位素物源判別圖解(圖11)上，所有數據均落入下地殼區(qū)域附近；樣品的Sr/Y比值(41～479)特征，與由加厚下地殼部分熔融形成的花崗巖(Heetal., 2011)相似；Nd同位素模式年齡(tDM2)為2107～2425Ma，與古元古代荊山群和粉子山群的同位素年齡一致(宋明春和王沛成，2003；Lietal., 2012)；另外，巖石具有的高Bb、Sr和低Y特征，與來源于加厚下地殼部分熔融的玲瓏花崗巖(Zhangetal., 2010; Jiangetal., 2012)類似。因此認為，由膠北早前寒武紀變質基底巖石組成的加厚下地殼部分熔融是北截巖體的重要物質來源。巖石ISr值(0.710658～0.711568)位于華北下地殼范圍；εNd(t)值(-18.53～-11.17)高于殼源的玲瓏型花崗巖(-25.1，Yangetal., 2012)，與膠東地區(qū)的基性脈巖接近(Yangetal., 2004)，在Sr-Nd相關圖上落入以往測試的郭家?guī)X型花崗巖范圍(圖12)，接近于EM2型富集地幔源區(qū)，不同于玲瓏花崗巖和膠東巖群樣品的投點范圍，這表明巖體中有幔源物質混入。在同屬郭家?guī)X型花崗巖的叢家和郭家?guī)X巖體中見有巖漿成因的微粒閃長質包體，一般認為微粒閃長質包體是巖漿混合的結果(Gossetal., 2010)。綜合分析認為，北截巖體既具有地殼物質來源特征，又有地幔物質來源的信息，是下地殼酸性巖漿與幔源基性巖漿混合作用的結果。

北截巖體較高的Sr、Ba豐度、低的Rb/Sr、中等K/Rb比值，暗示巖漿作用過程中不會有大量長石和云母的分離結晶作用。而高的La/Yb、Sr/Y比值和低Y、Yb含量，以及(Dy/Yb)N與(La/Yb)N呈現(xiàn)正相關關系(圖10b)，反映出酸性端元的巖漿源區(qū)有大量石榴子石殘留(Liuetal., 2010；Heetal., 2011)。巖石具正銪異常，重稀土較強烈虧損，暗示源區(qū)由石榴石+輝石組成，沒有斜長石殘留，殘留相為榴輝巖。

北截巖體中偉晶巖的元素地球化學特征表明，其與花崗閃長巖有親緣關系，二者具有同源巖漿演化特點，偉晶巖由富含揮發(fā)份的花崗質母巖漿的殘余巖漿結晶分異產生(Fuertes-Fuenteetal., 2000)。偉晶巖的稀土元素總量明顯偏低，很可能是巖漿演化過程中副礦物(如磷灰石)結晶分離作用所造成的，個別樣品稀土元素含量變化較大則可能與磷灰石等礦物的分異有關(禹麗等，2015)。

5.3 成巖構造環(huán)境

元素Rb、Y和Nb能有效區(qū)分不同構造環(huán)境下形成的花崗巖類，包括火山弧花崗巖、同碰撞花崗巖、板內花崗巖和洋脊花崗巖等。在花崗巖Nb-Y和Ta-Yb構造環(huán)境判別圖解上(圖13)，北截巖體樣品全部落入火山弧花崗巖范圍內；在Hf-Rb-Ta三角圖解上(圖14)，所有樣品也均為火山弧花崗巖。而研究表明，高Ba-Sr花崗巖形成于張性的或者非擠壓的構造背景中，包括巖石圈拉張環(huán)境或碰撞造山后與重力垮塌作用有關的構造環(huán)境等(Fowleretal., 2001; Yeetal., 2008; Pengetal., 2013)?？梢?，以北截巖體為代表的郭家?guī)X型花崗巖的構造環(huán)境與形成于侏羅紀后碰撞擠壓環(huán)境的玲瓏花崗巖(Yangetal., 2012)完全不同，而與早白堊世中期的偉德山型花崗巖構造環(huán)境(Songetal., 2019)相似。玲瓏型花崗巖形成于三疊紀華北板塊與揚子板塊強烈碰撞之后，具后碰撞花崗巖類特征，顯示有受華北和揚子克拉通共同影響的印記，物質來源包括造山帶俯沖雜巖和加厚的華北克拉通下地殼(Yangetal., 2012)；偉德山型花崗巖具有島弧花崗巖特征，顯示了受太平洋板塊俯沖和華北克拉通破壞影響的特征，物質來源于華北太古宙地殼和富集巖石圈地幔熔融(Songetal., 2019)。郭家?guī)X型花崗巖則具有二者之間的過渡性特征，其Sr、Y含量具有與玲瓏型花崗巖相似的埃達克巖特征(Yangetal., 2012)，Sr、Nd同位素特征則與偉德山型花崗巖、基性脈巖接近(Yangetal., 2004；Songetal., 2019)，而其構造環(huán)境也顯示了與偉德山型花崗巖及白堊紀基性脈巖的共同性，可能是太平洋板塊俯沖過程中在歐亞板塊邊緣產生的火山弧的組成部分。

圖13 北截巖體Nb-Y(a)和Ta-Yb(b)大地構造環(huán)境判別圖解(據Pearce et al., 1984)虛線區(qū)域為洋脊花崗巖異常區(qū)Fig.13 Nb vs. Y (a) and Ta vs. Yb (b) discrimination diagrams for the granodiorite and pegmatite from Beijie pluton (after Pearce et al., 1984)Dashed line arises from the boundary line abnormal ridges ORG

圖14 北截巖體Hf-Rb/10-3Ta (a)和Hf-Rb/30-3Ta (b)大地構造環(huán)境判別圖解(據Harris et al., 1986)Fig.14 Hf-Rb/10-3Ta (a) and Hf-Rb/30-3Ta (b) discrimination diagrams for the granodiorite and pegmatite from Beijie pluton (after Harris et al., 1986)

研究表明，膠東地區(qū)在中三疊世受華北克拉通與揚子克拉通強烈碰撞的影響(宋明春等，2020a)，陸殼強烈加厚。侏羅紀(約150Ma)時地幔開始上隆，巖石圈由加厚向減薄轉化，造山帶根部垮塌，由造山帶物質或揚子克拉通和華北克拉通基底物質混合組成的下地殼活化，大范圍陸殼重熔，巖漿上侵形成了玲瓏型花崗巖(圖15a)。白堊紀，華北克拉通東緣經歷了克拉通破壞、巖石圈減薄并伴隨軟流圈物質上涌(Menzieetal., 1993; Gaoetal., 2002, 2009; Xuetal., 2009; Yangetal., 2012)，發(fā)生了強烈的構造活動、巖漿作用及盆地裂陷，在膠東地區(qū)產生了諸如沂沭裂谷系、膠萊盆地、花崗巖類、火山巖系、中-基性脈巖等廣泛的構造巖漿活動，北截巖體即形成于這一構造巖漿背景中，其同位素年齡顯示，巖體形成于早白堊世構造巖漿活動階段的早期，是這一構造階段的初幕。華北克拉通巖石圈減薄及其伴生的軟流圈物質上涌與古太平洋板塊的俯沖有關(Gossetal., 2010; Santosh, 2010)，早白堊世早期(約130Ma)，處于太平洋板塊俯沖的較早階段，殼幔作用尚較弱，引發(fā)的巖漿活動規(guī)模不大，在歐亞板塊邊緣形成少量火山弧環(huán)境的郭家?guī)X型花崗巖，并有幔源的基性脈巖產生(圖15b)，郯廬斷裂開始形成。早白堊世中期(約120Ma)，俯沖板塊的前端后撤，巖石圈地幔拆沉，軟流圈由深部向淺部上涌，引起減壓熔融，富集的巖石圈地幔部分熔融產生基性巖漿。熱的基性巖漿上升到地殼底部發(fā)生底侵，引起了地殼底部巖石的部分熔融，產生花崗質巖漿?；詭r漿上侵分異出煌斑巖、高鎂閃長巖(宋明春等，2020b)等，幔源和殼源巖漿混合及結晶分異形成膠東地區(qū)大范圍分布的偉德山型花崗巖、嶗山型花崗巖和青山群火山巖等。同時，郯廬斷裂強烈活動，并產生“熱隆-伸展”構造和大規(guī)模金成礦作用(宋明春等，2018)(圖15c)。

圖15 膠東晚中生代巖漿活動的地球動力學機制(據Yang et al., 2012；Ma et al.,2014；宋明春等，2015修改)Fig.15 Geodynamic mechanism of Late Mesozoic magmatic activity in Jiaodong (modified after Yang et al., 2012；Ma et al., 2014；Song et al., 2015)

5.4 巖漿活動與金成礦的關系

關于膠東金礦與中生代巖漿活動的關系及成礦動力學背景和成礦模式前人已進行了較多研究(Yangetal., 2016b； Songetal., 2017, 2019；宋明春等, 2018, 2019；Dengetal., 2020a, b；Grovesetal., 2020；Zhangetal., 2020)。鑒于包括北截巖體在內的郭家?guī)X型花崗巖內部和周邊分布有很多金礦床，許多地質工作者認為郭家?guī)X型花崗巖巖漿活動與金成礦密切相關，將金礦床歸類為郭家?guī)X型花崗巖巖漿期后熱液礦床(Wangetal., 1998；羅賢冬等，2014)。然而，本文測試的北截巖體的形成年齡，明顯早于金礦成礦時代，即使巖漿活動末期的花崗偉晶巖的同位素年齡(127.4±1.3Ma)也高于大部分研究者公認的金礦成礦年齡(120Ma左右)(翟明國等，2001；宋明春等，2014)。總體分析，膠東金礦的成礦時間晚于郭家?guī)X型花崗巖5Myr以上(翟明國等，2001)。前人對膠東西北部金礦床成礦深度的估算結果表明，成礦深度上限為2～3km，下限為5～8km(郭春影等，2011)；測算的郭家?guī)X巖體侵位深度約為13±1.6km(張華鋒等，2006)?？梢姡鸬V的成礦深度淺于郭家?guī)X花崗巖侵位深度5km以上(宋英昕等，2017)。綜合考慮成礦時代與巖漿活動的時差及巖漿期后熱液可能存在的時間范圍(<0.8Myr)，大量流體參與金成礦的事實(沈昆等，2000；Fanetal.，2007；Songetal.，2014；楊立強等，2014；Deng and Wang, 2016；Dengetal.，2020a，b)，本文和部分研究者(姜曉輝等，2011；宋明春等，2015；Songetal.，2019)認為金成礦流體可能不是來自于這種花崗巖巖漿期后熱液。

靈北斷裂是膠西北焦家金斷裂成礦帶下盤的一條重要控礦斷裂，斷裂全長約50km，走向 40°～60°，斷裂西南段穿切玲瓏型花崗巖，其北東段至北截一帶切割北截巖體(圖2)，沿該斷裂分布有北截、蠶莊、靈山溝、黃埠嶺等中小型金礦床和多個金礦點。在北截地區(qū)，靈北斷裂明顯切割郭家?guī)X型花崗閃長巖，斷裂寬4～30m，構造巖主要為花崗質碎裂巖和角礫巖，絹云母化、硅化和團塊狀黃鐵礦化發(fā)育，北截金礦賦存于該斷裂破碎帶中。按照地質體的相互關系，確定北截地區(qū)地質事件由早至晚的形成順序為：玲瓏型花崗巖→郭家?guī)X型花崗巖(北截巖體)→靈北斷裂→金礦化，北截金礦顯然是在郭家?guī)X型花崗巖形成固結并被靈北脆性斷裂破壞后再形成的。這種花崗巖顯然已不能為金成礦提供流體或熱動力條件，但由于巖體中斷裂裂隙發(fā)育而為金成礦提供了賦礦空間，其在金成礦中的作用同賦礦的玲瓏型花崗巖和早前寒武紀基底變質巖系一樣。

野外地質調查顯示，郭家?guī)X型花崗巖被偉德山型花崗巖侵入，鑒于偉德山型花崗巖的艾山、海陽、牙山、三佛山、偉德山等巖體侵位深度普遍小于3.5km(張華鋒等, 2006)，說明偉德山型花崗巖侵位時，郭家?guī)X型花崗閃長巖發(fā)生了強烈隆升。大量同位素年齡測試表明，偉德山型花崗巖侵位的峰值年齡為114Ma(Songetal., 2019)，從郭家?guī)X型花崗巖侵位至偉德山型花崗巖形成，在約10Myr內，郭家?guī)X型花崗巖巖體的隆升量達10km左右(豆敬兆等, 2015)?？梢?，膠東地區(qū)早白堊世早中期，發(fā)生了大規(guī)模巖漿活動和強烈的地殼隆升事件，早白堊世也是華北克拉通破壞的峰期和伸展構造大量發(fā)育期，巖漿活動、地殼隆升和伸展構造共同構成了“熱隆-伸展”構造系統(tǒng)(宋明春等, 2018)。包括北截巖體在內的郭家?guī)X型花崗巖于早白堊世早期侵位后，快速隆升降溫，在區(qū)域伸展構造作用下產生一系列斷裂裂隙，為金成礦提供了有利空間。隨著早白堊世中期偉德山型花崗巖的強烈活動，出現(xiàn)了較廣泛分布的含金流體，由于地殼快速隆升，流體顯著降溫，在郭家?guī)X型花崗巖、玲瓏型花崗巖和前寒武變質巖中的先成斷裂構造中聚集的豐富含金流體，在適當的溫壓條件下流體沸騰、金質沉淀成礦。

6 結論

(1)北截巖體斑狀粗?；◢忛W長巖和花崗偉晶巖脈的鋯石U-Pb年齡分別為131.53±0.86Ma和127.4±1.3Ma，二者為同一期巖漿活動的產物，為郭家?guī)X型花崗巖早階段的巖漿侵入體。

(2)北截巖體巖石具有高的全堿、Ba、Sr含量，低的Al2O3、MgO、Rb、Y、Yb含量特征，及相對平坦的重稀土配分模式，與高Ba-Sr花崗巖的地球化學特征相似。

(3)北截巖體的ISr值為0.710658～0.711568，εNd(t)為-18.53～-11.17，二階段模式年齡為2107～2425Ma；Pb同位素數據均落于下地殼區(qū)域。結合巖石地球化學認為，北截巖體既具有地殼物質來源特征，又有地幔物質來源的信息，是下地殼酸性巖漿與幔源基性巖漿混合作用的結果，郭家?guī)X型花崗巖是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖產生的歐亞板塊邊緣火山弧的組成部分。

(4)郭家?guī)X型花崗巖為膠東大規(guī)模金成礦提供了有利的賦存空間，而不是成礦流來源或熱動力條件。

致謝山東省地質調查院劉漢棟研究員在野外工作期間提供了大力支持；論文寫作過程中得到了中國地質大學(北京)鄧軍教授團隊的熱情幫助；兩位審稿人為論文提出寶貴意見；在此一并表示最誠摯的感謝！