膠東前垂柳金礦區(qū)花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)和地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

郭云成，段留安，韓小夢，王建田，王利鵬，趙鵬飛

(中國地質(zhì)調(diào)查局 煙臺海岸帶地質(zhì)調(diào)查中心，山東 煙臺 264004)

0 引 言

膠東半島地處太平洋板塊與歐亞板塊的活動交匯處，位于華北克拉通東南緣，大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶的東北緣，主要由膠北地體和蘇魯?shù)伢w組成。膠東地區(qū)是我國最重要的黃金生產(chǎn)基地，已探明黃金資源儲量超過4 500 t[1-5]。膠東地區(qū)與金礦有密切時空聯(lián)系的侏羅紀—白堊紀巖漿活動強烈，大量同位素年齡測試結(jié)果表明，這些侵入巖集中形成于三個年齡段：晚侏羅世玲瓏型花崗巖形成時代為160～140 Ma，與金礦床有著密切的空間聯(lián)系，是區(qū)內(nèi)最主要的賦礦圍巖；早白堊世郭家?guī)X型花崗巖形成于130～126 Ma，與金礦化關(guān)系密切；早白堊世偉德山型花崗巖同位素年齡為127～113 Ma[6-9]。關(guān)于膠東金礦的成因，目前普遍認為與中生代構(gòu)造-巖漿熱液活動或碰撞造山作用有密切的聯(lián)系，晚中生代是膠東大規(guī)模金礦的成礦期，主成礦時代為123～110 Ma[10-14]。近年來，隨著膠東地區(qū)金礦床成因的研究不斷深入，一系列深部探礦工程取得突破[3,13,15-17]，表明膠東地區(qū)找礦潛力依然巨大。膠萊盆地東北緣金礦集中區(qū)位于華北板塊與蘇魯造山帶交匯部位(圖1(a))，區(qū)內(nèi)構(gòu)造、巖漿活動頻繁，成礦條件優(yōu)越。膠萊盆地東北緣是膠東東部新發(fā)現(xiàn)的一個重要金多金屬成礦帶，截至2015年底，已探獲金資源量超150 t。隨著蓬家夼(大型)、發(fā)云夼(大型)、遼上(特大型)、郭城(大型)、西澇口(大型)、西井口(中型)等金礦和尚家莊鉬礦(中型)等一系列金多金屬礦床的發(fā)現(xiàn)和開采，區(qū)內(nèi)興起了新的找礦勘查和礦床研究熱潮[18-25]。前垂柳礦區(qū)位于膠萊盆地東北緣地區(qū)，為2020年新發(fā)現(xiàn)的隱伏中型金礦床，金資源量為13.5 t，主礦體賦存在花崗巖體的構(gòu)造蝕變帶中。為查清花崗巖成因類型和花崗巖與金成礦關(guān)系，本文研究了前垂柳礦區(qū)花崗巖的年代學(xué)和地球化學(xué)特征，同時以前垂柳礦區(qū)控礦構(gòu)造-蝕變帶地質(zhì)特征為切入點，探討巖漿作用和控礦構(gòu)造對金成礦作用的影響，總結(jié)成礦特征及找礦規(guī)律，以期為前垂柳礦區(qū)后續(xù)勘查乃至該區(qū)域的金礦勘查提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

膠萊盆地東北緣區(qū)域出露的地層主要有基底地層古元古界荊山群石榴黑云片巖、斜長透輝巖、黑云變粒巖、透閃變粒巖、大理巖等，上覆蓋層為白堊系萊陽群陸相碎屑沉積巖和青山群陸相中基性、中酸性火山巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有桃村、郭城、崖子和育黎等4條NE向區(qū)域性斷裂帶，為盆地邊界斷裂，控制了盆地的形成與演化，新發(fā)現(xiàn)的特大型遼上金礦床即位于郭城斷裂的下盤[25](圖1)。區(qū)內(nèi)侵入巖十分發(fā)育，按照時代大致可將其分為前寒武紀二長花崗巖、晚侏羅世玲瓏型含石榴石二長花崗巖(鵲山巖體)和早白堊世偉德山型花崗閃長巖(牙山巖體)3大類型。晚侏羅世鵲山巖體大面積出露于區(qū)域東部地區(qū)，主要巖性為含石榴石二長花崗巖，周邊分布有遼上、郭城、蓬家夼、宋家溝、西井口等數(shù)個(特)大-中型金礦床(圖1)。早白堊世偉德山型花崗閃長巖主要分布在區(qū)域西北部和東南部地區(qū)，與荊山群、晚侏羅世玲瓏型花崗巖體呈侵入、漸變過渡或斷層接觸關(guān)系，牙山巖體的SHRIMP U-Pb年齡為(117.7±2.9) Ma[27]，與輝鉬礦年齡相當(dāng)，尚家莊鉬礦床產(chǎn)于該型斑狀花崗閃長巖中[18]，表明圍繞偉德山超單元是膠東地區(qū)尋找接觸交代型和熱液充填脈型鉬鎢礦的有利地段[28]。

前垂柳金礦區(qū)位于膠萊盆地東北緣，地表出露巖漿巖為牧牛山巖體弱片麻狀中粗粒二長花崗巖，巖石中見大量地層捕虜體(圖2(a))，巖性包括斜長角閃巖、大理巖和變粒巖等，大小形態(tài)不一，產(chǎn)狀為透鏡體狀、層狀和塊狀。斜長角閃巖受變質(zhì)作用影響具明顯片麻理(圖2(b))，多期灰綠色煌斑巖脈和閃長玢巖脈穿插發(fā)育。不同于鵲山巖體的含石榴石二長花崗巖(圖2(c))，牧牛山巖體花崗巖中中未見明顯的含石榴子石礦物。牧牛山巖體和荊山群地層接觸帶附近常見條帶狀混合巖，淺色長英質(zhì)礦物和深色鐵鎂質(zhì)礦物呈條帶狀構(gòu)造交替出現(xiàn)，單層厚度可達1～3 cm(圖2(d))。

前垂柳金礦為厚大構(gòu)造蝕變帶控制，主要金礦體即賦存在隱伏的大型構(gòu)造帶中，產(chǎn)狀與構(gòu)造帶一致，2020年度的研究初步圈定金礦體10個，共估算推斷金資源量13 504 kg。其中2號礦體為主礦體，走向近東西，傾角10°～21°，控制長640 m，傾向控制延深220 m，平均鉛垂厚度8.65 m，平均金品位3.47×10-6，最高金品位252.05×10-6，礦石類型為含碳酸巖脈黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖。

以見礦鉆孔ZK3201巖心為例(圖3)，從上到下出露巖性依次為：(1)孔深0～525.88 m，主要出露巖性為二長花崗巖，整體完整，局部破碎，混雜有厚度不一的荊山群地層的灰黑色斜長角閃巖、灰綠色透輝石變粒巖和白色大理巖，地層厚度大小不一，從幾厘米到幾十米不等，大段完整地層中也可見有細脈狀花崗巖，花崗巖與地層接觸面多平直、清晰，部分接觸面呈混雜漸變狀，接觸面附近常見后期石英-碳酸鹽-黃鐵礦細脈侵入；(2)525.88～613.90 m，為前垂柳金礦區(qū)主要控礦構(gòu)造-蝕變帶，構(gòu)造-蝕變帶的厚度達88.02 m，其巖性為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖，黃鐵絹英巖化、絹英巖化、硅化、碳酸鹽化蝕變明顯，局部為灰黑色斷層泥和構(gòu)造角礫巖，局部黃鐵礦化富集成礦；(3)613.90～660.13 m，為糜棱巖化二長花崗巖，石英、鉀長石和斜長石斑晶具弱的定向拉長，形成條帶狀構(gòu)造、眼球狀構(gòu)造。

前垂柳金礦構(gòu)造控礦特征明顯，構(gòu)造-蝕變帶厚度較大，斷層面平直光滑，斷層中角礫大小為2～5 mm，次圓-次棱角狀，具有一定機械磨圓，角礫成分為石英和花崗巖碎塊(圖4(a))，部分斷層泥中見薄層狀石墨。對鉆孔ZK3201構(gòu)造-蝕變帶內(nèi)θ角進行測量和統(tǒng)計，其傾角介于10°～20°之間，表明其為低角度斷層。礦石巖性為黃鐵絹英巖化碎裂巖，可見多期次黃鐵礦-碳酸鹽-石英脈膠結(jié)早期角礫，黃鐵礦為自形細脈狀、條帶狀，局部團塊狀(圖4(b)和(c))，常見淺綠色閃長玢巖脈侵入，脈巖蝕變較弱，對礦脈具明顯破壞作用(圖4(d))。

圖4 前垂柳金礦區(qū)控礦構(gòu)造-蝕變帶地質(zhì)特征Fig.4 Geological features of the ore-controlling tectonic-alteration zone in the Qianchuiliu gold mine(a)次圓狀構(gòu)造角礫和斷層泥；(b)花崗質(zhì)碎裂巖；(c)金礦石中的網(wǎng)脈狀、塊狀黃鐵礦-碳酸鹽-石英；(d)侵入閃長玢巖脈的冷凝邊和捕虜體

前人地質(zhì)填圖工作認為牧牛山巖體為鵲山巖體的一部分，鉆孔中淺部和深部應(yīng)為同一類型花崗巖，但本次工作發(fā)現(xiàn)構(gòu)造-蝕變帶上、下兩種花崗巖在變質(zhì)程度、礦物組合方面存在明顯差異，為深入研究兩類花崗巖的異同及其與金成礦的關(guān)系，本文選取巖心中的花崗巖作為研究對象，進行了詳細的鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)、鋯石Hf同位素研究。

2 樣品信息與測試方法

2.1 樣品信息

本次研究的定年樣品ZK3201DN-1和ZK3201DN-3取自前垂柳金礦區(qū)西南，遼上水庫東南側(cè)的鉆孔ZK3201巖心中，樣品ZK3201DN-1采自孔深106 m處巖心(牧牛山巖體)，樣品ZK3201DN-3采自孔深646.5 m處巖心(鵲山巖體)(圖3)，在兩件定年樣品附近各采集8件全巖地球化學(xué)分析樣品。牧牛山巖體地表巖石風(fēng)化破碎嚴重，本次研究的樣品采于地下鉆孔巖心，未遭受明顯風(fēng)化作用影響，為研究巖體和地層接觸關(guān)系提供了可靠依據(jù)。

樣品ZK3201DN-1巖性為二長花崗巖，巖石呈灰黃色，中、細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖5(a))，鏡下常見斜長石(35%)、鉀長石(25%)、石英(35%)和黑云母(<5%)，含少量黃鐵礦、磁鐵礦等暗色礦物，巖石輕微碎裂，其內(nèi)可見少量網(wǎng)狀裂隙，裂隙寬窄不一(圖5(b))。

樣品ZK3201DN-3巖性為糜棱巖化二長花崗巖，巖石呈灰白-淺肉紅色，糜棱結(jié)構(gòu)，條帶狀、眼球狀構(gòu)造，斑晶含量為90%，主要礦物為斜長石(35%)、鉀長石(30%)和石英(25%)，基質(zhì)為黃白色-灰黑色條帶狀原巖粉末和變質(zhì)礦物云母等，基質(zhì)含量約為10%(圖5(c))。鏡下見斑晶、基質(zhì)兩部分組成，殘斑為斜長石、鉀長石和石英，基質(zhì)為糜棱物、新生云母等礦物(圖5(d))。

圖5 前垂柳金礦區(qū)牧牛山巖體和鵲山巖體鉆孔巖心及鏡下照片F(xiàn)ig.5 Drill-core photos and microscope photographs of granites from the Qianchuiliu gold mine(a)淺肉紅色花崗巖；(b)花崗巖的花崗結(jié)構(gòu)；(c)淺肉紅色糜棱巖化二長花崗巖；(d)花崗巖中眼球狀構(gòu)造

2.2 測試方法

用于鋯石U-Pb年齡測試、全巖主微量元素分析、Lu-Hf同位素分析的樣品均無明顯礦化蝕變和脈體穿插，分析測試均由南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司實驗室完成。將分選好的鋯石根據(jù)顏色、自形程度、形態(tài)等特征初步分類，挑選出具有代表性的鋯石用環(huán)氧樹脂制靶、打磨和拋光，然后進行鋯石顯微鏡照樣(反射光和透射光)和陰極發(fā)光(CL)照相。鋯石U-Pb年代學(xué)分析在Agilent 7900型激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)Resolution SE型193 nm深紫外激光剝蝕進樣系統(tǒng)上完成，測試流程詳見文獻[30]。U-Pb同位素定年中采用鋯石標準91500作外標進行同位素分餾校正，每分析5個樣品點分析2次91500，利用ICPMSDataCal程序[31]和Isoplot 3.0程序[32]進行數(shù)據(jù)處理。

對全巖樣品進行主微量元素的分析測定，其中常量元素采用X射線熒光光譜儀測定，微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定，輔以容量法和重量法等分析方法完成。

另外，在鋯石U-Pb定年的基礎(chǔ)上，對樣品進行微區(qū)原位Hf同位素測定，Hf同位素分析設(shè)備為Resolution 193 nm激光剝蝕系統(tǒng)(New Wave)和多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS，Neptune Plus)，所用激光脈沖頻率為6 Hz，激光束斑直徑為55 μm，以91500標準鋯石作為外標進行校正，儀器的運行條件和分析流程見文獻[33]。鋯石Hf同位素特征值計算所采用參數(shù)如下:176Lu衰變常數(shù)=1.867×10-11a，球粒隕石(CHUR)176Lu/177Hf=0.033 2，176Hf/177Hf=0.282 772[34]，虧損地幔(DM)的176Lu/177Hf=0.038 4，176Hf/177Hf=0.283 25，大陸平均地殼(CC)176Lu/177Hf=0.015[35]。

3 結(jié)果分析

牧牛山巖體二長花崗巖(樣品ZK3201DN-1)和鵲山巖體糜棱巖化二長花崗巖(樣品ZK3201DN-3)鋯石U-Pb定年結(jié)果見表1；分別對兩種巖石挑選8件代表性樣品進行了主、微量和稀土元素分析，結(jié)果分別見表2；鋯石原位Hf同位素分析位置和測年位置一致，結(jié)果見表3。

表2 前垂柳金礦區(qū)花崗巖主量(%)、微量(10-6)和稀土(10-6)元素分析結(jié)果

(續(xù))表2 前垂柳金礦區(qū)花崗巖主量(%)、微量(10-6)和稀土(10-6)元素分析結(jié)果

(續(xù))表2 前垂柳金礦區(qū)花崗巖主量(%)、微量(10-6)和稀土(10-6)元素分析結(jié)果

表3 前垂柳金礦區(qū)花崗巖鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

對樣品ZK3201DN-1的27顆鋯石進行分析測試，CL圖像(圖6(a))顯示鋯石呈長柱狀，自形程度較好，長寬比為2:1～3:1，粒徑為50～80 μm或150～200 μm，多數(shù)鋯石可見明顯的振蕩環(huán)帶和淺色繼承核部，未見明顯的無環(huán)帶弱陰極發(fā)光邊。所測鋯石的Th含量范圍為80.0×10-6～608.0×10-6，U含量范圍為730.6×10-6～1 620.0×10-6，Th/U為0.09～0.80，絕大多數(shù)鋯石Th/U>0.1，僅有兩顆鋯石Th/U=0.09，具明顯巖漿鋯石特征。測試時選取鋯石邊部振蕩環(huán)帶處，各測點年齡全部位于諧和線上或附近，26顆鋯石的207Pb/206Pb年齡范圍為1 818～1 863 Ma，加權(quán)平均年齡為(1 844±4.4) Ma(MSWD=0.78，圖7(a)和(b))，屬古元古代造山紀。對ZK3201DN-1-4號鋯石樣品核部進行了測試，其207Pb/206Pb年齡為(2 114±23) Ma，屬古元古代層侵紀，表明核部年齡與振蕩環(huán)帶具有不同年齡，核部年齡可能代表了牧牛山巖體早期繼承性年齡或捕獲鋯石年齡。

對樣品ZK3201DN-3的27顆鋯石進行分析測試，CL圖像(圖6(b))顯示絕大多數(shù)鋯石呈長柱狀，自形程度較好，長寬比為2:1～5:1，粒徑為30～60 μm或100～150 μm，多數(shù)鋯石可見明顯的淺色振蕩環(huán)帶，未見明顯的無環(huán)帶弱陰極發(fā)光邊。所測鋯石的Th含量范圍為11.9×10-6～743.0×10-6，U含量范圍為87.3×10-6～2 011.0×10-6，Th/U為0.07～1.09，絕大多數(shù)鋯石Th/U>0.1，僅有兩顆鋯石Th/U=0.07，具典型巖漿鋯石特征。測試時選取鋯石邊部振蕩環(huán)帶處，所有測點年齡全部位于諧和線上或附近，27顆鋯石206Pb/238U測年結(jié)果集中于145～164 Ma之間。選取的15顆鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(154.6±1.5) Ma(MSWD=0.46，圖7(c)和(d))，屬晚侏羅世。

3.2 巖石地球化學(xué)

3.2.1 主量元素

牧牛山巖體二長花崗巖主量元素含量見表2。樣品的SiO2含量為72.29%～78.81%，平均75.48%，高于中國花崗巖平均含量71.63%[36]；Al2O3含量為11.31%～12.41%，平均11.60%；MgO含量為0.37%～1.08%，平均0.70%，鎂指數(shù)Mg#=45.69～73.87，平均62.93(Mg#=100×Mg2+/(Mg2++ Fe2+))；K2O=1.99%～2.41%，平均2.08%；鋁飽和指數(shù)A/CNK(Al2O3/(K2O+Na2O+CaO))=1.21～1.43，平均1.30，均大于1.1，屬強過鋁質(zhì)花崗巖；K2O/Na2O=0.31～0.45，平均0.39，具有富鈉貧鉀特征；全堿含量ALK(Na2O+K2O)=7.07%～7.79%，平均7.45%。在SiO2-(Na2O+K2O)分類圖解中，8件樣品均落入花崗巖區(qū)域(圖8(a))；在A/CNK-A/NK圖解中，樣品點均落入過鋁質(zhì)區(qū)(圖8(b))；在K2O-SiO2圖解中，8件樣品均落入鈣堿性序列區(qū)(圖8(c))。

鵲山巖體糜棱巖化二長花崗巖主量元素含量見表2。樣品的SiO2含量為66.66%～72.01%，平均為68.67%，低于中國花崗巖的平均含量71.63%[36]；Al2O3含量為14.12%～16.32%，平均15.23%；MgO含量為0.24%～1.00%，平均0.49%，鎂指數(shù)Mg#=29.03～43.29，平均35.81，屬下地殼鐵鎂質(zhì)巖石直接部分熔融的巖漿范圍；K2O=2.37%～4.48%，平均3.63%；鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.34～1.49，平均1.41，均大于1.1，屬強過鋁質(zhì)花崗巖；K2O/Na2O=0.33～1.02，平均0.72，具有富鈉貧鉀特征；全堿含量ALK=7.84%～10.25%，平均8.98%。在SiO2-(Na2O+K2O)分類圖解中，8件樣品多落入石英二長花崗巖區(qū)域(圖8(a))；在A/CNK-A/NK圖解中，樣品點均落入過鋁質(zhì)區(qū)(圖8(b))；在SiO2-K2O圖解中，8件樣品多落入高鉀鈣堿性序列區(qū)域(圖8(c))。

圖8 前垂柳金礦區(qū)花崗巖主量元素分類圖解Fig.8 Plots of major elements vs. SiO2 for granites from the Qianchuiliu gold mine(a)TAS圖解；(b)A/CNK-A/NK圖解；(c)SiO2-K2O圖解

3.2.2 稀土元素

牧牛山巖體二長花崗巖稀土元素含量見表2。稀土元素總量為61.72×10-6～130.38×10-6，LREE元素總量為38.30×10-6～93.83×10-6，HREE元素總量為16.09×10-6～36.56×10-6；LREE/HREE=1.64～4.89，平均2.74；(La/Yb)N=0.69～4.35，平均1.77；樣品稀土元素總體含量較高且富集輕稀土元素。(La/Sm)N=0.59～1.97，平均1.03；(Gd/Lu)N=0.77～1.43，平均1.07；重稀土元素分餾較輕稀土元素略明顯。δEu=0.30～0.48，平均0.35，具有明顯的Eu負異常，表明巖漿在演化過程中發(fā)生了較明顯的斜長石分離結(jié)晶作用。δCe=0.94～1.08，平均1.00。稀土元素球粒隕石標準化配分曲線呈弱的右傾展布，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損(圖9(a))。

鵲山巖體糜棱巖化二長花崗巖稀土元素含量見表2。稀土元素總量為88.30×10-6～217.50×10-6，LREE元素總量為80.83×10-6～210.42×10-6，HREE元素總量為4.32×10-6～8.10×10-6；LREE/HREE比值為10.83～30.99，平均比值為26.22；(La/Yb)N=12.31～76.47，平均57.63，樣品稀土元素總體含量較高且富集輕稀土元素。(La/Sm)N=7.08～9.67，平均為8.90；(Gd/Lu)N=1.16～5.16，平均為3.90；輕稀土元素和重稀土元素均有明顯分餾。δEu=1.61～2.20，平均1.83，具有明顯的Eu正異常；在部分熔融中，斜長石的熔融可導(dǎo)致熔體中Eu正異常。δCe=0.93～0.99，平均0.97。稀土元素球粒隕石標準化配分曲線明顯右傾，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，呈“L”型展布(圖9(a))。

圖9 前垂柳金礦區(qū)花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分圖(a)和微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石和原始地幔的值引自Sun和McDonough[38])Fig.9 Chondrite-normalized rare earth element (REE) patterns (a), and primitive-mantle-normalized trace element spider diagram (b) for granites from the Qianchuiliu gold mine (chondrite and primitive mantle normalizing values from Sun and McDonough[38])

3.2.3 微量元素

牧牛山巖體二長花崗巖微量元素含量見表2。微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖9(b))中，表現(xiàn)為Sr、P、Ti和Ba等相對虧損，而Rb、K、Th、U、Nd、Zr、Hf、Sm、Y、Yb元素則相對富集。Ba元素含量較低，范圍為167.74×10-6～355.79×10-6，平均值為233.13×10-6。Sr元素的含量范圍為42.68×10-6～79.00×10-6，平均值為55.68×10-6。Yb元素的含量范圍為2.42×10-6～5.74×10-6，平均值為4.40×10-6。Y元素的含量范圍為24.11×10-6～56.78×10-6，平均值為38.64×10-6(>18×10-6)。

鵲山巖體糜棱巖化二長花崗巖微量元素含量見表2。在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖9(b))中，表現(xiàn)為高場強元素Nb、P、Ti和HREE相對虧損，而大離子親石元素Rb、K、Ba、Sr、Hf和LREE元素則相對富集。Ba元素含量較高，范圍為1 729.09×10-6～4 126.12×10-6，平均值為3 127.90×10-6。Sr元素的含量范圍為549.10×10-6～989.05×10-6，平均值為764.47×10-6。Yb元素的含量范圍為0.42×10-6～1.33×10-6，平均值為0.65×10-6。Y元素的含量范圍為4.19×10-6～11.87×10-6，平均值為6.27×10-6(<18×10-6)。

3.3 鋯石Hf同位素

對二長花崗巖和糜棱巖化二長花崗巖兩組鋯石分別進行了25點位的Hf同位素測試，點位與U-Pb定年點位相同(圖6)，具體數(shù)據(jù)詳見表3。按照鋯石顆粒對應(yīng)的諧和年齡，對應(yīng)計算鋯石176Hf/177Hf比值。

樣品ZK3201DN-1的25顆鋯石176Hf/177Hf比值范圍為0.281 366～0.281 666，εHf(t)范圍為-9.5～3.0，絕大多數(shù)為負值，但存在兩顆鋯石εHf(t)為正值。ZK3201DN-1-3的176Hf/177Hf比值為0.281 666，對應(yīng)的εHf(t)為0.2；ZK3201DN-1-4的176Hf/177Hf比值為0.281 587，對應(yīng)的εHf(t)為3.0。模式年齡TDM2范圍為2 492～3 083 Ma，集中在2 600 Ma左右。

樣品ZK3201DN-3的25顆鋯石176Hf/177Hf比值范圍為0.281 481～0.282 282，εHf(t)范圍為-26.6～-14.1，均為負值。模式年齡TDM2范圍為2 681～3 860 Ma，集中在2 820 Ma附近。

4 討 論

4.1 牧牛山巖體形成時代和成因

對于牧牛山巖體的形成時代，前人有不同的認識。1:50 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查郭城幅工作認為牧牛山巖體為鵲山巖體的一部分，屬玲瓏型花崗巖九曲單元，并測得花崗巖體的Rb-Sr年齡為702 Ma，屬晚元古代，但是存在熱液蝕變時，Rb-Sr等時線法獲得的成巖年齡具不確定性[39]。馮波等[40]采集了土堆—沙旺金礦附近的二長花崗巖樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得了兩組年齡，2 049～2 151 Ma和1 865～1 926 Ma，并認為巖體結(jié)晶成巖年齡為(2 105±26) Ma，并經(jīng)歷了約1.85 Ga時期的變質(zhì)改造事件。本次工作測得牧牛山巖體二長花崗巖26顆鋯石的207Pb/206Pb年齡范圍為1 818 Ma～1 863 Ma，26顆鋯石加權(quán)平均年齡為(1 844±4.4) Ma(MSWD=0.78，N=26，圖7(a))，屬古元古代造山紀。

牧牛山巖體二長花崗巖與荊山群圍巖的接觸關(guān)系有助于限定巖體形成時代，綜合判斷牧牛山巖體與荊山群圍巖為侵入接觸關(guān)系，牧牛山巖體形成時代晚于荊山群地層。李凱月等[41]系統(tǒng)收集了荊山群的年代學(xué)數(shù)據(jù)，將最年輕碎屑鋯石年齡作為地層的最大沉積年齡，最大變質(zhì)鋯石年齡作為地層的最小沉積年齡，得到荊山群沉積年齡為2.10～1.90 Ga，因此，牧牛山巖體花崗巖的侵入時代應(yīng)晚于荊山群(1.90 Ga)。本次工作測得26顆鋯石加權(quán)平均年齡為(1 844±4.4) Ma(圖7(a))，可以代表牧牛山巖體二長花崗巖的成巖年齡，巖體為荊山群地層形成后的深成侵入巖；但是鋯石繼承核部年齡(2 114±23) Ma與振蕩環(huán)帶年齡(1 844±4.4) Ma不同，核部年齡可能代表了牧牛山巖體早期繼承性年齡或捕獲圍巖年齡。華北克拉通存在古元古代花崗巖侵入，區(qū)域上也有報道，路孝平等[42]在研究遼東半島南部早前寒武紀花崗質(zhì)巖漿作用時，認為古元古代花崗巖形成于兩個時期，2 160 Ma和1 850 Ma；翟明國[43]也認為華北克拉通在18.5億年存在重融的花崗巖，并且都有太古宙的年代學(xué)記錄。

牧牛山巖體二長花崗巖SiO2含量較高(SiO2=72.29%～78.81%，平均75.48%)，鋁飽和指數(shù)較高，屬強過鋁質(zhì)花崗巖，具有富鈉貧鉀鈣堿性特征。巖石稀土元素總量范圍為61.72×10-6～130.38×10-6，LREE/HREE平均比值為2.74，樣品稀土元素總體含量較高且富集輕稀土元素，重稀土元素分餾和輕稀土元素分餾均不明顯，δEu=0.30～0.48，平均0.35，具有明顯的Eu負異常，指示該巖體結(jié)晶分異程度較高，表明巖漿在演化過程中發(fā)生了較明顯的斜長石分離結(jié)晶作用。Rb/Sr均值為0.71，在花崗巖構(gòu)造判別圖解中，牧牛山巖體樣品均落入板內(nèi)花崗巖范圍(圖10)；在Sr/Y-Y圖解和(La/Yb)N-YbN圖解中數(shù)據(jù)點沒有落入埃達克巖區(qū)域(圖11)，以Sr=400×10-6和Yb=2×10-6為界，具有低Sr、高Yb特征，許多A型花崗巖以及與蛇綠巖有關(guān)的M型花崗巖屬于這一類型[37]。

圖11 前垂柳金礦區(qū)花崗巖Sr/Y-Y圖解(a)和(La/Yb)N -YbN圖解(b)Fig.11 Sr/Y-Y(a) and (La/Yb)N-YbN(b) diagrams for granites from the Qianchuiliu gold mine

鋯石在形成后基本沒有明顯的放射性成因Hf的積累，所測定的176Hf/177Hf比值基本代表了其形成時體系的Hf同位素組成，3.0～2.5 Ga是華北克拉通地殼生長的重要時期，鋯石Hf同位素的模式年齡TDM2代表鋯石寄主巖石源區(qū)從虧損地慢分離進人地殼的時間[44]。牧牛山巖體樣品的鋯石Hf同位素投點落入下地殼區(qū)域(圖12)，Hf同位素年齡TDM2數(shù)據(jù)表明華北克拉通在太古宙已經(jīng)形成，在2 700～2 600 Ma存在一期地殼生長事件，牧牛山巖體巖漿物質(zhì)來源于太古宙結(jié)晶基底的再循環(huán)作用。巖體形成時代模式年齡T<模式年齡TDM，表明花崗巖巖漿來源于早期地殼物質(zhì)的再循環(huán)或發(fā)生殼幔混合作用。結(jié)合鋯石的形態(tài)學(xué)研究，兩顆鋯石ZK3201DN-1-3、DK3201DN-1-4可能含有少量虧損地幔來源的物質(zhì)，但大部分為原有地殼組分的改造和再循環(huán)，指示牧牛山巖體巖漿源區(qū)可能為新太古代地殼物質(zhì)。上述研究表明牧牛山巖體為具有強過鋁質(zhì)、富鈉貧鉀鈣堿性特征的地殼重融型花崗巖。

圖12 前垂柳金礦區(qū)花崗巖中鋯石Hf同位素圖解Fig.12 Zircon Hf isotopic features of granites from the Qianchuiliu gold mine

4.2 鵲山巖體形成時代和成因

晚侏羅世侵入巖在膠東地區(qū)廣泛分布，比較著名的有玲瓏巖體、昆崳山巖體、鵲山巖體和畢郭巖體等，鵲山巖體出露面積約550 km2，呈NNE向不規(guī)則帶狀展布。玲瓏花崗巖的同位素年齡非常復(fù)雜，近年來隨著測年技術(shù)不斷進步，逐步確認玲瓏巖體形成于晚侏羅世。苗來成等[45]對膠東招掖玲瓏花崗巖的鋯石進行了SHRIMP定年，鋯石U-Pb定年結(jié)果表明玲瓏花崗巖形成于中生代燕山期，巖漿鋯石年齡為150～160 Ma。張?zhí)锖蛷堅罉騕46-47]對鵲山花崗巖體不同位置進行了野外采樣，獲得了2個樣品年齡：鵲山巖體西側(cè)樣品S421的206Pb/238U年齡值介于(149±2)～(156±2) Ma之間，其中12個點的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(154.0±1.2) Ma；樣品S432采于鵲山巖體的中部，鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示206Pb/238U的年齡值介于(152±2)～(160±2) Ma之間，其中 12個點的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(156.3±1.8) Ma，代表了鵲山巖體的形成年齡。夏增明等[48]對鵲山巖體3個樣品進行了年代學(xué)研究，3個樣品加權(quán)平均年齡分別為(162.5±3.0) Ma、(155.9±2.2) Ma和(157.3±4.0) Ma，認為二長花崗巖的糜棱巖化變質(zhì)作用晚于鵲山巖體最年輕的鋯石年齡(155.9±2.2) Ma。本次工作所采集花崗巖樣品的鋯石206Pb/238U測年結(jié)果分布于164～145 Ma之間，選取的15顆年齡相近的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(154.6±1.5) Ma(圖7(b))，屬中生代晚侏羅世，與前人研究結(jié)果一致，可以代表鵲山巖體的成巖年齡。上述測年結(jié)果代表了鵲山巖體的侵位年齡，表明該地區(qū)的巖漿活動開始于164 Ma并持續(xù)到145 Ma，與膠東半島地區(qū)伸展作用之前的構(gòu)造熱事件一致[27]。

巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明鵲山巖體屬高鉀鈣堿性、過鋁質(zhì)花崗巖系列，富集K、Ba、Rb、Sr等大離子親石元素，富集Th、U等活潑的不相容元素和LREE元素，相對虧損高場強元素Nb、P、Ti和HREE，其微量元素含量具有造山帶巖漿特征，相對富集高場強元素K、Zr則指示地殼物質(zhì)的存在。以Sr=400×10-6和Yb=2×10-6為界，具有高Sr、低Yb特征，巖石的高Sr含量(平均值為764.47×10-6)、低Y含量(平均值為6.27×10-6)以及較明顯的正Eu異常(δEu=1.61～2.20，平均1.83)特征，與埃達克巖類似[37]。在花崗巖構(gòu)造判別圖解中，樣品均落入火山弧花崗巖、同碰撞花崗巖區(qū)域(圖10)，明顯區(qū)別于板內(nèi)和洋中脊花崗巖類，具有活動大陸邊緣火成巖特點；在Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN圖解(圖11)中數(shù)據(jù)點均落入埃達克巖區(qū)域；鋯石Hf同位素投點落入下地殼區(qū)域(圖12)，表明其巖漿物質(zhì)來源于下地殼，巖體巖漿源區(qū)可能為新太古代地殼物質(zhì)，巖漿來源于早期地殼物質(zhì)的再循環(huán)。

關(guān)于玲瓏花崗巖的成因，前人做了大量研究。玲瓏花崗巖中大量出現(xiàn)繼承鋯石，反映其巖漿源區(qū)極其復(fù)雜。黃濤等[49-50]認為玲瓏型花崗巖主要為華北下地殼重熔的S型花崗巖類，并有蘇魯超高壓變質(zhì)帶深俯沖物質(zhì)的參與。王德滋和周新民[51]認為S型花崗巖是在擠壓構(gòu)造環(huán)境下，地殼強烈縮短增厚而發(fā)生地殼深熔作用的產(chǎn)物。張旗等[52]認為高Sr、低Y特征屬于C型埃達克巖，是加厚地殼底部部分熔融的產(chǎn)物，并解釋了埃達克巖的最新定義：埃達克巖只是一個一般的術(shù)語，泛指那些具有埃達克巖地球化學(xué)特征的巖石，沒有特定的構(gòu)造含義[37, 53]。俯沖板片熔融形成的埃達克巖(O型)通常相對富集Na2O(K2O/Na2O<0.5)，而鵲山巖體的花崗巖相對富集K2O，K2O/Na2O平均值為0.73，表現(xiàn)出與下地殼部分熔融成因的埃達克巖相似的特征[54]。綜上所述，鵲山巖體屬于晚侏羅世埃達克巖，宏觀特征和礦物組合指示其物質(zhì)來源于加厚下地殼的部分熔融，加厚下地殼可能為古太平洋板塊向亞洲大陸發(fā)生低角度俯沖引起大陸邊緣擠壓變形而導(dǎo)致的地殼增厚作用和地殼重熔[19, 46, 55]。

4.3 礦床成因

鵲山變質(zhì)核雜巖具有三層結(jié)構(gòu)：上盤由早白堊世上疊盆地(區(qū)內(nèi)為膠萊盆地)及其古元古代基底(荊山群地層)組成，下盤為太古宙深變質(zhì)雜巖與中生代侵入體(鵲山巖體)，上、下盤之間被一條主拆離斷層所分隔。自晚中生代以來，華北克拉通巖石圈在伸展機制下經(jīng)歷了劇烈的減薄，位于膠東東部華北克拉通南東緣的鵲山變質(zhì)核雜巖是該時期地殼伸展的一個重要實例[47, 56]。鵲山巖體侵位之后，鵲山地區(qū)受NWW—SEE向伸展機制作用，韌性剪切帶開始在中-下地殼深度發(fā)育，隨著遞進剝露，韌性剪切帶經(jīng)過中-下地殼最后到達近地表層次，區(qū)域上的金成礦作用也集中在這個時代[47,56]。

前垂柳金礦區(qū)多個鉆孔巖心均具有相似的三層特征，上部為二長花崗巖和古元古代荊山群地層變質(zhì)巖，深部為糜棱巖化二長花崗巖，兩者被中間厚度較大的構(gòu)造-蝕變帶分割，深部糜棱巖化二長花崗巖的出現(xiàn)標志著構(gòu)造-蝕變帶的結(jié)束。兩期花崗巖作為金礦的賦礦圍巖，在空間上與金礦體緊密相連，部分碎裂蝕變花崗巖也可以作為低品位礦體，但兩期巖漿侵入時間與金礦床成礦時代相距較遠，不太可能為金成礦提供直接物質(zhì)來源，因此礦床成因可能為巖漿期后成礦熱液或含礦流體沿韌性剪切帶上涌，形成厚大的構(gòu)造-蝕變帶，并在構(gòu)造有利部位富集成礦。前垂柳礦區(qū)鉆孔巖心的三層結(jié)構(gòu)的地質(zhì)特征與鵲山變質(zhì)核雜巖一致，可能為鵲山變質(zhì)核雜巖主拆離斷層在前垂柳礦區(qū)的延伸或者主拆離斷層的次級斷層。前垂柳金礦床的發(fā)現(xiàn)表明該區(qū)深部找礦潛力巨大，厚大構(gòu)造-蝕變帶的發(fā)現(xiàn)對于尋找變質(zhì)核雜巖周邊的金礦具有重要的指示意義，韌性剪切帶和低角度主拆離斷層在鵲山變質(zhì)核雜巖及玲瓏變質(zhì)核雜巖周邊廣泛分布，在今后的勘查工作中應(yīng)引起重視。

5 結(jié) 論

(1)牧牛山巖體鋯石U-Pb年齡為(1 844.1±4.4) Ma，其形成時代為古元古代造山紀，屬高硅、強過鋁質(zhì)花崗巖和鈣堿性序列，巖石地球化學(xué)和Hf同位素特征表明其為下地殼重融型花崗巖。鵲山巖體鋯石U-Pb年齡為(154.6±4.4) Ma，其形成時代為晚侏羅世，具有埃達克巖特征，其地球化學(xué)特征與區(qū)域上玲瓏巖體類似，成巖物質(zhì)來源于加厚下地殼部分熔融。

(2)牧牛山巖體和鵲山巖體屬兩種完全不同類型的花崗巖，兩者在形成時代、巖石地球化學(xué)特征和成因上具明顯區(qū)別，牧牛山巖體不是鵲山巖體的一部分，而應(yīng)作為新的填圖單元加以區(qū)分。

(3)前垂柳金礦的發(fā)現(xiàn)表明膠萊盆地東北緣地區(qū)找礦潛力巨大，金礦勘查重點為尋找鵲山變質(zhì)核雜巖周邊的韌性剪切帶和低角度主拆離斷層中的厚大構(gòu)造-蝕變帶。

致謝：感謝兩位審稿人和編輯對本文的意見和建議。山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊張丕建研究員和楊國福研究員對本文鉆孔巖心編錄提供了指導(dǎo)，野外地質(zhì)調(diào)查和樣品采集得到了張昌帥、王成、王廣杰和郝春剛的幫助，在此表示感謝。