魯西銀山莊地區(qū)煌斑巖巖石地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境探討

平艷麗 劉杰 趙艷 張勇 劉成帥 路曉平

摘要： 魯西銀山莊地區(qū)煌斑巖系統(tǒng)研究程度較低，據(jù)此，對(duì)其開展詳細(xì)的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，探討巖石成因及構(gòu)造背景。巖石化學(xué)組分中SiO2含量為36.91%～47.18%，TiO2含量為0.95%～1.11%，MgO含量為1.13%～4.95%，K2O+Na2O含量為4.37%～6.47%，貧硅富鎂，屬超基性—基性巖石，為鉀玄質(zhì)堿性煌斑巖，巖石以富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素為特征?；桶邘r應(yīng)為早白堊世區(qū)域巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，在華北板塊構(gòu)造拉張、巖石圈減薄環(huán)境下，俯沖的陸殼揚(yáng)子下地殼形成的富集巖石圈地幔源區(qū)發(fā)生部分熔融，形成銀山莊煌斑巖巖脈。

關(guān)鍵詞： 魯西隆起；煌斑巖；地球化學(xué)特征；構(gòu)造環(huán)境；魯西銀山莊

中圖分類號(hào)： P588.12，P595 ????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ???doi：10.12128/j.issn.1672 6979.2023.02.001

引文格式： 平艷麗，劉杰，趙艷，等.魯西銀山莊地區(qū)煌斑巖巖石地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境探討［J］.山東國(guó)土資源，2023，39（2）：1 8.PING Yanli， LIU Jie，ZHAO Yan， et al.Study on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Lamprophyre in Yinshanzhuang Area in Luxi Uplift［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（2）：1 8.

0 引言

煌斑巖是由富含揮發(fā)份的鎂鐵質(zhì)至超鎂鐵質(zhì)堿性火成巖組成的大家族，是一種常見的暗色脈巖，多呈巖脈、沿墻產(chǎn)出，巖體一般規(guī)模不大，但分布廣泛，不同學(xué)者對(duì)其產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境及與礦床的關(guān)系開展過相關(guān)研究［1 7］，認(rèn)為煌斑巖可以反映深部巖石圈地幔物質(zhì)的組成和演化。作為煌斑巖特殊代表之一的鉀鎂煌斑巖，在就位過程中，上升速度相當(dāng)快，不僅能保留它們攜帶的地幔捕虜體和金剛石，而且還可能保留它們所具有的地幔型化學(xué)特征和繼承性金［8］，因此對(duì)煌斑巖開展巖石地球化學(xué)研究，探討其形成的構(gòu)造環(huán)境，有助于指導(dǎo)區(qū)域找礦。魯西銀山莊地區(qū)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)主要有金、銅，如沂南金場(chǎng)金礦和銅井金礦，南部白石窩地區(qū)亦有較好金礦找礦成果。但是，該區(qū)煌斑巖的研究程度總體較低，仍缺乏系統(tǒng)的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，對(duì)煌斑巖巖石屬性及其反映的構(gòu)造環(huán)境認(rèn)識(shí)模糊。鑒于此，本文選擇魯西銀山莊地區(qū)煌斑巖為研究對(duì)象，在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，開展詳細(xì)的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，探討煌斑巖的巖石成因，進(jìn)而揭示銀山莊地區(qū)煌斑巖所反映的構(gòu)造背景，為該區(qū)找礦提供動(dòng)力學(xué)支撐。

1 地質(zhì)背景

銀山莊地區(qū)位于山東省沂南縣銅井鎮(zhèn)，屬華北板塊（Ⅰ）東南緣的魯西隆起區(qū)（Ⅱ）中東部，馬牧池 沂源斷?。á騛），位于郯廬斷裂帶西側(cè)。夾于NW向馬家窩 銅井?dāng)嗔?、馬牧池 金場(chǎng)斷裂和NE向鄌郚 葛溝斷裂、棗林莊斷裂之間，見圖1。

區(qū)域內(nèi)各時(shí)代地層發(fā)育比較齊全，從新太古代至第四紀(jì)地層皆有分布，地表出露以古生代地層為主，其次為中、新生代地層，元古代地層分布局限，太古代地層零星出露。區(qū)域上侵入巖較發(fā)育，空間上與殘存的泰山巖群組成基底隆起，構(gòu)成一系列呈NW—SE方向展布的山系；巖石類型從超基性—基性—中性—酸性皆有，以中酸性為主，形成時(shí)代主要為新太古代及中生代，以新太古代最為發(fā)育。地質(zhì)構(gòu)造特征復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造方向?yàn)镹W向和NE向。

2 煌斑巖特征及巖石學(xué)特征

銀山莊地區(qū)巖漿巖主要為新太古代 古元古代和中生代兩個(gè)時(shí)期。新太古代 古元古代侵入巖分布面積大，構(gòu)成本區(qū)結(jié)晶基底，中生代巖漿巖侵入古生代地層區(qū)內(nèi)，呈不規(guī)則狀產(chǎn)出。銀山莊地區(qū)出露基性巖—超基性巖巖脈，主要為煌斑巖，見圖2。

2.1 巖體地質(zhì)特征

煌斑巖主要出露于銀山莊西側(cè)，共發(fā)育6條巖脈（Ⅰ～Ⅵ號(hào)），整體呈NNE向出露于銅井鎮(zhèn)銀山莊村西，分布情況見圖2，以巖脈形式產(chǎn)出，侵位于寒武紀(jì)饅頭組地層和早白堊世銅漢莊單元石英閃長(zhǎng)玢巖中，出露長(zhǎng)度不等，幾米到上百米，寬度多在1 m左右，傾向280°～315°，傾角多在60°～70°，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖脈向走向延伸方向被第四系覆蓋。

2.2 巖石學(xué)特征

巖性主要有黏土化拉輝煌斑巖和強(qiáng)蝕變煌斑巖，兩類巖石均呈土黃色或灰黑色，煌斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶主要由單斜輝石、礦物假像構(gòu)成，具黏土化、褐鐵礦化等；基質(zhì)由角閃石、輝石假像、斜長(zhǎng)石、不透明礦物組成。兩種巖石內(nèi)均見少量被黏土質(zhì)、硅質(zhì)等充填的杏仁體，強(qiáng)蝕變煌斑巖另見少量渾圓狀球顆，球顆由束狀、放射狀斜長(zhǎng)石及一些暗色礦物假像組成。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 樣品描述及測(cè)試方法

樣品主要來源于揭露煌斑巖巖脈的槽探工程中。巖性為強(qiáng)蝕變煌斑巖，共采集樣品8件，編號(hào)為TC05 GS1、TC09 GS1、ZK02 GS1、ZK05 GS1、ZK06 GS1。主量、微量和稀土元素測(cè)試由山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)室完成，其中主量元素采用X 熒光光譜儀（XRF）測(cè)定，相對(duì)誤差低于5%；微量和稀土元素采用等離子體發(fā)射光譜儀分析，相對(duì)誤差低于10%，分析結(jié)果見表1。

3.2 主量元素特征

銀山莊地區(qū)煌斑巖主量元素含量見表1，其中SiO2含量在36.91%～47.18%，屬超基性—基性。TiO2含量為0.95%～1.11%，MgO含量為1.13%～4.95%，K2O+Na2O含量為4.37%～6.47%?？傮w來說，銀山莊煌斑巖屬低硅、高堿、低鈦、高鎂的超基性—基性巖類，在TAS（Cox et al.1979）的SiO2—（K2O+Na2O）圖解中（圖3），樣品投影落入堿性區(qū)域，巖性為超基性—基性巖。在SiO2—K2O圖解中，巖石樣品全部落入鉀玄巖系列。因此，銀山莊煌斑巖應(yīng)屬鉀玄質(zhì)堿性煌斑巖。

3.3 稀土、微量元素特征

煌斑巖樣品稀土ΣREE在104.53×10 6～636.59×10 6之間，總量變化較大，平均值為496.47×10 6；輕稀土含量（LREE）在82.54×10 6～608.45×10 6之間，平均值為470.18×10 6；重稀土含量（HREE）在21.99×10 6～33.67×10 6之間，平均值為26.29×10 6；（La/Yb）N介于2.68～37.13之間，平均26.86；δEu介于0.56～0.88之間，平均0.80。在稀土元素配分模式圖上（圖4），所有樣品形態(tài)基本一致，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損，暗示其巖漿源區(qū)存在重稀土元素富集礦物的殘留；同時(shí)Eu異常不明顯（δEu主要集中于0.82～0.88之間），表明在巖漿演化過程中未發(fā)生明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。稀土總量高于費(fèi)縣大井頭和膠東地區(qū)煌斑巖，但形態(tài)基本近似。

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖5）中，煌斑巖樣品表現(xiàn)出大離子親石元素（LILEs）富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSEs）（Nb、Ti）虧損，與大洋板塊俯沖有關(guān)的火山巖地球化學(xué)特征相似。明顯的負(fù)Nb異常，表現(xiàn)出俯沖帶火山巖的特征，或在巖石成因中存在大量大陸物質(zhì)的參與。在MORB標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖6）中，煌斑巖樣品與大陸邊緣弧玄武巖曲線（Pearce，1983）相似，可以說明原始巖漿的形成與板塊的俯沖碰撞作用有關(guān)。

4 討論

4.1 巖石形成時(shí)代

魯西和膠東半島一帶廣泛發(fā)育中生代煌斑巖，前人對(duì)這些地區(qū)出露的煌斑巖開展過相對(duì)詳細(xì)的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)以及年代學(xué)研究，界定為中生代早白堊世［17 21］，見表2。

銀山莊地區(qū)發(fā)育的煌斑巖巖脈主要出露于寒武紀(jì)地層和沂南銅漢莊單元石英閃長(zhǎng)玢巖（129Ma）內(nèi)，有NNE和NEE2個(gè)走向。本次工作未采集同位素測(cè)年樣品，但是依據(jù)前人研究成果［6 7，17 20］及脈體地質(zhì)特征，將煌斑巖的形成時(shí)代定為早白堊世，為區(qū)域上早白堊世巖漿事件的產(chǎn)物，可與巖漿事件配套。

4.2 巖石成因

劉燊［18］認(rèn)為山東中生代基性脈巖表現(xiàn)出富集大離子親石元素和LREE，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，高Sr低Nd以及下地殼的Pb同位素組成特征，而完全不同于OIB（洋島玄武巖）、IAB（島弧玄武巖）和CFB（大陸溢流玄武巖）。這些地球化學(xué)特征表明在基性巖漿上升侵位過程中不存在地殼物質(zhì)的混染，因此它們的地球化學(xué)和同位素特性主要是從源區(qū)繼承來的。楊浩田［17］認(rèn)為魯西費(fèi)縣地區(qū)早白堊世煌斑巖的原始巖漿起源于源區(qū)受華北克拉通拆沉下地殼物質(zhì)和揚(yáng)子俯沖斷離陸殼物質(zhì)改造的富集巖石圈地幔的部分熔融。銀山莊煌斑巖La La/Sm相關(guān)圖見圖7。

銀山莊地區(qū)煌斑巖主量元素具有低SiO2（36.91%～47.18%）、富TFe2O3（4.62％～7.08％）、MgO（1.13％～4.95％）和低TiO2（0.95％～1.11％）的特征，貧硅富鎂，表明煌斑巖的原始巖漿應(yīng)該與巖石圈地幔物質(zhì)有關(guān)，同時(shí)，巖石中Cr、Ni含量相對(duì)虧損表明，巖漿演化過程中應(yīng)該存在一定程度的橄欖石、斜方輝石的分離結(jié)晶，而且δEu弱負(fù)異常，表明斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶不明顯。銀山莊地區(qū)煌斑巖微量元素和稀土元素特征顯示，富集輕稀土元素、大離子親石元素，虧損重稀土元素、高場(chǎng)強(qiáng)元素。這類特征可能由于富集地幔的部分熔融導(dǎo)致。在（La/Sm） La判別圖解（圖7）中則顯示銀山莊煌斑巖脈巖為部分熔融趨勢(shì)，可能存在角閃石、黑云母為主的分離結(jié)晶作用。

銀山莊地區(qū)煌斑巖應(yīng)該是由于富集不相容元素的巖石圈地幔發(fā)生部分熔融，熔體在上升時(shí)鐵鎂質(zhì)礦物發(fā)生結(jié)晶分異并且產(chǎn)生一定程度的地殼混染而形成的。

4.3 構(gòu)造背景

通常認(rèn)為，煌斑巖形成于巖石圈伸展的大地構(gòu)造背景。研究區(qū)煌斑巖富集LILEs和LREE、虧損HFSE和HREE，特別是具有Nb、Ti元素的虧損顯示與俯沖帶弧火山巖相似的地球化學(xué)特征。MORB標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖5）中，銀山莊煌斑巖樣品與大陸邊緣弧玄武巖曲線相似，且在Wood 1980的Th Hf Ta Zr Nb和Pearce and Cann（1973）（圖8）玄武巖構(gòu)造環(huán)境圖解中，銀山莊煌斑巖樣品和膠東煌斑巖樣品數(shù)據(jù)也落入鈣堿性玄武巖區(qū)域。富集巖石圈地幔部分熔融的巖石成因，也可以說明煌斑巖的形成環(huán)境與板塊碰撞俯沖有關(guān)。

銀山莊煌斑巖具貧硅富鉀的特點(diǎn)，屬于典型的鉀玄質(zhì)巖石。用鉀玄質(zhì)巖石的Zr Y和A12O3 TiO2圖解（圖9）判斷其形成構(gòu)造環(huán)境，研究區(qū)煌斑巖落入弧相關(guān)巖漿巖區(qū)域內(nèi)。

三疊紀(jì)，古特提斯洋發(fā)生大規(guī)模北向消減俯沖作用，揚(yáng)子板塊向華北板塊之下俯沖［28 29］。在俯沖碰撞過程中，揚(yáng)子板塊下地殼脫水熔融，析出了富水熔體，與上覆的華北板塊巖石圈地幔橄欖巖發(fā)生交代反應(yīng)，破壞掉老的巖石圈地幔，形成研究區(qū)煌斑巖富集地幔源區(qū)。晚侏羅世到早白堊世構(gòu)造體制發(fā)生改變，由以擠壓為主轉(zhuǎn)向以伸展為主［30 31］，并產(chǎn)生了一系列貫通殼幔的超殼斷裂，發(fā)生大規(guī)模巖漿活動(dòng)和成礦作用，導(dǎo)致巖石圈減薄，致使軟流圈上涌，先前形成的富集巖石圈地幔源區(qū)發(fā)生部分熔融，巖漿沿裂隙快速上升侵位，形成銀山莊煌斑巖巖脈。

5 結(jié)論

（1）銀山莊地區(qū)發(fā)育NNE向和NEE向煌斑巖巖脈，為超基性—基性巖石，為晚中生代巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

（2）銀山莊煌斑巖屬鉀玄質(zhì)堿性煌斑巖，巖石富集大離子親石元素LILE和輕稀土元素LREE、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素HFSE和重稀土HREE，地球化學(xué)特征顯示煌斑巖來自富集巖石圈地幔的部分熔融。

（3）銀山莊地區(qū)煌斑巖形成于華北克拉通東部巖石圈伸展構(gòu)造背景之下。

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Study on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment ??of Lamprophyre in Yinshanzhuang Area in Luxi Uplift

PING Yanli1， LIU Jie2， ZHAO Yan3， ZHANG Yong1， LIU Chengshuai1，LU Xiaoping1

（1.No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Linyi 276006， China; 2. Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013， China; 3. Zoucheng Bureau of Natural Resources and Planning， Shandong Zoucheng 273500， China）

Abstract： The lamprophyre system in Yinshanzhuang area in western Shandong province is poorly studied. Therefore， detailed petrology and petrogeochemistry have been carried out， and the petrogenesis and tectonic setting have been studied. The content of SiO2 is 36.91%～47.18%， TiO2 is 0.95%～1.11%， MgO is 1.13%～4.95%， and K2O+Na2O is 4.37%～6.47%. It is poor silicon and rich magnesium. It belongs to ultrabasic—basic rock and potassium basalt alkaline lamprophyre. The rock is characterized by enrichment of large ion lithophilic elements and light rare earth elements， and depletion of high field strength elements. The lamprophyre is the product of early Cretaceous regional magmatic activity. Under the environment of northern China plate tectonic stretching and lithosphere thinning， the enriched lithospheric mantle source formed in the subducted continental Yangtze crust partially melted and formed Yinshan lamprophyre dike.

Key words： Luxi uplift; lamproite; geochemical characteristics; structural environment; Yinshanzhuang in Luxi area