膠東地區與金礦成礦有關的中生代侵入巖巖石構造組合類型劃分

禚傳源，李洪奎，于學峰，耿科，梁太濤，張玉波

(1.山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013；2.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 濟南 250013；3.國土資源部金礦成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南 250013)

膠東地區是中國最大的金礦產地，金礦產量和儲量均占全國的1/4，區內中生代侵入巖發育，形成時代為燕山期[1]。其中，以玲瓏-昆崳山花崗巖、郭家嶺花崗巖為代表。它們與金礦床時空關系密切，對膠東地區367個主要金礦床(點)的統計情況顯示：產于玲瓏-昆崳山花崗巖中的金礦244個(占69.21%)，郭家嶺花崗巖中的33個(占8.88%)[2]。在前人工作的基礎上，依據構造地質學、礦物學、巖石化學等資料，研究該區與金礦成礦有關的中生代侵入巖(玲瓏-昆崳山花崗巖、郭家嶺花崗巖)的巖石構造組合特征，確定巖石構造組合類型，建立時空演化序列。

1 地質概況

膠東地區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向展布的復式巖基、巖株及巖瘤和巖墻狀產出[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，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。郭家嶺花崗巖主要分布于魯東北部萊州、棲霞、蓬萊地區，總面積約514km2，前人將其定義為郭家嶺超單元，共分為12個單元，歸并為虎口窯、上莊和羅家3個亞超單元，研究區自西向東具一定規模的巖體有：倉上巖體、上莊巖體、北截巖體、叢家巖體、曲家巖體、郭家嶺巖體、范家店巖體及澤頭巖體(圖1)。

2 侵入巖巖石和地球化學特征

2.1 巖石類型和結構

1—玲瓏-昆崳山花崗巖；2—郭家嶺花崗巖；3—地質界線；4—主干斷裂；5—金礦圖1 玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家嶺花崗巖分布圖

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圖解中大部分投點于二長花崗巖區(圖2)，在TAS圖解中全部投點于花崗巖區(圖3)，主要巖石類型為二長花崗巖；郭家嶺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 地球化學特征

2.2.1 巖石化學

玲瓏-昆崳山花崗巖巖石化學成分變化比較穩定，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，基本符合同源巖漿演化的特點[5]。玲瓏-昆崳山花崗巖主要呈半自形—他形粒狀結構，從早期侵入體到晚期侵入體，呈現出由細粒—中粒—細粒—粗粒—細粒—偉晶狀的旋回性結構演化規律。郭家嶺花崗巖常具似斑狀結構，出現中細粒—含斑—斑狀—粗斑等結構，基質顯示由細粒到粗粒再到細粒的演化規律，郭家嶺花崗巖總體上為以成分演化為主，結構演化為輔的雙演化系列。

郭家嶺花崗巖從早期侵入體到晚期侵入體，巖石化學成分中SiO2，K2O，Na2O均呈增高趨勢；而CaO，MgO，Fe2O3+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系，隨著SiO2含量增加，MgO，TiO2，K2O，Fe2O3等降低；而Na2O則與SiO2呈正相關關系，呈典型的巖漿混合或結晶分異演化趨勢[6](表3)。

表2 玲瓏-昆崳山花崗巖巖石化學成分

注：表中數據引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區調報告，為去水后重新換算數值。

表3 郭家嶺花崗巖巖石化學成分

注：表中數據引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區調報告，為去水后重新換算數值。

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

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

表4 巖石化學參數值

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

郭家嶺花崗巖在SiO2-(K2O+Na2O)圖解(圖6a)上樣品大部分投點于亞堿性系列，在SiO2-K2O圖解(圖6b)上樣品投點于鉀玄巖系列和高鉀鈣堿性系列；K2O-Na2O圖解中，樣品大部分投點于I型花崗巖區(圖7)，在ACF圖解(圖7)中，樣品多投點于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鋁質到輕度過鋁質，類型位于I型、S型花崗巖范圍之內，說明了其源巖為巖漿巖和沉積巖。郭家嶺花崗巖屬于準鋁質花崗巖或過鋁質花崗巖，類型絕大數位于I型花崗巖范圍之內，反映了源區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，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)，地球化學特征相似于埃達克巖[9]。郭家嶺花崗巖親銅元素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嶺花崗巖的微量元素蛛網圖特征具有某種程度上的相似性[10]，其中,郭家嶺花崗巖表現出顯著的Nb負異常，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圖

圖9 郭家嶺花崗巖微量元素蛛網圖

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)。郭家嶺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(LREE/HREE=12.18～30.62)，在稀土分配模式曲線上(圖11)表現為向右平滑陡傾，輕稀土富集、Eu無明顯虧損型。輕稀土強烈富集，缺少負Eu異常，說明沒有發生斜長石的明顯分離。說明玲瓏-昆崳山花崗巖是殼源，郭家嶺花崗巖的殼幔混合源[5]。

表5 玲瓏-昆崳山花崗巖微量元素含量分析結果 10-6

注：表中數據引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區調報告。

表6 郭家嶺花崗巖微量元素含量分析結果 10-6

注：表中數據引自1∶25萬威海市、煙臺市等幅區調報告。

表7 用于標準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果 10-6

3 巖石構造組合及其形成的構造環境

3.1 花崗巖形成的構造環境判別

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

郭家嶺花崗巖在QAP圖解(圖2)中，主要投點于大陸弧花崗巖(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，主要投點于造山晚期和碰撞后的抬升期；在山德指數圖解(圖13)中，主要投點于

表9 郭家嶺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 郭家嶺花崗巖稀土元素配分模式

圖12 R1-R2圖解

圖13 山德指數圖解

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，投點于圖解右下方，接近島弧區。

可見，地球化學資料反映玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家嶺花崗巖形成的構造環境總體一致，結合地質構造特征，認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的大陸邊緣環境。

3.2 形成時代

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

表10 SHRIMP年齡統計

圖15 SHRIMP鋯石U-Pb年齡圖

膠東地區中生代經歷了特提斯構造域向濱太平洋構造域的轉化，構造、巖漿活動非常強烈，巖漿巖廣泛發育[12-13]。研究表明，膠東地區中生代巖漿活動經歷了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)殼幔混合型花崗巖(I-A型)[14]。綜合侏羅紀—白堊紀魯東地區的沉積事件、侵入事件、變質事件及成礦事件，建立了時空演化序列(圖16)。

圖16 時空演化結構圖

3.3 巖石構造組合類型

根據花崗巖的巖石組合特征、形成的構造環境、形成時代，依據鄧晉福等[15]和潘桂堂[16]等對巖石構造組合類型的劃分標志，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，郭家嶺花崗巖劃為郭家嶺造山中期弱片麻狀花崗閃長巖-花崗巖組合。

4 結論

(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)；郭家嶺花崗巖主體屬于殼幔混合源的I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；郭家嶺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；郭家嶺花崗巖形成時代為早白堊世。

(4)玲瓏-昆崳山花崗巖和郭家嶺花崗巖形成的構造環境為由洋殼俯沖引起的火山島弧和弧后拉張性質的大陸邊緣環境。

(5)從巖石構造組合的角度，玲瓏-昆崳山花崗巖應劃為玲瓏-昆崳山造山早期片麻狀花崗巖組合；郭家嶺花崗巖應為郭家嶺造山中期弱片麻狀花崗閃長巖-花崗巖組合。

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