山東省煙臺市牟平區宋家溝金礦區內萊陽群林寺山組礫巖碎屑鋯石U-Pb年齡地質意義

楊慶，祝德成，張海瑞，呂大煒，劉澤群，許慶林，沈曉麗，薄軍委

(1.山東科技大學地球科學與工程學院，山東 青島 266590;2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013;3.山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021；4.山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264000)

0 引言

膠萊盆地與蘇魯造山帶毗鄰，其間存在著密不可分的聯系，盆地的沉積產物作為盆地沉積和構造演化的直接證據和重要標志，同時也反映了造山作用過程的信息[1]。諸多學者對于膠萊盆地的形成與演化進行了研究，張岳橋等[2]將其演化劃分了兩個伸展-擠壓旋回，膠萊盆地萊陽期發育沿牟即斷裂構造帶、沭河裂谷帶和諸城凹陷兩個獨立的槽狀斷陷帶[3]，中-新生代陸相火山-沉積巖為盆地主要沉積建造，萊陽群不整合覆蓋在荊山群變質基底上[4]，唐華風等[5]認為膠萊盆地是經過萊陽期、青山期和王氏期三個發展階段的走滑拉分盆地，不同階段的構造運動使得盆地格局發生變化。由此可以看出，膠萊盆地物源研究對于確定盆地沉積演化及構造運動等基礎問題具有重要作用。

前人已有部分學者開展過膠萊盆地沉積相、巖石學和巖石地球化學研究，認為其物質主要來自蘇魯造山帶和揚子板塊[6-9]，部分學者開展過萊陽群止鳳莊組碎屑巖年代學和物源研究，認為萊陽群止鳳莊組的物源可能也是來自于蘇魯造山帶[1]，但是對止鳳莊下伏地層林寺山組的物源及年代學研究少有涉及，這也影響到了本區的物源與構造轉換關系研究[2-9]。為此，該文以宋家溝金礦區內萊陽群林寺山組的礫巖為研究對象，對其進行碎屑鋯石年齡分析，通過鋯石年齡頻譜的分析，為膠萊盆地沉積物源區解釋提供證據，并對源區性質、位置研究等做出貢獻。

1 地質概況

宋家溝金礦位于膠萊盆地東北緣，區內出露的巖漿巖主要為弱片麻狀細中粒含石榴二長花崗巖(玲瓏花崗巖)，出露地層主要為早白堊世萊陽群林寺山組和少量第四系砂礫沉積。林寺山組巖性為灰白色、淺紅色、灰色礫巖，間夾少量青灰色砂巖。區內的斷裂主要有朱吳-店集斷裂和譚家斷裂，眾多小型斷裂分布研究區內，巖石較破碎(圖1)。

宋家溝林寺山組礫巖顏色以灰白、紫紅色居多，結構為顆粒支撐和雜基支撐，礫石分選差，粒徑由幾毫米至幾十毫米不等，礫石成分較復雜，未見化石，砂礫填充(圖2)。

1—第四系；2—萊陽群林寺山組灰白色礫巖；3—萊陽群林寺山組紫紅色礫巖；4—弱片麻狀細中粒含石榴二長花崗巖(玲瓏花崗巖)；5—閃長玢巖；6—閃長巖；7—輝綠玢巖；8—煌斑巖；9—構造角礫巖帶；10—斷裂；11—石英脈；12—地質界線；13—黃鐵礦化絹英巖化礫巖；14—絹英巖化礫巖；15—礫巖；16粗砂巖；17—中砂巖；18—粉砂巖；19—泥巖；20—取樣層位圖1 山東省煙臺市牟平區宋家溝礦區地形地質圖和膠萊盆地巖性柱狀圖(據礦山資料，2013，章鵬，2016，有修改)

2 測試方法

鋯石單礦物挑選在廊坊宏信地質勘查技術服務有限責任公司完成，LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室礦床地球化學分室完成。激光剝蝕系統由瑞索公司制造，型號為Resonetics-S155。ArF準分子激光發生器產生193nm深紫外光束，經勻化光路聚焦于鋯石表面。激光束斑直徑為33μm，剝蝕頻率10Hz，剝蝕30s，高純He氣作為載氣，與Ar氣和少量N2氣混合后進入質譜儀。電感耦合等離子體質譜儀由熱電公司制造，型號為iCAP Qc。實驗結果通過ICPMSDataCal調試數據以后使用Isoplot/Ex_ver3軟件進行分析。

a—林寺山組紅色礫巖(有部分磨圓礫石)；b—林寺山組淺紅色礫巖(磨圓較差)；c—灰白色礫巖(含硫化物)d—灰白色礫巖(分選磨圓差)圖2 宋家溝金礦礫巖照片

3 實驗結果

本次工作分別采取露天采場內萊陽群的礫巖(SJG-CC-B2)進行了鋯石U-Pb定年工作。礫巖(SJG-CC-B2)樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結果見表1。陰極發光圖像顯示(圖3)，大部分鋯石為長柱狀，長寬比值較大，鋯石晶體具均勻的內部結構和明顯的韻律環帶，為典型的巖漿鋯石。鋯石Th和U的含量變化范圍較大，分別為(10.9～5146.9)×10-6和(59.7～3194.9)×10-6，Th/U比介于0.36～1.83之間，顯示了巖漿鋯石的特征。鋯石點數據比較分散(圖4)，大部分為捕獲鋯石。其中最小的7個測點比較集中，加權平均年齡在(228±4)Ma。該年齡代表了巖石至少在228Ma之后結晶。其余幾組年齡主要集中在640～770Ma和540～570Ma，這反映了萊陽群林寺山組礫巖物源區組成的復雜性。

表1 宋家溝采場礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結果

注：樣品測試由中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室礦床地球化學分室完成。

續表1 宋家溝采場礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結果

注：樣品測試由中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室礦床地球化學分室完成。

圖3 宋家溝金礦露天采場萊陽群礫巖(SJG-CC-B2)鋯石陰極發光(CL)圖像

4 討論

萊陽群林寺山組的礫巖物源區組成比較復雜，這與其分選性差相對應，由于測量的鋯石具有明顯的核部和邊部及其環帶狀，且Th/U比值主要介于0.26～1.93之間，得出碎屑鋯石屬巖漿結晶鋯石[10]，說明鋯石的年齡數據可以反映物源區地質體的成巖年齡。

鋯石年齡中很多年齡分布與640～770Ma，與新元古代相對應，是新元古代活動大陸邊緣事件在沉積中的體現[11-15]，與王來明測得的花崗質片麻巖U-Pb同位素年齡范圍648～890Ma相吻合[16]，證明為萊陽群林寺山組礫巖物源應該有新元古代的地層。另外一組年齡數據集中在540～570Ma，屬于震旦紀，但在這個時期膠東地區未有這個時段巖體的出露，有可能這個時段巖體在印支運動的作用下消失殆盡[16-17]。鋯石中時代最近為(228±4)Ma，與蘇魯造山帶的印支運動的時代相吻合，在膠南-威海隆起區內柳林莊序列噴出巖年齡約為200～235Ma，在宋家溝金礦附近未見該序列巖體的出露，可能由于印支運動使其出露很少或剝蝕殆盡，或該巖體經長距離搬運于盆地內沉積，這也可以對應區內礫巖部分磨圓較好的礫石，可以判定該序列巖體為礫巖母巖體之一。

圖4 宋家溝金礦露天采場萊陽群礫巖(SJG-CC-B2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖

章朋[18]研究了膠萊盆地萊陽群林寺山組的物源特征，采用U-Pb測年方法發現林寺山組中部砂巖物源來源于蘇魯造山帶北部隆起區和即墨-牟平隆起區，其底部礫巖根據沉積學特征推測可能來自于構造隆升造成的荊山群剝蝕。通過本次研究發現，林寺山組雖然沉積上表現為更粗的礫巖沉積，但是根據其U-Pb鋯石測年結果，可以推測林寺山組礫巖中礫石來源區可能也為蘇魯造山帶，與其上部砂巖來源一致。

前人[1，15,18]根據林寺山組(約130 Ma)礫巖中發育大量燕山期花崗巖礫石，推測出林寺山組沉積之前(160～130 Ma)，中侏羅世—早白堊世早期花崗侵入巖已剝露于地表，本次通過北緣鋯石年齡研究印證了該結論，即膠萊盆地形成之初，物源可能有侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖等。

5 結論

通過對不同期次鋯石年齡研究，可以解釋礫巖中分選性差，既有遠距離搬運沉積又存在近源沉積。宋家溝金礦區內的萊陽群林寺山組礫巖形成于228Ma之后，其沉積年代在130Ma左右，符合地質沉積事件的表現。

萊陽群林寺山組礫巖中鋯石年齡集中的640～770Ma，540～570Ma和(228±4)Ma時間段內，經過分析可以得知其物源區為蘇魯造山帶，與沉積學、巖石學、巖石地球化學結果一致。膠萊盆地形成之初，存在侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖的出露并被剝蝕。

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