華北克拉通膠東萊州地區中太古代-新太古代早期TTG巖石的發現
——鋯石SHRIMP U-Pb定年

萬渝生，郭瑞朋，田京祥，宋志勇，謝士穩，董春艷，白文倩

(1.中國地質科學院地質研究所，北京離子探針中心，北京 100037；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013；3.山東省地質科學研究院，國土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 濟南 250013)

0 引言

膠東是華北克拉通早前寒武紀變質基底重要分布區之一，構成東部古陸塊[1-2]的重要組成部分。存在～2.9Ga，～2.7Ga，～2.5Ga三期TTG巖石，其中，～2.9Ga英云閃長巖廣泛分布，在華北克拉通占有獨特的地位。與華北克拉通其他許多地區類似，膠東早前寒武紀變質基底遭受新太古代晚期和古元古代晚期兩期變質作用改造。但是，有關膠東地區早前寒武紀變質基底的認識幾乎都來自對萊陽以北，特別是棲霞地區的研究。

萊州位于膠東早前寒武紀變質基底西南部，與西南側的昌邑地區早前寒武紀變質基底相鄰。萊州早前寒武紀變質基底分布范圍不大，以往研究很少涉及。該文對萊州地區早前寒武紀變質基底開展了SHRIMP U-Pb鋯石定年，發現～2.9Ga和～2.7Ga TTG巖石，確定存在多期次構造熱事件疊加改造。不僅對膠東地區，而且對整個華北克拉通早前寒武紀變質基底形成演化研究都具有重要意義。

1 地質背景

膠東位于華北克拉通東部的山東半島，主要由太古宙變質基底、古元古代中晚期變質表殼巖系(粉子山群和荊山群)、中元古代-中生代蓋層和中生代侵入巖組成，東南與蘇魯造山帶相鄰(圖1)。太古宙變質基底主要分布于萊陽以北地區，以棲霞一帶巖石出露最為良好，研究也最為深入，這可從已獲得的太古宙巖石年齡分布看出(圖1)。圖中給出了研究區位置和太古宙巖石定年樣品位置，但不包括萬渝生等[3]的新定年樣品。定年樣品主要為片麻狀英云閃長巖)。太古宙變質基底主要由中太古代(～2.9Ga)、新太古代早期(～2.7Ga)和新太古代晚期(～2.5Ga)英云閃長巖組成[4-13]。對棲霞地區的詳細研究表明，3個不同時代的英云閃長巖呈NW—SE向相間分布，規模不大的同時代奧長花崗巖空間上與其密切共生[3]。局部識別出古元古代中晚期花崗質巖石[5,14]。除花崗質巖石外，還有少量新太古代變質表殼巖存在，但出露規模比原認為的要小許多。原中太古代唐家莊巖群和新太古代膠東巖群的長英質片麻巖類巖石主體為TTG巖石，原膠東巖群中的一些或許多斜長角閃巖為變質輝長巖，后者的侵入時代為新太古代晚期或古元古代中晚期[15]。變質變形作用強烈改造是變質原巖難以恢復的重要原因。新太古代晚期(～2.5Ga)和古元古代晚期(1.82～1.95Ga)構造熱事件十分強烈。通常，中太古代和新太古代早期地質體普遍記錄新太古代晚期變質鋯石年齡，古元古代晚期變質鋯石年齡記錄不多，而新太古代晚期和古元古代地質體普遍記錄古元古代晚期變質鋯石年齡[4,16-22]。

圖1 膠東地區地質圖據Wan et al. (2015)修改

萊州地區也有規模不大的太古宙變質基底分布(圖2)，被中生代花崗巖與萊陽-棲霞地區的太古宙變質基底相分隔。早期曾對萊州地區太古宙巖石進行過鋯石蒸發法定年，年齡數據多不可靠。除太古宙巖石外，該區還有古元古代粉子山群分布。一些變質基性巖被認為形成于太古宙和古元古代，多缺乏可靠年代學證據。但是，在山宋家南曾獲得變質輝長巖的巖漿鋯石和變質鋯石年齡，分別為2.15Ga和1.82Ga[23]，表明該區確實存在古元古代變質輝長巖。萊州地區太古宙變質基底研究薄弱，重要原因之一是巖石出露很差。變質基底風化強烈，大都被第四系覆蓋，只有在一些溝中和人工露頭才能見到新鮮巖石，難以開展系統研究。下面對該文涉及到的巖石樣品的野外地質和巖相學特征作簡要描述，巖石名稱前的年齡由本次工作獲得。樣品位置見圖2。

圖2 膠東萊州地區地質圖

(1)2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423，N 37°07′45″/E 119°52′36″)

在萊州下埠東的一小路旁，變質基底巖石零星出露，延伸約20m，風化較強(圖3a)。修建農耕深井取出的新鮮巖石堆放在附近。出露巖石為條帶狀英云閃長巖(JD1423，圖3b)和片麻狀閃長質巖石(JD1424，圖3c)，兩者互層產出，條帶狀，走向近EW。此外，該處還見變質輝長巖及其他類型巖石。變質輝長巖中存在長英質淺色條帶(圖3d)，所以輝長巖應形成于變質深熔作用之前。樣品JD1423的條帶狀構造明顯，由灰色和淺色條帶組成，顯示強烈深熔和變形。巖石具片麻狀—條帶狀構造，主要由石英(20%～25%)、斜長石(35%～40%)、角閃石(30%～35%)和磁鐵礦(2%～3%)組成。中細粒石英、斜長石、角閃石和磁鐵礦組成近等粒粒狀變晶結構。礦物定向排列，可見有長石石英富集層與角閃石富集層組成的條帶狀構造。斜長石呈他形粒狀，渾濁灰色，可見聚片雙晶，少部分蝕變為絹云母。一些石英呈長條狀集合體分布，與條帶方向一致。角閃石呈半自形—自形粒狀—短柱狀，磁鐵礦常與角閃石相伴出現。

(2)2.9Ga片麻狀閃長質巖石(JD1424，N 37°07′45″/E 119°52′36″)

如上所述，該巖石與條帶狀英云閃長巖互層產出，具片麻狀構造(圖3c)。巖石主要由石英(30%～35%)、斜長石(35%～40%)、黑云母(8%～10%)、角閃石(8%～10%)和磁鐵礦(3%～5%)組成。礦物定向排列，具粒狀—鱗片變晶結構。石英呈他形粒狀，波狀消光，可見動態重結晶細?；?。斜長石也為他形粒狀，可見聚片雙晶，少部分蝕變為絹云母。黑云母呈鱗片狀分散分布。角閃石為半自形—自形粒狀—短柱狀，少部分蝕變為綠簾石和綠泥石。磁鐵礦常與黑云母、角閃石相伴出現。根據礦物組合和巖石組成，變質原巖為閃長質巖石。

(a)～(d)—2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)、2.9Ga片麻狀閃長質巖石(JD1424)和未定年變質輝長巖(JD1425)，下埠東；(e)～(f)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1422)，張家埠圖3 膠東萊州地區太古宙巖石野外照片

(3)2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1422，N 37°17′56″/E 120°03′04″)

在萊西平里店鎮張家埠附近，存在一廢棄金礦(石英脈型)采坑(圖3e)。坑內主體巖石(金礦圍巖)為條帶狀英云閃長巖(JD1422)(圖3f)。拉伸線理發育，線理傾伏向為280°。巖石具片麻狀—條帶狀構造，主要由石英(30%～35%)、斜長石(45%～50%)和黑云母(5%～10%)組成，存在少量磁鐵礦。中粗粒石英與斜長石組成粒狀變晶結構，黑云母組成鱗片變晶結構。石英為他形粒狀—條帶狀，部分條帶長度可達1mm以上，波狀消光，并可見動態重結晶細粒化。斜長石為他形粒狀，部分可見聚片雙晶。絕大部分蝕變為絹云母等粘土礦物。

(4)2.7Ga片麻狀英云閃長巖(JD1427，N 37°07′24″/E 119°52′26″)

在下埠南有一大溝，長約300m，出露主體巖石為片麻狀英云閃長巖，片麻理走向近EW向。局部具深熔特征，呈條帶狀構造。英云閃長巖被未變形的花崗巖脈切割(圖4a)，存在可能為拉斷的變質輝長巖(圖4b)。巖石風化普遍較強。英云閃長巖(JD1427)具片麻狀構造，也見淺色條帶(圖4c)。巖石主要由石英(45%～50%)、斜長石(40%～45%)組成，存在少量黑云母(3%～5%)。中粗粒石英與斜長石組成近等粒粒狀變晶結構。石英呈他形粒狀，波狀消光，可見動態重結晶細?；?。斜長石為他形粒狀，可見聚片雙晶，局部蝕變為絹云母。黑云母呈鱗片狀分散分布。

(5)2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1429，N 37°05′03″/E 119°53′33″)

在萊州小屋西南，由于修建房屋，有新鮮巖石露頭存在。露頭南側為條帶狀英云閃長巖(圖4d,4e)，北側主體為片麻狀奧長花崗巖(圖4f)。接觸帶被偉晶巖脈穿插。英云閃長巖(JD1429)具條帶狀構造，主要由石英(25%～30%)、斜長石(35%～40%)、黑云母(10%～15%)、角閃石(8%～10%)組成，存在少量磁鐵礦(3%～5%)。中粗粒石英、斜長石、角閃石和磁鐵礦組成近等粒粒狀變晶結構，黑云母組成鱗片變晶結構。礦物定向排列。石英呈他形粒狀，波狀消光，可見動態重結晶細粒化。斜長石呈他形粒狀，可見聚片雙晶，少部分蝕變為絹云母。黑云母呈彌散鱗片狀。角閃石為半自形—自形粒狀—短柱狀，少部分蝕變為綠簾石和綠泥石。磁鐵礦為自形—半自形粒狀，常與黑云母、角閃石相伴出現。

(a)—2.7Ga片麻狀英云閃長巖被花崗巖脈切割，下埠南；(b)—變質輝長巖存在于2.7Ga片麻狀英云閃長巖中，下埠南；(c)—2.7Ga片麻狀英云閃長巖(JD1427)，下埠南；(d)～(e)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1429)，小屋西南；(f)—片麻狀奧長花崗巖，小屋西南圖4 膠東萊州地區太古宙巖石野外照片

(6)2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15203，N 37°03′21″/E 119°50′20″)

在萊州寺溝南，一大溝內有巖石出露，主要為片麻狀奧長花崗巖，局部遭受鉀化。巖石普遍遭受強烈風化。樣品QX15203采自沖溝內風化程度相對較弱的片麻狀奧長花崗巖(圖5a,5b)，主要由斜長石(50%～55%)和石英(45%～50%)組成，存在很少黑云母。斜長石普遍遭受絹云母化蝕變。

(7)2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15204，N 37°01′38″/E 119°52′25″)

在萊州留駕水庫溢洪道中，有規模較大的新鮮巖石出露，主體為條帶狀、片麻狀奧長花崗巖(圖5c,5d)。被后期巖脈切割，其中變質輝長巖主要由角閃石和斜長石組成，表明遭受角閃巖相變質。片麻狀奧長花崗巖(QX15204)主要由斜長石(65%～70%)組成，其他礦物主要為石英、黑云母和角閃石，組成上并不是典型的奧長花崗巖。推測是奧長花崗巖遭受深熔作用改造，淺色體排除后的殘余體。這里仍稱之為奧長花崗巖。斜長石遭受強烈綠簾石化，部分保留聚片雙晶。黑云母和角閃石多呈集合體分布，遭受綠泥石化。

(8)2.7Ga條帶狀奧長花崗巖(QX15207，N 37°07′58″/E 119°57′37″)

在萊州山宋家存在一大溝，主體為TTG巖石，強烈變形，片麻理走向140°。巖石普遍遭受強烈風化。在一農耕深井旁有新鮮巖石堆積(圖5e)，應是來自深井。巖石類型包括條帶狀英云閃長巖、條帶狀奧長花崗巖(圖5f)和變質輝長巖。變質輝長巖主要由角閃石和斜長石組成，存在少量石英。淺色體貫入變質輝長巖，故輝長巖形成于深熔作用之前。條帶狀奧長花崗巖(QX15207)主要由斜長石(50%～55%)和石英(45%～50%)組成，存在少量黑云母和磁鐵礦。斜長石遭受絹云母化和綠簾石化，一些石英呈集合體定向分布，黑云母遭受綠泥石化。

(a)～(b)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15203)，寺溝南；(c)～(d)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15204)，留駕水庫溢洪道；(e)～(f)—2.7Ga條帶狀奧長花崗巖(QX15207)，巖石來自附近深井，山宋家圖5 膠東萊州地區太古宙巖石野外照片

2 分析方法

鋯石陰極發光照像和SHRIMP U-Pb定年在北京離子探針中心完成。測年方法與Williams[22]所描述的類似。質量分辨率(1%峰高)為～5000，一次離子流(O-2)強度為～3nA，束斑為～30μm。定年采用5組掃描，標準樣和待測樣之比為1∶3。使用標準鋯石M257(U含量為840×10-6[24])和TEMORA(年齡為417Ma[25])，分別作U含量和206Pb/238U年齡校正，用實測204Pb進行普通鉛校正。數據處理應用SQUID和ISOPLOT程序[26]。表1和U-Pb諧和圖中單個數據的誤差為1σ，加權平均年齡誤差為95%置信度。由于鋯石年齡都大于1.4Ga，均采用207Pb/206Pb年齡。

3 鋯石特征及定年結果

該文把鋯石劃分為巖漿鋯石(MA)、重結晶鋯石(RC)和變質增生邊(R)三種類型。對于變質侵入巖，巖漿鋯石和重結晶鋯石的區別主要根據鋯石環帶在陰極發光圖像中是否清楚。一些情況下，具“清楚”巖漿環帶的鋯石，U-Pb同位素體系也可能發生了重置。重結晶鋯石和變質增生鋯石有時難以區別，對于前者，其年齡并不總能代表構造熱事件時代。但是，與原鋯石相比，如果重結晶鋯石的Th/U比值發生了很大變化，其年齡與變質增生鋯石一樣，通?？梢源順嬙鞜崾录r代。鋯石U-Pb年齡數據見表1。

表1 膠東萊州地區太古宙變質基底巖石的鋯石年齡數據

續表

續表

(1)2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)

鋯石呈柱狀或近等軸狀。具核—邊結構(圖6a、圖6b)。部分核部巖漿鋯石遭受不同程度重結晶，變質增生邊寬度通常不大。16個鋯石顆粒上進行了18個數據點分析，鋯石無明顯鉛丟失。7個巖漿鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(17～393)×10-6和0.25～0.94，其中6個207Pb/206Pb年齡最大數據點的加權平均年齡為(2875±5)Ma(MSWD=0.41(圖7a)，代表了巖石形成時代或略小于巖石形成年齡。重結晶鋯石的Th/U比值變化較大(4個分析)，個別接近0.1，207Pb/206Pb年齡變年輕。7個變質增生邊數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(61～907)×10-6和0.00～0.11(5.2R為0.31)，Th/U比值普遍小于0.1。它們的207Pb/206Pb年齡存在很大變化(2662～2831Ma)，3個最年輕并相對集中分布的數據點(2.1RC，2.2R，8.1R)的加權平均207Pb/206Pb年齡為(2664±5)Ma(MSWD=0.39，圖7a)，其余4個數據點的207Pb/206Pb年齡為2717～2831Ma。

(2)2.9Ga片麻狀閃長質巖石(JD1424)

鋯石呈等軸狀或橢圓狀，具復雜的內部結構(圖6c、圖6d)。巖漿鋯石普遍遭受重結晶改造，但變質增生邊不發育。22個鋯石顆粒上進行了26個數據點分析，大多數鋯石無明顯鉛丟失(圖7b)。8個巖漿鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(41～163)×10-6和0.32～0.61，207Pb/206Pb年齡為2752～2925Ma。207Pb/206Pb年齡最大的2個數據點(8.1MA，15.1MA)的加權平均年齡為(2921±13)Ma(MSWD=0.12)，代表了巖石形成時代。12個重結晶鋯石分析，U含量和Th/U比值變化大，分別為(15～1542)×10-6和0.12～1.91，207Pb/206Pb年齡為2612～2922Ma(除去鉛丟失強的16.1RC和年齡誤差大的18.1RC)。大的變化與重結晶過程中U，Th，Pb在鋯石內部重新分配和帶入帶出鋯石體系有關。6個變質增生邊數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(36～890)×10-6和0.02～0.53，207Pb/206Pb年齡變化很大。數據點4.1R的結構特征與變質增生邊類似，Th/U比值為0.16，207Pb/206Pb年齡為(2498±9)Ma(不諧和度=-2)。數據點12.1R結構上顯示變質成因，Th/U比值為0.02，207Pb/206Pb年齡為(2648±4)Ma(不諧和度=0)。其余4個數據點的207Pb/206Pb年齡為2660～2838Ma。(3)2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1422)鋯石呈柱狀或近等軸狀。巖漿鋯石具密集封閉環帶，部分遭受重結晶，變質增生邊不發育(圖8a,8b)。10個鋯石上進行了11個數據點分析。10個巖漿鋯石的U含量和Th/U比值分別為(149～584)×10-6和0.31～0.65，加權平均207Pb/206Pb年齡為(2726±5)Ma(MSWD=1.4)(圖9a)，代表了巖石形成時代。重結晶鋯石(10.1RC)的U含量和Th/U比值分別為158×10-6和0.25，207Pb/206Pb年齡為2526Ma(不諧和度=3)，表明新太古代晚期構造熱事件影響存在。

(a)～(b)—2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)；(c)～(d)—2.9Ga片麻狀閃長質巖石(JD1424)圖6 萊州下埠東太古宙巖石的鋯石陰極發光圖像據Wanet al. (2015)修改

(a)—2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)；(b)—2.9Ga片麻狀閃長質巖石(JD1424)圖7 萊州下埠東太古宙巖石的鋯石U-Pb諧和圖

(4)2.7Ga片麻狀英云閃長巖(JD1427)

鋯石呈柱狀或等軸狀，具核—邊結構，但變質增生邊通常較窄，核部巖漿鋯石組成均勻，普遍遭受重結晶(圖8c,8d)。13個鋯石顆粒上進行了14個數據點分析。6個巖漿鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(188～336)×10-6和0.51～0.84。加權平均207Pb/206Pb年齡為(2700±6)Ma(MSWD=0.38)，代表了巖石形成時代。5個重結晶鋯石分析，Th/U比值和年齡分別為0.02～0.55和2497～2686Ma，變化都較大。3個變質增生邊分析，Th/U比值都小于0.30。2個變質增生邊和1個重結晶鋯石的207Pb/206Pb年齡在2.5Ga左右，表明新太古代晚期構造熱事件影響存在。數據點10.2R和13.1RC的年齡更接近，加權平均207Pb/206Pb年齡為(2492±12)Ma(MSWD=0.77)(圖9b)。3個Th/U比值為0.02～0.07的重結晶鋯石(7.1RC，8.1RC，11.1RC)的207Pb/206Pb年齡為2602～2661Ma，1個Th/U比值為0.00的變質增生邊(6.1R)的207Pb/206Pb年齡為2690Ma。

(5)2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1429)

鋯石呈柱狀。巖漿鋯石通常具板狀環帶，遭受重結晶，有變質增生邊形成(圖8e,8f)。13個鋯石顆粒上進行了15個數據點分析。8個巖漿鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(102～456)×10-6和0.43～0.86，207Pb/206Pb年齡為2694～2778Ma。6個年齡最大的數據點作加權平均計算，年齡為(2769±5)Ma(MSWD=1.4)(圖9c)，解釋為巖石形成時代。重結晶鋯石和變質增生邊較難區別，都以Th/U比值低為特征(0.02～0.14，7個分析)。它們的207Pb/206Pb年齡為2624～2691Ma(不包括鉛丟失較強的9.1RC)，表明早期構造熱事件存在。3個位于諧和線附近年齡最小的數據點(1.1R，7.2RC，12.1RC)的加權平均207Pb/206Pb年齡為(2641±8)Ma(MSWD=0.63)。其余3個數據點的207Pb/206Pb年齡為2666～2691Ma。

(6)2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15203)

鋯石呈柱狀，具板狀環帶，都發生不同程度重結晶，一些鋯石邊部存在變質增生邊，但通常較窄(圖10a, 10b)。在11個鋯石上進行了14個數據點分析。11個重結晶鋯石成分域分析，U含量和Th/U比值分別為(345～1561)×10-6和0.08～0.64，207Pb/206Pb年齡變化較大(圖9d)，其中年齡最大的2個數據點(6.1RC，10.1RC)的加權平均207Pb/206Pb年齡為(2696±10)Ma(MSWD=0.09)，可大致代表巖石形成時代。3個變質增生邊的U含量和Th/U比值分別為(245～423)×10-6和0.12～0.16。1個變質增生邊和2個重結晶鋯石的數據點(4.1RC，5.1R，9.1RC)靠近諧和線較集中分布，加權平均207Pb/206Pb年齡為(2475±11)Ma(MSWD=2.2)，表明新太古代晚期構造熱事件存在。

(7)2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15204)

鋯石呈柱狀，具板狀環帶或封閉環帶，遭受不同程度重結晶，一些鋯石存在變質增生邊(圖10c,10d)。在15個鋯石顆粒上進行了25個數據點分析。6個巖漿鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(105～358)×10-6和0.11～0.63，207Pb/206Pb年齡為2654～2732Ma。3個Th/U比值大，207Pb/206Pb年齡相對較大而誤差相對較小、并靠近諧和線的數據點(4.1MA，8.1MA，11.1MA)進行計算，加權平均207Pb/206Pb年齡為(2696±10)Ma(MSWD=0.38)，該年齡接近巖石形成時代或略偏年輕。5個重結晶鋯石數據點分析，U含量和Th/U比值分別為(26～399)×10-6和0.05～0.42，其中4個數據點的207Pb/206Pb年齡為2613～2679Ma。變質增生邊給出2組年齡。年齡為新太古代中晚期的數據點有7個(2.2R，3.3R，8.2R，8.3R，13.1R，14.1R，17.1R)，U含量和Th/U比值分別為(45～2151)×10-6和0.01～0.12，其中8.3R，14.1R和17.1R的加權平均207Pb/206Pb年齡為(2622±12)Ma(MSWD=0.24)，解釋為新太古代中晚期改造熱事件時代。其余4個變質增生邊的207Pb/206Pb年齡為2646～2684Ma。年齡為古元古代晚期的數據點有4個，U含量和Th/U比值分別為(38～610)×10-6和0.02～0.61，207Pb/206Pb年齡為1806～1891Ma，其中3個數據點(6.2R，15.1R，16.1R)的加權平均207Pb/206Pb年齡為(1852±11)Ma(MSWD=1.14)，代表了古元古代晚期構造熱事件時代。2.1X的207Pb/206Pb年齡為2846Ma，為外來鋯石。9.1X的207Pb/206Pb年齡為2741Ma，鋯石顯示強烈重結晶結構特征，傾向于認為是外來鋯石遭受后期作用改造的緣故。

(a)～(b)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1422)，張家埠；(c)～(d)—2.7Ga片麻狀英云閃長巖(JD1427)，下埠南；(e)～(f)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1429)，小屋西南圖8 萊州地區太古宙巖石的鋯石陰極發光圖像

(a)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1422)，張家埠；(b)—2.7Ga片麻狀英云閃長巖(JD1427)，下埠南；(c)—2.7Ga條帶狀英云閃長巖(JD1429)，小屋西南；(d)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15203)，寺溝南；(e)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15204)，留駕水庫溢洪道；(f)2.7Ga條帶狀奧長花崗巖(QX15207)，山宋家圖9 萊州地區太古宙巖石的鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖

(a)～(b)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15203)，寺溝南；(c)～(d)—2.7Ga片麻狀奧長花崗巖(QX15204)，留駕水庫溢洪道；(e)～(f)—2.7Ga條帶狀奧長花崗巖(QX15207)，圖10 萊州地區太古宙巖石的鋯石陰極發光圖像

(8)2.7Ga條帶狀奧長花崗巖(QX15207)

鋯石通常呈柱狀，具板狀環帶或封閉環帶，遭受不同程度重結晶(圖10e,10f)。對16個鋯石顆粒進行了16個數據點分析。11個重結晶的巖漿鋯石成分域分析，U含量和Th/U比值分別為(133～937)×10-6和0.06～1.43，Th/U比值變化很大。207Pb/206Pb年齡為2523～2754Ma，其中，Th/U比值和207Pb/206Pb年齡最大的2個數據點(1.1RC，8.1RC)的加權平均年齡為(2741±12)Ma(MSWD=1.8,圖9f)，可能接近巖石形成時代。4個變質增生邊分析，U含量和Th/U比值分別為(9～477)×10-6和0.02～0.03，Th/U比值都很低。其中，3.1R的207Pb/206Pb年齡為2696Ma，與3個Th/U比值低的重結晶鋯石(5.1RC，11.1RC，15.1RC)在諧和線上相對集中分布，它們的加權平均207Pb/206Pb年齡為(2705±8)Ma(MSWD=0.74)，可能為新太古代早期構造熱事件的年齡記錄。其余3個變質增生邊數據點(4.1R，13.1R，16.1R)的207Pb/206Pb年齡為1727～1843Ma，4.1R和16.1R的加權平均207Pb/206Pb年齡為(1835±36)Ma(MSWD=0.40)，誤差很大(圖9f)，但無疑表明古元古代晚期構造熱事件影響存在。一個外來鋯石(12.1X)分析，Th/U比值和207Pb/206Pb年齡分別為0.46和2856Ma。山宋家定年結果見表2。

3.1 太古宙巖漿作用

在萊州地區首次發現～2.9Ga巖石。在下埠東，～2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)和片麻狀閃長質巖石(JD1424)互層。空間上與之共生的還有變質輝長巖，但形成時代還不確定。片麻狀閃長質巖石的巖漿鋯石年齡為2921Ma，條帶狀英云閃長巖的巖漿鋯石年齡為2875Ma，是兩者巖漿鋯石年齡本身就存在差異或后者遭受更強烈改造的緣故，仍需進一步確定，但兩者數據點沿諧和線分布，年齡都有較大變化，表明后期構造熱事件改造影響確實存在。此外，在留駕水庫和山宋家的～2.7Ga。

表2 萊州地區太古宙變質基底巖石的SHRIMPU-Pb鋯石年齡

TTG巖石(QX15204，QX15207)中都存在～2.9Ga外來鋯石,意味著中太古代巖石在萊州地區曾廣泛分布?！?.7Ga TTG巖石在更多位置發現，巖石類型包括片麻狀和條帶狀英云閃長巖及奧長花崗巖。由于巖石出露范圍限制，目前難以確定兩者的規模，但總體上看，英云閃長質巖石分布更廣。

雖然萊州地區研究程度仍十分有限，但從已確定的巖石類型和形成時代看，它們與棲霞地區類似，都存在～2.9Ga和～2.7Ga TTG巖石，并以英云閃長巖為主。在萊州和棲霞地區，～2.7Ga TTG巖石中都發現～2.9Ga外來鋯石，在棲霞十八盤，存在～2.9Ga外來鋯石的～2.7Ga片麻狀英云閃長巖與～2.9Ga英云閃長巖相鄰，表明～2.7Ga TTG巖石很可能侵入了～2.9Ga TTG巖石。～2.9Ga TTG巖石在華北克拉通其他地區還未被識別出來?？梢钥隙?，包括棲霞和萊州在內的整個膠東地區，在新太古代早期已成為一個統一的基底，以～2.9Ga和～2.7Ga英云閃長巖為主。它們構成華北克拉通東部古陸塊的重要組成部分。是否存在相應時代的表殼巖仍需進一步工作來確定(在棲霞地區存在少量～2.9Ga表殼巖)。

～2.5Ga TTG巖石在萊州地區還未發現，但并不意味著它們不存在。在棲霞地區，～2.5Ga侵入巖以英云閃長巖為主。它們空間上與早期TTG巖石共生，雖遭受強烈變質變形，原也應為侵入關系。這與東部古陸塊的鞍本、冀東和魯西地區不同類型侵入巖存在空間上的分帶性明顯不同。例如，在魯西，～2.5Ga幔源花崗閃長巖分布于南西側，而同時代的殼源花崗巖(二長花崗巖、正長花崗巖)分布于北東側。在冀東，～2.5Ga TTG巖石分布于西側，而同時代的殼源花崗巖分布于東側。兩者之間這種差異的地質意義有待進一步確定。在萊州和萊陽-棲霞地區，迄今發現的最古老巖石的形成時代為～2.9Ga，Hf同位素研究表明它們來自虧損地幔源區[12-13]。但是，在萊陽-棲霞地區的古元古代表殼巖中發現了不少3.3～3.6Ga碎屑鋯石[27-29]。它們是來自膠東太古宙變質基底本身，還是來自鄰區，仍需進一步工作。在昌邑地區，一個早前寒武紀變質表殼巖樣品(1405-3)中發現大量～2.9Ga碎屑鋯石[30]，它們很可能來自膠東太古宙變質基底。

3.2 早前寒武紀構造熱事件

該次開展鋯石定年的8個樣品中，一些記錄了新太古代晚期變質鋯石年齡，一些記錄了古元古代晚期變質鋯石年齡。這兩期變質鋯石年齡在棲霞地區已被廣泛識別出來，從構造熱事件角度為萊州與萊陽-棲霞地區屬于同一早前寒武紀變質基底提供了又一證據。在西南部的昌邑地區，早前寒武紀變質基底普遍遭受古元古代晚期構造熱事件構造[30]，表明昌邑和膠東早前寒武紀變質基底至少在那時就已成為一個統一的整體。在魯西地區，2.5～2.75Ga巖漿作用、～2.5Ga和～2.6Ga變質作用十分強烈，但迄今未獲得古元古代晚期變質鋯石年齡記錄[31-35]，與膠東地區既有相似之處，也有不同之處。值得注意的是，與棲霞地區類似，萊州地區并非所有巖石樣品都記錄了新太古代晚期和古元古代晚期變質鋯石年齡，但這并不意味著這些巖石沒有遭受這兩次構造熱事件的影響。例如，條帶狀英云閃長巖(JD1423)和片麻狀閃長質巖石(JD1424)相鄰，前者無新太古代晚期變質鋯石年齡記錄，而后者則有新太古代晚期變質鋯石年齡記錄。出現這種現象的原因之一是，早期構造熱事件使巖石體系成為干體系，后期構造熱事件過程中難以生長出新的變質鋯石[20,36]。

這里更感興趣的是2.6Ga以前的構造熱事件。在萊州下埠東，2.9Ga條帶狀英云閃長巖(JD1423)中5個變質增生邊的Th/U比值為0.03～0.31，207Pb/206Pb年齡為2717～2831Ma，其中，13.1R和14.1R的Th/U比值都為0.03，207Pb/206Pb年齡為2801～2838Ma；片麻狀閃長質巖石(JD1424)中3個變質增生邊的Th/U比值為0.24～0.53，207Pb/206Pb年齡為2756～2838Ma。此外，幾乎所有樣品中都有年齡為2.6～2.7Ga的變質增生邊存在(表2)。由于數據點沿諧和線分布，這種變化不是現代鉛丟失的緣故。一些情況下變質增生邊與重結晶鋯石難以區別，但普遍低的Th/U比值表明它們即使是重結晶鋯石，也為強烈變質作用的產物。在棲霞地區也獲得了類似的變質鋯石年齡。一個2.7Ga片麻狀英云閃長巖樣品(JD1467)中，3個年齡最大的變質鋯石年齡(Th/U=0.00～0.09)的207Pb/206Pb加權平均年齡為(2701±24)Ma(MSWD=3.3)。新太古代晚期(和古元古代晚期)構造熱事件的疊加改造是變質鋯石年齡復雜變化的重要原因，也是巖漿鋯石年齡年輕化的主要原因，其中一些年齡并無地質意義。但是，現有研究仍提供了非常重要的信息。

(1)由于后期構造熱事件通常導致鋯石年齡變年輕，條帶狀英云閃長巖(JD1423)和片麻狀閃長質巖石(JD1424)中的變質增生邊的最大年齡(～2.8Ga)可能具有地質意義。如果確實如此，這是膠東地區首次獲得中太古代晚期的變質鋯石年齡記錄。

(2)所有樣品中都存在2.6～2.7Ga的變質鋯石年齡記錄，膠東地區無疑存在新太古代中早期構造熱事件。與棲霞地區相比，這一構造熱事件在萊州地區更為強烈。類似變質鋯石年齡在河南魯山、魯西地區也存在[34，37]，這一構造熱事件可能具有重要的區域地質意義。

3.3 膠東地區早前寒武紀變質基底的形成演化

結合其他資料，膠東地區早前寒武紀變質基底形成演化歷史可總結如下。

(1)3.3～3.6Ga：雖未發現這些年齡的巖石，但相應時代的碎屑鋯石已大量發現。

(2)～2.9Ga：黃燕底表殼巖形成。

(3)2.85～2.9Ga：巖漿作用，導致TTG巖石形成。

(4)2.75～2.8Ga：變質作用，空間分布范圍不大，可能只具有局部意義。

(5)2.7～2.75Ga：巖漿作用，導致TTG巖石形成。

(6)2.60～2.65Ga：構造熱事件，較多巖石樣品記錄了這一變質鋯石年齡。

(7)2.52～2.55Ga：膠東巖群表殼巖形成。

(8)2.5～2.55Ga：巖漿作用，導致TTG巖石形成。

(9)～2.5Ga：構造熱事件，導致區域變質作用。這一事件被變質鋯石普遍記錄。

(10)2.0～2.2Ga：荊山群和粉子山群表殼巖原巖沉積。

(11)1.85～2.15Ga：巖漿作用，規模不大的基性和花崗質巖石形成。

(12)1.82～1.95Ga：構造熱事件，導致區域變質作用，膠東早前寒武紀變質基底穩定化。

4 結論

(1)在萊州地區首次發現～2.9Ga變質英云閃長巖和閃長質巖石，發現大量～2.7Ga變質英云閃長巖和奧長花崗巖。

(2)在萊州地區識別出新太古代晚期和古元古代晚期兩期構造熱事件，特別重要的是，還識別出新太古代中早期強烈構造熱事件。

(3)萊州地區與萊陽-棲霞地區太古宙變質基底形成演化歷史十分類似，它們共同構成膠東早前寒武紀變質基底。

致謝：研究過程中得到王世進、李秀章研究員的幫助。鋯石樣品靶由杜清敏制作，鋯石陰極發光圖像由張志超完成，SHRIMP鋯石定年得到劉建輝工程師幫助，鋯石標準由Lutz Nasdala和Lance Black提供。深表謝意。