膠東地區西石棚單元似斑狀二長花崗巖的地球化學特征及其重建

王德洪，王立功，劉永貴，王英鵬，張文，于曉衛，郭瑞朋

(1.山東省國土測繪院，山東 濟南 250102；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013)

0 引言

郭家嶺序列侵入巖主要位于膠東半島的西北部，侵位于新太古代膠東巖群變質巖和玲瓏花崗巖巖體內，是膠東金礦床的主要控礦圍巖。郭家嶺序列與金礦成礦關系密切，其研究程度很高[1-6]，其形成和演化過程對研究中國東部中生代深部形成過程和機制具有重要意義。郭家嶺序列在地表不連續分布，巖體自西向東有倉上、三山島、上莊、北截、叢家、曲家和郭家嶺等巖體，呈NEE向產出，出露面積約514km2[7]，與圍巖呈侵入接觸，巖體內多見閃長質包體和少量膠東巖群斜長角閃巖捕虜體。

根據2014年出版的《山東省地層、侵入巖、構造單元劃分方案》，郭家嶺序列分為羅家單元斑狀中細粒含黑云二長花崗巖、大草屋單元斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖、上莊單元巨斑狀中粒花崗閃長巖、趙家單元斑狀中粒角閃石英二長巖、圈楊家單元含斑中粒角閃石英二長閃長巖、北下莊單元細粒含輝石黑云閃長巖。

通過近幾年的野外工作，在萊州三山島、龍口馮家—前遲家等地區，均發現似斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖，在巖石學和地球化學研究基礎上，結合LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年方法進行了成巖年齡測定，認為斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖屬于郭家嶺序列，應該重建西石棚單元，完善郭家嶺序列巖石演化機理，對膠東地區金礦找礦也具有積極的指導意義。

1 區域地質概況及西石棚單元的歷史沿革

膠東地區大地構造位置位于華北板塊東緣，蘇魯超高壓變質帶以北，經歷了長期復雜的構造運動。區內構造主要以NE、NNE、EW向為主，另發育NW向構造。早前寒武紀變質巖系基底和中生代多期次巖漿活動以及NE向斷裂構造為主的構造，構成膠東金礦的基本成礦地質背景。

膠東地區主要發育新太古代膠東巖群、古元古代荊山群、粉子山群、白堊紀萊陽群、青山群、王氏群，以及第四紀沉積物(圖1)。該地區巖漿侵入活動強烈而頻繁，自中太古代至中生代均可見，其中以燕山期侵入巖最為發育。中生代燕山期侵入巖主要為玲瓏序列、郭家嶺序列和偉德山序列[8-12](圖1)。

1—第四系；2—新近系；3—白堊系；4—古、新元古界；5—新元古代花崗質片麻巖；6—太古宙TTG；7—早白堊世偉德山花崗巖；8—早白堊世郭家嶺花崗閃長巖；9—晚侏羅世玲瓏花崗巖；10—斷裂；11—金礦；12—樣品采集點及編號圖1 膠西北地區地質礦產簡圖

2003年《山東區域地質》中，西石棚單元，為郭家嶺巖體、叢家巖體的主要組成部分，在曲家巖體南部也見少量分布，呈巖株狀產出，面積約272.2km2。侵入大草屋單元，侵入體中包體發育，主要有斜長角閃巖及微粒閃長質包體，侵入體邊緣可見片麻理發育帶。巖性為似斑狀中粒含角閃黑云二長花崗巖，淺灰色，似斑狀結構，基質中細粒結構，弱片麻狀構造。斑晶含量14%，粒徑8～12.5mm。基質粒徑2～3mm。

由于似斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖和斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖，呈過渡關系，界線不明顯，野外相對難以區分，2014年3月出版的《山東省地層、侵入巖、構造單元劃分方案》把西石棚單元合并到大草屋單元中。

2 巖相學特征

樣品采于萊州市三山島、龍口市馮家—前遲家等地，巖性均為似斑狀(粗)中粒含角閃黑云二長花崗巖，具有鉀長石斑晶，主要造巖礦物由鉀長石、石英、斜長石及少量云母、角閃石組成。對樣品顯微鏡下薄片進行觀察，鑒定結果如下：

三山島樣品(SSD01/1B)：為粗中粒似斑狀含黑云二長花崗巖，呈淺肉色(圖2a)，塊狀構造，似斑狀結構(圖2b)。斑晶約占10%～15%，斑晶礦物主要為鉀長石，粒度1～5cm；基質礦物主要有斜長石，35%～40%，粒徑1～5mm；鉀長石30%～35%，粒徑2～6mm；石英25%～30%，粒徑0.2～2mm，具波狀消光，多呈礦物集合體分布；黑云母，約5%，片徑0.2～4mm。

前遲家樣品(QCYP-TW2)：該樣品呈淺肉紅色，中粗粒似斑狀結構，塊狀構造，斑晶約占10%～15%(圖2c)。斑晶主要為鉀長石，粒徑1～5cm；基質中主要有斜長石，呈半自形板狀、近半自形板狀等，約30%，粒徑約2.0～4.0mm，多見聚片雙晶，環帶構造發育；鉀長石，呈半自形板狀、近半自形板狀等，35%～40%，粒徑約2～9mm，以2.0～4.0mm的中粒為主；石英，他形粒狀，約25%，粒徑約0.05～2.0mm，多為集合體，呈鑲嵌狀分布，粒內可見輕波狀、帶狀消光；黑云母，呈鱗片狀，5%～10%，粒徑約0.1～2.75mm；角閃石約<3%，粒徑約0.3～2mm。

據王中亮[13]，新城中粗粒似斑狀二長花崗巖呈淺肉紅色，似斑狀結構，塊狀構造，斑晶約占15%～20%(圖2d)。斑晶礦物主要為鉀長石，粒徑1～3cm，最大達6cm；其次為斜長石，粒徑多0.5～1cm，最大達2cm；基質主要包括鉀長石(25%～32%)、石英(20%～30%)、斜長石(30%～35%)、黑云母(3%～5%)和少量角閃石(<3%)。鉀長石一般呈自形板狀，斑晶內發育黑云母、磁鐵礦和鋯石包體；斜長石通常呈自形—半自形板條狀，環帶發育，邊界熔蝕明顯，有針狀磷灰石分布在斜長石斑晶幔部；角閃石呈粒柱狀，內包裹小的葉片狀黑云母。

a—三山島(SSD01/1B)似斑狀二長花崗巖標本；b—三山島(SSD01/1B)似斑狀二長花崗巖；c—前遲家樣品(QCYP-TW2)粗中粒似斑狀二長花崗巖；d—新城似斑狀二長花崗巖(王中亮，2014)粗中粒似斑狀二長花崗巖；Kf—鉀長石；Pl—斜長石；Q—石英；Bt—黑云母；Hbl—角閃石；Ser—絹云母；Zr—鋯石；Mt—磁鐵礦圖2 郭家嶺序列西石棚單元似斑狀二長花崗巖照片

3 樣品采集與分析方法

在萊州市三山島、龍口市馮家—前遲家等地區斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖中，共采集了6件樣品，采樣位置見圖1。所有樣品均遠離礦體，巖石新鮮。

巖石主、微量元素的測試分析于山東省魯南地質工程勘察院實驗測試中心完成，采用X-射線熒光粉末熔片法(XRF)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS) 完成。各元素檢出限都符合國家、行業標準，一級標準物質/重復樣合格率均為100%。

4 地球化學特征

Ir-Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性。深成巖：1—橄欖輝長巖；2a—堿性輝長巖；2b—亞堿性輝長巖；3—輝長閃長巖；4—閃長巖；5—花崗閃長巖；6—花崗巖；7—硅英巖；8—二長輝長巖；9—二長閃長巖；10—二長巖；11—石英二長巖；12—正長巖；13—副長石輝長巖；14—副長石二長閃長巖；15—副長石二長正長巖；16—副長正長巖；17—副長深成巖；18—霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖圖3 郭家嶺序列西石棚單元似斑狀二長花崗巖TAS圖解(新城二長花崗巖的數據引自王中亮，2014)

該文選擇了6個新鮮樣品進行分析，分析結果見表1。元素地球化學特征具有相似性，西石棚單元似斑狀二長花崗巖SiO2含量變化范圍為69.06%～ 72.01%，平均值為70.52%，酸性巖范疇；Al2O3含量為14.76%～ 15.53%，平均15.27%；巖石全堿(Na2O+K2O)含量7.69%～8.58%，平均8.20%；Na2O/K2O比值0.96～1.64，平均值1.14；MgO含量0.32%～1.16%，Fe2O3T 1.04%～2.1%。里特曼指數σ=2.03～2.68，在 TAS 圖解(圖3)中落入花崗巖范圍，巖性向酸性演化；在SiO2-K2O圖解(圖4a)中，主要屬于高鉀鈣堿性系列；鋁飽和指數(A/CNK)為0.97～1.16，均值為1.03，A/CNK-A/NK圖解(圖4b)中在準鋁質—弱過鋁質區域。

表1 郭家嶺序列西石棚單元似斑狀二長花崗巖主量(wt%)、微量和稀土元素(×10-6)分析結果

西石棚單元似斑狀二長花崗巖稀土含量變化不大，稀土含量整體較低，變化于(39.16～182.02)×10-6，和新城似斑狀二長花崗巖稀土特征相似，巖石的輕、重稀土總量分別為(37.27～175.83)×10-6和(1.89～8.70)×10-6，具相似稀土配分模式(圖3a)，表現出輕稀土富集，重稀土虧損的右傾模式，相對平坦的HREE。(La/Yb)N=28.56～78.90，輕重稀土分餾明顯；δEu為0.76～1.55，平均值為1.11，無明顯的銪異常；δCe為0.71～0.95，弱負鈰異常。在原始地幔標準化微量元素蛛網圖上(圖5)，西石棚似斑狀二長花崗巖的微量元素顯示了K,Rb,Sr,Ba,Pb富集大離子親石元素(LILE)，具有高的Sr>765×10-6，Ba>1573×10-6，Sr/Y>116；低的Y(<8.31×10-6)，Yb(<0.65×10-6)；虧損Ta,Nb,P,Ti等高場強元素(HSFE)特征。整體曲線形態為右傾，與新城二長花崗巖微量元素的配分模式一致[13]。

(a)A/CNK-A/NK圖解;(b)新城二長花崗巖的數據引自王中亮，2014年圖4 郭家嶺序列西石棚單元似斑狀二長花崗巖SiO2-K2O圖解

(a)原始地幔標準化微量元素蛛網圖；(b)新城上莊二長花崗巖的數據(標準化值據Sun and McDonough，1989)(XC11D007B4、XC10D010B9、XC11D016B9)引自王中亮，2014圖5 郭家嶺序列西石棚單元似斑狀二長花崗巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖

5 討論

5.1 西石棚單元的形成時代

據王立功等[14]，測試西石棚單元三山島似斑狀二長花崗巖(SSD01/1B)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為127±2Ma，代表了巖體的侵位時間。郭家嶺序列巖體鋯石定年的結果在123～132Ma，大多集中在127～130Ma[5,14-18]，該研究的西石棚單元似斑狀花崗巖與郭家嶺序列巖體年齡結果一致。西石棚單元似斑狀二長花崗巖和郭家嶺序列花崗巖有相似的主量元素組成和基本一致的稀土及微量分布模式，表明西石棚單元似斑狀二長花崗巖屬于郭家嶺序列。該研究確定了似斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖為郭家嶺序列巖體，有助于提高郭家嶺序列巖石演化研究程度，有助于指導該地區金礦找礦。

5.2 西石棚單元的重建

郭家嶺序列巖體為一套中性—酸性侵入巖類的巖石演化組合，主要巖性以似斑狀結構為特征。郭家嶺序列是一套按成分演化的巖石構造組合，從早期到晚期，巖性依次為二長閃長巖—二長巖—石英二長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖。郭家嶺序列巖石類型由中性巖向酸性巖演化，巖石結構由中細粒—中粒—粗中粒—中細粒演化，暗色礦物角閃石、黑云母由多到少，斜長石、石英由少到多，鉀長石斑晶由小到大，含量由少到多,暗色幔源閃長質包體的種類和數量由多到少；從早期到晚期，化學成分分異指數逐漸增高、固結指數逐漸下降，反映了巖石從中性向酸性演化[7,19-20]。

西石棚單元似斑狀粗中粒二長花崗巖，巖性偏酸性，基質為粗中粒結構，暗色礦物含量相對變少，石英、斜長石含量較高，鉀長石斑晶巨大，含量較多，巖石中暗色幔源包體數量變少甚至少見，巖石性質反映西石棚單元為郭家嶺序列的演化晚期巖石。西石棚單元鋯石U-Pb年齡為127±2Ma，也反映了侵位時間較晚。

2014年3月出版的《山東省地層、侵入巖、構造單元劃分方案》郭家嶺序列主要巖石類型由早至晚依次為：北下莊單元細粒含輝石黑云閃長巖、圈楊家單元含斑中粒角閃石英二長閃長巖、趙家單元斑狀中粒角閃石英二長巖、上莊單元巨斑狀中粒花崗閃長巖(二長花崗巖)、大草屋單元斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖(二長花崗巖)、羅家單元斑狀中細粒含黑云二長花崗巖。其中缺少斑狀粗中粒含角閃黑云二長花崗巖，巖石演化特征也有間斷，從而恢復和重建西石棚單元是十分必要的。根據巖石演化和西石棚單元巖性特征，該文認為應該在郭家嶺序列中恢復西石棚單元斑狀粗中粒二長花崗巖，置于羅家單元之下。

6 結論

(1)西石棚單元巖性為似斑狀含角閃黑云二長花崗巖，具有高的全堿、Sr，Ba，(La/Yb)N，Sr/Y，LILE /HFSE和相對低的Al2O3，MgO，Rb和相對平坦的HREE，以及明顯虧損Nb，Ta，P，Ti等高場強元素。

(2)西石棚單元似斑狀二長花崗巖和郭家嶺序列花崗巖有相似的主量元素組成和基本一致的稀土及微量分布模式，鋯石U-Pb年齡為127±2Ma，西石棚單元似斑狀二長花崗巖形成于郭家嶺演化后期，屬于郭家嶺序列。

(3)根據巖石演化和西石棚單元巖性特征，應該在郭家嶺序列中恢復西石棚單元斑狀粗中粒二長花崗巖，置于羅家單元之下。