胶东地区与金矿成矿有关的中生代侵入岩岩石构造组合类型划分

2014-03-20禚传源李洪奎于学峰耿科梁太涛张玉波

山东国土资源 2014年6期

禚传源，李洪奎，于学峰，耿科，梁太涛，张玉波

(1.山东省地质科学研究院，山东济南 250013；2.山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013；3.国土资源部金矿成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013)

胶东地区是中国最大的金矿产地，金矿产量和储量均占全国的1/4，区内中生代侵入岩发育，形成时代为燕山期[1]。其中，以玲珑-昆嵛山花岗岩、郭家岭花岗岩为代表。它们与金矿床时空关系密切，对胶东地区367个主要金矿床(点)的统计情况显示：产于玲珑-昆嵛山花岗岩中的金矿244个(占69.21%)，郭家岭花岗岩中的33个(占8.88%)[2]。在前人工作的基础上，依据构造地质学、矿物学、岩石化学等资料，研究该区与金矿成矿有关的中生代侵入岩(玲珑-昆嵛山花岗岩、郭家岭花岗岩)的岩石构造组合特征，确定岩石构造组合类型，建立时空演化序列。

1 地质概况

胶东地区位于华北板块东南缘，西部属华北板块，东部属大别-苏鲁造山带。中生代岩浆活动剧烈，侵入岩体主要呈NE—NNE和近EW向展布的复式岩基、岩株及岩瘤和岩墙状产出[2-3]。

玲珑-昆嵛山花岗岩分布于玲珑—平度及鹊山—昆嵛山地区，总面积约3948km2；前人将其定义为玲珑超单元，由11个单元组成，划分为九曲和郭家店2个亚超单元，较著名的岩体有：玲珑岩体、昆嵛山岩体、鹊山岩体、毕郭岩体等。郭家岭花岗岩主要分布于鲁东北部莱州、栖霞、蓬莱地区，总面积约514km2，前人将其定义为郭家岭超单元，共分为12个单元，归并为虎口窑、上庄和罗家3个亚超单元，研究区自西向东具一定规模的岩体有：仓上岩体、上庄岩体、北截岩体、丛家岩体、曲家岩体、郭家岭岩体、范家店岩体及泽头岩体(图1)。

2 侵入岩岩石和地球化学特征

2.1 岩石类型和结构

1—玲珑-昆嵛山花岗岩；2—郭家岭花岗岩；3—地质界线；4—主干断裂；5—金矿图1 玲珑-昆嵛山花岗岩和郭家岭花岗岩分布图

图2 QAP图解

图3 TAS图解

玲珑-昆嵛山花岗岩主要矿物成分有石英、斜长石、钾长石、黑云母、角闪石及少量石榴子石，在QAP图解中大部分投点于二长花岗岩区(图2)，在TAS图解中全部投点于花岗岩区(图3)，主要岩石类型为二长花岗岩；郭家岭花岗岩主要造岩矿物由斜长石、石英、钾长石及少量黑云母和角闪石组成，副矿物中榍石最多，其次为磁铁矿、褐帘石、磷灰石等，在QAP图解中多投点于二长花岗岩、花岗闪长岩、石英二长岩(图2)，在TAS图解中多投点于花岗岩、二长岩、石英二长岩、花岗闪长岩(图3)，为一套二长闪长岩-石英二长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩系列侵入岩(表1)[4]。

表1 主要矿物成分含量 %

2.2 地球化学特征

2.2.1 岩石化学

玲珑-昆嵛山花岗岩岩石化学成分变化比较稳定，从早期侵入体到晚期侵入体，SiO2，MnO，TiO2含量总体呈递减趋势(个别例外)；Al2O3，K2O+Na2O则呈递增趋势(表2)，具有基性度逐渐降低，酸碱性逐渐增高的特点，基本符合同源岩浆演化的特点[5]。玲珑-昆嵛山花岗岩主要呈半自形—他形粒状结构，从早期侵入体到晚期侵入体，呈现出由细粒—中粒—细粒—粗粒—细粒—伟晶状的旋回性结构演化规律。郭家岭花岗岩常具似斑状结构，出现中细粒—含斑—斑状—粗斑等结构，基质显示由细粒到粗粒再到细粒的演化规律，郭家岭花岗岩总体上为以成分演化为主，结构演化为辅的双演化系列。

郭家岭花岗岩从早期侵入体到晚期侵入体，岩石化学成分中SiO2，K2O，Na2O均呈增高趋势；而CaO，MgO，Fe2O3+FeO，MnO，TiO2则呈下降趋势；指示了岩石由中性向酸性的演化过程。SiO2与其余氧化物之间具有良好的线性关系，随着SiO2含量增加，MgO，TiO2，K2O，Fe2O3等降低；而Na2O则与SiO2呈正相关关系，呈典型的岩浆混合或结晶分异演化趋势[6](表3)。

表2 玲珑-昆嵛山花岗岩岩石化学成分

注：表中数据引自1∶25万威海市、烟台市等幅区调报告，为去水后重新换算数值。

表3 郭家岭花岗岩岩石化学成分

注：表中数据引自1∶25万威海市、烟台市等幅区调报告，为去水后重新换算数值。

玲珑-昆嵛山花岗岩的里特曼指数(δ)显示其为太平洋型钙碱性岩系，固结指数(SI)较高说明分异程度低；分异指数(DI)较高，显示分异程度差；铝指数A/CNK指示其为I型和S型花岗岩[7]；δEμ指示岩浆来自上地幔或上地幔与下地壳间的花岗岩浆同化熔融壳源物质形成交代再生岩浆和同熔型岩浆结晶分异的I型和S型花岗岩(过渡型岩类)(表4)。

郭家岭花岗岩的里特曼指数δ值较高，属于典型的钙碱性系列；分异指数(DI)显示分异程度中等；铝指数A/CNK显示其属于准铝质或过铝质I型花岗岩[6]；研究区西北部的δEμ在0.68～1.24，属幔源型，研究区东部的δEμ在0.58～0.7，属壳幔型；郭家岭花岗闪长岩-花岗岩与典型的埃达克岩相比K2O明显偏高，Al2O3、MgO偏低，反应了它们之间的成因机制不同[8](表4)。

表4 岩石化学参数值

玲珑-昆嵛山花岗岩在SiO2-(K2O+Na2O)图解(图4a)上全部投点于亚碱性系列，在SiO2-K2O图解(图4b)上多投点于高钾钙碱性系列；K2O-Na2O图解中，样品大部分投点于A型花岗岩区(图5)，在ACF图解(图5)中，样品多投点于I型和S型花岗岩界线附近。

图4 SiO2-(K2O+Na2O)和SiO2-K2O图解

图5 K2O-Na2O和ACF图解

图6 SiO2-(K2O+Na2O)和SiO2-K2O图解

郭家岭花岗岩在SiO2-(K2O+Na2O)图解(图6a)上样品大部分投点于亚碱性系列，在SiO2-K2O图解(图6b)上样品投点于钾玄岩系列和高钾钙碱性系列；K2O-Na2O图解中，样品大部分投点于I型花岗岩区(图7)，在ACF图解(图7)中，样品多投点于I型花岗岩。

图7 K2O-Na2O和ACF图解

综上所述：玲珑-昆嵛山花岗岩属于准铝质到轻度过铝质，类型位于I型、S型花岗岩范围之内，说明了其源岩为岩浆岩和沉积岩。郭家岭花岗岩属于准铝质花岗岩或过铝质花岗岩，类型绝大数位于I型花岗岩范围之内，反映了源区总体上以岩浆岩为主。

2.2.2 微量元素

在微量元素方面，玲珑-昆嵛山花岗岩以富Ba,Sr为特点，属于高Sr花岗岩，到晚期Ba,Sr含量降低，亲铁元素Cr,Ni,Co和亲铜元素Cu,Pb,Zn逐渐降低(表5)，亏损Nb,Y(图8)，地球化学特征相似于埃达克岩[9]。郭家岭花岗岩亲铜元素Cu,Pb,Zn,Ag呈降低趋势；亲铁元素Co,Ni,Mo也有递减规律；亲石元素Ba,Cr,V呈高—低—高的韵律性变化；Zr,Sr,Nb则呈升高趋势(表6)，亏损Nb,Y(图9)。整体来看，玲珑-昆嵛山花岗岩和郭家岭花岗岩的微量元素蛛网图特征具有某种程度上的相似性[10]，其中,郭家岭花岗岩表现出显著的Nb负异常，这是花岗闪长岩具有的微量元素特征[5](表7)。

图8 玲珑-昆嵛山花岗岩微量元素蛛网图

图9 郭家岭花岗岩微量元素蛛网图

2.2.3 稀土元素特征

玲珑-昆嵛山花岗岩稀土总量∑REE=237.54×10-6～71.09×10-6，轻、重稀土分离明显(LREE/HREE=33.1～5.26)(表8)，在稀土分配模式曲线上稀土元素配分模式为右倾型，轻稀土分馏好于重稀土(图10)。郭家岭花岗岩稀土元素含量(表9)以稀土总量较大(∑REE=358.76×10-6～82.27×10-6，轻重稀土分离明显为特点(LREE/HREE=12.18～30.62)，在稀土分配模式曲线上(图11)表现为向右平滑陡倾，轻稀土富集、Eu无明显亏损型。轻稀土强烈富集，缺少负Eu异常，说明没有发生斜长石的明显分离。说明玲珑-昆嵛山花岗岩是壳源，郭家岭花岗岩的壳幔混合源[5]。

表5 玲珑-昆嵛山花岗岩微量元素含量分析结果 10-6

注：表中数据引自1∶25万威海市、烟台市等幅区调报告。

表6 郭家岭花岗岩微量元素含量分析结果 10-6

注：表中数据引自1∶25万威海市、烟台市等幅区调报告。

表7 用于标准化的球粒陨石各元素丰度 ωB=10-6[11]

表8 玲珑-昆嵛山花岗岩稀土元素含量分析结果 10-6

3 岩石构造组合及其形成的构造环境

3.1 花岗岩形成的构造环境判别

玲珑-昆嵛山花岗岩在QAP图解(图2)中均投点于大陆弧花岗岩(CAG)；在R1-R2图解(图12)中，投点于同碰撞期和造山晚期；山德指数图解(图13)投点于大陆弧花岗岩(CAG)；将稀土元素La，Yb和Y以及微量元素Sr投点到LaN/YbN-YbN图解和Sr/Y-Y图解(图14)中，投点位于图解右下方，接近岛弧区。

郭家岭花岗岩在QAP图解(图2)中，主要投点于大陆弧花岗岩(CAG)与大陆裂谷花岗岩(RRG)之间及大陆造陆隆升花岗岩(CEUG)范围中；在R1-R2图解(图12)中，主要投点于造山晚期和碰撞后的抬升期；在山德指数图解(图13)中，主要投点于

表9 郭家岭花岗岩稀土元素含量 10-6

图10 玲珑-昆嵛山花岗岩稀土元素配分模式图

图11 郭家岭花岗岩稀土元素配分模式

图12 R1-R2图解

图13 山德指数图解

图14 LaN/YbN-YbN和Sr/Y-Y图解 10-6

大陆弧花岗岩(CAG)；稀土元素La,Yb和Y以及微量元素Sr的LaN/YbN-YbN图解和Sr/Y-Y图解(图14)中，投点于图解右下方，接近岛弧区。

可见，地球化学资料反映玲珑-昆嵛山花岗岩和郭家岭花岗岩形成的构造环境总体一致，结合地质构造特征，认为它们主要形成于由洋壳俯冲引起的火山岛弧和弧后拉张性质的大陆边缘环境。

3.2 形成时代

前人对胶东花岗岩形成时代进行了大量测试研究，根据SHRIMP定年技术测定的年龄值，玲珑-昆嵛山花岗岩为164～149Ma，确定其形成于侏罗纪；郭家岭花岗岩为133～126Ma，形成时代为早白垩世(表10和图15)。

表10 SHRIMP年龄统计

图15 SHRIMP锆石U-Pb年龄图

胶东地区中生代经历了特提斯构造域向滨太平洋构造域的转化，构造、岩浆活动非常强烈，岩浆岩广泛发育[12-13]。研究表明，胶东地区中生代岩浆活动经历了3个显著不同的演化阶段：晚三叠世(225～205Ma)幔源型花岗岩，晚侏罗世(160～150Ma)地壳重熔型花岗岩和早白垩世(130～105Ma)壳幔混合型花岗岩(I-A型)[14]。综合侏罗纪—白垩纪鲁东地区的沉积事件、侵入事件、变质事件及成矿事件，建立了时空演化序列(图16)。