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山东大地构造相研究方法划分方案与基本特征

2014-03-20李洪奎杨永波耿科禚传源梁太涛张玉波

山东国土资源 2014年4期
关键词:杂岩陆块亚相

李洪奎,杨永波,耿科,禚传源,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)

0 引言

山东省大地构造相研究是山东矿产资源潜力评价项目的基础性、核心性内容,是重新认识理解中国大陆区、造山系演化过程及其基本特征的开创性工作,是一项多学科聚焦服务于成矿地质背景及成矿预测的整体性工作[1]。

通过全面收集研究山东已完成的1∶5万、1∶20万和1∶25万区域地质资料,首先编制了山东省l∶25万实际材料图、l∶25万建造构造图,编制了省级1∶50万大地构造相五要素工作底图,即1∶50万山东省沉积岩区、火山岩区、侵入岩区、变质岩区和大型变形构造等五要素图,1∶50万山东省岩石构造组合图,分别编制了前南华纪、南华纪-三叠纪和中新生代的1∶50万大地构造相图,最终上升为l∶50万山东省大地构造图。

该次编图是运用大地构造相分析方法,鉴别、厘定和划分大陆形成演化过程中地壳块体离散、会聚、碰撞、造山等过程的大地构造环境及其与成矿的时空关系,是大陆动力学过程的主要载体和具体表达形式[2-4],通过编制沉积岩区、侵入岩区、火山岩区、变质岩区和大型变形构造区工作底图,在3个构造层即前南华纪、南华-前三叠纪和侏罗纪-第四纪大地构造相图的基础上,编制完成山东省大地构造图并编写了山东省大地构造相研究报告及山东省大地构造图说明书,对山东重大基础地质问题取得了新的认识与进展(见相关论文的阐述)。

1 大地构造相及其研究方法

1.1 概念及研究历史

自从有了大地构造研究,就产生了大地构造相的雏形。大地构造相(tectonic facies)最初由许靖华(1991)正式提出[5],Robertson(1994)[6]、李继亮(1992)[7]、许靖华和孙枢等(1992)[8]、张克信、殷鸿福等[9,10]对其进行了补充,地球科学大辞典(2006)也有较明确释义[11]。该文所指大地构造相是大地构造环境的物质表现,是在特定演化阶段、构造环境和构造部位中形成的一套岩石构造组合,是表达大陆岩石圈板块经过离散、聚合、碰撞、造山等动力学过程而形成的地质构造作用的综合产物[12]。

Burchfiel(1993)在美国西部科迪勒拉造山带的大地构造编图时建立了5类构造地层组合[13]。Robertson(1994)把大地构造环境作为大地构造相类的划分基础,试图反映造山带的组成、结构与演化[14]。Dickinson(1971)把岩石构造组合(petrotectonic assemblage) 定义为表示板块边界或特定的板块内部环境特征的岩石组合,提出了与板块构造的关系[15-17]。Condie(1982)按现在构造环境划分出五种岩石构造组合:大洋组合、消减带相关组合、克拉通裂谷组合、克拉通组合和碰撞相关组合[18]。Hamilton(1985)也提出了类似的5种岩石构造组合[19]。邓晋福等进一步发展了火成岩岩石构造组合的概念[20,21]。Reading H.G[22]、刘宝珺[23]等认为沉积相是沉积环境的物质表现。根据前人的研究理念,大地构造相应该是大地构造环境的物质表现。

1.2 优势相

指同一区域不同演化阶段的多种相共存时,为便于使用,选择该区域地质发展特征的相表示,这个相就是优势相[24]。为此在进行大地构造相分析研究时,都会对每一构造单元进行其纵向(垂直)结构特征(基座、主体(优势相)、上叠部分)和时间尺度上演化进程的研究,构成一个构造单元的构造事件演化历史序列。优势相只是其演化历史序列的一部分。

1.3 研究方法

该次成矿地质背景研究工作是以实际资料为基础,逐步归纳、分析、综合形成各类研究工作成果和地质背景的规律认识。在全面收集山东1∶5万、1∶20万、1∶25万区调资料,包括区调成果报告和区调原始资料以及野外记录本、实际材料图、野外手图、野外清图、地层剖面、主要的岩矿鉴定资料、硅酸盐资料、稀土资料、同位素、化石等资料、区域地质图及区域地质报告等资料的基础上,对不同年代和不同单位完成的1∶5万填图资料进行甄别、筛选、评估与利用,以达到合理、有效地使用效果为目的,同时以满足此次编制建造构造图和大地构造相图要求。

山东省大地构造相应建立在实际材料和综合分析研究的基础上,以1∶25万建造构造图为1∶50万大地构造相图的实际材料,以大地构造相分析为主线,分别开展沉积作用、岩浆作用(火山、侵入)、变质作用和构造作用(包括大型变形构造)等专题研究工作,并充分利用物化遥推断地质构造内容,综合分析与划分全省大地构造相,进而上升为山东省1∶50万大地构造相图。具体编图操作流程如图1所示。

图1 山东省大地构造相图编制流程

2 大地构造相划分方案

2.1 大地构造相类型划分

山东陆块区是一个镶嵌、叠覆保存了几乎所有地质时期形成的地质记录的块体,其形成演化涉及多个动力学体制,具有独特的地球动力学背景,因而具有丰富多彩的大地构造相及其相的组合和叠覆。该次研究采用优势大地构造相原则为大地构造单元划分的依据,分为陆块区、造山系和陆缘弧盆系相系[24]。

2.1.1 陆块区相系

陆块区具有长期和复杂的演化历史,前新太古代为古老陆核形成阶段,由前新太古代形成的硅铝质原始大陆壳地质体称为陆核[25]。陆核形成过程中,地壳的垂向增生占有重要地位,表现为一系列古老穹隆构造。

山东陆块中太古代—古元古代的地质记录,保存了该时期基底陆壳物质的组成、物质来源和形成环境,特别是由侵入岩构成的岩浆弧为标志——TTG和DMG组合以及表壳岩的火山-沉积记录、岩石组合、地球化学、热事件等特征,可将基底划分出古岩浆弧、古裂谷等三级构造单元。

陆块区基底之上的盖层结构的划分,依关键地质事件形成的大地构造相及沉积盆地的性质、类型、序列、时代和空间分布特征,划为陆表海盆地陆缘裂谷、陆内裂谷等作为三级构造单元。

按优势大地构造相的划分原则,可分为鲁西陆块大相与渤海陆块大相[24],与Ⅱ级构造单元相对应,其下为Ⅲ级构造相单元,涵盖了基底与盖层二部分,详细划分见表1和图2。

表1 山东省陆块区、造山系相系大地构造相划分

图2 山东省前南华纪大地构造相划分图

2.1.2 造山系相系

造山系是造山带的集成,是在大陆边缘受控于大洋岩石圈俯冲制约形成的前锋弧及其之后的一系列岛弧、火山弧、裂离地块和相应的弧后洋盆、弧间盆地或边缘海盆地,又经洋盆萎缩消减、弧-弧、弧-陆碰撞造山作用,多岛弧盆系转化形成的复杂构造域,整体表现为大陆岩石圈之间的时空域中特定的组成、结构、空间展布和时间演化特征的构造系统[11]。可进一步划出二级、三级及序次更低的构造单元(表1)。

(1)根据多岛弧盆系组成的造山系中区域地质发展过程总体特征和面貌,以板块结合带、弧盆系和夹持于其间的地块作为二级构造单元,构成造山带构造单元划分的基本骨架。

(2)在洋陆构造体制转换过程形成的结合带和弧盆系中划出三级构造单元:俯冲增生杂岩带、蛇绿混杂岩带(弧弧碰撞带、弧陆碰撞带)、岩浆弧、弧后盆地、弧前盆地等;裂离地块划出:陆缘弧、前陆和弧后前陆盆地等,以及走滑拉分盆地、陆缘裂陷盆地或裂谷盆地基底逆推带等。

(3)根据关键地质事件的性质、特点、序列、时代和空间分布特征,特别要重视各构造区带的时间-空间-事件的差异进行构造单元划分;依据区域地球物理场特征对已进行构造分区的单元及其边界进行再厘定。

2.1.3 陆缘弧盆系相系

中国东部在晚三叠世-早白垩世形成交叉叠加在早期构造形迹之上的陆内造山带、构造岩浆岩岩带和火山-沉积盆地,形成弧盆系体系,并伴随着相应矿产的生成。这一大地构造格局的形成,受控于古亚洲构造域、特提斯构造域和滨太平洋构造域大陆动力学相互作用的结果。侏罗纪以来,由于构造体制的转换,使山东进入滨太平洋构造域发展阶段,形成了交叉叠加在早期构造形迹之上的陆内造山带、构造岩浆岩带和火山-沉积盆地,使中国东部大陆岩石圈拆沉、岩浆底侵、地壳减薄和裂谷作用发育。新生代岩浆作用、裂谷盆地、断陷盆地具有继承性,作为Ⅳ级构造亚相的划分依据。

中国东部陆缘弧盆系相系包含2个大相、4个相和24个亚相,详细划分列于图3和表2。

图3 山东省侏罗纪-第四纪大地构造相分图

Ⅰ级(相系)Ⅱ级(大相)Ⅲ级(相)Ⅳ级(亚相)陆缘弧盆系相系华北裂谷盆地大相胶辽岩浆弧大相渤海断陷盆地相冀黄断陷盆地相胶东俯冲型岩浆岩相(J-Q)鲁西-淮南俯冲型侵入岩相(J-Q)莱州湾断陷盆地亚相济阳断陷盆地亚相(与石油、天然气有关)濮阳断陷盆地亚相(与石油、天然气有关)胶辽岩浆弧大相红山陆内裂谷亚相(N2-Q)龙口断陷盆地亚相(E2)(与煤矿、油页岩有关)莱阳陆内火山-沉积断陷盆地相(K2-E1)崂山后造山碱质侵入岩亚相(K1)福山造山晚浅成-超浅成杂岩亚相(K1)(与钼矿、铜铅锌有关)伟德山造山晚期侵入岩亚相(K1)(与多金属矿有关)即墨同造山伸展晚期火山岩亚相(K1)(与膨润土、沸石岩、珍珠岩矿有关)莱阳陆内火山-沉积断陷盆地亚相(K1)郭家岭造山中期侵入岩亚相(K1)(与金矿有关)招远造山早期侵入岩亚相(J3)(与金矿有关)临朐夭折裂谷火山杂岩亚相(N-Q)(与硅藻土矿有关)昌乐断陷盆地亚相(E2)(与煤矿、油页岩有关)官庄断陷盆地亚相(E1-2)(与石膏矿有关)邹平火山喷发杂岩亚相(K1)蒙阴断陷盆地亚相(群)(K1)(与膨润土、石膏矿有关)莒县拉分盆地亚相(K1)微山后造山碱质侵入杂岩亚相(K1)(与稀土矿有关)沂南造山中-晚期侵入杂岩亚相(K1)(与金、铜矿有关)济南-莱芜造山中期侵入岩亚相(K1)(与铁矿有关)平邑造山早期侵入杂岩亚相(J2)(与金矿有关)淄博陆内拗陷盆地亚相(J1-2)

2.2 划分方案

大地构造相划分为5级,由高到低依次是相系、大相、相、亚相和岩石构造组合。山东大地构造相共划分了3大相系、6个大相、20个相、59个亚相和141个岩石构造组合,并明确了其鉴别标志。

三大相系是华北陆块区相系、秦祁昆造山系相系和中国东部陆缘弧盆系相系,其中:

华北陆块区相系包含鲁西陆块大相和渤海陆块大相,鲁西陆块大相包括9个相和17个亚相,渤海陆块大相包括4个相和10个亚相(表1)。

秦祁昆造山系相系含有大别-苏鲁结合带1个大相、3个相和8个亚相(表1)。

中国东部陆缘弧盆系相系包含胶辽岩浆弧大相和华北裂谷盆地大相,胶辽岩浆弧大相包括2个相和21个亚相,华北裂谷盆地大相包括2个相和3个亚相(表2)。

对于141个岩石构造组合,文中未进行详细说明,可参阅《山东省大地构造相研究》一书。

3 大地构造相基本特征

该次研究采用优势大地构造相原则为大地构造单元划分的依据,分为陆块区、造山系和叠加造山-裂谷系[24]。

3.1 鲁西陆块大相

鲁西陆块大相分布在郯庐断裂(山东境内称为沂沭剪切带)西侧,其北界和西界被渤海坳陷(华北坳陷)盆地所掩盖,南界在安徽境内。鲁西陆块的突出特点是新太古代变质基底广泛出露,古生界寒武系直接不整合覆于基底之上,大面积缺失元古宙沉积,仅在沂沭剪切带内及枣庄附近残留了新元古代土门群。鲁西陆块大相按优势构造相划分为9个相,主要包含古岩浆弧和陆表海盆地2个构造单元。

3.1.1 沂水基底杂岩相(Ar2)

仅含1个沂水陆核亚相,中太古界典型代表为沂水岩群。在沂水严家官庄斜长角闪岩中,测得Sm-Nd同位素模式年龄为3133Ma,采自沂水岩群的样品(斜长角闪岩),测得Sm-Nd同位素等时线年龄范围为2997~2761Ma[26]。沂水岩群划分为石山官庄岩组和林家官庄岩组,岩石组合为二辉麻粒岩-斜长角闪岩,原岩建造为超镁铁质-镁铁质火山岩、拉斑玄武岩与泥砂质岩夹硅铁岩组成的一套火山-沉积建造。

3.1.2 泰山古弧盆相(Ar3)

3.1.3 新泰古岩浆弧相(Ar3)

新泰古岩浆弧相代表了太古宙花岗质岩石的演化与大陆地壳增长过程[29],变质侵入体可分为TTG和GMS组合,主要形成于2700~2500Ma之间。陆松年等[30]和王世进等[31-33]先后发表过多组锆石SHRIMP U-Pb年龄数据,基本制约了泰山岩群和若干侵入体的形成时代。新太古代侵入体可分为4期岩浆岩组合:第一期形成于2740~2700Ma,以TTG组合为主,其形成时代大致与泰山岩群同一时代,共同构成新太古代早期岩浆弧;第二期发生于2630~2600Ma,亦以TTG组合为主,第一、二期侵入体以强变形和强度较大的深熔作用为特色;第三期岩浆活动既有英云闪长岩,也有大规模的二长花岗岩的侵位,形成于2550Ma前后,这期侵入体一般变形较弱,且深熔作用不发育;最后一期岩浆活动发生于新太古代末期至古元古代初期,为偏碱性岩石组合。上述4期岩浆事件与4个亚相对应,代表了太古宙陆壳的增生模式,即以俯冲增生为特点,四海山偏碱性正长花岗岩的形成,代表了新太古代造山事件的结束。

3.1.4 蒙阴陆内初始裂谷相(Pt1-2)

中元古代时期,华北克拉通裂解,在鲁西陆块上表现为蒙阴初始裂谷亚相(Pt2),由红门辉长岩-闪长岩组合和牛岚辉绿岩组合组成,在红门辉长辉绿岩脉中获得了(1621±9)Ma的斜锆石U-Pb年龄。

3.1.5 昌乐-苍山陆缘裂谷相(Pt3)

新元古代(Pt3)形成了以土门群为代表的昌乐-苍山陆缘裂谷盆地,为一套滨海相碎屑岩组合,以浅变质砂岩、页岩、灰岩的旋回性沉积为特征。可进一步分为:黑山官前滨石英砂岩页岩组合、二青山临滨砂岩泥灰岩页岩组合、佟家庄临滨石英砂岩藻灰岩页岩组合、浮来山前滨细-粉砂岩组合和石旺庄远滨砂灰岩白云岩组合。

3.1.6 鲁西碳酸盐台地

淄博(枣庄)陆表海盆地(C2-P1)发育在淄博、枣庄、滕州等地,由石炭-二叠纪月门沟群本溪组、太原组和山西组构成。月门沟群岩性以铝土岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层为主,发育煤层是该套地层的主要特征。可进一步细分为:滨浅海铁铝岩泥砂岩组合(C2)、沼泽含煤泥砂岩组合(C2-P1)和沼泽含煤粘土岩粉砂岩组合(P1)。

周村陆内拗陷盆地相(P1-T2)是由二叠纪石盒子群、三叠纪石千峰群孙家沟组、刘家沟组构成的一套陆相河湖相细碎屑砂泥岩沉积建造。可进一步分为万山湖相砂泥岩铝土质岩组合(P1-2)、奎山滨湖砂泥岩组合(P2)、孙家沟河湖相粉砂岩泥岩组合(T1)和刘家沟曲流河砂岩细砂岩组合(T2)。

3.2 渤海陆块大相

3.2.1 莱西基底杂岩相(Ar2)

仅含1个唐家庄陆核亚相。唐家庄古陆核中磁铁石英岩Sm-Nd模式年龄为2763~2846Ma[26],官地洼变橄榄辉长岩的Sm-Nd模式年龄为2839~2904Ma[26]。其原岩以中基性—中酸性火山岩为主夹硅铁建造,包含唐家庄含磁铁辉石麻粒岩组合、官地洼层状超基性岩组合、黄崖底英云闪长岩组合3个岩石构造组合。

3.2.2 胶东古岩浆弧(Ar3)

胶东新太古代古岩浆弧是胶东古元古代陆缘裂谷盆地中残留的基底杂岩,主要分布在莱西-栖霞和蓬莱等地。胶东古岩浆弧是胶东最主要的结晶基底,主要由一套TTG片麻岩构成,含少量变质表壳岩。变质表壳岩包括苗家斜长角闪岩-角闪变粒岩组合和郭格庄黑云变粒岩-磁铁石英岩组合。变质侵入杂岩为英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩构成的TTG岩系。

李洪奎认为[34]:新太古代T1T2G1组合具有贫K2O的奥长花岗岩演化趋势,代表了新生的初始不成熟陆壳,是鲁东大陆地壳形成增生演化过程的反映。

3.2.3 莱州古弧盆相(Pt1)

莱州古弧盆相(Pt1)出露于郯庐断裂以东的胶东地区,是陆缘裂谷盆地的一部分,相当于弧后盆地靠近大陆边缘一侧的构造背景,在古元古代晚期的造山过程中,粉子山群和荆山群等岩石地层单位均卷入了造山作用,其中荆山群发生了深俯冲作用,发生了高压麻粒岩相变质[35,36]。

莱州古弧盆相包含灰埠古岛弧亚相(Pt1)、粉子山古被动陆缘亚相(Pt1)、荆山弧后盆地俯冲增生杂岩亚相(Pt1)、芝罘残余盆地亚相(Pt1)和夏邱古岩浆弧亚相(Pt1)。灰埠一带出露的小宋组黑云变粒岩-含磁铁浅粒岩-磁铁石英岩应属古岛弧滨海环境,是弧后张裂早期阶段的产物。

粉子山古被动陆缘亚相(Pt1):与岩石地层单位粉子山群相当,指分布于渤海陆块变质单元中一套含磁铁岩系、变粒岩、高铝片岩、长石石英岩、大理岩、含石墨岩系、透闪岩等并夹菱镁矿层的复杂变质岩,自下而上包括祝家夼组浅粒岩-黑云变粒岩、张格庄组一段厚层大理岩-白云菱镁矿、张格庄组二段钙镁硅酸盐-变粒岩、张格庄组三段厚层大理岩-滑石矿、巨屯组富铝片麻岩(孔兹岩)、岗嵛组高铝片岩-石英岩6个岩石构造组合。

荆山弧后盆地俯冲增生杂岩亚相(Pt1):与荆山群地层相当,指渤海东陆块变质单元中一套高铝片岩、变粒岩、大理岩、含石墨岩系、片麻岩、透辉岩为主的变质岩,自下而上包含禄格庄组安吉村段高铝质片岩、禄格庄组光山段厚层大理岩、野头组祥山段黑云变粒岩-透辉岩、野头组定国寺段厚层镁质大理岩、陡崖组徐村段富铝片麻岩(孔兹岩)、陡崖组水桃林段高铝片岩6个变质建造。由于存在晚古元古代末期的高压麻粒岩相变质[35,36],表明发生了深俯冲作用,故将其归属为俯冲增生杂岩。

芝罘残余盆地亚相(Pt1):相当于芝罘群的沉积建造组合,分布于烟台芝罘岛,为一套以石英岩为主夹钾长石英岩并含镜铁矿的岩石地层单位,以含镜铁矿、钾长石和电气石及纯石英岩为特征,自下而上包含老爷山组长石石英岩、老爷山组石英岩-浅粒岩、兵营组石英岩-石英片麻岩、东口组石英岩-石英片岩4个变质建造,暂划为芝罘残余洋盆滨海石英岩-浅粒岩-石英片麻岩组合。芝罘群兵营组单颗粒锆石U-Pb年龄为2171Ma,这表明芝罘群可能是古元古代的产物[37,38]。

夏邱古岩浆弧杂岩亚相(Pt1):包括西水夼层状基性侵入体组合和双顶花岗闪长岩二长岩组合。西水夼层状基性侵入体主要岩性为蛇纹岩、透辉岩、变角闪石岩、变辉长岩等,由西水夼等5个单元组成,构成1个变质闪长岩-辉长岩-角闪石岩-橄榄岩岩石构造组合,很可能是弧后张裂阶段的产物。双顶花岗闪长岩二长岩组合主要岩性为变质花岗闪长岩、二长花岗岩组成,应是俯冲-碰撞型侵入杂岩组合。

3.2.4 蓬莱陆缘裂谷相(Pt3)

渤海陆缘裂谷盆地在古元古代末期成为华北克拉通基底的一部分,中元古代时期缺少地质记录。新元古代出现了蓬莱陆缘(内)裂谷盆地(Pt3),沉积了一套以大理岩、千枚岩、板岩夹石英岩,顶为灰岩,底为砾岩的变质岩组合。自下而上包括豹山口组砂质板岩-泥质板岩-大理岩(含锰)、辅子夼组石英岩-硅质板岩、南庄组砂质板岩-千枚岩-大理岩、香夼组变质泥灰岩-灰岩等变质岩组合。

胶东地区缺少古生代地质记录,对当时的构造环境尚有不同认识。中生代早期中—晚三叠世华北陆块与扬子陆块发生了碰撞造山作用,但与造山作用相关的地质记录保存极少。中生代为中国东部叠加造山-裂谷系演化阶段的一部分。

3.3 大别-苏鲁结合带大相

大别-苏鲁结合带大相为秦祁昆造山系的东延部分,结晶基底主要为新太古-古元古代东海岩群、似古元古代荆山群、中元古代海州群,形成于五台-吕梁旋回及晋宁旋回。东海岩群是原岩系海相细碧角斑岩建造,经历了超高压高角闪岩相-榴辉岩相变质变形改造,吕梁旋回末伴随着会聚造山作用,区内发生了大规模的混合岩化和中酸性岩浆的侵入作用,其后于晋宁旋回该区经历了一个伸展扩张至会聚收敛的过程。云台岩群原岩为一套中酸性—酸性火山-碎屑沉积变质产物,属会聚性大洋边缘海相沉积。晋宁期以来,经历了多次造山作用,不同动力体系热构造事件相互叠加、复合、改造,使其长期处于强应变状态,表现为复杂的剪切流变构造、推覆构造、伸展拆离构造、断裂构造、穹隆构造、弧形构造及复杂的褶皱变形构造,具长期多阶段发展演化史。印支期扬子陆块向北深俯冲,是造山带形成的主幕[39-44]。

大别-苏鲁结合带大相包含胶南-威海陆缘岩浆弧相(Pt2-Pt3)、苏鲁高压-超高压变质相(T2-3)和灵山卫深成岩浆岩相(T2-3)3个相8个亚相。

3.3.1 胶南-威海陆缘岩浆弧相(Pt2-Pt3)

中、新元古代时,胶南-威海陆缘岩浆弧相是地壳经历了与罗迪尼亚超大陆演化有联系的裂解与聚合过程的反映。发生于中元古代晚期(1200~1050Ma)的海阳所幔源岩浆杂岩的侵入[45],代表了裂谷岩浆组合的特点,构成海阳所陆缘裂谷杂岩亚相(Pt2)。新元古代早中期(900~730Ma),出现同碰撞的S型和I型花岗岩,岩性主要为变质二长闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、二长花岗质片麻岩等,构成荣成同碰撞岩浆杂岩亚相(Pt3)。新元古代晚期,以岚山头为代表的A型花岗岩[45],岩性为石英正长质片麻岩、正长花岗质片麻岩、碱长花岗质片麻岩等,构成日照后碰撞岩浆杂岩亚相(Pt3)。同时石桥盆地指示了莒南陆内裂谷亚相(Pt3)的存在,代表强烈造山作用结束,地壳演化开始了另一个新的阶段。

3.3.2 苏鲁高压-超高压变质相(T2-3)和灵山卫深成岩浆岩相(T2-3)

苏鲁高压-超高压变质相包括威海高压-超高压变质亚相(T2-3)和胶南高压-超高压变质亚相(T2-3),灵山卫深成岩浆岩相(T2-3)包括柳林庄后碰撞岩浆岩杂岩亚相(T3)和宁津所后造山碱质岩浆杂岩亚相(T3)。该二个相是同一构造期的不同构造阶段的环境体现,故并列在一起论述。该旋回构造演化大致经历了50Ma强烈碰撞、俯冲和折返的3个阶段,其时限主要在250~200Ma[46]。主要造山作用为:250~230Ma,华北板块与扬子板块发生碰撞,扬子板块俯冲华北板块之下,在俯冲带的前部和后部分别发生超高压变质和高压变质事件,叠加到前造山的角闪岩相变质事件之上。青岛仰口榴辉岩中石榴石中的单斜辉石+金红石+磷灰石出溶体的发现进一步表明,低密度的陆壳岩石曾被俯冲到至少200多千米深处[47]。230~210Ma,扬子板块向华北板块推挤、逆冲,榴辉岩向地表回归,造山带近邻扬子板块一侧变形强烈。同时形成柳林庄-宁津所同造山角闪石岩-闪长岩-石英二长岩组合,在荣成邢家岩体变辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄(213±5)Ma,(211±5) Ma,红门石岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄为(215±5)Ma[48]。210~200Ma,扬子板块向华北板块大规模斜向逆冲推覆,深部榴辉岩同步向地表回归,造山带结构分带进一步明显化。210~200Ma,进入后造山拉张阶段,形成槎山后造山高碱正长岩组合,在葛箕岩体含斑中细粒正长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(205.7±1.4) Ma,(211.9±1.5) Ma[48],代表印支造山阶段的结束,同时证明三叠纪末期已经完成南北板块的拼合,到侏罗—白垩纪时期应力场与三叠纪已经完全不同,进而转入燕山造山作用阶段。

区内早期构造运动以韧性剪切变形构造发育为特征,以NE向、NNE向为主,晚期构造活动则以脆性断裂构造为主,在前期剪切构造的基础上发展而成,断裂方向主要为NE向、NNE向,晚期NW向断裂发育。

3.4 胶辽岩浆弧大相

晚三叠世是中国古大陆大规模形成,绝大部分地区进入陆内演化阶段。晚三叠世-早侏罗纪主要受到古亚洲、特提斯、古太平洋三大构造域相互作用的影响,总体处于挤压-走滑构造体制。在印支期以前,中国东部的构造界线和古地理轮廓以EW向、NEE向以至NE向为主。印支期以后,构造方向逐渐转为NE至NNE,中国古地理格局由南海北陆转变为东西差异,斜贯中国东部的兴安岭太行山武陵山一线形成东西的重要分界:东部为火山活动带及中小型拗陷盆地为主,西部为大型稳定盆地[49-53]。中国晚三叠世-早侏罗世大地构造整体上可以分为:Ⅰ西北盆山构造区、Ⅱ华北-东北陆缘构造区、Ⅲ秦祁昆陆内造山构造区、Ⅳ西南多岛洋弧盆系构造区、Ⅴ东南陆缘构造区。

3.4.1 鲁西-淮南俯冲型侵入岩相(J-Q)

包含淄博陆内拗陷盆地亚相(J1-2)、平邑造山早期侵入杂岩亚相(J2)、济南-莱芜造山中期侵入岩亚相(K1)、沂南造山中—晚期侵入杂岩亚相(K1)、微山后造山碱质侵入杂岩亚相(K1)、莒县拉分盆地亚相(K1)、蒙阴断陷盆地亚相(群)(K1)、邹平火山喷发杂岩亚相(K1)、官庄断陷盆地亚相(E1-2)、昌乐断陷盆地亚相(E2)、临朐夭折裂谷火山杂岩亚相(N-Q)等11个亚相。

晚三叠纪以后,鲁西陆块的演化历史融入了整个中国东部的叠加造山-裂谷系。早中侏罗世发育淄博陆内坳陷盆地(J1-2)的砂砾岩-粉砂岩-泥岩-炭质页岩组合,夹煤线。中侏罗世晚期有平邑造山早期侵入杂岩产出(J2,闪长玢岩-二长斑岩-正长斑岩组合)。早白垩世鲁西陆块上岩浆作用强烈,有济南-莱芜造山中期侵入杂岩亚相(辉长岩-闪长岩组合)、沂南造山中—晚期侵入杂岩亚相(闪长玢岩-二长斑岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合)、微山后造山碱性侵入杂岩亚相(碳酸盐岩-正长岩-正长花岗岩组合),其中沂南造山中—晚期侵入杂岩和微山后造山碱性侵入杂岩是鲁西矽卡岩型矿床的主要成矿相关地质体。早白垩世还形成了莒县拉分盆地亚相(河流相砂砾岩-粉砂岩-页岩组合)、蒙阴断陷盆地亚相(安山质火山岩-砂泥岩-砂砾岩夹凝灰岩组合)以及邹平火山断陷盆地亚相(安山岩-玄武安山岩-玄武粗安岩组合)。

古近纪早中期(E1-2)形成官庄断陷盆地(砾岩砂砾岩夹泥岩灰岩膏盐组合),始新世晚期(E2)形成昌乐断陷盆地(砂砾岩-泥页岩-泥灰岩组合夹煤线)。在临朐夭折裂谷盆地,早期(N1)发育玄武岩-橄榄玄武岩夹砾岩及硅藻土组合,晚期(Qp3)形成辉橄岩-橄榄霞石岩组合)。第四系均为砂砾石堆积。

3.4.2 胶东俯冲型岩浆岩相(J-Q)

包含招远造山早期侵入岩亚相(J3)、郭家岭造山中期侵入岩亚相(K1)、莱阳陆内火山-沉积断陷盆地亚相(K1)、即墨同造山伸展晚期火山岩亚相(K1)、伟德山造山晚期侵入岩亚相(K1)、福山造山晚浅成-超浅成杂岩亚相(K1)、崂山后造山碱质侵入岩亚相(K1)、高密陆内火山-沉积断陷盆地相(K2-E1)、龙口断陷盆地亚相(E2)、红山陆内裂谷亚相(N2-Q)等10个亚相。

胶东俯冲型岩浆岩相是华北板块与扬子板块碰撞造山之后[54],胶东地区大陆动力学条件发生了根本变化的综合产物,其大陆动力学环境起源于中亚-特提斯构造域向滨太平洋构造域转化和太平洋板块的俯冲[46],在胶东地区表现为4次造山和3次伸展。

170~150Ma,招远造山早期侵入岩亚相的玲珑-昆嵛山片麻状二长花岗岩组合形成,为挤压环境下陆壳重熔型花岗岩。采自玲珑-昆嵛山花岗岩中39个锆石SHRIMP U-Pb年龄值集中在160~150Ma[46],标志着构造体制转变的开始,这与中国东部统一的以挤压为主的动力学背景相一致,是胶东金矿早期成矿作用有关的构造-热事件。其后的伸展主要表现为玲珑岩体内呈NNE向分布的闪长岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、正长斑岩、石英正长斑岩等岩脉群。

130~125Ma,郭家岭造山中期侵入岩亚相弱片麻状花岗闪长岩-花岗岩组合形成,郭家岭岩体11个岩浆锆石SHRIMP U-Pb年龄集中在130~126Ma,为早白垩世早期,郭家岭花岗岩的成因为壳幔混合岩浆经历结晶分异而成,是诱发胶东金矿主成矿期的构造-热事件。

125~110Ma,造山后强烈伸展阶段,莱阳陆内火山-沉积断陷盆地亚相、即墨同造山火山岩亚相形成。①早白垩世莱阳群沉积阶段。表现为早期粗碎屑的重力流沉积,中、晚期的粗碎屑、细碎屑的陆相沉积,发育有海阳和诸城二个沉降中心,各沉降中心内的沉积层序具有相似性。②早白垩世晚期青山群火山阶段。随着地壳拉张伸展,断裂活动增强,沿近EW向和NNE向断裂交会处爆发大规模的火山活动,形成莱阳、即墨、胶州、诸城等几个火山活动中心,火山喷发以中心式和裂隙式为主,形成中基性(八亩地组、方戈庄组)、中酸性(后夼组、石前庄组)火山喷发物质,出现双峰式火山岩组合,并有正常碎屑岩夹层沉积。

118~105Ma时,伟德山造山晚期闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩组合沿NE向构造侵位,伴随火山岩形成的浅成-超浅成石英闪长玢岩-花岗闪长斑岩-石英二长玢岩组合,与铜、铅锌、钼矿有关,也是区内金矿的叠加成矿期及多金属矿的主成矿期。

110~90Ma时,出现后造山A型崂山后造山晶洞过碱性碱长花岗岩-正长花岗岩组合侵入活动,标志着燕山造山过程的结束。至新近纪,龙口断陷盆地、红山陆内裂谷盆地形成了碎屑岩沉积与基性火山喷发沉积建造。

3.5 华北裂谷盆地大相

3.5.1 冀黄断陷盆地相

包含濮阳断陷盆地亚相、济阳断陷盆地亚相2个亚相。均为一套砂泥岩-页岩建造和泥岩-页岩-碳酸盐岩含油建造,是石油、天然气、盐岩的主要赋存层位。

3.5.2 渤海断陷盆地相

包含莱州湾断陷盆地亚相1个亚相。为一套砂泥岩-页岩建造和泥岩-页岩-碳酸盐岩含油建造,含石油、天然气。

4 结论

(1)大地构造相是反映陆块区和造山系(带)形成演变过程中,在特定演化阶段、特定大地构造环境中,形成的一套岩石构造组合,是表达大陆岩石圈板块经历离散、聚合、碰撞、造山等动力学和地质构造作用过程而形成的综合产物。采用大地构造相编图作为大陆动力学研究的主要方法,针对大陆内部及其大陆边缘的物质组成与状态、时空结构与格局、动态行为与深层过程、力学体系与动力机制等大陆基本科学问题开展研究,揭示大陆与大洋相互作用、层圈相互作用以及大陆形成过程和演化历史。编制1∶50万山东省大地构造相图,是研究山东大陆块体离散、会聚、碰撞、造山的大陆动力学过程的主要载体和具体表达形式。

(2)山东大地构造相的划分以优势大地构造相为主线,以建立在对沉积建造构造、火山岩性岩相构造、侵入岩浆构造、变质建造构造和变形构造等分析研究为基础,以一种岩石或几种岩石的自然组合而划为建造或建造组合的系统研究工程。大地构造相划分为5级,由高到低依次是相系、大相、相、亚相和岩石构造组合。山东大地构造相共划分了华北陆块区相系、秦祁昆造山系相系和中国东部陆缘弧盆系相系3大相系,鲁西陆块、渤海陆块、大别-苏鲁结合带、威海弧盆系、胶辽岩浆弧和华北裂谷盆地6个大相以及20个相、59个亚相和141个岩石构造组合,并明确了其鉴别标志。

(3)对陆块区、造山系和陆缘弧盆系相系以及大相、相的基本特征进行了描述。在陆块区构造相系中,山东陆块区的中太古代—古元古代的地质记录保存该时期基底陆壳物质的组成、物质来源和形成环境,特别是由侵入岩构成的岩浆弧为标志:TTG和GMS组合以及表壳岩的火山-沉积记录。按优势大地构造相的划分原则,可分为鲁西陆块大相与渤海陆块大相,相级单元涵盖了基底与盖层二部分。秦祁昆造山系相系分为大别-苏鲁结合带大相、胶南-威海陆缘岩浆弧相和苏鲁高压-超高压变质相单元,以及后期叠覆的岩浆弧、陆缘弧、走滑拉分盆地、陆缘裂陷盆地或裂谷盆地等。叠覆区构造相划分是晚三叠世-早白垩世形成交叉叠加在早期构造形迹之上的陆内造山带、构造岩浆岩带和火山-沉积盆地,新生代岩浆作用、裂谷盆地、断陷盆地具有继承性,是亚相的基本特点。

(4)简要总结了大地构造相与成矿尤其是金矿的关系,探讨了不同矿床与大地构造相的成因联系。各种矿床都是在大地构造演化过程中在特定大地构造相环境下形成的特殊地质体,成矿作用过程与大地构造演化密切相关,胶东金矿成矿作用与区内的4次造山和3次伸展密切相关。

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