胶东地区西石棚单元似斑状二长花岗岩的地球化学特征及其重建

王德洪，王立功，刘永贵，王英鹏，张文，于晓卫，郭瑞朋

(1.山东省国土测绘院，山东 济南 250102；2.山东省地质调查院，山东 济南 250013)

0 引言

郭家岭序列侵入岩主要位于胶东半岛的西北部，侵位于新太古代胶东岩群变质岩和玲珑花岗岩岩体内，是胶东金矿床的主要控矿围岩。郭家岭序列与金矿成矿关系密切，其研究程度很高[1-6]，其形成和演化过程对研究中国东部中生代深部形成过程和机制具有重要意义。郭家岭序列在地表不连续分布，岩体自西向东有仓上、三山岛、上庄、北截、丛家、曲家和郭家岭等岩体，呈NEE向产出，出露面积约514km2[7]，与围岩呈侵入接触，岩体内多见闪长质包体和少量胶东岩群斜长角闪岩捕虏体。

根据2014年出版的《山东省地层、侵入岩、构造单元划分方案》，郭家岭序列分为罗家单元斑状中细粒含黑云二长花岗岩、大草屋单元斑状粗中粒含黑云花岗闪长岩、上庄单元巨斑状中粒花岗闪长岩、赵家单元斑状中粒角闪石英二长岩、圈杨家单元含斑中粒角闪石英二长闪长岩、北下庄单元细粒含辉石黑云闪长岩。

通过近几年的野外工作，在莱州三山岛、龙口冯家—前迟家等地区，均发现似斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩，在岩石学和地球化学研究基础上，结合LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法进行了成岩年龄测定，认为斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩属于郭家岭序列，应该重建西石棚单元，完善郭家岭序列岩石演化机理，对胶东地区金矿找矿也具有积极的指导意义。

1 区域地质概况及西石棚单元的历史沿革

胶东地区大地构造位置位于华北板块东缘，苏鲁超高压变质带以北，经历了长期复杂的构造运动。区内构造主要以NE、NNE、EW向为主，另发育NW向构造。早前寒武纪变质岩系基底和中生代多期次岩浆活动以及NE向断裂构造为主的构造，构成胶东金矿的基本成矿地质背景。

胶东地区主要发育新太古代胶东岩群、古元古代荆山群、粉子山群、白垩纪莱阳群、青山群、王氏群，以及第四纪沉积物(图1)。该地区岩浆侵入活动强烈而频繁，自中太古代至中生代均可见，其中以燕山期侵入岩最为发育。中生代燕山期侵入岩主要为玲珑序列、郭家岭序列和伟德山序列[8-12](图1)。

1—第四系；2—新近系；3—白垩系；4—古、新元古界；5—新元古代花岗质片麻岩；6—太古宙TTG；7—早白垩世伟德山花岗岩；8—早白垩世郭家岭花岗闪长岩；9—晚侏罗世玲珑花岗岩；10—断裂；11—金矿；12—样品采集点及编号图1 胶西北地区地质矿产简图

2003年《山东区域地质》中，西石棚单元，为郭家岭岩体、丛家岩体的主要组成部分，在曲家岩体南部也见少量分布，呈岩株状产出，面积约272.2km2。侵入大草屋单元，侵入体中包体发育，主要有斜长角闪岩及微粒闪长质包体，侵入体边缘可见片麻理发育带。岩性为似斑状中粒含角闪黑云二长花岗岩，浅灰色，似斑状结构，基质中细粒结构，弱片麻状构造。斑晶含量14%，粒径8～12.5mm。基质粒径2～3mm。

由于似斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩和斑状粗中粒含黑云花岗闪长岩，呈过渡关系，界线不明显，野外相对难以区分，2014年3月出版的《山东省地层、侵入岩、构造单元划分方案》把西石棚单元合并到大草屋单元中。

2 岩相学特征

样品采于莱州市三山岛、龙口市冯家—前迟家等地，岩性均为似斑状(粗)中粒含角闪黑云二长花岗岩，具有钾长石斑晶，主要造岩矿物由钾长石、石英、斜长石及少量云母、角闪石组成。对样品显微镜下薄片进行观察，鉴定结果如下：

三山岛样品(SSD01/1B)：为粗中粒似斑状含黑云二长花岗岩，呈浅肉色(图2a)，块状构造，似斑状结构(图2b)。斑晶约占10%～15%，斑晶矿物主要为钾长石，粒度1～5cm；基质矿物主要有斜长石，35%～40%，粒径1～5mm；钾长石30%～35%，粒径2～6mm；石英25%～30%，粒径0.2～2mm，具波状消光，多呈矿物集合体分布；黑云母，约5%，片径0.2～4mm。

前迟家样品(QCYP-TW2)：该样品呈浅肉红色，中粗粒似斑状结构，块状构造，斑晶约占10%～15%(图2c)。斑晶主要为钾长石，粒径1～5cm；基质中主要有斜长石，呈半自形板状、近半自形板状等，约30%，粒径约2.0～4.0mm，多见聚片双晶，环带构造发育；钾长石，呈半自形板状、近半自形板状等，35%～40%，粒径约2～9mm，以2.0～4.0mm的中粒为主；石英，他形粒状，约25%，粒径约0.05～2.0mm，多为集合体，呈镶嵌状分布，粒内可见轻波状、带状消光；黑云母，呈鳞片状，5%～10%，粒径约0.1～2.75mm；角闪石约<3%，粒径约0.3～2mm。

据王中亮[13]，新城中粗粒似斑状二长花岗岩呈浅肉红色，似斑状结构，块状构造，斑晶约占15%～20%(图2d)。斑晶矿物主要为钾长石，粒径1～3cm，最大达6cm；其次为斜长石，粒径多0.5～1cm，最大达2cm；基质主要包括钾长石(25%～32%)、石英(20%～30%)、斜长石(30%～35%)、黑云母(3%～5%)和少量角闪石(<3%)。钾长石一般呈自形板状，斑晶内发育黑云母、磁铁矿和锆石包体；斜长石通常呈自形—半自形板条状，环带发育，边界熔蚀明显，有针状磷灰石分布在斜长石斑晶幔部；角闪石呈粒柱状，内包裹小的叶片状黑云母。

a—三山岛(SSD01/1B)似斑状二长花岗岩标本；b—三山岛(SSD01/1B)似斑状二长花岗岩；c—前迟家样品(QCYP-TW2)粗中粒似斑状二长花岗岩；d—新城似斑状二长花岗岩(王中亮，2014)粗中粒似斑状二长花岗岩；Kf—钾长石；Pl—斜长石；Q—石英；Bt—黑云母；Hbl—角闪石；Ser—绢云母；Zr—锆石；Mt—磁铁矿图2 郭家岭序列西石棚单元似斑状二长花岗岩照片

3 样品采集与分析方法

在莱州市三山岛、龙口市冯家—前迟家等地区斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩中，共采集了6件样品，采样位置见图1。所有样品均远离矿体，岩石新鲜。

岩石主、微量元素的测试分析于山东省鲁南地质工程勘察院实验测试中心完成，采用X-射线荧光粉末熔片法(XRF)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 完成。各元素检出限都符合国家、行业标准，一级标准物质/重复样合格率均为100%。

4 地球化学特征

Ir-Irvine 分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。深成岩：1—橄榄辉长岩；2a—碱性辉长岩；2b—亚碱性辉长岩；3—辉长闪长岩；4—闪长岩；5—花岗闪长岩；6—花岗岩；7—硅英岩；8—二长辉长岩；9—二长闪长岩；10—二长岩；11—石英二长岩；12—正长岩；13—副长石辉长岩；14—副长石二长闪长岩；15—副长石二长正长岩；16—副长正长岩；17—副长深成岩；18—霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩图3 郭家岭序列西石棚单元似斑状二长花岗岩TAS图解(新城二长花岗岩的数据引自王中亮，2014)

该文选择了6个新鲜样品进行分析，分析结果见表1。元素地球化学特征具有相似性，西石棚单元似斑状二长花岗岩SiO2含量变化范围为69.06%～ 72.01%，平均值为70.52%，酸性岩范畴；Al2O3含量为14.76%～ 15.53%，平均15.27%；岩石全碱(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%。里特曼指数σ=2.03～2.68，在 TAS 图解(图3)中落入花岗岩范围，岩性向酸性演化；在SiO2-K2O图解(图4a)中，主要属于高钾钙碱性系列；铝饱和指数(A/CNK)为0.97～1.16，均值为1.03，A/CNK-A/NK图解(图4b)中在准铝质—弱过铝质区域。

表1 郭家岭序列西石棚单元似斑状二长花岗岩主量(wt%)、微量和稀土元素(×10-6)分析结果

西石棚单元似斑状二长花岗岩稀土含量变化不大，稀土含量整体较低，变化于(39.16～182.02)×10-6，和新城似斑状二长花岗岩稀土特征相似，岩石的轻、重稀土总量分别为(37.27～175.83)×10-6和(1.89～8.70)×10-6，具相似稀土配分模式(图3a)，表现出轻稀土富集，重稀土亏损的右倾模式，相对平坦的HREE。(La/Yb)N=28.56～78.90，轻重稀土分馏明显；δEu为0.76～1.55，平均值为1.11，无明显的铕异常；δCe为0.71～0.95，弱负铈异常。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图5)，西石棚似斑状二长花岗岩的微量元素显示了K,Rb,Sr,Ba,Pb富集大离子亲石元素(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)；亏损Ta,Nb,P,Ti等高场强元素(HSFE)特征。整体曲线形态为右倾，与新城二长花岗岩微量元素的配分模式一致[13]。

(a)A/CNK-A/NK图解;(b)新城二长花岗岩的数据引自王中亮，2014年图4 郭家岭序列西石棚单元似斑状二长花岗岩SiO2-K2O图解

(a)原始地幔标准化微量元素蛛网图；(b)新城上庄二长花岗岩的数据(标准化值据Sun and McDonough，1989)(XC11D007B4、XC10D010B9、XC11D016B9)引自王中亮，2014图5 郭家岭序列西石棚单元似斑状二长花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图

5 讨论

5.1 西石棚单元的形成时代

据王立功等[14]，测试西石棚单元三山岛似斑状二长花岗岩(SSD01/1B)的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为127±2Ma，代表了岩体的侵位时间。郭家岭序列岩体锆石定年的结果在123～132Ma，大多集中在127～130Ma[5,14-18]，该研究的西石棚单元似斑状花岗岩与郭家岭序列岩体年龄结果一致。西石棚单元似斑状二长花岗岩和郭家岭序列花岗岩有相似的主量元素组成和基本一致的稀土及微量分布模式，表明西石棚单元似斑状二长花岗岩属于郭家岭序列。该研究确定了似斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩为郭家岭序列岩体，有助于提高郭家岭序列岩石演化研究程度，有助于指导该地区金矿找矿。

5.2 西石棚单元的重建

郭家岭序列岩体为一套中性—酸性侵入岩类的岩石演化组合，主要岩性以似斑状结构为特征。郭家岭序列是一套按成分演化的岩石构造组合，从早期到晚期，岩性依次为二长闪长岩—二长岩—石英二长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩。郭家岭序列岩石类型由中性岩向酸性岩演化，岩石结构由中细粒—中粒—粗中粒—中细粒演化，暗色矿物角闪石、黑云母由多到少，斜长石、石英由少到多，钾长石斑晶由小到大，含量由少到多,暗色幔源闪长质包体的种类和数量由多到少；从早期到晚期，化学成分分异指数逐渐增高、固结指数逐渐下降，反映了岩石从中性向酸性演化[7,19-20]。

西石棚单元似斑状粗中粒二长花岗岩，岩性偏酸性，基质为粗中粒结构，暗色矿物含量相对变少，石英、斜长石含量较高，钾长石斑晶巨大，含量较多，岩石中暗色幔源包体数量变少甚至少见，岩石性质反映西石棚单元为郭家岭序列的演化晚期岩石。西石棚单元锆石U-Pb年龄为127±2Ma，也反映了侵位时间较晚。

2014年3月出版的《山东省地层、侵入岩、构造单元划分方案》郭家岭序列主要岩石类型由早至晚依次为：北下庄单元细粒含辉石黑云闪长岩、圈杨家单元含斑中粒角闪石英二长闪长岩、赵家单元斑状中粒角闪石英二长岩、上庄单元巨斑状中粒花岗闪长岩(二长花岗岩)、大草屋单元斑状粗中粒含黑云花岗闪长岩(二长花岗岩)、罗家单元斑状中细粒含黑云二长花岗岩。其中缺少斑状粗中粒含角闪黑云二长花岗岩，岩石演化特征也有间断，从而恢复和重建西石棚单元是十分必要的。根据岩石演化和西石棚单元岩性特征，该文认为应该在郭家岭序列中恢复西石棚单元斑状粗中粒二长花岗岩，置于罗家单元之下。

6 结论

(1)西石棚单元岩性为似斑状含角闪黑云二长花岗岩，具有高的全碱、Sr，Ba，(La/Yb)N，Sr/Y，LILE /HFSE和相对低的Al2O3，MgO，Rb和相对平坦的HREE，以及明显亏损Nb，Ta，P，Ti等高场强元素。

(2)西石棚单元似斑状二长花岗岩和郭家岭序列花岗岩有相似的主量元素组成和基本一致的稀土及微量分布模式，锆石U-Pb年龄为127±2Ma，西石棚单元似斑状二长花岗岩形成于郭家岭演化后期，属于郭家岭序列。

(3)根据岩石演化和西石棚单元岩性特征，应该在郭家岭序列中恢复西石棚单元斑状粗中粒二长花岗岩，置于罗家单元之下。