胶东地区晚侏罗世玲珑期花岗岩

侯建华，任天龙，王来明，朱学强，杨振毅，郭瑞朋，陶有兵，黄永波

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

0 引言

胶东地区是中国最重要的金矿集中区之一，赋矿围岩主要是中生代花岗岩类[1]，尤以晚侏罗世的花岗岩为主[2-3]，形成时代为146～166Ma[4-10]。该期花岗岩是胶东地区分布最广泛的中生代花岗岩，也是该地区具有典型性和代表性的地壳重熔型花岗岩[2，11-14]。通过对胶东地区主要矿床进行统计，发现以晚侏罗世花岗岩作为围岩的金矿床占比为57.09%，资源量达86.17%(矿床资源量截至2019年底)。

本次研究将与金矿空间关系最为密切，具有区域性分布，形成时代为146～166Ma的花岗岩类划归为玲珑期，认为是一期岩浆事件的产物。玲珑期花岗岩岩石类型为细粒混合岩化花岗岩、细粒二长花岗岩、中细粒二长花岗岩、中粒二长花岗岩、中粗粒二长花岗岩、含斑粗中粒二长花岗岩及花岗伟晶岩。主要岩体有玲珑岩体、毕郭岩体、昆嵛山岩体、鹊山岩体、磁山岩体等(图1)，以玲珑岩体最具代表性。玲珑期花岗岩岩体、岩性划分见表1。

图1 胶东地区中生代晚侏罗世玲珑期花岗岩分布图

表1 胶东地区中生代晚侏罗世玲珑期花岗岩侵入岩岩体、岩性划分表

1 地质特征

玲珑期花岗岩以玲珑岩体、昆嵛山-鹊山岩体分布最为广泛，占玲珑期花岗岩的80%。两者均受断裂构造改造，形成了NNE、NE向展布的假象。通过构造复原、重力解译、隐伏岩体研究表明，该期侵入岩具有“层”状、“席”状分布特征[11，15]，其侵入于早期地质体(新太古代TTG片麻岩、古元古代变质表壳岩、新元古代花岗质片麻岩)，并遭受早白垩世的郭家岭期、伟德山期花岗岩破坏，被胶莱盆地白垩纪陆相沉积—火山岩地层所覆盖。主要岩体地质特征见表2。

表2 胶东地区中生代晚侏罗世玲珑期花岗岩主要岩体地质特征一览表

玲珑期侵入体多数具有呈不连续的环带状结构，从边部到中部，依次出露混合岩化花岗岩—细粒(中细粒)二长花岗岩—中粒二长花岗岩—粗粒二长花岗岩，局部地段见有含斑粗中粒二长花岗岩，以结构性演化为特征。末期的花岗伟晶岩多分布于岩体边部。该期岩体局部见有弱片麻状构造，尤其是玲珑岩体南部的大泽山—云山一带，片麻理的形成一直存在争议。王吉珺认为[14]片麻理形成与强烈的构造作用有直接关系，然而从野外调查来看，片麻理的产出存在2种类型：①发育于变质表壳岩与岩体的接触边界附近，深熔作用强烈时甚至会见有条带状构造，且片麻理产状与变质地层片理、片麻理等方向基本一致，为继承性片麻理；②发育于岩体边缘，片麻理多与接触边界平行，向岩体内部则呈揉皱状连续变化，与围岩的片麻理、片理存在夹角，与岩体侵位及构造作用相关，为构造成因片麻理。

2 岩石学特征

玲珑期花岗岩主要为不同粒级的二长花岗岩类，少量的混合岩化花岗岩、花岗伟晶岩，主要矿物为长英质类，暗色矿物以黑云母最常见，偶见有角闪石，特征矿物为石榴石，常呈群、呈带集中发育，以混合岩化花岗岩、细粒花岗岩中含量最高。

2.1 混合岩化花岗岩(J3Lγm)

呈灰白色—浅肉红色，风化后灰黄色，黑云母易成暗色条带，弱片麻状构造，半自形粒状结构。主要矿物有斜长石30%～35%，半自形板状，粒径0.5～4mm，具聚片双晶，偶见环带结构，表面具高岭土化、绢云母化；钾长石30%～35%，半自形板状，粒径0.3～3mm，多具条纹结构；石英25%～30%，他形粒状，粒径0.1～1mm，受构造挤压多呈集合体充填于长石颗粒之间；黑云母5%～10%，呈半自形叶片状，粒径0.5～1mm，浅棕色—深褐色，多沿长石、石英粒间分布，略具微弱定向，少量具绿泥石化。石榴子石<1%，细粒状，多分布于黑云母间隙中或边部，局部稍微明显，呈集合体状在岩石中略显断续的定向分布。

2.2 弱片麻状细粒含石榴二长花岗岩(J3Lfηγ)

呈灰白色—浅肉红色，风化后灰黄色，黑云母略具定向，半自形(中)细粒状花岗结构，弱片麻状、块状构造。主要矿物有斜长石35%～40%，半自形板状，粒径以0.5～2mm为主，个别达3mm,，具聚片双晶，部分内部具绢云母化；钾长石30%～35%，半自形板状、他形粒状，粒径以0.3～2mm为主，个别达3mm，多具条纹结构，矿物表面具高岭土化、泥化；石英25%～30%，他形粒状，粒径0.1～2mm，具波状消光，填隙于长石和暗色矿物之间，部分受变形作用呈蠕虫状集合体充填于长石颗粒之间，个别充填在斜长石内形成包含结构；黑云母7%～10%，呈半自形片状，粒径0.5～1mm，多色性明显，浅棕色—深褐色，沿长石、石英粒间分布，具微弱定向，少量具绿泥石化，部分呈假象；石榴子石偶见，呈粒状分布于长石粒间；副矿物为不透明矿物(磁铁矿)、磷灰石、锆石、褐帘石等。

2.3 中粒二长花岗岩(J3Lmηγ)

呈灰白色—浅肉红色，半自形粒状结构，块状构造。主要成分：斜长石(30%～35%)、钾长石(35%～40%)、石英(25%)、黑云母(3%～5%)，副矿物为不透明矿物、磷灰石、锆石、褐帘石等，次生矿物为绢云母、高岭土、碳酸盐、绿泥石、绿帘石等。其中斜长石呈半自形板状—近半自形板状，粒径一般2.0～5.0mm，0.25～2.0mm的细粒次之，杂乱分布，多见聚片双晶，环带构造发育，与钾长石接触部位多见交代蠕虫结构；钾长石呈半自形板状，粒径一般2.0～5.0mm，0.25～2.0mm的细粒次之，可见格子双晶，条纹结构，部分颗粒内部嵌有板条状斜长石、他形粒状石英和鳞片状黑云母，与石英接触少见文象结构，局部交代斜长石；石英他形粒状，粒径0.05～2.0mm，2.0～2.25mm的中粒较少，多为集合体，呈镶嵌状分布，粒内可见轻波状消光；云母呈鳞片状，片径0.1～1.0mm，黑云母为主，白云母较少，多为次生白云母，其中黑云母多色性明显。

2.4 含斑粗中粒二长花岗岩(J3Lpcmηγ)

呈灰白色—浅肉红色，含斑粗中粒花岗结构，块状构造，斑晶主要为钾长石，晶型较好呈宽板状，分布均匀，一般5mm×12mm，斑晶含量<5%。主要矿物组成有斜长石30%～35%，半自形—自形板状，粒径0.5～5mm，具聚片双晶，环带结构；钾长石30%～35%，半自形板状，粒径0.5～6.5mm，具有格子双晶，条纹结构；石英约25%～30%，他形粒状，粒径0.5～5mm，部分具波状消光；黑云母约5%，半自形叶片状，粒径0.2～3mm，多色性较明显，浅褐色—深褐色，具绿泥石化。副矿物有锆石、磷灰石、榍石及少量不透明矿物。

2.5 中粗粒二长花岗岩(J3Lmcηγ)

呈灰白色—浅肉红色，风化后灰黄色，中粗粒花岗结构，块状构造。主要矿物有斜长石35%～40%，半自形—自形板状，粒径2～5mm，聚片双晶发育，少量具聚片和卡式联合双晶，矿物多发生蚀变，具绢云母化、高岭土化；石英25%～30%，他形粒状，粒径2～8mm；钾长石约30%～35%，半自形板状，粒径2～7mm，具格子双晶，少量矿物表面具微弱高岭土化，具条纹结构；黑云母5%左右，半自形叶片状，粒径0.5～2mm，大多蜕变为白云母，并析出不透明铁质矿物。副矿物有锆石、磷灰石、榍石及少量不透明矿物。

2.6 花岗伟晶岩(J3Lγρ)

呈灰白色—浅肉红色，花岗伟晶结构，块状构造。组成岩石的矿物成分主要为钾长石、斜长石、石英和少量的白云母及极少许石榴子石等，粒径较大，最大约15mm，不等粒。斜长石和钾长石约60%～65%，他形板状为主，少部分呈半自形板状，大小不等，见有聚片双晶和卡纳双晶。石英约30%～35%，他形粒状，大小不等，多呈单粒—几粒不均匀填隙分布于长石间隙中，具波状消光。白云母<5%，片状，呈聚集状或分散状分布于长英质间隙中，不均匀，局部集中，成为云母片集合体。副矿物有石榴子石，细粒状，分布于长英质间隙中或岩石裂隙中，局部可见。

3 岩石化学及地球化学特征

玲珑期花岗岩主体为二长花岗岩类，玲珑岩体北部及昆嵛山岩体少量投点位于石英二长岩及花岗闪长岩区域，靠近二长花岗岩，属于弱过铝质高钾钙碱性系列的铁质花岗岩(图2a—图2d)。

图2 玲珑期岩体花岗岩TAS图解(a)；玲珑期岩体A/CNK-A/NK图解(b)；玲珑期岩体SiO2-K2O图解(c)；玲珑期岩体SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)图解(d)(n=77，数据来源：本次工作；参考文献[19-20])

在稀土配分曲线上(图3a)，玲珑期花岗岩表现为右倾曲线，轻稀土分异明显，Eu多数为无—弱正异常，玲珑岩体南部则正、负异常均有，可能反映不同的原岩组成或不同程度的斜长石堆晶或分离结晶。在微量元素蛛网图上(图3b)，玲珑岩体南部曲线相对杂乱，其他岩体均表现为具有相似峰谷，总体表现为富集大离子亲石元素Rb、K、Ba及高场强元素U，亏损Nb、P、Ti等元素，富集Zr、Hf元素，反映了再循环地壳物质的“印记”，Sr元素多数正异常，可能指示了斜长石的堆晶或源区无斜长石。

图3 胶东地区玲珑期花岗岩稀土元素配分曲线(a)及微量元素蛛网图(b)(数据来源：本次工作；参考文献[19-20])

4 暗色矿物特征

玲珑期花岗岩暗色矿物主要为黑云母，且普遍存在。本次工作针对黑云母进行了化学成分分析(表3)，黑云母中SiO2含量为35.97%～39.39%，中粗粒二长花岗岩中略高，TFeO和MgO含量较高，显示了富Fe、Mg的特征，但自混合岩化花岗岩—(细)中粒二长花岗岩—中粗粒二长花岗岩TFeO含量略有降低的趋势，MgO逐渐升高。在黑云母成分分类图解上，早期细粒花岗岩、混合岩化花岗岩均为铁质黑云母(图4a)，晚期粗粒二长花岗岩中出现镁质黑云母；在黑云母的MgO-TFeO/(TFeO+MgO)图解上早期的中粒、中细粒、混合岩化花岗岩投点均位于壳源成因(图4b)，晚期的中粗粒二长花岗岩投点位于壳幔混合源及与壳源接触界线附近，可能反映了晚期幔源组分的参与。

图4 胶东地区玲珑期花岗岩中黑云母成分分类图(a)(底图据Foster,1960)及MgO-TFeO/(TFeO+MgO)图解(b)

5 包体特征

玲珑期花岗岩中包体以残留体或捕掳体形成广泛存在，总体上混合岩化花岗岩中最为发育，由早期到晚期逐渐减少，岩体均一化。岩体与包体之间的界线有突变及渐变等不同类型，另外包体的岩性及岩性组合也有分带性，在平度—云山一带(玲珑岩体南段)，包体以黑云变粒岩、斜长角闪岩、黑云片岩及大理岩为主(图5)，岩性组合与古元古代荆山群一致；在罗山、玲珑等地(玲珑岩体北段)，包体以斜长角闪岩、角闪变粒岩为主，为新太古代胶东岩群；包体组成的差异反映了围岩或岩浆源岩组成的多样性。

a—黑云变粒岩包体，b—斜长角闪岩包体图5 胶东地区玲珑花岗岩中黑云变粒岩包体

6 岩石成因

众多学者对玲珑期花岗岩的成因与演化进行了大量研究[20-25]。实验研究表明，在1000～1100℃和8～32kbar的P-T条件下，玄武岩的部分熔融(40%)可以产生高Ba-Sr中酸性岩浆[26]。杨立强等[27]结合该实验研究和稀土、微量元素特征分析认为，玲珑期花岗岩可能来源于加厚下地壳的部分熔融。

矿物学、岩石学方面，玲珑期花岗岩中含特殊矿物石榴石及白云母，副矿物见榍石、磁铁矿等，暗色矿物黑云母主要为铁质黑云母，MF值<0.5(表3)，具有阴影状变质表壳岩的残留体、强烈褶曲的变粒岩包体内自形的石英和新生的长石的聚集体、包体与围岩接触界线的模糊状，这些岩石学、矿物学特征反映了玲珑期花岗岩为地壳重熔型花岗岩。

表3 玲珑期花岗岩黑云母电子探针分析结果 单位：wt%

该期花岗岩为一套过铝质的高钾钙碱性岩系，在微量元素蛛网图上P、Ti的亏损类似于弧源古老地壳，Nb负异常和Zr、Hf正异常显示为大陆壳的岩石特征。87Sr/86Sr比值在0.710～0.718之间，石英的δ18O值(+7.47、+8.71、+9.21、+10.43)多属正常δ18O范围，也指示了陆壳重熔型成因[28]。

近年来，同位素年代学研究发现玲珑岩体中含有大量的捕获锆石，这些继承性锆石被认为来自早期岩浆事件形成的源区。玲珑期花岗岩捕获锆石年龄集中在700～800Ma，2100～2300Ma，2500～2700Ma，也有少量的200～210Ma，～1800Ma年龄数据[9,12,29]，表明玲珑期花岗岩具有复杂的物质组成；单颗粒锆石Lu-Hf同位素示踪，εHf(t)值为-33.8～-4，TDMc年龄值集中在2.5Ga、2.9Ga，少量的1.8Ga、2.3Ga、3.3Ga(图6)，以上反映了其物源以新太古代TTG类岩石、古元古代片麻岩为主，同时苏鲁造山带新元古代花岗质片麻岩及造山带岩石也有贡献。岩浆上升过程中必定与早期岩浆岩发生相互作用和同化，从而获得这些时代的岩浆锆石。

图6 胶东地区玲珑期花岗岩锆石Hf同位素特征直方图

7 构造环境讨论

胶东地区中生代经历了扬子板块与华北板块的陆陆碰撞、古太平洋板块的俯冲及岩石圈的减薄等构造事件，动力体制从特提斯构造域向滨太平洋构造域的转换[30-31]，构造格局也从EW向到NE、NNE向的转变[32]。玲珑期花岗岩为地壳重熔型花岗岩，集中分布于胶北地区或造山带与华北克拉通接触部位，继承性锆石年龄集中在2100～2300Ma，2500～2700Ma，Hf同位素指示，岩浆物源为新太古代TTG及古元古代变质表壳岩组合，具华北陆块属性；少量700～800Ma，200～210Ma继承性锆石反映了新元古代花岗质片麻岩及超高压变质岩系的特征，具苏鲁造山带属性。玲珑期花岗岩复杂的物源组成反映了其形成与华北板块与扬子板块陆陆碰撞造山作用相关，是地壳持续增厚，中下地壳部分熔融的产物[33]。

华北东部地区晚侏罗世幕式挤压变形与地壳增厚事件发生的区域动力学背景与古太平洋板块向亚洲大陆腹地的低角度俯冲作用有关，是滨太平洋构造体系的组成部分[30]。古太平洋板块俯冲开始时间可能在180～170Ma之间[34]，造成扬子板块向华北板块持俯冲使地壳持续增厚。晚侏罗世(～160Ma)俯冲加厚造山带岩石圈在不同层位发生了部分熔融，生成地壳重熔型花岗质岩浆[35]，沿断裂上升，底侵侵位，形成大型花岗岩岩基——玲珑期花岗岩岩体。大约至140Ma，扬子板块与华北板块完全拼合，东部地壳本期增厚事件也达到了顶峰，可能此期相当于张旗等认为的中国东部高原的形成期[36]。

表4 玲珑期花岗岩锆石U-Pb测年表

8 形成时代

对于玲珑期花岗岩形成时代的认识是渐进的，20世纪90年代将其划分为新元古代震旦纪[37-38]。2003年，王沛成等进行了详细分解，划分出6个单元，归并为郭家店超单元，划归晚侏罗世，仍保留4个单元，归并为玲珑超单元，属于新元古代震旦纪(1)山东省地质调查院，烟台市幅1∶25万区域地质调查报告，2013年。。近年来，通过单颗粒锆石U-Pb同位素测年获得的年龄数据[6,39-40]为140～160Ma；本次选择了代表性的岩体采集了25件锆石U-Pb测年样品，获得的年龄值主要为146～166Ma(表4)，形成时代为晚侏罗世，经历了约20Myr的长时间演化。但在混合岩化花岗岩中存在大量的700～800Ma残留锆石，与苏鲁造山带新元古代花岗质片麻岩年龄一致，可能反映了华北-扬子板块碰撞造山作用对华北克拉通具有深远的影响。

9 结论

(1)玲珑期花岗岩是胶北地区出露规模最大的中生代岩体，主要有混合岩化花岗岩、弱片麻状细粒含石榴二长花岗岩、中粒二长花岗岩、含斑粗中粒二长花岗岩、中粗粒二长花岗岩及花岗伟晶岩组成，含特殊矿物石榴石，暗色矿物黑云母以铁质黑云母为主，少量镁质黑云母，为一套弱过铝质高钾钙碱性岩系的铁质花岗岩，具有富集大离子亲石元素Rb、K、Ba及高场强元素U，亏损Nb、P、Ti等元素，富集Zr、Hf元素，Sr元素多数正异常特征。

(2)玲珑期花岗岩的形成可能是华北板块与扬子板块碰撞造山导致加厚的中下地壳在古太平洋板块向亚洲大陆腹地的低角度俯冲作用下发生了部分熔融的产物。玲珑期花岗岩形成时代为146～166Ma，经历了约20Myr的长时间演化。

(3)矿物学、岩石学以及微量元素、同位素地球化学表明，玲珑期花岗岩为地壳重熔型花岗岩，具有复杂的物源组成，以新太古代胶东岩群及TTG类岩石、古元古代变质地层为主，同时苏鲁造山带元古代花岗质片麻岩及晚三叠世同造山岩石也有参与。