鲁西银山庄地区煌斑岩岩石地球化学特征及其构造环境探讨

平艳丽 刘杰 赵艳 张勇 刘成帅 路晓平

摘要： 鲁西银山庄地区煌斑岩系统研究程度较低，据此，对其开展详细的岩石学、岩石地球化学研究，探讨岩石成因及构造背景。岩石化学组分中SiO2含量为36.91%～47.18%，TiO2含量为0.95%～1.11%，MgO含量为1.13%～4.95%，K2O+Na2O含量为4.37%～6.47%，贫硅富镁，属超基性—基性岩石，为钾玄质碱性煌斑岩，岩石以富集大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损高场强元素为特征。煌斑岩应为早白垩世区域岩浆活动的产物，在华北板块构造拉张、岩石圈减薄环境下，俯冲的陆壳扬子下地壳形成的富集岩石圈地幔源区发生部分熔融，形成银山庄煌斑岩岩脉。

关键词： 鲁西隆起；煌斑岩；地球化学特征；构造环境；鲁西银山庄

中图分类号： P588.12，P595     文献标识码： A    doi：10.12128/j.issn.1672 6979.2023.02.001

引文格式： 平艳丽，刘杰，赵艳，等.鲁西银山庄地区煌斑岩岩石地球化学特征及其构造环境探讨［J］.山东国土资源，2023，39（2）：1 8.PING Yanli， LIU Jie，ZHAO Yan， et al.Study on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Lamprophyre in Yinshanzhuang Area in Luxi Uplift［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（2）：1 8.

0 引言

煌斑岩是由富含挥发份的镁鐵质至超镁铁质碱性火成岩组成的大家族，是一种常见的暗色脉岩，多呈岩脉、沿墙产出，岩体一般规模不大，但分布广泛，不同学者对其产出构造环境及与矿床的关系开展过相关研究［1 7］，认为煌斑岩可以反映深部岩石圈地幔物质的组成和演化。作为煌斑岩特殊代表之一的钾镁煌斑岩，在就位过程中，上升速度相当快，不仅能保留它们携带的地幔捕虏体和金刚石，而且还可能保留它们所具有的地幔型化学特征和继承性金［8］，因此对煌斑岩开展岩石地球化学研究，探讨其形成的构造环境，有助于指导区域找矿。鲁西银山庄地区发现的矿产主要有金、铜，如沂南金场金矿和铜井金矿，南部白石窝地区亦有较好金矿找矿成果。但是，该区煌斑岩的研究程度总体较低，仍缺乏系统的岩石学、岩石地球化学研究，对煌斑岩岩石属性及其反映的构造环境认识模糊。鉴于此，本文选择鲁西银山庄地区煌斑岩为研究对象，在野外调查的基础上，开展详细的岩石学、岩石地球化学研究，探讨煌斑岩的岩石成因，进而揭示银山庄地区煌斑岩所反映的构造背景，为该区找矿提供动力学支撑。

1 地质背景

银山庄地区位于山东省沂南县铜井镇，属华北板块（Ⅰ）东南缘的鲁西隆起区（Ⅱ）中东部，马牧池 沂源断隆（Ⅱa），位于郯庐断裂带西侧。夹于NW向马家窝 铜井断裂、马牧池 金场断裂和NE向鄌郚 葛沟断裂、枣林庄断裂之间，见图1。

区域内各时代地层发育比较齐全，从新太古代至第四纪地层皆有分布，地表出露以古生代地层为主，其次为中、新生代地层，元古代地层分布局限，太古代地层零星出露。区域上侵入岩较发育，空间上与残存的泰山岩群组成基底隆起，构成一系列呈NW—SE方向展布的山系；岩石类型从超基性—基性—中性—酸性皆有，以中酸性为主，形成时代主要为新太古代及中生代，以新太古代最为发育。地质构造特征复杂，断裂构造发育，构造方向为NW向和NE向。

2 煌斑岩特征及岩石学特征

银山庄地区岩浆岩主要为新太古代 古元古代和中生代两个时期。新太古代 古元古代侵入岩分布面积大，构成本区结晶基底，中生代岩浆岩侵入古生代地层区内，呈不规则状产出。银山庄地区出露基性岩—超基性岩岩脉，主要为煌斑岩，见图2。

2.1 岩体地质特征

煌斑岩主要出露于银山庄西侧，共发育6条岩脉（Ⅰ～Ⅵ号），整体呈NNE向出露于铜井镇银山庄村西，分布情况见图2，以岩脉形式产出，侵位于寒武纪馒头组地层和早白垩世铜汉庄单元石英闪长玢岩中，出露长度不等，几米到上百米，宽度多在1 m左右，倾向280°～315°，倾角多在60°～70°，岩石风化强烈，岩脉向走向延伸方向被第四系覆盖。

2.2 岩石学特征

岩性主要有黏土化拉辉煌斑岩和强蚀变煌斑岩，两类岩石均呈土黄色或灰黑色，煌斑结构，块状构造，岩石由斑晶和基质组成。斑晶主要由单斜辉石、矿物假像构成，具黏土化、褐铁矿化等；基质由角闪石、辉石假像、斜长石、不透明矿物组成。两种岩石内均见少量被黏土质、硅质等充填的杏仁体，强蚀变煌斑岩另见少量浑圆状球颗，球颗由束状、放射状斜长石及一些暗色矿物假像组成。

3 岩石地球化学特征

3.1 样品描述及测试方法

样品主要来源于揭露煌斑岩岩脉的槽探工程中。岩性为强蚀变煌斑岩，共采集样品8件，编号为TC05 GS1、TC09 GS1、ZK02 GS1、ZK05 GS1、ZK06 GS1。主量、微量和稀土元素测试由山东省第七地质矿产勘查院实验室完成，其中主量元素采用X 荧光光谱仪（XRF）测定，相对误差低于5%；微量和稀土元素采用等离子体发射光谱仪分析，相对误差低于10%，分析结果见表1。

3.2 主量元素特征

银山庄地区煌斑岩主量元素含量见表1，其中SiO2含量在36.91%～47.18%，属超基性—基性。TiO2含量为0.95%～1.11%，MgO含量为1.13%～4.95%，K2O+Na2O含量为4.37%～6.47%。总体来说，银山庄煌斑岩属低硅、高碱、低钛、高镁的超基性—基性岩类，在TAS（Cox et al.1979）的SiO2—（K2O+Na2O）图解中（图3），样品投影落入碱性区域，岩性为超基性—基性岩。在SiO2—K2O图解中，岩石样品全部落入钾玄岩系列。因此，银山庄煌斑岩应属钾玄质碱性煌斑岩。

3.3 稀土、微量元素特征

煌斑岩样品稀土ΣREE在104.53×10 6～636.59×10 6之间，总量变化较大，平均值为496.47×10 6；轻稀土含量（LREE）在82.54×10 6～608.45×10 6之间，平均值为470.18×10 6；重稀土含量（HREE）在21.99×10 6～33.67×10 6之间，平均值为26.29×10 6；（La/Yb）N介于2.68～37.13之间，平均26.86；δEu介于0.56～0.88之间，平均0.80。在稀土元素配分模式图上（图4），所有样品形态基本一致，表现为轻稀土富集、重稀土亏损，暗示其岩浆源区存在重稀土元素富集矿物的残留；同时Eu异常不明显（δEu主要集中于0.82～0.88之间），表明在岩浆演化过程中未发生明显的斜长石分离结晶作用。稀土总量高于费县大井头和胶东地区煌斑岩，但形态基本近似。

微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5）中，煌斑岩样品表现出大离子亲石元素（LILEs）富集，高场强元素（HFSEs）（Nb、Ti）亏损，与大洋板块俯冲有关的火山岩地球化学特征相似。明显的负Nb异常，表现出俯冲带火山岩的特征，或在岩石成因中存在大量大陆物质的参与。在MORB标准化蛛网图（图6）中，煌斑岩样品与大陆边缘弧玄武岩曲线（Pearce，1983）相似，可以说明原始岩浆的形成与板块的俯冲碰撞作用有关。

4 讨论

4.1 岩石形成时代

鲁西和胶东半岛一带广泛发育中生代煌斑岩，前人对这些地区出露的煌斑岩开展过相对详细的岩石学、岩石地球化学以及年代学研究，界定为中生代早白垩世［17 21］，见表2。

银山庄地区发育的煌斑岩岩脉主要出露于寒武纪地层和沂南铜汉庄单元石英闪长玢岩（129Ma）内，有NNE和NEE2个走向。本次工作未采集同位素测年样品，但是依据前人研究成果［6 7，17 20］及脉体地质特征，将煌斑岩的形成时代定为早白垩世，为区域上早白垩世岩浆事件的产物，可与岩浆事件配套。

4.2 岩石成因

刘燊［18］认为山东中生代基性脉岩表现出富集大离子亲石元素和LREE，亏损高场强元素，高Sr低Nd以及下地壳的Pb同位素组成特征，而完全不同于OIB（洋岛玄武岩）、IAB（岛弧玄武岩）和CFB（大陆溢流玄武岩）。这些地球化学特征表明在基性岩浆上升侵位过程中不存在地壳物质的混染，因此它们的地球化学和同位素特性主要是从源区继承来的。杨浩田［17］认为鲁西费县地区早白垩世煌斑岩的原始岩浆起源于源区受华北克拉通拆沉下地壳物质和扬子俯冲断离陆壳物质改造的富集岩石圈地幔的部分熔融。银山庄煌斑岩La La/Sm相关图见图7。

银山庄地区煌斑岩主量元素具有低SiO2（36.91%～47.18%）、富TFe2O3（4.62％～7.08％）、MgO（1.13％～4.95％）和低TiO2（0.95％～1.11％）的特征，贫硅富镁，表明煌斑岩的原始岩浆应该与岩石圈地幔物质有关，同时，岩石中Cr、Ni含量相对亏损表明，岩浆演化过程中应该存在一定程度的橄榄石、斜方辉石的分离结晶，而且δEu弱负异常，表明斜长石的分离结晶不明显。银山庄地区煌斑岩微量元素和稀土元素特征显示，富集轻稀土元素、大离子亲石元素，亏损重稀土元素、高场强元素。这类特征可能由于富集地幔的部分熔融导致。在（La/Sm） La判别图解（图7）中则显示银山庄煌斑岩脉岩为部分熔融趋势，可能存在角闪石、黑云母为主的分离结晶作用。

银山庄地区煌斑岩应该是由于富集不相容元素的岩石圈地幔发生部分熔融，熔体在上升时铁镁质矿物发生结晶分异并且产生一定程度的地壳混染而形成的。

4.3 构造背景

通常认为，煌斑岩形成于岩石圈伸展的大地构造背景。研究区煌斑岩富集LILEs和LREE、虧损HFSE和HREE，特别是具有Nb、Ti元素的亏损显示与俯冲带弧火山岩相似的地球化学特征。MORB标准化蛛网图（图5）中，银山庄煌斑岩样品与大陆边缘弧玄武岩曲线相似，且在Wood 1980的Th Hf Ta Zr Nb和Pearce and Cann（1973）（图8）玄武岩构造环境图解中，银山庄煌斑岩样品和胶东煌斑岩样品数据也落入钙碱性玄武岩区域。富集岩石圈地幔部分熔融的岩石成因，也可以说明煌斑岩的形成环境与板块碰撞俯冲有关。

银山庄煌斑岩具贫硅富钾的特点，属于典型的钾玄质岩石。用钾玄质岩石的Zr Y和A12O3 TiO2图解（图9）判断其形成构造环境，研究区煌斑岩落入弧相关岩浆岩区域内。

三叠纪，古特提斯洋发生大规模北向消减俯冲作用，扬子板块向华北板块之下俯冲［28 29］。在俯冲碰撞过程中，扬子板块下地壳脱水熔融，析出了富水熔体，与上覆的华北板块岩石圈地幔橄榄岩发生交代反应，破坏掉老的岩石圈地幔，形成研究区煌斑岩富集地幔源区。晚侏罗世到早白垩世构造体制发生改变，由以挤压为主转向以伸展为主［30 31］，并产生了一系列贯通壳幔的超壳断裂，发生大规模岩浆活动和成矿作用，导致岩石圈减薄，致使软流圈上涌，先前形成的富集岩石圈地幔源区发生部分熔融，岩浆沿裂隙快速上升侵位，形成银山庄煌斑岩岩脉。

5 结论

（1）银山庄地区发育NNE向和NEE向煌斑岩岩脉，为超基性—基性岩石，为晚中生代岩浆活动的产物。

（2）银山庄煌斑岩属钾玄质碱性煌斑岩，岩石富集大离子亲石元素LILE和轻稀土元素LREE、亏损高场强元素HFSE和重稀土HREE，地球化学特征显示煌斑岩来自富集岩石圈地幔的部分熔融。

（3）银山庄地区煌斑岩形成于华北克拉通东部岩石圈伸展构造背景之下。

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Study on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment   of Lamprophyre in Yinshanzhuang Area in Luxi Uplift

PING Yanli1， LIU Jie2， ZHAO Yan3， ZHANG Yong1， LIU Chengshuai1，LU Xiaoping1

（1.No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Linyi 276006， China; 2. Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013， China; 3. Zoucheng Bureau of Natural Resources and Planning， Shandong Zoucheng 273500， China）

Abstract： The lamprophyre system in Yinshanzhuang area in western Shandong province is poorly studied. Therefore， detailed petrology and petrogeochemistry have been carried out， and the petrogenesis and tectonic setting have been studied. The content of SiO2 is 36.91%～47.18%， TiO2 is 0.95%～1.11%， MgO is 1.13%～4.95%， and K2O+Na2O is 4.37%～6.47%. It is poor silicon and rich magnesium. It belongs to ultrabasic—basic rock and potassium basalt alkaline lamprophyre. The rock is characterized by enrichment of large ion lithophilic elements and light rare earth elements， and depletion of high field strength elements. The lamprophyre is the product of early Cretaceous regional magmatic activity. Under the environment of northern China plate tectonic stretching and lithosphere thinning， the enriched lithospheric mantle source formed in the subducted continental Yangtze crust partially melted and formed Yinshan lamprophyre dike.

Key words： Luxi uplift; lamproite; geochemical characteristics; structural environment; Yinshanzhuang in Luxi area