楊慶，祝德成，張海瑞，呂大煒，劉澤群，許慶林，沈曉麗，薄軍委

(1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590;2.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250013;3.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021；4.山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264000)

0 引言

膠萊盆地與蘇魯造山帶毗鄰，其間存在著密不可分的聯(lián)系，盆地的沉積產(chǎn)物作為盆地沉積和構(gòu)造演化的直接證據(jù)和重要標(biāo)志，同時也反映了造山作用過程的信息[1]。諸多學(xué)者對于膠萊盆地的形成與演化進(jìn)行了研究，張岳橋等[2]將其演化劃分了兩個伸展-擠壓旋回，膠萊盆地萊陽期發(fā)育沿牟即斷裂構(gòu)造帶、沭河裂谷帶和諸城凹陷兩個獨立的槽狀斷陷帶[3]，中-新生代陸相火山-沉積巖為盆地主要沉積建造，萊陽群不整合覆蓋在荊山群變質(zhì)基底上[4]，唐華風(fēng)等[5]認(rèn)為膠萊盆地是經(jīng)過萊陽期、青山期和王氏期三個發(fā)展階段的走滑拉分盆地，不同階段的構(gòu)造運動使得盆地格局發(fā)生變化。由此可以看出，膠萊盆地物源研究對于確定盆地沉積演化及構(gòu)造運動等基礎(chǔ)問題具有重要作用。

前人已有部分學(xué)者開展過膠萊盆地沉積相、巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，認(rèn)為其物質(zhì)主要來自蘇魯造山帶和揚子板塊[6-9]，部分學(xué)者開展過萊陽群止鳳莊組碎屑巖年代學(xué)和物源研究，認(rèn)為萊陽群止鳳莊組的物源可能也是來自于蘇魯造山帶[1]，但是對止鳳莊下伏地層林寺山組的物源及年代學(xué)研究少有涉及，這也影響到了本區(qū)的物源與構(gòu)造轉(zhuǎn)換關(guān)系研究[2-9]。為此，該文以宋家溝金礦區(qū)內(nèi)萊陽群林寺山組的礫巖為研究對象，對其進(jìn)行碎屑鋯石年齡分析，通過鋯石年齡頻譜的分析，為膠萊盆地沉積物源區(qū)解釋提供證據(jù)，并對源區(qū)性質(zhì)、位置研究等做出貢獻(xiàn)。

1 地質(zhì)概況

宋家溝金礦位于膠萊盆地東北緣，區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要為弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長花崗巖(玲瓏花崗巖)，出露地層主要為早白堊世萊陽群林寺山組和少量第四系砂礫沉積。林寺山組巖性為灰白色、淺紅色、灰色礫巖，間夾少量青灰色砂巖。區(qū)內(nèi)的斷裂主要有朱吳-店集斷裂和譚家斷裂，眾多小型斷裂分布研究區(qū)內(nèi)，巖石較破碎(圖1)。

宋家溝林寺山組礫巖顏色以灰白、紫紅色居多，結(jié)構(gòu)為顆粒支撐和雜基支撐，礫石分選差，粒徑由幾毫米至幾十毫米不等，礫石成分較復(fù)雜，未見化石，砂礫填充(圖2)。

1—第四系；2—萊陽群林寺山組灰白色礫巖；3—萊陽群林寺山組紫紅色礫巖；4—弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長花崗巖(玲瓏花崗巖)；5—閃長玢巖；6—閃長巖；7—輝綠玢巖；8—煌斑巖；9—構(gòu)造角礫巖帶；10—斷裂；11—石英脈；12—地質(zhì)界線；13—黃鐵礦化絹英巖化礫巖；14—絹英巖化礫巖；15—礫巖；16粗砂巖；17—中砂巖；18—粉砂巖；19—泥巖；20—取樣層位圖1 山東省煙臺市牟平區(qū)宋家溝礦區(qū)地形地質(zhì)圖和膠萊盆地巖性柱狀圖(據(jù)礦山資料，2013，章鵬，2016，有修改)

2 測試方法

鋯石單礦物挑選在廊坊宏信地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司完成，LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室礦床地球化學(xué)分室完成。激光剝蝕系統(tǒng)由瑞索公司制造，型號為Resonetics-S155。ArF準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生193nm深紫外光束，經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面。激光束斑直徑為33μm，剝蝕頻率10Hz，剝蝕30s，高純He氣作為載氣，與Ar氣和少量N2氣混合后進(jìn)入質(zhì)譜儀。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由熱電公司制造，型號為iCAP Qc。實驗結(jié)果通過ICPMSDataCal調(diào)試數(shù)據(jù)以后使用Isoplot/Ex_ver3軟件進(jìn)行分析。

a—林寺山組紅色礫巖(有部分磨圓礫石)；b—林寺山組淺紅色礫巖(磨圓較差)；c—灰白色礫巖(含硫化物)d—灰白色礫巖(分選磨圓差)圖2 宋家溝金礦礫巖照片

3 實驗結(jié)果

本次工作分別采取露天采場內(nèi)萊陽群的礫巖(SJG-CC-B2)進(jìn)行了鋯石U-Pb定年工作。礫巖(SJG-CC-B2)樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果見表1。陰極發(fā)光圖像顯示(圖3)，大部分鋯石為長柱狀，長寬比值較大，鋯石晶體具均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和明顯的韻律環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石。鋯石Th和U的含量變化范圍較大，分別為(10.9～5146.9)×10-6和(59.7～3194.9)×10-6，Th/U比介于0.36～1.83之間，顯示了巖漿鋯石的特征。鋯石點數(shù)據(jù)比較分散(圖4)，大部分為捕獲鋯石。其中最小的7個測點比較集中，加權(quán)平均年齡在(228±4)Ma。該年齡代表了巖石至少在228Ma之后結(jié)晶。其余幾組年齡主要集中在640～770Ma和540～570Ma，這反映了萊陽群林寺山組礫巖物源區(qū)組成的復(fù)雜性。

表1 宋家溝采場礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果

注：樣品測試由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室礦床地球化學(xué)分室完成。

續(xù)表1 宋家溝采場礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果

注：樣品測試由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室礦床地球化學(xué)分室完成。

圖3 宋家溝金礦露天采場萊陽群礫巖(SJG-CC-B2)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像

4 討論

萊陽群林寺山組的礫巖物源區(qū)組成比較復(fù)雜，這與其分選性差相對應(yīng)，由于測量的鋯石具有明顯的核部和邊部及其環(huán)帶狀，且Th/U比值主要介于0.26～1.93之間，得出碎屑鋯石屬巖漿結(jié)晶鋯石[10]，說明鋯石的年齡數(shù)據(jù)可以反映物源區(qū)地質(zhì)體的成巖年齡。

鋯石年齡中很多年齡分布與640～770Ma，與新元古代相對應(yīng)，是新元古代活動大陸邊緣事件在沉積中的體現(xiàn)[11-15]，與王來明測得的花崗質(zhì)片麻巖U-Pb同位素年齡范圍648～890Ma相吻合[16]，證明為萊陽群林寺山組礫巖物源應(yīng)該有新元古代的地層。另外一組年齡數(shù)據(jù)集中在540～570Ma，屬于震旦紀(jì)，但在這個時期膠東地區(qū)未有這個時段巖體的出露，有可能這個時段巖體在印支運動的作用下消失殆盡[16-17]。鋯石中時代最近為(228±4)Ma，與蘇魯造山帶的印支運動的時代相吻合，在膠南-威海隆起區(qū)內(nèi)柳林莊序列噴出巖年齡約為200～235Ma，在宋家溝金礦附近未見該序列巖體的出露，可能由于印支運動使其出露很少或剝蝕殆盡，或該巖體經(jīng)長距離搬運于盆地內(nèi)沉積，這也可以對應(yīng)區(qū)內(nèi)礫巖部分磨圓較好的礫石，可以判定該序列巖體為礫巖母巖體之一。

圖4 宋家溝金礦露天采場萊陽群礫巖(SJG-CC-B2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖

章朋[18]研究了膠萊盆地萊陽群林寺山組的物源特征，采用U-Pb測年方法發(fā)現(xiàn)林寺山組中部砂巖物源來源于蘇魯造山帶北部隆起區(qū)和即墨-牟平隆起區(qū)，其底部礫巖根據(jù)沉積學(xué)特征推測可能來自于構(gòu)造隆升造成的荊山群剝蝕。通過本次研究發(fā)現(xiàn)，林寺山組雖然沉積上表現(xiàn)為更粗的礫巖沉積，但是根據(jù)其U-Pb鋯石測年結(jié)果，可以推測林寺山組礫巖中礫石來源區(qū)可能也為蘇魯造山帶，與其上部砂巖來源一致。

前人[1，15,18]根據(jù)林寺山組(約130 Ma)礫巖中發(fā)育大量燕山期花崗巖礫石，推測出林寺山組沉積之前(160～130 Ma)，中侏羅世—早白堊世早期花崗侵入巖已剝露于地表，本次通過北緣鋯石年齡研究印證了該結(jié)論，即膠萊盆地形成之初，物源可能有侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖等。

5 結(jié)論

通過對不同期次鋯石年齡研究，可以解釋礫巖中分選性差，既有遠(yuǎn)距離搬運沉積又存在近源沉積。宋家溝金礦區(qū)內(nèi)的萊陽群林寺山組礫巖形成于228Ma之后，其沉積年代在130Ma左右，符合地質(zhì)沉積事件的表現(xiàn)。

萊陽群林寺山組礫巖中鋯石年齡集中的640～770Ma，540～570Ma和(228±4)Ma時間段內(nèi)，經(jīng)過分析可以得知其物源區(qū)為蘇魯造山帶，與沉積學(xué)、巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)結(jié)果一致。膠萊盆地形成之初，存在侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖的出露并被剝蝕。

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