馬遙 劉學飛 梁亞運 楊溢

中國地質大學地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083

膠東地區(qū)位于我國華北板塊東南緣，在晚中生代經(jīng)歷了大規(guī)模的巖石圈減薄事件，并伴隨有大量的巖漿活動和成礦作用(Zhai and Santosh, 2013; Deng and Wang, 2016; Dengetal., 2018)。該地區(qū)侵入巖主要包括晚侏羅世花崗巖、早白堊世中期花崗閃長巖、早白堊世晚期花崗巖和二長花崗巖，以及早白堊世脈巖；此外，發(fā)育大量早白堊世金礦床(Gossetal., 2010; Goldfarbetal., 2014; Goldfarb and Santosh, 2014; Dengetal., 2015; Santosh and Pirajno, 2015; Yangetal., 2015, 2016a, b; Wangetal., 2016a; Liuetal., 2018)。

脈巖群形成于伸展構造環(huán)境中，可以為研究巖漿源區(qū)組成和區(qū)域地球動力學背景提供的證據(jù)(Ernstetal., 1995; Houetal., 2008; Dengetal., 2014)。膠東地區(qū)廣泛分布的早白堊世脈巖為研究該地區(qū)深部巖漿演化提供了理想的條件(Dengetal., 2017b)。加強脈巖成因研究，有助于揭示地幔組成、殼-幔相互作用，對認識該地區(qū)構造演化及動力學背景具有重要意義。前人對膠東白堊世脈巖的研究多集中于基性脈巖(Liuetal., 2009; Guoetal., 2014; Maetal., 2014, 2016; Caietal., 2015; Dengetal., 2017a; Liangetal., 2018)，只有少數(shù)涉及中-酸性脈巖，且此類研究中通常將中-酸性脈巖歸為一類(陳斌等, 2006; Tanetal., 2007, 2008; Caietal., 2013, 2015; Liuetal., 2018)。本次研究中的石英閃長脈巖與閃長脈巖不但在巖石結構構造與礦物組成上有明顯差異，兩種巖性中的同類礦物也具有顯著的礦物學與微區(qū)地球化學特征區(qū)別，指示兩者很可能具有不同的巖漿源區(qū)及演化過程。并且，在對脈巖全巖的研究中，樣品往往容易受到后期蝕變的影響，不能準確分析原巖的地球化學特征，進而影響對母巖漿演化與動力學過程反演的認識。同時，全巖分析更傾向于母巖漿整體的形成與轉移過程，對于巖漿演化不同時期中的元素遷移、溫壓變化等不能提供細致的證據(jù)。針對上述問題，礦物學研究中黑云母、斜長石等造巖礦物貫穿整個巖漿演化過程，可作為寄主巖石巖漿演化不同階段的指示劑，用于追蹤巖漿演化過程。例如對斜長石環(huán)帶核部與邊部同步分析，能夠顯示巖漿在不同階段元素的富集、分散趨勢；對原生黑云母的微區(qū)地球化學分析能準確地反映巖漿演化不同階段礦物結晶的物理化學條件(陳斌等, 2006; 王剛等, 2014; 楊立強等, 2014; 趙沔等, 2015; Guoetal., 2018)。

本次研究在膠東半島采集了一系列石英閃長脈巖與閃長脈巖樣品，主要開展礦物學和礦物微區(qū)地球化學特征研究，并結合已有全巖地球化學數(shù)據(jù)，對石英閃長脈巖與閃長脈巖的巖石學成因進行了詳細研究，進而準確探討該地區(qū)深部巖漿演化及其驅動力。

1 地質背景

華北克拉通是地球上最古老的克拉通之一，形成于新太古代到古元古代期間(Zhao and Zhai, 2013)，包括中央造山帶、西部和東部板塊(Wangetal., 2015, 2016b)。該克拉通南接秦嶺-大別-蘇魯造山帶，東鄰太平洋匯聚體系(Yeetal., 2000)。華北克拉通自形成至晚古生代期間處于相對穩(wěn)定的地臺狀態(tài)，而后在中生代時期其東部塊體經(jīng)歷了大規(guī)模的巖石圈減薄事件(Yangetal., 2007; Dengetal., 2017a)。晚中生代時期，華北克拉通東部巖石圈減薄達到高峰并導致大規(guī)模的巖漿作用以及金成礦作用(Li and Li, 2007; Sunetal., 2007; Dengetal., 2017b)。

膠東半島位于華北克拉通東南部，區(qū)內主要發(fā)育EW、NE、NNE和NW向構造(圖1a)；該區(qū)出露地層以前寒武紀變質基底為主，主要包括新太古代麻粒巖、角閃巖、片麻巖和綠片巖，古元古代片麻巖、片巖、大理巖和硅質巖，以及新元古代變粒巖、大理巖和片巖等(Zhengetal., 2003)。研究區(qū)主要出露的巖體可以分為三期：1)晚三疊世花崗巖(227～205Ma)，如小石島巖體、甲子山巖體、刑家?guī)r體和搓山巖體等；2)侏羅世黑云母二長花崗巖(160～145Ma)，如玲瓏巖體、昆崳山巖體和欒家河巖體等；3)早白堊世花崗閃長脈巖和二長花崗巖(137～100Ma)，如郭家?guī)X巖體、嶗山巖體和三佛山巖體等(Chenetal., 2003; Zhangetal., 2010; Yangetal., 2012, 2014; Maetal., 2013)。膠東半島被五蓮-煙臺斷裂帶分為兩部分，膠北地體和蘇魯造山帶(Zhengetal., 2003; Dengetal., 2017b)。蘇魯造山帶主要發(fā)育三疊世超高壓變質巖，以及少量柯石英榴輝巖、石英巖和片巖(Zhang, 2012)。

圖1 華北克拉通地質簡圖(a,據(jù)Zhao and Zhai, 2013修改)和膠東半島地質圖及脈巖采樣位置(b,據(jù)Deng et al., 2015修改)Fig.1 Index map of the North China Craton showing the location of the Jiaodong Peninsula (a, modified after Zhao and Zhai, 2013) and simplified geological map of the Jiaodong Peninsula (b, modified after Deng et al., 2015), showing the samples locations in this study

大量的早白堊世脈巖群分布于整個膠東半島。年代學研究(包括全巖K-Ar，黑云母、角閃石Ar-Ar，和鋯石U-Pb定年)顯示，膠東脈巖群的形成時期為135～110Ma，在大約125Ma時期達到高峰(Guoetal., 2004; Yangetal., 2004; Tanetal., 2008; Liuetal., 2009; Zhang, 2012; Caietal., 2013, 2015; Maetal., 2014, 2016; Lietal., 2016; Liangetal., 2018)。而通過對賦礦圍巖和成礦后期脈巖的SHRIMP U-Pb鋯石測年，以及對熱液流體礦物或礦石的Ar-Ar和Rb-Sr測年，統(tǒng)計出膠東金礦主要形成年齡約為120Ma(Yang and Zhou, 2001; Dengetal., 2003a, b; Zhangetal., 2003; Lietal., 2006; Guoetal., 2013)。膠東脈巖群與該地區(qū)金成礦基本為同一時期的地質產(chǎn)物。

2 脈巖巖相學特征

本次研究的6條脈巖樣品包含2條石英閃長脈巖和4條閃長脈巖。樣品取樣均遠離金礦化的地區(qū)，以避免相關熱液活動的影響。2條石英閃長脈巖均取自膠北地塊(LZYD-1、PDDZ-1)，4條閃長脈巖取自膠北地塊和蘇魯造山帶(PDDZ-3、RSYZ-1、RSZT-3、RCYT-1)。該地區(qū)中酸性脈巖產(chǎn)狀與區(qū)域斷裂構造產(chǎn)狀基本一致，受區(qū)域地質構造控制。采樣脈巖均為NE 40°～50°走向，傾角20°～80°不等。脈巖侵入形態(tài)多樣，包括透鏡狀巖墻與枝杈狀巖株，寬度1～10m不等，其圍巖包括花崗巖、麻粒巖、角閃巖等(圖1b)。

石英閃長脈巖(LZYD-1、PDDZ-1)呈灰-深灰色，細粒結構，塊狀構造。主要礦物組合為自形柱狀斜長石(～40%)，其中少量有明顯環(huán)帶結構；半自形粒狀角閃石(15%～25%)，石英(10%～15%)，鉀長石(～10%)，黑云母(<5%)等(圖2a-f)。

圖2 膠東早白堊世石英閃長脈巖(a-f)和閃長脈巖(g-l)野外產(chǎn)狀與巖相學特征圖Bt-黑云母；Pl-斜長石；Am-角閃石；Q-石英Fig.2 Representative field and major mineral assemblages photographs of quartz diorite dikes (a-f) and diorite dikes (g-l) in the Jiaodong PeninsulaBt-biotite; Pl-plagioclase; Am-amphibole; Q-quartz

3條閃長脈巖(PDDZ-3、RSYZ-1、RSZT-3)呈灰色，細粒結構，塊狀構造。主要礦物組合為自形柱狀無環(huán)帶斜長石(35%～50%)，半自形粒狀角閃石(10%～30%)，鉀長石(～10%)，黑云母(～5%)，以及少量石英與黃鐵礦等(圖2g-i)。閃長脈巖RCYT-1呈灰黑色，細粒結構，斑狀構造，斑晶由較大顆粒的自形黑云母(～15%)與斜長石(～15%)組成，基質礦物主要包括斜長石(35%～40%)、角閃石(10%～20%)、黑云母(10%～15%)，以及少量石英與黃鐵礦(圖2j-l)。

3 分析方法

礦物電子探針分析在中國地質大學(北京)地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室電子探針實驗室完成。電子探針分析儀器為EMPA-1600，激發(fā)電壓為15kV，激發(fā)電流為10A，束斑直徑為1μm，標準樣品采用美國SPI公司52種標準礦物測試。電子探針使用60倍放大倍數(shù)采集BSE圖像。分析過程中Si和Mg元素的標樣為橄欖石，Ti元素的標樣為金紅石，Al和K元素標樣為鈉長石，F(xiàn)e元素的標樣為石榴石，Mg元素的標樣為紅寶石，Ca元素的標樣為透輝石，Cr元素的標樣為鉻鐵礦，測試誤差小于1%。

礦物的微量元素分析在合肥工業(yè)大學礦床勘探中心(ODEC)原位礦物地球化學實驗室中完成。分析采用激光燒蝕電感耦合等離子體質譜儀(LA-ICP-MS)對拋光后的薄片進行測定。激光燒蝕系統(tǒng)中的信號平滑裝置以氦氣作為運載氣體，補充氣體氬氣通過T形接頭與載氣混合(寧思遠等, 2017; 汪方躍等, 2017)。每次分析先進行20s空白測試，之后在8Hz、能量2J/cm2的條件下，以直徑為35mm的均勻光斑分析40s。以磁鐵礦和赤鐵礦為標樣測試同位素包括：25Mg,27Al,28Si,43(44)Ca,45Sc,49Ti,51V,53Cr,55Mn,57Fe,59Co,60Ni,65Cu,66Zn,71Ga,74Ge,88Sr,89Y,90Zr,93Nb,95Mo,97Mo,111Cd,115In,118Sn,137Ba,178Hf,181Ta,182W,209Bi，同時測量鈣和鉬的多種同位素，以檢驗數(shù)據(jù)的一致性。以鈦鐵礦為標樣測試同位素包括：7Li,11B,23Na,25Mg,27Al,29Si,42Ca,45Sc,49Ti,51V,53Cr,55Mn,57Fe,59Co,60Ni,65Cu,66Zn,71Ga,74Ge,85Rb,88Sr,89Y,90Zr,93Nb,97Mo,109Ag,111Cd,118Sn,121Sb,133Cs,137Ba,139La,140Ce,141Pr,146Nd,147Sm,153Eu,157Gd,159Tb,163Dy,165Ho,166Er,169Tm,172Yb,175Lu,178Hf,181Ta,182W,208Pb,209Bi,232Th,238U。之后以GSE-1G、GSC-1G、BCR-2G以及NIST612為外標繪制校準曲線。礦物微量元素含量利用多個參考玻璃(GSE-1G、GSC-1G和NIST612為外標)作為多外標無內標的方法進行定量計算(Liuetal., 2008)，BCR-2G作為質量品控標準玻璃中元素含量的推薦值參考GeoReM數(shù)據(jù)庫(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。硅酸鹽礦物和氧化物礦物的微量元素成分根據(jù)多個參考材料進行校準，整體分析誤差為5%～10%。

表1 膠東石英閃長脈巖與閃長脈巖中斜長石和黑云母礦物主量元素表(wt%)

Table 1 Major element compositions (wt%) of biotite and plagioclase from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula

測點號礦物SiO2TiO2CoONa2OCr2O3P2O5NiOMgOMnOK2OAl2O3FeOTCaOTotalLZYD-1A-1Bt36.684.740.040.130.140.010.0512.110.339.1415.0918.800.0297.28LZYD-1A-236.844.920.040.140.140.020.0612.240.339.2215.1018.530.0197.59LZYD-1D-134.415.150.070.380.100.000.0610.940.369.6813.9219.520.0094.85LZYD-1D-234.405.390.080.240.000.010.0312.600.496.8114.1319.921.7696.14PDDZ-1B-135.573.900.060.220.140.010.0611.040.569.8514.0220.720.0096.14PDDZ-1B-235.143.770.030.290.000.000.0011.320.5110.0514.3920.240.0095.73PDDZ-1B-335.264.190.050.230.030.000.0011.050.5010.1814.2820.100.0095.87PDDZ-1C-136.493.710.000.190.000.000.0210.450.4610.2514.8719.760.0096.20PDDZ-1C-236.303.620.080.230.000.000.0810.820.4910.2114.1220.290.0096.24PDDZ-1C-336.283.300.080.180.070.040.0011.240.5610.5514.4719.510.0096.27PDDZ-1C-435.043.590.000.600.060.000.0610.600.529.6914.4119.910.0094.47PDDZ-1F-135.123.900.000.450.080.000.0810.440.4110.0114.3419.760.0094.58PDDZ-1F-236.273.520.020.230.060.000.0211.370.4510.3414.3020.030.0096.61PDDZ-1F-335.773.530.020.170.000.020.0011.360.4910.2714.2820.030.0095.95PDDZ-3B-134.854.220.100.280.090.000.0311.170.4310.0213.7619.580.0094.77PDDZ-3B-236.122.400.000.210.050.010.0113.370.2510.0114.0718.260.3995.14PDDZ-3E-137.051.820.000.150.020.000.0413.540.3110.3914.5418.490.0096.39PDDZ-3E-236.582.110.000.140.060.000.1013.530.1710.2814.6418.610.0096.22RCYT-1D-235.164.210.080.230.030.010.0812.120.319.9113.2319.040.0094.40RCYT-1D-335.454.300.000.210.010.020.0112.120.4010.1513.3818.710.0094.77RCYT-1D-435.084.470.070.220.110.010.0612.170.249.9713.4918.960.0094.86RCYT-1D-535.424.370.040.210.090.010.0512.000.309.6013.3819.210.0094.67RCYT-1D-635.874.400.070.290.080.000.1112.560.2910.0113.4418.570.0095.68RCYT-1D-735.814.370.000.250.060.000.0012.270.2410.1413.4718.640.0095.28RSYZ-1A-434.353.160.021.130.050.000.0113.380.239.9615.2917.340.0094.93RSYZ-1B-133.935.010.021.660.080.000.0013.340.069.7915.3415.960.0095.18RSYZ-1B-534.454.710.040.490.020.040.0014.440.179.4215.6115.380.0094.78RSYZ-1D-235.985.120.050.640.100.000.1117.020.068.9516.5410.550.0095.13RSYZ-1F-234.174.950.010.280.050.000.1311.740.209.7715.1218.220.0094.62RSYZ-1F-336.015.640.000.670.000.000.0516.640.099.3916.3111.090.0095.89RSYZ-1F-435.465.470.020.610.040.060.0317.270.129.2716.7410.510.0095.66LZYD-1A-3Pl61.410.000.008.140.030.000.050.010.000.3523.400.325.2999.01LZYD-1A-462.300.030.006.630.030.010.070.000.000.4124.300.305.5199.61LZYD-1B-159.010.000.006.450.040.030.000.030.070.3425.660.307.5999.50LZYD-1B-259.390.040.007.430.000.000.000.000.000.3425.060.226.7199.19LZYD-1C-157.450.000.006.800.000.000.000.020.000.4025.760.417.9798.91LZYD-1C-258.780.020.057.030.000.020.000.000.000.3325.480.297.4799.48LZYD-1E-159.870.050.007.850.000.000.050.010.060.2524.480.216.3899.35LZYD-1E-263.800.080.009.160.020.010.000.010.010.3122.720.113.3399.58LZYD-1E-358.340.000.036.940.000.030.000.000.000.2825.910.147.4999.16LZYD-1E-458.860.140.007.140.030.010.040.010.040.3425.340.227.2299.38LZYD-1G-158.800.030.007.290.030.040.040.020.020.3925.190.266.9099.00LZYD-1G-257.880.010.056.770.000.030.090.000.000.3626.190.278.2099.85LZYD-1G-356.730.010.036.140.000.020.020.040.000.3726.260.518.9499.07LZYD-1G-457.630.010.006.680.000.010.010.040.000.3825.800.277.9998.85PDDZ-1A-157.970.000.006.870.060.000.090.000.000.2325.850.207.6198.91PDDZ-1A-258.380.010.007.560.000.020.100.000.000.3125.500.216.9999.15PDDZ-1A-357.150.060.046.870.000.020.040.000.010.3526.140.247.9698.87PDDZ-1A-459.270.000.017.320.030.000.010.020.010.3626.040.137.73100.98PDDZ-1A-559.130.040.027.220.050.000.040.000.030.3725.150.197.0899.33PDDZ-1A-660.940.010.008.590.000.000.070.030.020.5524.510.205.76100.67

續(xù)表1

Continued Table 1

測點號礦物SiO2TiO2CoONa2OCr2O3P2O5NiOMgOMnOK2OAl2O3FeOTCaOTotalPDDZ-1D-158.980.010.017.540.070.000.000.000.030.2325.360.126.5998.94PDDZ-1D-259.750.000.027.530.000.000.150.010.050.2025.490.177.22100.58PDDZ-1D-358.870.010.007.390.000.030.000.000.080.2225.460.107.1799.43PDDZ-1D-458.780.040.007.230.000.040.060.060.000.3524.840.866.7299.08PDDZ-1D-557.510.070.006.720.000.110.040.000.030.8225.120.108.3198.85PDDZ-1E-160.120.000.038.080.000.010.000.000.000.3224.450.245.8499.10PDDZ-1E-258.760.000.016.870.000.020.040.000.000.2826.700.157.80100.62PDDZ-1E-357.360.000.017.380.220.000.020.070.050.7426.800.526.2999.45PDDZ-1E-454.360.000.005.690.000.000.000.000.050.1828.410.1511.0099.83PDDZ-1E-554.260.090.015.650.020.010.040.000.000.1628.230.1410.5199.11PDDZ-1E-655.380.020.005.580.000.010.030.020.030.2127.950.2110.2999.72PDDZ-1E-759.300.000.027.110.000.000.020.000.000.5125.340.076.9199.28PDDZ-1E-860.300.030.007.450.000.000.010.000.000.2925.490.266.95100.78PDDZ-1F-460.180.000.027.650.000.000.000.010.000.2825.000.176.4999.79PDDZ-1G-157.820.000.036.750.000.050.020.010.000.1926.100.128.0199.24PDDZ-1G-255.150.000.006.680.010.050.030.020.050.3027.760.159.2299.43PDDZ-1G-358.250.090.087.000.040.000.000.010.080.9125.750.117.0599.41PDDZ-1G-460.050.040.007.480.010.020.040.000.000.1725.050.146.5099.55PDDZ-1G-559.760.030.067.540.020.020.010.010.000.4125.080.236.5599.78PDDZ-1G-658.640.000.007.220.000.000.020.000.000.3025.510.227.2999.22PDDZ-1I-159.550.020.007.700.000.050.000.000.020.3924.820.186.6199.37PDDZ-1I-255.290.010.008.770.300.000.020.050.070.7026.470.176.8698.71PDDZ-1I-359.060.090.017.480.000.030.020.010.000.2625.100.136.8099.00PDDZ-1I-458.760.010.057.130.000.000.010.000.000.1425.700.087.6999.67PDDZ-1I-559.110.100.007.480.000.000.000.000.010.5725.230.296.7799.63RCYT-1A-259.550.000.007.430.010.030.010.010.000.6524.790.326.7799.56RCYT-1A-359.200.040.007.090.010.020.010.010.000.4925.170.197.2299.47RCYT-1A-457.930.050.006.800.020.000.000.010.000.4526.510.198.60100.55RCYT-1C-159.100.020.007.470.020.080.130.000.000.5624.750.256.5798.94RCYT-1C-259.950.020.007.400.060.000.040.020.030.4524.230.336.5099.05RCYT-1C-359.960.080.027.350.000.060.020.000.000.5624.430.296.6599.50RCYT-1C-458.410.070.006.930.000.000.010.010.060.5725.240.287.3398.91RCYT-1D-859.660.020.007.500.030.010.080.020.000.5724.530.316.2699.04RCYT-1D-960.020.030.047.530.010.050.040.010.000.6524.480.296.5299.68RSZT-3D-165.270.000.009.120.010.000.030.000.000.1622.040.222.6099.52RSZT-3D-255.690.040.005.830.070.010.050.040.070.4326.760.619.2598.98RSZT-3D-365.210.000.049.550.000.040.060.000.050.1422.030.202.3599.76RSZT-3D-456.970.000.016.280.000.000.080.020.000.5426.420.438.3299.12RSZT-3E-164.620.110.009.030.000.000.040.020.000.5621.890.282.8099.33RSZT-3E-265.510.000.009.430.000.010.000.010.000.8021.430.291.9499.47RSZT-3E-356.740.000.076.080.900.070.030.040.000.4525.710.478.8099.34RSZT-3E-459.640.000.037.580.020.010.000.010.000.2924.810.316.5699.25RSYZ-1A-254.260.070.025.200.010.050.070.030.000.5327.940.5310.5999.34RSYZ-1A-355.450.000.005.530.000.050.010.040.000.5927.120.429.6998.95RSYZ-1B-352.220.030.013.990.000.020.030.060.040.4130.120.4813.09100.52RSYZ-1C-151.830.040.004.100.050.000.000.060.030.4929.460.5912.4299.06RSYZ-1C-261.620.000.007.530.000.020.030.000.001.1624.130.325.55100.37RSYZ-1D-157.230.000.106.070.040.010.040.040.010.6126.980.498.83100.45RSYZ-1D-350.840.000.073.460.000.040.000.070.000.3730.770.5113.7999.92RSYZ-1F-159.500.000.007.310.000.050.000.000.000.7924.600.386.7199.33RSYZ-1F-564.420.050.0210.120.000.050.000.020.010.3421.660.222.5399.45

圖3 膠東石英閃長脈巖和閃長脈巖中黑云母礦物SiO2與主量元素含量對比圖Fig.3 The plots of SiO2 against selected major element contents of biotite from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula

圖4 黑云母球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized immobile trace element patterns (b) of biotite from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

4 礦物地球化學特征

4.1 黑云母

本次研究脈巖中黑云母礦物主量元素分析數(shù)據(jù)如表1所示，原位微量元素分析數(shù)據(jù)如表2所示。

閃長脈巖中的黑云母以高MgO含量(11.2%～17.3%)和低FeOT含量(10.5%～19.6%)為特征，CaO含量在檢測線以下，其余主量元素含量變化范圍相對較大：Al2O3(13.2%～16.7%)、K2O(8.95%～10.4%)、TiO2(1.82%～5.64%)及SiO2(33.9%～37.1%)(圖3)。根據(jù)謝應雯和張玉泉(1987)提出的黑云母MF值分類方法，以22個氧離子為標準計算黑云母陽離子數(shù)，MF=2Mg/(Mg+Fe2++Mn)，為鎂黑云母與富鎂黑云母(MF：1.00～1.49)。閃長脈巖中的黑云母礦物有一定程度的LREE含量浮動與Eu正異常，并存在明顯的LILE富集與HFSE虧損(圖4)。

石英閃長脈巖中的黑云母則具有較低的MgO含量(10.4%～12.6%)與較高的FeOT含量(18.5%～20.7%)，且Al2O3(13.9%～15.1%)、K2O(9.14%～10.6%)、TiO2(3.30%～5.39%)及SiO2(34.4%～36.8%)含量變化范圍相對狹小，但CaO含量同樣在檢測線以下(圖3)。石英閃長脈巖中的黑云母為富鐵黑云母與鎂黑云母(MF：0.96～1.08)。微量元素分析結果與閃長脈巖類似，有一定程度的LREE含量浮動與明顯的Eu正異常，并存在LILE富集與HFSE虧損現(xiàn)象(圖4)。

圖5 膠東石英閃長脈巖和閃長脈巖中斜長石礦物SiO2與主量元素含量對比圖Fig.5 The plots of SiO2 against selected major element contents of plagioclase from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula

4.2 斜長石

脈巖中斜長石礦物主量元素數(shù)據(jù)如表1所示，原位微量元素數(shù)據(jù)如表2所示。

圖6 斜長石球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and (b) primitive mantle-normalized immobile trace element patterns of plagioclase from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

閃長脈巖中的斜長石多為半自形細粒結構，單礦物成分相對均一，無環(huán)帶現(xiàn)象。整體主量元素含量變化范圍相對較大：Al2O3(21.4%～30.8%)、Na2O(3.46%～10.1%)、CaO(1.94%～13.8%)及SiO2(50.8%～65.5%)(圖5)。斜長石牌號為10～69，主要為中長石(60%)，還有少量鈉長石(23%)和拉長石(16%)。微量元素方面，閃長脈巖的斜長石呈現(xiàn)出明顯的LREE富集與HREE虧損，以及Eu正異常，并存在LILE富集與HFSE虧損現(xiàn)象(圖6)。

石英閃長脈巖中斜長石粒度相對較大，且部分斜長石礦物出現(xiàn)明顯的環(huán)帶結構。整體上，石英閃長脈巖中的斜長石Al2O3(22.7%～28.4%)、Na2O(5.58%～9.16%)、CaO(3.33%～11.0%)及SiO2(54.3%～63.8%)的含量變化范圍相比較于閃長脈巖中更為狹小(圖5)。石英閃長脈巖中的斜長石牌號為17～52，絕大多數(shù)都是中長石(90%)。微量元素方面，與閃長脈巖的斜長石表現(xiàn)出相同的稀土元素特征，并存在LILE富集與HFSE虧損現(xiàn)象(圖6)。

5 討論

5.1 巖石成因

5.1.1 石英閃長脈巖

早期研究表明，膠東石英閃長脈巖具有埃達克質特征，即較高的全巖SiO2和Al2O3含量，高Sr/Y(76～149)與La/Yb(41～91)比值，指示其源于華北克拉通東部古老的加厚下地殼部分熔融(Liuetal., 2018)。然而，該地區(qū)石英閃長脈巖較高的Mg#值(50～60，高于純地殼熔融物)和Cr(30.4×10-6～76.6×10-6)和Ni(6.03×10-6～45.5×10-6)含量具有一定的地幔特征，且與源自華北克拉通加厚下地殼的玲瓏花崗巖(160～144Ma)相比，石英閃長脈巖具有較低的(87Sr/86Sr)i值和較高的εNd(t)、εHf(t)值，上述證據(jù)表明其母巖漿并非單一來源，很可能涉及一定的幔源物質(Liangetal., 2018; Liuetal., 2018)。本次研究通過礦物學特征和礦物微區(qū)地球化學特征，對石英閃長脈巖母巖漿演化過程進行詳細解釋，并對流體混入、構造擾動，擴散作用等多種可能影響石英閃長脈巖成因的因素進行討論，進而更加準確地解釋膠東石英閃長脈巖的成因。

本次研究石英閃長脈巖中黑云母的CaO含量均低于檢測線，說明其結晶后基本沒有受到大氣流體循環(huán)或巖石后期蝕變(如綠泥石化或絹云母化)的改造(Kumar and Pathak, 2010; 王剛等, 2014)。與此同時，石英閃長脈巖中斜長石礦物以良好線性變化特征從高鈣基性斜長石向高鈉酸性斜長石轉變(圖5)，說明斜長石均來自母巖漿的分離結晶，結晶后并未遭受后期改造(陳斌等, 2006)。因此，石英閃長脈巖中黑云母和斜長石礦物形態(tài)特征及微區(qū)地球化學變化均可以指示母巖漿的整體演化過程。

巖漿演化過程中流體混入與構造擾動是兩個影響結晶礦物物質組分的重要因素(Guoetal., 2018)。Stone (2000)研究表明，黑云母中的Fe2+/(Fe2++Mg)比值范圍反映該礦物形成后是否有大氣流體，俯沖流體或變質流體改造，黑云母礦物未受到后期流體影響時為原生黑云母，其Fe2+/(Fe2++Mg)比值僅由母巖漿組分決定因而相對穩(wěn)定，表現(xiàn)為例如0.575～0.599、0.320～0.368、0.349～0.430等小范圍波動。本次研究膠東石英閃長脈巖中黑云母礦物具有變化范圍較小的Fe2+/(Fe2++Mg)比值范圍(0.4568～0.5127)，符合原生黑云母特征，且黑云母礦物的生成貫穿母巖漿演化過程，因此母巖漿在巖漿演化過程中并沒有明顯的大氣流體，俯沖流體或變質流體混入。構造作用往往會導致巖漿房溫壓條件大幅度改變，進而影響結晶礦物的組分(Guoetal., 2018)。黑云母結晶溫壓計算方法參照Henryetal. (2005)和Uchidaetal. (2007)，即以22個氧離子數(shù)為標準，當滿足條件Ti陽離子在0.04～0.60范圍內，(XMg=Mg/(Mg+Fe))在0.275～1.00范圍內時，T(℃)={[ln(Ti)-a-c(XMg)3]/b}0.333，XMg=Mg/(Mg+Fe)，a=-2.3594，b=4.6482×10-9，c=-1.7283；P(×100MPa)=3.03×TAl-6.53(±0.33)。通過計算，本次研究石英閃長脈巖中黑云母礦物Ti陽離子數(shù)為0.36～0.59，XMg值為0.49～0.54，均符合上述條件。計算結果表明石英閃長脈巖中的黑云母礦物結晶溫度和壓力分別為T=698～766℃，P=0.80～1.27kbar，該溫度變化范圍相對較小，且與前人對其他在封閉條件下黑云母礦物從巖漿中結晶的溫度范圍研究成果近似(T=629～684℃, 郭耀宇等, 2015)，說明石英閃長脈巖的形成未受明顯的構造影響。此外，膠東石英閃長脈巖中斜長石成分相對單一，90%屬于中長石，且只有部分大顆粒斜長石具有環(huán)帶結構，這表明巖漿房整體經(jīng)歷了一個相對穩(wěn)定的結晶過程。同時，當巖漿受到構造作用影響時，會造成礦物晶體的快速結晶進而導致斜長石礦物無法與宿主熔體達到充分平衡，且容易受到巖漿房邊界層成分的強烈影響而富含F(xiàn)e和Mg元素(Singeretal., 1995)。本次研究石英閃長脈巖中的斜長石礦物鐵鎂含量均相對較低(Fe：1127×10-6～3179×10-6；Mg：10.4×10-6～117.4×10-6)，且與未受構造作用影響的中酸性火成巖斜長石礦物相比較鐵鎂元素含量范圍相近甚至更低(Fe：1460×10-6～4422×10-6；Mg：0.3×10-6～367.2×10-6；Guoetal., 2018)。綜上所述，膠東石英閃長脈巖巖漿在演化過程中基本未受到大氣流體，俯沖流體或變質流體混入或構造作用的影響。

膠東石英閃長脈巖中黑云母顯示出較小的MF范圍(0.96～1.08，平均1.00)，同時具有鎂黑云母和鐵黑云母的特征，這兩類黑云母通常指示下地殼或殼幔混合源區(qū)(謝應雯和張玉泉, 1987)。此外，通過結晶壓力可計算結晶深度，采用P=ρ×g×H換算，其中ρ=2700kg/m3，g=9.8m/s2，石英閃長脈巖中黑云母礦物結晶深度為3.05～4.85km，平均深度為3.95km，指示下地殼區(qū)域。這與前人對膠東石英閃長脈巖全巖地球化學特征研究所得到的巖漿源區(qū)一致，由此推測石英閃長脈巖源區(qū)很可能為華北克拉通東部古老的加厚下地殼(Liuetal., 2018)。

膠東石英閃長脈巖中的斜長石礦物90%屬于中長石，且只有部分大顆粒斜長石具有環(huán)帶結構，這表明巖漿房整體經(jīng)歷了一個相對穩(wěn)定的結晶過程，混入的幔源巖漿含量較低(陳斌等, 2006)。斜長石環(huán)帶均為正環(huán)帶，核部小且富鈣，邊部寬且富鈉，少量環(huán)帶邊部出現(xiàn)一定的富鈣現(xiàn)象(圖7)。此外，從核部到邊部Mg和Al元素含量明顯降低(核部Mg=25.31×10-6～60.73×10-6，平均38.13×10-6，Al2O3=25.23%～28.41%，平均26.52%；邊部Mg=10.41×10-6～47.65×10-6，平均25.04×10-6，Al2O3=22.72%～26.80%，平均25.28%)，Si含量則逐漸上升(核部SiO2=54.26%～59.27%，平均57.22%；邊部SiO2=55.29%～63.80%，平均59.16%)，說明環(huán)帶斜長石中富鈣的小核很可能代表早期從基性巖漿中結晶出的斜長石殘留，而邊部相對富鈉的斜長石則來源于晚期下地殼漿(圖5)。同時，石英閃長脈巖中其余無環(huán)帶結構的斜長石Si和Al元素含量特征與環(huán)帶斜長石邊部近似(Al2O3=23.40%～27.76%，平均25.48%；SiO2=57.45%～62.30%，平均59.15%)，說明其同樣形成于巖漿演化晚期的下地殼源區(qū)(圖5)，指示下地殼區(qū)域為石英閃長脈巖巖漿的主要演化區(qū)域，且?guī)r漿房中的殼?；旌献饔糜邢?，主要發(fā)生在演化早期階段，少量環(huán)帶斜長石邊部的鈣含量升高現(xiàn)象說明后期還可能也有少量的鎂鐵質巖漿混入。此外，石英閃長脈巖中黑云母礦物中SiO2含量與結晶溫度良好的負相關說明隨著巖漿演化程度加深，早期混入的基性巖漿逐漸減少，殘余巖漿中SiO2含量增高，巖漿房溫度緩緩降低，最后出現(xiàn)一定升溫，對應上述后期的少量鎂鐵質巖漿的二次混入(圖8)。

圖7 石英閃長脈巖中環(huán)帶斜長石礦物鏡下照片與其核部到邊部An和FeOT含量變化圖Fig.7 The photomicrograph of the zoned plagioclase phenocrysts from quartz diorite dikes in Jiaodong Peninsula with the variations of An and FeOT from core-to-rimEach row represents the composition of a single crystal as determined by EMPA

圖8 石英閃長脈巖黑云母礦物SiO2與結晶溫度相關圖Fig.8 Diagram of SiO2 against crystallization temperature of biotite from quartz diorite dikes in the Jiaodong Peninsula

綜上所述，膠東石英閃長脈巖源自下地殼部分熔融，并在巖漿演化早期和晚期有一定程度幔源鎂鐵質巖漿混入，整個過程并未受到的大氣流體，俯沖流體或變質流體混入與構造作用的影響。

5.1.2 閃長脈巖

前人對膠東閃長脈巖的研究發(fā)現(xiàn)其具有高Mg#值，高MgO、Cr、Ni含量等地幔源區(qū)特征。同時，閃長脈巖中LILE與LREE富集以及HFSE虧損的特征與阿留申島弧玄武巖一致，而后者源自俯沖板釋放流體引起的地幔楔橄欖巖部分熔融作用(Liuetal., 2017)。此外，膠東閃長脈巖具有較高的Rb/Y比與全巖(87Sr/86Sr)i值，以及較低的Nb/Zr、Th/Yb、Hf/Sm比和負εNd(t)、εHf(t)特征，這與膠東同期島弧基性脈巖相似，也指示有俯沖板塊衍生流體參與的富集巖石圈地幔源區(qū)(Maetal., 2014; Dengetal., 2017a)。因此該區(qū)閃長脈巖很可能源自由俯沖板塊流體或熔體交代所形成富集巖石圈地幔部分(Tanetal., 2007; Liuetal., 2017)。

本次研究中的膠東閃長脈巖黑云母礦物具有較高的MgO含量，較低的FeOT含量，以及檢測線以下的CaO含量，說明其結晶后基本沒有受到大氣流體或后期變質作用(如綠泥石化和絹云母化)的影響(Kumar and Pathak, 2010; 王剛等, 2014)。閃長脈巖中斜長石礦物主量元素變化同樣具有良好線性特征(圖5)，說明斜長石從母巖漿分離結晶后并未遭受后期改造(陳斌等, 2006)。此外，閃長脈巖中斜長石礦物沒有明顯的環(huán)帶結構，說明巖漿分離結晶過程中處于較為均一的狀態(tài)。前人對于膠東閃長脈巖的Sr-Nd同位素分析發(fā)現(xiàn)其全巖(87Sr/86Sr)i值并未隨著SiO2含量升高而增加，且εNd(t)與SiO2含量也無線性變化關系。且脈巖的Sr(498×10-6～967×10-6)和Ba(1093×10-6～1837×10-6)含量遠高于大陸地殼平均值(Sr=325×10-6, Ba=390×10-6; Rudnick and Fountain, 1995)，說明閃長脈巖巖漿在熔融演化過程中沒有受到地殼污染(Liuetal., 2018)。

膠東閃長脈巖中黑云母MF值(MF：1.00～1.49，平均1.17)說明其主要為鎂黑云母，指示深部地幔巖漿源區(qū)(謝應雯和張玉泉, 1987)。黑云母中的Fe2+/(Fe2++Mg)比值范圍較大(0.25～0.49)，說明母巖漿中結晶的黑云母礦物很可能受到了大氣流體、俯沖流體或變質流體的影響(Stone, 2000)。由于源區(qū)為深部地幔且后期沒有殼源巖漿混染，大氣流體與變質流體影響的可能性很小，因此很可能有俯沖相關流體的參與。Pearce and Stern (2006)指出，礦物中Y與HREE元素基本不受俯沖物質改造的影響，閃長脈巖中的斜長石礦物具有大范圍An值以及Fe, Mg, Sr, Ba等元素含量變化，但其Y(0.03×10-6～0.28×10-6)與HREE含量(例如：Gd：0.003×10-6～0.140×10-6；Tb：0.003×10-6～0.031×10-6)相對均一(圖6、圖9)，這些特征指示閃長脈巖母巖漿的演化過程很可能有俯沖相關流體參與。由此推測，膠東地區(qū)閃長脈巖源自有俯沖相關流體參與的深部幔源區(qū)域，與前人通過全巖地球化學特征研究證實的該區(qū)閃長脈巖源自由俯沖板塊流體或熔體交代所形成富集巖石圈地幔部分熔融作用的觀點一致(Tanetal., 2007; Liuetal., 2017)。

圖9 膠東石英閃長脈巖與閃長脈巖斜長石礦物An與代表性微量元素對比圖Fig.9 The plots of An against selected trace element contents of plagioclase from quartz diorite and diorite dikes in the Jiaodong Peninsula

閃長脈巖斜長石中的Y與HREE含量與石英閃長脈巖環(huán)帶斜長石核部元素含量(Y：0.08×10-6～0.18×10-6；Gd：0.060×10-6～0.200×10-6；Tb：0.006×10-6～0.039×10-6)近似，說明后者的富鈣殘留小核很可能與閃長脈巖為同一源區(qū)。同時，本次研究中閃長脈巖的斜長石礦物在微量元素含量上有明顯差異(如：Fe, Mg, Sr, Ba等元素)(圖9)。斜長石中Sr(124×10-6～5089×10-6)和Ba(64×10-6～1861×10-6)元素存在明顯的大范圍含量變化，已有研究表明這一現(xiàn)象主要是由母巖漿中該礦物的分配系數(shù)或熔體成分改變引起(Blundy and Wood, 1991; Bédard, 2006)。斜長石礦物中元素分配系數(shù)與其An值具有直接聯(lián)系，然而本次研究中膠東閃長脈巖中斜長石的Sr和Ba元素含量與An值之間基本不存在線性關系(圖9)，說明分配系數(shù)的變化不是造成斜長石微量元素的差異的主要因素(Blundy and Wood, 1994)。由此推測，閃長脈巖中斜長石Sr和Ba元素含量差異很可能與演化過程中母巖漿成分變化相關。貫穿整個巖漿演化過程的黑云母礦物中Si與Al含量呈現(xiàn)良好的線性變化關系，可以代表母巖漿演化過程中的成分改變。通過計算，閃長脈巖中黑云母礦物結晶溫壓條件為T=611～816℃，P=0.47～1.82kbar，結晶溫度與黑云母Al含量有一定正相關關系，同時結晶壓力與Al含量呈高度正相關(圖10)。由此推測膠東地區(qū)閃長脈巖巖漿在深部地幔源區(qū)形成后，母巖漿因不斷上涌減壓結晶成巖導致不同階段結晶的黑云母與斜長石礦物存在較大組分差異，同時少量幔源閃長脈巖巖漿上涌至下地殼區(qū)域參與了石英閃長脈巖的形成，環(huán)帶斜長石中的小核為閃長脈巖巖漿中的斜長石殘留物。

綜上所述，膠東閃長脈巖源自俯沖的板片來源的流體或沉積物混入所形成富集巖石圈地幔源區(qū)，閃長脈巖巖漿形成后且未受到殼源物質的混染，在上涌過程中經(jīng)歷減壓結晶成巖，同時少量幔源閃長脈巖巖漿上涌至下地殼區(qū)域參與形成石英閃長脈巖，環(huán)帶斜長石中的小核為閃長脈巖巖漿斜長石殘留物。

圖10 閃長脈巖黑云母礦物Al2O3與結晶溫度相關性圖及與結晶壓力相關性圖Fig.10 Diagrams of Al2O3 against crystallization temperature and against crystallization pressure of biotite from diorite dikes in Jiaodong Peninsula

5.2 地質構造背景

大量研究已經(jīng)證明，華北克拉通東部在晚中生代處于伸展環(huán)境中，其巖石圈經(jīng)歷了大規(guī)模減薄事件，并伴有大量的巖漿活動(Menziesetal., 1993; Dengetal., 2003a; Yangetal., 2007)。膠東早白堊世石英閃長脈巖與閃長脈巖巖漿也在此背景下形成。但是，該區(qū)巖石圈減薄的機制有多種觀點。本次研究膠東脈巖中造巖礦物微區(qū)地球化學特征發(fā)現(xiàn)，其地幔源區(qū)有明顯的洋殼俯沖相關流體的加入，這與Dengetal. (2017b)提出的古太平洋板回撤導致的熱-機械侵蝕模型相一致。約178Ma以來，華北克拉通最東部經(jīng)歷古太平洋板塊低角度向西俯沖交代(Maruyamaetal., 1997; Li and Li, 2007; Dilek and Sandvol, 2009; Maoetal., 2011)。自160Ma起，古太平洋板塊改變了俯沖方向，并隨后開始板塊回撤(Wuetal., 2007; Jiangetal., 2010; Maoetal., 2011; Maetal., 2014)，這一過程導致了華北克拉通東部強烈的構造活動和區(qū)域性變形(Wuetal., 2007; Jiangetal., 2010; Maoetal., 2011)，最終導致軟流圈地幔上升，使得巖石圈地幔熔融-減薄(Maetal., 2014; Dengetal., 2017a)。膠東半島深部軟流圈地幔侵蝕加熱導致了膠東半島富集巖石圈地幔的部分熔融，形成早白堊世閃長脈巖。隨后，部分幔源鎂鐵質巖漿持續(xù)上涌加熱導致加厚的古下地殼部分熔融形成石英閃長脈巖。

6 結論

本文利用電子探針(EMPA)與激光剝蝕電感藕合等離子質譜(LA-ICP-MS)技術分析了膠東早白堊世中-酸性脈巖中主要造巖礦物(斜長石和黑云母)的主、微量元素組成；并結合巖石地球化學特征，對膠東中生代中-酸性脈巖的巖漿源區(qū)和巖漿演化進行了研究探討。主要結論包括：

(1)本次研究脈巖的黑云母與斜長石礦物均沒有受到大氣流體循環(huán)或巖石后期蝕變(如綠泥石化或絹云母化)的改造，為原生礦物。

(2)本次研究中膠東石英閃長脈巖源自加厚下地殼部分熔融，并在巖漿演化早期和晚期有一定程度幔源鎂鐵質巖漿混入，整個過程并未受到的大氣流體，俯沖流體或變質流體混入與構造作用的影響。

(3)本次研究中膠東閃長脈巖源自俯沖板片來源的流體或沉積物混入所形成富集巖石圈地幔源區(qū)，閃長脈巖巖漿形成后且未受到殼源物質的混染，在上涌過程中經(jīng)歷減壓結晶成巖，同時少量幔源閃長脈巖巖漿上涌至下地殼區(qū)域參與形成石英閃長脈巖，環(huán)帶斜長石中的小核為閃長脈巖巖漿斜長石殘留物。

(4)膠東早白堊世中-酸性脈巖形成于古太平洋板俯沖-回撤導致的熱-機械侵蝕誘發(fā)巖石圈地幔減薄背景下，軟流圈地幔上涌加熱導致了膠東富集巖石圈地幔的部分熔融，形成了地幔熔體。這些幔源熔體經(jīng)歷分離結晶形成早白堊世閃長脈巖。隨后，部分幔源鎂鐵質巖漿持續(xù)上涌加熱導致加厚的古下地殼部分熔融形成石英閃長脈巖。

致謝 感謝鄧軍教授在工作中的指導，感謝團隊老師與同學們給予的幫助，感謝兩位審稿人的寶貴建議！謹以此文恭祝翟裕生院士九十大壽，祝您日月昌明，松鶴長春。