遲乃杰,于學(xué)峰,孫雨沁,馬祥縣,張偉,張晨西,申穎,李敏,郭廣軍,徐珺
1) 山東省地質(zhì)科學(xué)研究院自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室,山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室,濟南,250013;2) 山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島,266590
內(nèi)容提要:膠東地區(qū)大規(guī)模金成礦作用與中生代郭家?guī)X期巖漿活動關(guān)系緊密,但針對膠東郭家?guī)X期巖漿巖體的成因仍存在不同認(rèn)識。筆者等選擇焦家金礦帶北段與金礦具有時空關(guān)系的郭家?guī)X期叢家?guī)r體作為研究對象,開展系統(tǒng)巖相學(xué)、地球化學(xué)、LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb年代學(xué)及Sr—Nd同位素研究。叢家?guī)r體花崗巖的 Na2O/K2O分別為0.69~1.23,Na2O+K2O值為7.29%~9.58%,A/CNK值為1.39~1.51,為高鉀鈣堿性系列過鋁質(zhì)花崗巖;叢家?guī)r體具有輕稀土富集、重稀土虧損、負(fù)銪異常(0.41~0.68)、大離子親石元素Ba、Sr等富集、Nb、Ta、Ti等高場強元素虧損、以及高Sr/Y值(81.59~235.5)等巖石地球化學(xué)特征;叢家?guī)r體鋯石LA-MC-ICP-MS的U-Pb年齡為126.1±0.3 Ma,可以代表叢家?guī)r體結(jié)晶年齡;巖體n(87Sr)/ n(86Sr) 值為0.711463,其低于地殼的平均值(0.7170),高于地幔的平均值(0.7090),表明其有幔源物質(zhì)的參與;[n(87Sr)/ n(86Sr)]i 為0.711117,?Nd (t)的值為-17.14,虧損地幔模式年齡( TDM2 ) 為3396 Ma。綜合分析成因為幔源基性巖漿與下地殼重熔中酸性巖漿發(fā)生混合而成,并在上侵過程中受到玲瓏期花崗巖的同化混染,是典型幔源物質(zhì)直接參與混合的殼?;旌铣梢虻幕◢弾r。
膠東地區(qū)已成為世界第三大金礦區(qū),國內(nèi)千噸級的三山島、焦家、招遠(yuǎn)等金礦均分布在該地區(qū)(鄧軍等,2006; 楊立強等,2014; Deng Jun et al.,2020; 遲乃杰等,2021; 宋明春等,2022; Chi Naijie et al.,2022)。膠東地區(qū)的金成礦研究,特別是金的來源等問題一直是礦床學(xué)研究的熱點,而其與同期巖漿巖關(guān)系研究是其中的重要方向。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的與金礦關(guān)系密切的中生代花崗巖及基性脈巖,針對這些巖漿巖,地質(zhì)學(xué)家已開展了大量研究,目前對膠東地區(qū)的巖漿巖與金成礦的關(guān)系主要有3種認(rèn)識:① 與玲瓏期花崗巖和郭家?guī)X期花崗巖有關(guān)(于學(xué)峰等,2012; 羅賢東等,2014; 田杰鵬等,2016);② 與偉德山期花崗巖有密切關(guān)系(宋明春等,2015; Song Mingchun et al.,2015; 田瑞聰?shù)?2022);③ 與同時期的基性侵入巖有關(guān),金礦物質(zhì)來源為富集巖石圈地幔(祝德成等,2018; 陳玉民等,2019; Deng Jun et al.,2019;王慶飛等,2019)。郭家?guī)X期花崗巖是最主要的賦礦圍巖(宋英昕等,2020),也是區(qū)內(nèi)開展研究較多的中生代巖漿巖,但是關(guān)于該期巖漿巖的成因也仍存有不同認(rèn)識,目前主要有5類:① 郭家?guī)X期花崗巖為高Ba—Sr花崗巖,由下地殼年輕的鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融形成的中性巖漿與膠東巖群部分熔融形成的酸性巖漿混合形成(劉躍等,2014; 王中亮等,2014); ② 郭家?guī)X期花崗巖為下地殼鎂鐵質(zhì)巖石脫水部分熔融作用形成的(楊進輝等,2003);③ 既有地殼來源,又有地幔物質(zhì)來源,是下地殼酸性巖漿與幔源基性巖漿混合作用的結(jié)果(徐金方等,1989; 曲曉明等,2000; 陳廣俊等,2014; 宋英昕等,2020; 遲乃杰等,2021;于曉衛(wèi)等,2021);④ 地球化學(xué)特征類似于高鍶低釔中酸性巖(aidakite),為俯沖增厚的大陸地殼部分熔融形成(Zhang Juan et al.,2010; Hou Minglan et al.,2007; Deng Jun and Wang Qingfei et al.,2016; Deng Jun et al.,2017),也可能是弧環(huán)境榴輝巖相壓力條件下洋殼玄武質(zhì)巖石的部分熔融(羅賢東等,2014);⑤ 形成于碰撞造山晚期,主要由膠東巖群重熔—交代形成(林景仟等,1990; 關(guān)康等,1997)。綜合而言,目前分歧點主要在于:①是幔源基性巖漿是直接參與巖漿混合;② 還是幔源巖漿先底侵在下地殼形成鐵鎂質(zhì)巖石,再發(fā)生部分熔融后上侵成巖? 針對這兩個不同認(rèn)識仍需要通過進一步工作進行解答。近年來“穿地殼巖漿系統(tǒng)”的提出(Cashman et al.,2017; Magee et al.,2018; Sparks et al.,2019; 謝元惠等,2021)以及深反射地震所識別的“小位移量超殼走滑斷裂”的發(fā)現(xiàn)(Yu Xuefeng et al.,2018),為本地區(qū)郭家?guī)X期巖漿巖的成因研究提供了新的思路和方向。
基于膠西北地區(qū)郭家?guī)X期叢家?guī)r體與早白堊世金成礦作用具有密切關(guān)系,筆者等對其開展了詳細(xì)的野外考察、巖相學(xué)觀察、巖石地球化學(xué)、年代學(xué)研究和Sr—Nd 同位素研究,揭示了叢家?guī)r體的地球化學(xué)特征,約束了叢家?guī)r體的形成時代及巖石成因,判定了其成巖構(gòu)造環(huán)境,為膠西北金礦形成相關(guān)的巖漿成因及大地構(gòu)造演化等研究進行了補充完善,對深化理解膠東中生代早白堊世大規(guī)模金成礦的大地構(gòu)造背景及巖漿演化具有一定的意義。
膠西北位于膠東半島膠遼隆起區(qū)膠北隆起膠北凸起(張增奇等,2014),西側(cè)為超大型郯廬斷裂帶,南側(cè)為蘇魯超高壓變質(zhì)帶(圖1a)。膠西北地區(qū)斷裂發(fā)育,主要為NNE向斷裂,以三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂為主,次級斷裂主要為NNE向望兒山斷裂,靈北斷裂,這些均為金礦的控礦斷裂。區(qū)內(nèi)地層以膠東巖群為主,呈包體狀零星分布于膠西北地體中,主要為黑云變粒巖、英云閃長質(zhì)片麻巖、斜長角閃巖等(楊立強等,2006; 宋明春等,2010; 范宏瑞等,2016)。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,主要為中生代花崗巖,由晚侏羅世玲瓏期二長花崗巖(166~146 Ma)、早白堊世郭家?guī)X期花崗巖(133~123 Ma)、偉德山期的花崗巖(120~109 Ma)組成(王來明等,2021);其中與金礦具有時空聯(lián)系的主要為早白堊世的郭家?guī)X期和偉德山期花崗巖。區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育,主要呈NNE向,主要為煌斑巖、閃長玢巖、輝綠玢巖等基性脈巖。本次工作研究的郭家?guī)X期花崗巖在膠西北地區(qū)呈 NEE 向串珠狀分布的巖體侵入于玲瓏期花崗巖中,焦家斷裂帶附近主要發(fā)育上莊、北截、叢家?guī)r體 (圖1b)。
圖1 膠東地區(qū)地質(zhì)簡圖(a) (據(jù)遲乃杰等,2021)與研究區(qū)叢家?guī)r體地質(zhì)簡圖(b)
本次工作區(qū)主要研究對象為膠西北焦家斷裂北段龍口、招遠(yuǎn)境內(nèi)的郭家?guī)X期叢家?guī)r體(圖1c)。叢家?guī)r體以叢家村為中心呈環(huán)帶狀出露,產(chǎn)出于玲瓏期花崗巖中;巖體自西向東,包體含量逐漸增加;包體發(fā)育的東部巖體可見明顯巖漿混合現(xiàn)象及鉀長石的反環(huán)帶現(xiàn)象(圖2a—d)。叢家?guī)r體巖性主要為似斑狀中粗粒二長花崗巖,斑晶發(fā)育不均勻,但大小基本一致,在(1×1) cm2~(1×3) cm2不等;巖石整體為灰白色,似斑狀結(jié)構(gòu),花崗結(jié)構(gòu),主要由鉀長石(28%~37%)、斜長石(28%~35%)、石英(24%~28%)、黑云母(3%~7%)組成,見少量磷灰石、鋯石、榍石等副礦物(圖2e—g)。
圖2 膠西北叢家?guī)r體花崗巖巖相學(xué)特征:(a) 野外剖面巖漿混合照片; (b) 手標(biāo)本照片;(c)野外暗色鐵鎂質(zhì)包體及鉀長石反環(huán)帶現(xiàn)象; (d) 巖漿混合后期照片; (e)角閃石與黑云母; (f)不規(guī)則狀石英; (g)自形斜長石
筆者等在龍口上夼村、招遠(yuǎn)宅科村采集叢家?guī)r體樣品共計9塊,包括二長花崗巖(8塊)和鐵鎂質(zhì)包體(ZK0809-2-1)一塊。所有樣品均作了主量、微量元素分析,并選擇代表性的樣品(SK0718-b1、ZK0815-b1)作了LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年,選擇了新鮮樣品(SK0718-b8、SK0719-b11)進行Sr—Nd同位素分析。
全巖主、微量、稀土元素測試在自然資源部濟南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。將新鮮巖石樣品(300 g左右)粉碎到200目,主量元素分析采用濕化學(xué)分析法完成,SiO2和燒失量為重量法完成;CaO、MgO和FeO主要為容量法完成。運用離子發(fā)射光譜儀(IRISIntrepidII,ICP-AES)、原子熒光光譜儀(AFS-820)、等離子質(zhì)譜儀(XSERIES2,ICP-MS)等完成微量元素和稀土元素分析,國家標(biāo)準(zhǔn)為《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》(GB/T14506-2010),主量元素的測定相對誤差低于5%,微量元素的測定相對誤差低于10%(張??频?2011; 高志軍等,2015)。
叢家?guī)r體鋯石單礦物挑選、制靶、陰極發(fā)光(CL)照相等委托廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)公司完成;詳細(xì)制靶和實驗流程參照宋彪等(2002)。測試工作在自然資源部濟南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心利用LA-MC-ICP-MS完成鋯石U-Pb測年工作,用標(biāo)樣U—Th—Pb同位素含量及年齡對測試結(jié)果進行校正,根據(jù)實測的n(204Pb)進行普通鉛校正。單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ,加權(quán)平均年齡誤差為98%可信度。數(shù)據(jù)處理由實驗室工作人員完成,程序為Squid和Isoplot,實驗詳細(xì)方法參考舒磊等(2022)。
本次采集的叢家?guī)r體樣品的Sr—Nd同位素分析主要在廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司的完成,其采用熱電離質(zhì)譜法(ISOPROBE-T)對全巖Sr—Nd同位素進行了測定。將100 mg樣品粉末溶解在HF+HNO3+HClO4混合物中,采用常規(guī)陽離子交換技術(shù)以HCl為洗脫劑分離Sr和Nd,并用熱電離質(zhì)譜儀(TIMS)進行測試。
采用n(86Sr)/n(88Sr)=0.1194和n(146Nd)/n(144Nd)=0.7219對比值數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化;Sr/Nd同位素值測定采用詳細(xì)的實驗Zhang等(2002)。樣品測試的整個過程的國際標(biāo)樣分析結(jié)果分別為Alfa的Nb標(biāo)樣和NBS987 的Sr標(biāo)樣,其n(86Sr)/n(88Sr)=0.710248 ±0.000015(±2σ)、n(146Nd)/n(144Nd)=0.512432±0.000008(±2σ)。
本次工作采集的9塊樣品中,8塊為郭家?guī)X序列叢家?guī)r體的花崗巖巖體樣品,1塊為鐵鎂質(zhì)包體樣品;其主量、微量元素含量及特征見表1。樣品SiO2含量分別為66.37%~72.39%,; Na2O/K2O分別為0.69~1.23;Na2O+K2O值為7.29%~9.58%,在TAS圖解中,樣品投點主要落在石英二長巖范圍(圖3a),在K2O—SiO2圖解上(圖3b),樣品分別落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域;含鋁指數(shù)A/CNK(Al2O3)為1.39~1.51,在A/CNK—A/NK圖解上(圖3c),顯示為過鋁質(zhì)花崗巖;鐵鎂質(zhì)包體(ZK0809-2-1)在TAS圖解中落入二長巖范疇,屬于鉀玄巖系列,與叢家?guī)r體的巖石化學(xué)成分有一定差別。
表1 膠東叢家花崗巖主量元素(%)、微量元素(×10-6)和稀土元素(×10-6)分析結(jié)果
圖3 膠西北叢家?guī)r體花崗巖的TAS圖解(a),K2O—SiO2圖解(b)和A/NK—A/CNK圖解(c)
稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖(圖4a)顯示,整體看叢家?guī)r體的似斑狀花崗巖巖體具有輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的特點;(La/Yb)N=53.38~86.31,表明后期巖漿分異較強烈;ΣREE為145.98×10-6~770.40×10-6,LREE/HREE值為25.21~33.84,指示輕、重稀土發(fā)生了強烈的分異,具有較大的分餾;δEu為0.41~0.68,具有明顯的銪負(fù)異常,δCe為0.97~1.27;鐵鎂質(zhì)包體中ΣREE為1311.75×10-6,LREE/HREE值為28.05,表現(xiàn)出明顯的輕、重稀土的分異,整體趨勢與叢家花崗巖的趨勢一致。
圖4 膠西北叢家?guī)r體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖( a) 和 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖( b) ( 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù) Sun and McDonough,1989)
微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解顯示(圖4b),叢家?guī)r體表現(xiàn)出與膠西北其他郭家?guī)X期花崗巖相似的特征,即大離子親石元素(Ba、Sr等)富集,高場強元素(Nb、Ta、Ti等)虧損;高Sr/Y值81.59~235.5,Rb/Sr值為0.041~0.15;鐵鎂質(zhì)包體顯示Ba、Sr的虧損,與叢家?guī)r體的微量元素特征有一定差別。
叢家?guī)r體花崗巖樣品陰極發(fā)光CL圖像顯示(圖5),鋯石顆粒較大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,振蕩環(huán)帶發(fā)育,長寬比1∶2~1∶3,符合巖漿鋯石的特征,是典型的巖漿結(jié)晶期鋯石;本次所測得的數(shù)據(jù)可以代表巖體形成的年齡,其數(shù)據(jù)可靠性較高。
本次測試共計對兩個樣品61個分析點,具體數(shù)據(jù)結(jié)果見表2;鋯石Th/U值為0.16~1.04,變化范圍較大。結(jié)果中僅有1個樣品分析點為中生代年齡,可見本樣品繼承鋯石較少或是巖漿演化較充分,除去繼承鋯石年齡,其他的59個分析點的n(206Pb)/n(238U)年齡比較相似,都在122.3~132.8 Ma之間,平均值為125.5,兩個樣品的加權(quán)平均值為126.1±0.3 Ma(MSWD=0.52)和125.9±0.5 Ma(MSWD=0),這兩個年齡被解釋為叢家?guī)r體花崗巖的結(jié)晶年齡(圖5)。
對叢家?guī)r體中的花崗巖與煌斑巖樣品進行了 Sr—Nd 同位素測試,并比較了南部的新城巖體與北截巖體的同位素數(shù)值(表3);通過比較顯示三個巖體的花崗巖具有同源巖漿的特性,而煌斑巖則顯示相對差異的來源。叢家?guī)r體花崗巖的n(87Sr)/n(86Sr) 值為0.711463,其低于地殼的平均值(0.717),高于地幔的平均值(0.709),表明其具有與玄武巖源區(qū)巖漿巖相似的花崗巖特征。花崗巖的n(143Nd)/n(144Nd)值為0.511666;通過鋯石的年齡126 Ma計算得出初始Sr—Nd同位素比值跟 ?Nd(t)值,表現(xiàn)出與深部的新城巖體及北部的北截巖體具有相似的同位素組成(圖6a),其[n(87Sr)/n(86Sr))i為0.711119,?Nd(t)的值為-17.17,在?Nd(t)—T圖解上(圖6b)顯示主要落點在古—中元古代地殼區(qū)域;虧損地幔模式年齡(TDM2) 為3398 Ma。
表3 膠東叢家?guī)r體花崗巖的Sr—Nd同位素組成
圖6 膠西北叢家?guī)r體的[n(87Sr)/ n(86Sr)]i vs εNd(t) 圖解(a:據(jù)Defant and Drummond,1990)和 εNd(t) vs T 圖解(b:據(jù)Jahn Bor-ming et al.,1995)
近20年,地質(zhì)學(xué)家針對膠東中生代郭家?guī)X期的花崗巖做了大量的U-Pb測年工作(表4),確定了郭家?guī)X期花崗巖的形成年齡主要集中在123~135 Ma,峰期為126~132 Ma。華北東部中生代巖漿活動與古太平洋板塊俯沖密切相關(guān)(楊進輝等,2021),峰期較長的郭家?guī)X期的巖漿活動是太平洋板塊俯沖及華北克拉通破壞作用的直接產(chǎn)物。
表4 膠東郭家?guī)X期花崗巖年代學(xué)統(tǒng)計表
關(guān)于叢家?guī)r體形成的年代,耿科等(2016)通過SHRIMP測得叢家?guī)r體年齡為127±1 Ma,Yang Liqiang和Badal等(2013)測得該巖體的年齡分別為126±0.6 Ma和123±0.5 Ma;王來明等(2021)測得巖體年齡為131±1 Ma;本次工作測得叢家?guī)r體花崗巖的LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為126.07± 0.3 Ma和125.9± 0.52 Ma,與前人所測結(jié)果基本一致;通過統(tǒng)計膠東郭家?guī)X期的年齡數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)叢家?guī)r體屬于郭家?guī)X期產(chǎn)生花崗巖中較年輕的巖體(圖7),說明形成叢家?guī)r體的巖漿事件是整個連續(xù)的郭家?guī)X期大巖漿事件的中后期事件,同時說明在早白堊世早期,在巖石圈伸展與減薄構(gòu)造體制下,膠東郭家?guī)X期花崗巖經(jīng)歷了多期脈沖式的混合作用過程,伴隨構(gòu)造事件形成連續(xù)的多期花崗巖巖體。
圖7 膠東地區(qū)郭家?guī)X期巖漿巖U-Pb年齡統(tǒng)計頻率直方圖
叢家?guī)r體花崗巖為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)花崗巖,具有高的全堿含量(K2O+Na2O = 7.29%~9.58%),低的Al2O3(14.8%~16.31%) 和 MgO(0.52%~2.27%);稀土元素特征呈現(xiàn)較低且平坦的HREE,以及較明顯的銪負(fù)異常(δEu為0.41~0.68),表明源區(qū)可能有斜長石和石榴子石的分離結(jié)晶殘留(劉躍等,2014; 宋英昕等,2020)。雖然叢家?guī)r體具有高Sr、低Y、重稀土虧損等特征,但在YbN—(La/Yb)N判別圖解中(圖8a),叢家?guī)r體花崗巖樣品點未落入高鍶低釔中酸性巖區(qū)域,其與典型高鍶低釔中酸性巖具有不同的地球化學(xué)特征。叢家?guī)r體具有高的Ba(>2915×10-6)、Sr(>1551×10-6)含量,但在Sr—Rb—Ba 圖解中(圖8b),叢家花崗巖樣品未落入高Ba—Sr花崗巖范疇,其不屬于典型的高Ba—Sr花崗巖,二者可能具有不同的成因,即叢家?guī)r體與鄰近的高Ba—Sr的新城巖體具有不同的成因,可能不是早先幔源巖漿底侵作用形成的年輕鐵鎂質(zhì)地殼部分熔融形成的(Wang et al.,2014)。
圖8 膠西北叢家?guī)r體花崗巖YbN—(La/Yb)N判別圖解(a)(底圖據(jù)Martin et al.,2005)和Sr—Rb—Ba 圖解( b) (底圖據(jù)Tarney and Jones,1994)
叢家?guī)r體花崗巖的εNd(t)=-17.17,高于殼源的玲瓏型花崗巖(-25.1),與膠東地區(qū)的基性脈巖接近(-12.48~-16.87);叢家?guī)r體花崗巖樣品的Nb/Ta值為9.67~18.73,平均值15.13,高于大陸地殼平均值;Rb/Sr值(0.041~0.15)介于上地幔值 (0.034)與地殼值(0.35)之間,反映出母巖漿具有殼幔混合源的特點;樣品Cr、Ni、Co、Sc含量相對高和Zr含量相對低的特征,與幔源巖漿注入的特征類似;叢家?guī)r體的Mg#范圍為41.7~57.1,平均值51,表明有幔源物質(zhì)參與成巖;在εNd(t)—[n(87Sr)/n(86Sr)]i相關(guān)圖中(圖6a),叢家?guī)r體花崗巖落點表明叢家?guī)r體具有殼?;旌系某梢蛱卣?這些地球化學(xué)特征均表明叢家?guī)r體花崗巖為殼?;旌铣梢?。
在εNd(t)—T圖解中(圖6b),顯示叢家?guī)r體母巖漿主要物質(zhì)來源可能為下地殼前寒武變質(zhì)巖基地;鋯石年齡中出現(xiàn)的中生代玲瓏期的鋯石(159.6 Ma),說明后期巖漿上侵可能受到了上地殼玲瓏期花崗巖的混染(耿科等,2016)。謝元惠等(2021)通過對叢家?guī)r體中穿插的閃斜—拉輝煌斑巖中的單斜輝石再循環(huán)晶的研究,識別出地幔來源的巖漿通過復(fù)雜的結(jié)晶路徑向較淺層巖漿儲層上升,其中輝石在不同層級巖漿儲庫內(nèi)發(fā)生熔蝕、交代或再生長,進入最淺層次的巖漿儲庫,最后發(fā)生固結(jié)成巖的過程;結(jié)合叢家?guī)r體內(nèi)廣泛發(fā)育的巖漿混合成因的暗色鐵鎂質(zhì)包體及未完全混合的地質(zhì)現(xiàn)象(圖2a、c、d),說明了幔源基性巖漿可能直接與酸性巖漿的混合,而不是通過先在早期形成年輕鎂鐵質(zhì)地殼再部分熔融形成。
因此筆者等認(rèn)為叢家?guī)r體花崗巖為由幔源物質(zhì)直接參與的殼幔巖漿混合成因形成的花崗巖,即在巖石圈伸展、活化與減薄的構(gòu)造體制下,幔源巖漿底侵與下地殼熔融形成的中酸性巖漿混合,形成的中酸性巖漿繼續(xù)上侵,上侵過程中熔融混染了上地殼(主要為玲瓏的二長花崗巖)的巖石,后期在適當(dāng)?shù)奈恢蒙侠鋮s成巖。
通過深反射地震剖面測量所揭示的研究區(qū)地殼深部精細(xì)結(jié)構(gòu)顯示(Yu Xuefeng et al.,2018),在三大控礦斷裂深部的玲瓏巖體東西兩側(cè)發(fā)育切穿地殼的走滑斷裂,該走滑斷裂與郯廬斷裂帶方位一致,代表是同一應(yīng)力場作用產(chǎn)出;通過地表觀察,在叢家?guī)r體附近發(fā)現(xiàn)了大量的走滑斷裂所產(chǎn)生的花狀構(gòu)造,結(jié)合晚侏羅世畢郭巖體發(fā)生小位移量的位錯,表明該走滑斷裂的存在且是小位移量的。從圖9顯示,該類型小位移量超殼走滑斷裂對應(yīng)于Moho面的破裂和下地殼巖漿房的上侵,表明其為巖漿上涌提供了重要通道。
圖9 膠西北礦集區(qū)的淺層反射地震剖面(據(jù)Yu Xuefeng et al.,2018)
在 Nb—Y 和 Ta—Yb 構(gòu)造環(huán)境判別圖解上(圖10),可以看出叢家?guī)r體的花崗巖主要為火山弧花崗巖;結(jié)合前人關(guān)于華北克拉通破壞的構(gòu)造機制分析,叢家?guī)r體主要形成于太平洋板塊回撤的張性構(gòu)造環(huán)境中(翟明國等,2001; 楊進輝等,2021);大規(guī)模成礦作用往往發(fā)生在巨量巖漿侵入/噴出之后,主要是由于大規(guī)模巖漿活動之后先存的巖漿活動通道在關(guān)閉之前轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w通道(羅照華等,2014; 蘇尚國等,2014)。因此,依托區(qū)內(nèi)深反射地震與穿地殼巖漿系統(tǒng)的研究新進展(謝元惠等,2021)及構(gòu)造環(huán)境分析等,提出了叢家?guī)r體的形成模式。
圖10 膠西北叢家?guī)r體的Nb—Y(a)和Ta—Yb(b)大地構(gòu)造環(huán)境判別圖
在晚侏羅世時期(165~150 Ma),太平洋板塊俯沖,NW—SE向擠壓機制造成了地殼或巖石圈的大規(guī)模破裂,發(fā)育NNE向延伸的左旋壓扭性走滑斷裂(圖11a);郯廬斷裂帶在該時期發(fā)生了大規(guī)模的左旋走滑,在郯廬斷裂帶兩側(cè)的地質(zhì)體內(nèi)部,同樣廣泛發(fā)育同種機制形成的次級、相對較弱的構(gòu)造;Yu Xuefeng等(2018)通過深反射地震工作,在膠西北地區(qū)以及串珠狀的郭家?guī)X期侵入巖下方,發(fā)現(xiàn)了同為左旋走滑斷裂,走滑距離不大,但能夠切穿地殼,導(dǎo)致莫霍面發(fā)生破裂、錯動與疊置的小位移量超殼走滑斷裂;斷裂在破裂的同時即能造成減壓而使其附近的巖石發(fā)生熔融,形成巖漿房,又為后期幔源基性巖漿的上侵提供了通道。
早白堊世時期(136~124 Ma),太平洋板塊俯沖回撤,在NW—SE向伸展環(huán)境下(圖11b),早期形成的小位移量超殼走滑斷裂發(fā)生右旋擴張,為熔融的幔源巖漿上升提供了通道;在板塊運動作用下,巖石圈下部發(fā)生拆沉,導(dǎo)致軟流圈物質(zhì)上涌,富集巖石圈地幔部分熔融,形成的幔源巖漿沿著擴張的走滑斷裂上侵,部分幔源巖漿在上侵的過程中,與下地殼熔融形成的酸性巖漿混合形成中酸性巖漿;在持續(xù)構(gòu)造作用下,巖漿繼續(xù)上侵并在上侵過程中受到上地殼玲瓏期花崗巖的同化混染,最后在玲瓏巖體內(nèi)合適的空間形成一系列沿走滑斷裂展布郭家?guī)X期花崗巖巖體,叢家?guī)r體即是在這種構(gòu)造環(huán)境下形成的。
在中酸性巖漿上侵和板塊伸展構(gòu)造作用下,在上地殼侏羅紀(jì)形成的玲瓏花崗巖與早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系界面附近巖性接觸相對薄弱帶產(chǎn)生一系列拆離斷層(宋明春等,2020),如焦家斷裂、三山島斷裂、招平斷裂等,拆離斷層與一系列近直立擴張的走滑斷裂即為后期成礦熱液運移提供了良好通道,又為成礦流體富集沉淀提供了有利空間。
(1) 通過LA-MC-ICP-MS的U-Pb鋯石年代學(xué)研究,獲得叢家?guī)r體花崗巖的年齡分別為126.1± 0.3 Ma和125.9± 0.5 Ma,與前人所測結(jié)果基本一致,可以代表該叢家?guī)r體形成年代。
(2) 依托穿地殼巖漿系統(tǒng)理論,結(jié)合巖石地殼化學(xué)分析,形成叢家?guī)r體的母巖漿為幔源基性巖漿與下地殼重熔中酸性巖漿發(fā)生混合而成,并在上侵過程中受到玲瓏期花崗巖的同化混染,是典型幔源物質(zhì)直接參與混合的殼?;旌铣梢虻幕◢弾r。
(3) 結(jié)合區(qū)域背景分析,太平洋板塊俯沖回撤構(gòu)造背景下的軟流圈物質(zhì)上涌和下地殼的部分熔融可能是形成叢家?guī)r體花崗巖的動力機制,深反射地震識別的小位移量超殼走滑斷裂的擴展為巖漿快速上侵提供了通道。
致謝:審稿專家對稿件提出了很好的建設(shè)性的修改意見,對提高文章質(zhì)量起了重要作用;中國地質(zhì)大學(xué)(北京)李小偉教授、王文魯博士在野外工作中給予重要指導(dǎo),在此一并表示衷心的謝意。