魯西地區(qū)閃長質(zhì)巖石的成因：年代學、巖石地球化學和Sr-Nd-Hf同位素的證據(jù)*

張偉強 張照錄 張永明高明波 高繼雷 劉麗萍

（1.山東理工大學資源與環(huán)境工程學院 山東淄博 255049；2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 濟南 250100；3.山東省富鐵礦勘查技術開發(fā)工程實驗室 濟南 250100）

華北克拉通在中生代早白堊世時期遭受了嚴重的破壞并伴隨著大規(guī)模的巖漿活動（Menzies et al.，1993；Griffin et al.，1998；Gao et al.，2002），受此影響華北克拉通東部魯西地區(qū)形成了一系列的巖漿巖雜巖體。巖石組成以中性—中偏酸性巖為主，少量基性、中基性巖，主要發(fā)育輝長—閃長質(zhì)巖體，形成時代主要在早白堊世（陳斌等，2005；許文良等，2006；Yang et al.，2007；鐘軍偉等，2012；郭譜，2014）。同時受沂沭斷裂帶斷裂作用的影響，華北克拉通下地殼物質(zhì)參與巖漿演化過程從而致使巖漿混染作用加強，進而形成了大量的中性火山巖（孟凡超等，2020）。區(qū)域上前人對中生代侵入巖的研究主要集中在沂南銅井、萊蕪地區(qū)、淄博金嶺、臨朐鐵寨等雜巖體上（胡華斌等，2004；王永等，2011；肖淳等，2012；金子梁，2017；Duan et al.，2020；劉松巖，2020），其中閃長質(zhì)巖石一直以來是學者們研究的熱點對象（許文良等，2003，2006；楊承海等，2006；楊承海，2007；張超等，2017；高繼雷等，2021）。學者們對該地區(qū)閃長質(zhì)巖石的成因有著不同的解釋：拆沉下地殼的部分熔融的產(chǎn)物在上升過程中與地幔橄欖巖反應的產(chǎn)物（Xu et al.，2002；Gao et al.，2004）；古洋殼俯沖板片的部分熔融（Liu et al.，2010）；來自于地幔的玄武質(zhì)巖漿通過分離結晶作用形成中性閃長質(zhì)巖石（Castllo et al.，1999）；部分安山巖也可以由酸性巖漿在上升過程中同化碳酸鹽巖圍巖進而演變?yōu)橹行詭r（Guo et al.，2003；Ying et al.，2006）；幔源基性巖漿和殼源酸性巖漿同時發(fā)育是華北東部中生代巖漿作用的重要特征，也是殼幔巖漿混合的前提（Chen and Zhai，2003；陳斌等，2005；Yang et al.，2007）。由此可見，魯西地區(qū)閃長質(zhì)巖石的源區(qū)和巖石成因一直有著較大的爭議。

前人針對魯西地區(qū)早白堊世閃長質(zhì)巖石開展了一系列巖石學、巖石地球化學和年代學等方面的研究工作，但在形成巖體的巖漿來源及巖石成因方面存在一定的爭議。在前人研究的基礎上，筆者對魯西地區(qū)金牛山巖體以及金星頭巖體閃長質(zhì)巖石進行鋯石U-Pb年代學、巖相學、巖石地球化學及同位素共同約束研究，探討其巖漿源區(qū)及巖石成因。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

魯西地區(qū)位于郯廬斷裂西側、聊考斷裂東側（金振奎等，1999），北鄰齊河—廣饒斷裂，南部與豐沛斷裂相鄰（圖1a）。該區(qū)除廣泛分布前寒武紀巖漿巖外，中生代侵入巖也較為發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷裂構造也極為發(fā)育，一系列NW-NNW向斷裂構造形成向NW散開向SE收斂的帚狀構造格架。魯西地塊較東部邊緣處于更穩(wěn)定的板內(nèi)環(huán)境，具有典型的太古宙—古元古代結晶基底并且出露大量太古宙TTG巖系，基底主要由新太古代泰山巖群組成。

本文選擇魯西地區(qū)的金星頭巖體（圖1b）和金牛山巖體（圖1c）為研究對象，兩個巖體巖性均以中性—中酸性巖石為主，伴生少量同期的基性巖石，代表巖石類型為閃長玢巖，少量輝長質(zhì)巖石。金星頭巖體位于沂沭斷裂帶西側，出露面積約11 km2，區(qū)內(nèi)古生代地層廣泛分布，主要發(fā)育淺成的閃長質(zhì)侵入巖體；金牛山巖體位于萊蕪盆地北側，弧形斷裂帶的弧頂位置，巖體侵入主要受弧形斷裂控制，并順地層間侵入（段壯，2019）。

圖1 魯西地塊地質(zhì)簡圖（a）、金星頭巖體地質(zhì)圖（b）以及金牛山巖體地質(zhì)圖（c）Fig.1 Geological sketch map of the Luxi Block（a），geological map of the Jinxingtou pluton（b）and geological map of the Jinniushan pluton（c）

樣品采自山東省淄博市沂源縣金星頭巖體和山東省萊蕪市金牛山巖體，主要巖性為閃長玢巖和閃長巖。年代學樣品為金牛山巖體輝石閃長玢巖（YZ13）及斑狀閃長巖（YZ16）；全巖Sr-Nd同位素樣品為金星頭閃長玢巖（YZ05）和金牛山輝石閃長玢巖（YZ13），全巖Sr-Nd同位素樣品采樣位置GPS坐標分別為118°12′51″E、35°57′57″N，117°39′09″E、36°20′34″N；鋯石Hf同位素樣品為金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）。

2 巖相學特征

金星頭閃長玢巖（YZ05）（圖2a、圖2b）鏡下呈斑狀結構，基質(zhì)呈包含嵌晶結構，塊狀構造，巖石由斑晶和基質(zhì)組成；斑晶由斜長石（±40%）、普通角閃石（±5%）和黑云母（1%～5%）組成，粒度一般0.2～2.8 mm；基質(zhì)由長英質(zhì)（斜長石為主±50%）及少量普通角閃石（1%～5%）、少量黑云母組成，粒度一般小于0.2 mm。金牛山斑狀閃長巖（圖2c、圖2d）由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶由斜長石、少量暗色礦物組成，定向分布，大小為1～3 mm，斜長石呈半自形板狀，絹云母化、高嶺土化，隱約可見環(huán)帶構造，聚片雙晶發(fā)育；基質(zhì)由斜長石、暗色礦物組成，定向分布，大小一般0.5～1 mm，部分0.1～0.5 mm，金牛山斑狀閃長巖（YZ16）手標本中發(fā)現(xiàn)了捕擄體，與寄主界線截然（圖2c、圖2d）。金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）鏡下斑晶由普通角閃石（±20%）、斜長石（±10%）、單斜輝石（±5%）組成，粒度一般0.2～4 mm。普通角閃石呈半自形柱粒狀，雜亂分布，大多數(shù)向綠色角閃石轉變；斜長石呈半自形板狀，星散分布，具高嶺土化、絹云母化等表面臟；單斜輝石呈半自形柱粒狀，星散分布；基質(zhì)主要為斜長石（±60%）和少部分普通角閃石（±5%）組成（圖2e、圖2f）。

圖2 金星頭巖體和金牛山巖體閃長質(zhì)巖石手標本及顯微特征Fig.2 Photos of handspecimen and microphotographs of diorite rocks in the Jinxingtou and Jinniushan plutons

3 測試方法

3.1 LA-ICP-MS測年

鋯石顆粒分選在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室完成，隨后在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成鋯石樣品的制靶、拍照。通過觀察陰極發(fā)光照片明確鋯石內(nèi)部結構并且選擇測年的測試區(qū)域，再結合反射光和透射光的圖像來選擇合適的打點位置并圈點。鋯石U-Pb定年在北京鋯年領航科技有限公司微區(qū)分析實驗室使用激光剝蝕—電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）完成。本次實驗對金牛山巖體閃長質(zhì)巖石兩個樣品（YZ13和YZ16）共40個測試點進行了鋯石U-Pb測年分析。激光剝蝕平臺采用Resolution SE型193 nm深紫外激光剝蝕進樣系統(tǒng)，配備S155型雙體積樣品池。質(zhì)譜儀采用Agilent 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。采用束斑直徑50μm、剝蝕頻率10 Hz、能量密度3.5 J/cm2、掃描速度3μs掃描速的激光參數(shù)剝蝕NIST 612，調(diào)節(jié)氣流以獲得高的信號強度、低的氧化物產(chǎn)率（Thompson et al.，2018）。采用5個激光脈沖對每個剝蝕區(qū)域進行預剝蝕，以去除樣品表面可能的污染。在束斑直徑30μm、剝蝕頻率5 Hz、能量密度2 J/cm2的激光條件下分析樣品。數(shù)據(jù)處理采用Iolite程序，鋯石91500作為校正標樣，GJ-1作為監(jiān)測標樣，每隔10～12個樣品點分析兩個91500標樣及一個GJ-1標樣。

3.2 巖石地球化學測試

全巖主、微量元素測試在山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實驗室完成。本次實驗對金牛山巖體3個閃長質(zhì)巖石樣品（YZ13、YZ15、YZ16）和金星頭巖體4個閃長質(zhì)巖石樣品（YZ05-1、YZ05-2、YZ06、YZ07）進行了全巖主、微量元素測試。SiO2采用動物膠凝聚重量法測試，Al2O3、Fe2O3、MgO等主量元素以及Sc、V、Cr等微量元素采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進行測試，La、Ce、Pr等稀土元素則采用封閉酸溶—電感耦合等離子體質(zhì)譜法測試。

3.3 全巖Sr-Nd同位素與鋯石Hf同位素測試

全巖Sr-Nd同位素和鋯石Hf同位素測試在北京鋯年領航科技有限公司微區(qū)分析實驗室完成。Sr-Nd同位素組成測試均在ThermoFisher公司Neptune plus型MC-ICP-MS上進行。Sr同位素儀器分餾校正采用指數(shù)方程，以88Sr/86Sr=8.375 209進行校正；Nd同位素儀器分餾校正采用指數(shù)方程，以146Nd/144Nd=0.721 9進行校正。Lu-Hf同位素測試采用激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，選擇好鋯石的合適區(qū)域，利用Resolution SE 193 nm準分子激光剝蝕系統(tǒng)對鋯石進行剝蝕，激光剝蝕的斑束直徑一般為38μm，能量密度為7～8 J/cm2，頻率為10 Hz，激光剝蝕物質(zhì)以高純He為載氣送入Neptune Plus（MC-ICPMS），接收器配置與溶液進樣方式相同。176Hf/177Hf比值采用179Hf/177Hf=0.732 5進行指數(shù)歸一化校正（即認為兩對同位素之間的質(zhì)量歧視分餾效應符合指數(shù)法則），每分析10件樣品，分析1件天然鋯石標準樣品Ple?ovice，以監(jiān)控整個實驗流程的準確性和穩(wěn)定性，獲得的176Hf/177Hf值為0.282 480±0.000 016（2σ），與推薦值在誤差范圍內(nèi)一致。

4 分析結果

4.1 鋯石U-Pb定年結果

金牛山巖體閃長質(zhì)巖石樣品（YZ13和YZ16）的鋯石陰極發(fā)光圖像如圖3所示。從圖3中可以看出，金牛山輝石閃長玢巖樣品（YZ13）的鋯石內(nèi)部結構均勻，皆表現(xiàn)出條帶狀的均勻吸收，自形—半自形晶型，長軸約80～150μm，短軸約50～80μm。Th、U含量表現(xiàn)出較好的相關性，Th/U值（1.17～2.53）相對較高，具有典型的巖漿鋯石特征（Koschek，1993）。金牛山斑狀閃長巖樣品（YZ16）大部分鋯石內(nèi)部結構均勻，條帶狀或橢圓狀均勻吸收，自形—半自形晶型，長軸約100～160μm，短軸約40～70μm；還有部分鋯石具有核邊結構，呈渾圓狀，核部偏暗，邊部明亮，有振蕩環(huán)帶，結合其相對高的Th/U比值（0.23～0.91），也表明其巖漿鋯石成因。

對于鋯石U-Pb同位素分析結果，年齡較老的鋯石（＞1 000 Ma）要選用207Pb/206Pb年齡，而對于相對年齡較年輕的鋯石（＜1 000 Ma）則采用206Pb/238U年齡。結果顯示，金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）樣品24個測試點的鋯石年齡比較均一，介于133～128 Ma之間，不存在捕獲鋯石，加權平均年齡130±1 Ma（MSWD=0.61，N=24）（圖4a），屬于早白堊世，該年齡代表金牛山輝石閃長玢巖的結晶年齡。而金牛山斑狀閃長巖（YZ16）中8個測點鋯石年齡均一，在126 Ma左右，加權平均年齡為126±1 Ma（MSWD=0.25，N=8）（圖4b）也屬于早白堊世；此樣品中還存在古老的捕獲鋯石，在鋯石陰極發(fā)光圖像中（圖3）可見YZ16中有部分測點鋯石年齡在2 500 Ma以上。

圖3 金牛山巖體閃長質(zhì)巖石部分鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像Fig.3 Cathodoluminescence（CL）images of zircon grains from the Jinniushan diorite

圖4 金牛山巖體閃長質(zhì)巖石鋯石U-Pb年齡諧和圖（a）和加權平均年齡（b）Fig.4 LA-ICP-MSmagmatic zircon U-Pb concordia diagrams（a）and dating results of the diorite（b）in the Jinniushan pluton

4.2 主、微量元素結果

（1）主量元素

金星頭巖體閃長質(zhì)巖石樣品的SiO2含量較高，在54.02%～65.02%之間，Al2O3含量在16.00%～17.61%之間，TiO2含量為0.32%～0.71%，MgO含量為1.11%～2.68%，其Mg#值在37～46之間。金牛山巖體閃長質(zhì)巖石樣品的SiO2含量為57.61%～60.52%、TiO2含量為0.44%～0.62%、Al2O3含量為14.86%～15.41%，相比之下，金牛山巖體閃長質(zhì)巖石樣品MgO含量（4.35%～6.78%）和Mg#值（56～70）較高。本次的7件樣品均具有較高的燒失量（LOI=1.60%～7.45%），暗示其經(jīng)歷了較強烈的熱液蝕變作用，根據(jù)不活潑元素Nb/Y-Zr/TiO2分類圖解中（圖5a）顯示金牛山巖體樣品主要屬于閃長巖類，金星頭巖體樣品屬于英安巖類；在Co-Th圖解中（圖5b），二者都顯示鈣堿性的地球化學特征。在主要氧化物的Harker圖解中，金牛山巖體和金星頭巖體的閃長質(zhì)巖石樣品的FeOT、TiO2、CaO、P2O5含量總體上與SiO2含量呈明顯負相關關系（圖6）。

圖5 金牛山巖體和金星頭巖體閃長質(zhì)巖石Nb/Y-Zr/TiO2圖解（a.據(jù)Winchester and Floyd，1976）和Co-Th圖解（b.據(jù)Hastie et al.，2007）Fig.5 Nb/Y-Zr/TiO2 diagram（a.after Winchester and Floyd，1976）and Co-Th diagram（b.after Hastie et al.，2007）of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

（2）微量元素

金牛山巖體和金星頭巖體的樣品都表現(xiàn)出富集輕稀土元素，貧重稀土元素，富集Rb、Sr、Ba等大離子親石元素，虧損Nb、Ti、Y等高場強元素的地球化學特征（圖7b、圖7d）；輕、重稀土元素明顯分異（LREE/HREE=4.55～10.9），在球粒隕石標準化稀土元素分配模式圖中（圖7a、圖7c），各樣品配分曲線基本趨于一致，均表現(xiàn)右傾趨勢。金牛山巖體閃長質(zhì)巖石δEu值介于0.90～1.05之間，δEu異常不明顯，Nb/Ta比值為15.8～17.3（表1），除金牛山斑狀閃長巖（YZ16）樣品外都富集Pb，高Ba、Sr含量、低Y，高Sr/Y值（29～136）；而金星頭巖體閃長質(zhì)巖石δEu值為1.09～1.56，δEu正異常明顯，Nb/Ta比值為11.9～13.8（表1），在Harker圖解中，金星頭巖體中元素Y、Yb隨SiO2含量增加而降低，Sr/Y值隨SiO2含量增加而增加（圖6）。

圖6 金牛山巖體和金星頭巖體閃長質(zhì)巖石元素Harker圖解Fig.6 Harker diagram of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

圖7 金牛山巖體和金星頭巖體閃長質(zhì)巖石球粒隕石標準化稀土元素配分圖（a、c.標準化值據(jù)Boynton，1984）和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（b、d.標準化值據(jù)Sun and Mc Donough，1989）Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns（a，c.after Boynton，1984）and primitive mantle-normalized trace elements spider diagram（b，d.after Sun and McDonough，1989）of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

4.3 Sr-Nd-Hf同位素結果

本次實驗對金牛山巖體輝石閃長玢巖（YZ13）以及金星頭巖體閃長玢巖（YZ05-1）共兩件樣品進行了全巖Sr-Nd同位素測試；對金牛山巖體輝石閃長玢巖（YZ13）的23個測試點進行了鋯石Hf同位素測試。

全巖Sr-Nd同位素及相關的計算結果見表2。金星頭閃長玢巖（YZ05）的ISr值為0.706 971，εNd（t）值為-10.16，tDM1值為1 726 Ma，tDM2值為1 750 Ma；金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）的ISr值為0.707 519，εNd（t）值為-15.67，tDM1值為2 117 Ma，tDM2值為2 196 Ma。與沂南銅井閃長玢巖樣品的ISr=0.707 017～0.709 362和εNd（t）=-15.13～-10.23（王永等，2011）數(shù)據(jù)相似。

在鋯石U-Pb年代學分析基礎之上，對金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）進行了鋯石原位Hf同位素分析，分析結果見圖9和表3。從表中可以看出，金牛山輝石閃長玢巖在其形成年代130 Ma左右時176Hf/177Hf比值穩(wěn)定在0.282 100～0.282 300之間，其εHf（t）值在-21.6～-15.9之間，176Lu/177Hf比值在0.002 408～0.003 699之間，tDM1=1 726～1 529 Ma，tDM2=2 601～2 243 Ma。fLu/Hf值在-0.90左右，均小于鎂鐵質(zhì)地殼的-0.34（Amelin et al.，1999）以及硅鋁質(zhì)地殼的-0.72（Vervoort et al.，1999）。

圖9 金牛山巖體和金星頭巖體I Sr-εN（dt）關系圖（a）以及金牛山輝石閃長玢巖Hf同位素圖解（b）華北克拉通下地殼及大陸上地殼據(jù)Jahn et al（.1999），虧損地幔端元據(jù)Zindler and Har（t1986），沂南閃長玢巖據(jù)王永等（2011），方城玄武巖據(jù)Guo et al（.2013），鐵銅溝輝石閃長玢巖和金嶺黑云母閃長巖據(jù)Yang et al（.2005）Fig.9 I Sr-εN（dt）diagram（a）of the Jinniushan and Jinxingtou plutons and Hf isotopic diagrams（b）of the Pyroxene diorite porphyrite in the Jinniushan pluton

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5 討 論

5.1 閃長質(zhì)巖石形成年代

本文對兩件魯西金牛山閃長質(zhì)巖石樣品（YZ13和YZ16）進行了鋯石U-Pb同位素測試分析，金牛山輝石閃長玢巖（YZ13）的加權平均年齡為130±1 Ma（圖4a），斑狀閃長巖（YZ16）的加權平均年齡為126±1 Ma（圖4b），表明金牛山閃長質(zhì)巖石形成時代為早白堊世。關于魯西地區(qū)巖漿巖的形成年齡，王世進等（1998）通過K-Ar法得出金星頭巖體石英閃長玢巖、輝石閃長巖的侵位年齡分別為122 Ma和121 Ma；許文良等（2004）對萊蕪鐵銅溝巖體中的黑云母的40Ar/39Ar定年結果為133 Ma；楊承海等（2006）測得的鐵銅溝巖體的輝石閃長巖的侵位年齡為135 Ma；王永（2011）對沂南閃長玢巖進行了研究，測定年齡129 Ma；于立棟（2018）對鐵寨閃長玢巖測定了年齡125 Ma；段壯（2019）對礦山、金牛山和鐵銅溝巖體開展了鋯石U-Pb年代學研究，認為萊蕪地區(qū)的巖漿侵位作用集中爆發(fā)于～130 Ma；以及劉松巖（2020）對金星頭巖體石英閃長玢巖（126 Ma）、角閃閃長玢巖（120 Ma）、輝石閃長巖（121 Ma）年齡的測定等等。本文獲得的金牛山輝石閃長玢巖和斑狀閃長巖侵位年齡與前人測得的魯西地區(qū)巖漿巖形成年齡基本一致，都形成于早白堊世。

5.2 巖石成因和源區(qū)性質(zhì)

對于魯西地區(qū)閃長質(zhì)巖石的巖漿源區(qū)問題，多數(shù)學者認為其巖漿主要來源于交代過的巖石圈地幔（巫祥陽等，2003；王冬艷等，2004；楊承海，2007；王永等，2011；寧培松等，2013；楊浩田等，2018）。而造成雜巖體的巖性差異的成因也有著不同的觀點：巖漿源區(qū)性質(zhì)的差異及部分熔融程度的不同（楊承海等，2006）、虧損地幔物質(zhì)參與程度的不同（王永等，2011）、下地殼熔融巖漿與來源于富集地幔的基性巖漿的混合（陳斌等，2005，2013；郭譜，2014）、地殼物質(zhì)的同化混染（董樹義，2008；金子梁，2017；張超等，2017）。

魯西地區(qū)金牛山巖體閃長質(zhì)巖石具有中等硅含量（SiO2=57.61%～60.52%）、高鎂（MgO=4.35%～6.78%）、高Mg#值（56～70）以及相對高的Cr（300×10-6～380×10-6）、Co（19.9×10-6～29.1×10-6）、Ni（63.8×10-6～125×10-6）含量，Mg#值明顯高于地殼部分熔融形成巖漿的值（40），說明它們具有地幔的源區(qū)特征或者有地幔物質(zhì)的加入（Rapp and Watson，1995）。再者，巖石樣品Nb/Ta值（15.82～17.31）明顯高于地殼Nb/Ta值（11.00），偏向地幔Nb/Ta值（17.50），表明其幔源性質(zhì)（Green，1995）；Zr/Hf值（25.82～39.66）接近原始地幔Zr/Hf值36.27（Ionov et al.，1997；劉永江等，2016）；金牛山巖體斑狀閃長巖（YZ16）中存在捕獲鋯石，鋯石年齡在2.63～2.44 Ga之間，與華北克拉通太古界基底年齡（2.5～2.4 Ga）一致（Gao et al.，2004；Geng et al.，2012），說明金牛山巖體閃長質(zhì)巖石在巖漿演化過程中有古老地殼物質(zhì)的參與。金牛山巖體巖石樣品雖然落入埃達克巖區(qū)域范圍內(nèi)（圖8b），但是其MgO（4.35%～6.78%）和Al2O3（14.86～15.41）含量與埃達克質(zhì)巖的MgO＜3%和Al2O3≥15%不符，所以不能直接用埃達克巖的巖石成因去分析。與虧損地幔相比，金牛山巖體輝石閃長玢巖（YZ13）具有相對高的ISr值0.708 025和較低的εNd（t）值-15.67，圖9中金牛山輝石閃長玢巖落入EMI地幔演化趨勢，暗示其形成于富集巖石圈地幔的部分熔融，而不是軟流圈地幔，因為軟流圈地幔的ISr值較低并且虧損Nd同位素（εNd（t）＞0）；魯西的鐵銅溝和金嶺巖體基本上也都位于地幔演化趨勢線上（圖9）。較高的ISr值、較低的εNd（t）值以及高的LILE含量和虧損的HFSE充分暗示巖漿形成或演化過程中有陸殼物質(zhì)的貢獻（Chen and Zhai，2003；郭春麗等，2004；陳斌等，2005；許文良等，2006；Yang et al.，2007）。金牛山輝石閃長玢巖表現(xiàn)出EMI型地幔的演化特征，與受下地殼改造地幔源區(qū)形成的沂南閃長玢巖同位素組成相似，與受上地殼物質(zhì)改造地幔源區(qū)形成的方城玄武巖同位素組成有所不同（圖9），所以我們認為金牛山巖體地幔源區(qū)的陸殼物質(zhì)可能來自大陸下部地殼。在Harker圖解中，金牛山巖體巖石樣品FeOT、TiO2、MgO、CaO和P2O5有明顯的負相關關系（圖6），暗示巖石形成過程中可能存在橄欖石、單斜輝石等的分離結晶作用。Hf同位素是探討巖漿源區(qū)屬性的重要指標，因為其很少受到后期地質(zhì)事件的影響（Griffin et al.，2002），并且?guī)r石負的εHf（t）值表明巖漿來源于古老下地殼的再重熔和演化。金牛山輝石閃長玢巖巖漿鋯石的εHf（t）值為-21.6～-15.9，并且εHf（t）值都落在了球粒隕石演化線的下面，二階段模式年齡tDM2=2 601～2 243 Ma，表明其巖漿是古老地殼物質(zhì)重熔之后混染富集地幔部分熔融物質(zhì)的產(chǎn)物（Deng et al.，2015；Yang et al.，2018）。這種幔源和殼源巖漿共存的雙峰式巖漿作用特征也正是這一時期的最主要特征（許文良等，2004）。金牛山輝石閃長玢巖的結晶年齡為130 Ma，即形成于受太平洋板塊俯沖影響的板內(nèi)伸張環(huán)境。綜上，本文認為早白堊世時期在太平洋板塊俯沖和地殼伸展變形的影響之下，金牛山巖體閃長質(zhì)巖石是古老下地殼再重熔并混染富集地幔部分熔融產(chǎn)物的結果，巖石形成過程中還發(fā)生了分離結晶作用。

圖8 埃達克質(zhì)巖石判別圖解（底圖據(jù)Martin，1999）Fig.8 Plots of Sr/Y-Y（a）and（La/Yb）N-Yb N（b）for adakitic rocks or classical island arc rocks（base map after Martin，1999）

金星頭閃長質(zhì)巖石樣品整體具有以下地球化學特征：SiO2≥56%、Al2O3≥15%、MgO＜3%、貧K、Y和Yb，富集LREE等，再結合其樣品落入埃達克巖范圍內(nèi)（圖8a），推測金星頭閃長質(zhì)巖石屬于埃達克質(zhì)巖。前人對埃達克質(zhì)巖的成因有著不同的觀點：俯沖洋殼板片的部分熔融（Defant and Drummond，1990；Zhang et al.，2010a）；酸性巖漿與基性巖漿的混合作用（Guo et al.，2007；Streck et al.，2007）；玄武質(zhì)巖漿的同化混染和結晶分異（Castillo et al.，1999；Gao et al.，2009）；加厚下地殼的部分熔融（張旗等，2001）以及拆沉下地殼的部分熔融（Xu et al.，2002；Gao et al.，2004）。金星頭巖體閃長質(zhì)巖石具有中高含量的SiO2（54.02%～65.02%），而巖漿混合作用形成的埃達克質(zhì)巖SiO2含量較低（Martin et al.，2005）、具有高的MgO含量（＞4.5%）和Mg#值（＞66），這與金星頭巖體高SiO2含量、低MgO含量（1.11%～2.68%）以及低Mg#值（37～46）不符，并且未發(fā)現(xiàn)暗色包體，由此可排除酸性巖漿和基性巖漿混合成因。金星頭巖體閃長質(zhì)巖石Na2O/K2O比值（1.28～2.19），低于俯沖洋殼部分熔融成因的埃達克質(zhì)巖的Na2O/K2O比值（2.5～6.5；Sajona et al.，2000），也可排除俯沖洋殼部分熔融成因。劉松巖（2020）測得的金星頭巖體閃長玢巖的εHf（t）值介于-9.1～-7.6之間，暗示源區(qū)為地殼或者存在陸殼物質(zhì)的改造；再結合金星頭巖體閃長質(zhì)巖石富集LREE和LILE，該特征屬于殼源物質(zhì)組成特征，說明物質(zhì)的來源為地殼源區(qū)或者經(jīng)過地殼物質(zhì)改造過的地幔源區(qū)。在ISr-εNd（t）關系圖中，金星頭閃長玢巖樣品落入地幔演化區(qū)范圍內(nèi)，比富集巖石圈地幔成因的金牛山輝石閃長玢巖更虧損Nd同位素，這與地殼源區(qū)成因的巖石εNd（t）值完全不符，表明金星頭巖體巖漿源區(qū)為富集巖石圈地幔，可以排除加厚地殼部分熔融成因和拆沉下地殼部分熔融成因。并且拆沉下地殼部分熔融成因的埃達克質(zhì)巖漿在上升過程中會與地幔橄欖巖發(fā)生交代反應，從而使MgO含量和Mg#值升高，這與金星頭巖體較低的MgO含量和Mg#值特征不符，再次排除拆沉下地殼部分熔融成因的可能，那么其地殼物質(zhì)特征可能是地幔源區(qū)巖漿受到了一定程度的地殼混染造成的。金星頭巖體埃達克質(zhì)巖性質(zhì)不一定是由源區(qū)控制的，幔源巖漿也可通過分離結晶過程產(chǎn)生具有埃達克質(zhì)巖漿特征的巖石（Castillo et al.，1999）。在Harker圖解中金星頭巖體巖石樣品FeOT、TiO2、MgO、CaO和P2O5有明顯的負相關關系（圖6），暗示巖石形成過程中也可能存在橄欖石、單斜輝石等的分離結晶作用。在圖5中，隨著SiO2含量的增加，元素Y和Yb的含量逐漸降低，而Sr/Y比值變高，表明金星頭巖體形成過程中可能存在角閃石的分離結晶。因為角閃石富集Y、Yb等稀土元素，角閃石的分離結晶會使殘余巖漿逐漸虧損Y、Yb等稀土元素（Gao et al.，2009），但是角閃石的分離結晶會使金星頭巖體閃長質(zhì)巖石的微量元素呈現(xiàn)“U”型的特征（Rollinson，1993），但實際上微量元素配分圖呈現(xiàn)出右傾形式，再結合圖2a、圖2b中大量斜長石結晶的存在，表明角閃石的分離結晶程度并不大。而金星頭巖體明顯的正Eu異常也與巖相學特征相吻合，表明巖漿中有大量斜長石的加入。所以說金星頭巖體樣品的埃達克質(zhì)巖特征并不是由角閃石的分離結晶造成的。綜上，本文認為金星頭巖體閃長質(zhì)巖石為地幔源區(qū)的巖漿在上升侵位過程中被陸殼物質(zhì)同化混染形成的埃達克質(zhì)巖，巖石形成過程中也經(jīng)歷了分離結晶作用。

5.3 地質(zhì)意義

金牛山巖體閃長質(zhì)巖石形成于早白堊世（130～126 Ma），這與華北克拉通廣泛發(fā)育的巖漿活動相吻合，暗示它們具有共同的形成環(huán)境。大量年代學結果顯示，在早白堊世時期，華北克拉通東部出露了一系列侵入巖和火山巖：膠東地區(qū)巖漿巖（130～110 Ma）（Zhang et al.，2010b）、燕山—遼西地區(qū)侵入巖（140～110 Ma）（Yang et al.，2008）和魯西地區(qū)高鎂閃長巖（～130 Ma）（Xu et al.，2004；楊承海，2007）等等。同時期，受古太平洋板塊向亞歐大陸的俯沖、伸展引張等活動影響（Yang et al.，2016），魯西地區(qū)發(fā)育了一系列雜巖體，如沂南閃長玢巖（王永等，2011）、金嶺閃長巖（張超等，2017；高繼雷等，2021）、上峪輝長—閃長巖（楊承海等，2008）、鄒平和龍寶山的閃長質(zhì)巖（林景仟等，1996；Lan et al.，2011）、沂沭斷裂高鉀鈣堿性巖（孟凡超等，2020）以及魯西的玄武巖、安山巖和英安巖等（龐崇進，2015）。此外，郯廬斷裂帶在此時期也開始了伸展運動并且控制了一系列NNE向分布的變質(zhì)核雜巖的發(fā)育，郯廬斷裂帶的構造演化也是魯西地區(qū)伸展構造的演化響應（朱光等，2001）。早白堊世魯西地區(qū)的巖漿巖主要表現(xiàn)為為雙峰式火成巖組合（許文良等，2004），表明其引張伸展的構造背景，也與大型伸展構造的形成這一地質(zhì)事件相對應（Zhu et al.，2012；劉俊來等，2020），同時也是華北克拉通破壞的頂峰階段，巖石圈強烈減薄的時期（許文良等，2004）。到了早白堊世末期，隨著斷裂帶伸展活動的減弱，巖漿活動也隨之結束（Guo et al.，2014）。綜上所述，受古太平洋板塊斜向俯沖亞歐板塊的影響，魯西地區(qū)金牛山巖體和金星頭巖體閃長質(zhì)巖石形成于早白堊世巖石圈強烈伸展的構造背景，魯西地區(qū)閃長質(zhì)巖石具有相同的構造環(huán)境。

6 結 論

（1）金牛山輝石閃長玢巖及斑狀閃長巖中巖漿鋯石的侵位年齡分別為130 Ma和126 Ma，均形成于早白堊世，與大部分魯西閃長質(zhì)巖石形成年代一致。

（2）魯西地區(qū)金牛山巖體閃長質(zhì)巖石是古老下地殼再重熔并混染富集地幔部分熔融產(chǎn)物的結果；金星頭巖體閃長質(zhì)巖石為地幔源區(qū)的巖漿在上升侵位過程中被陸殼物質(zhì)同化混染形成的埃達克質(zhì)巖。二者在形成過程中都經(jīng)歷了分離結晶作用。

（3）受古太平洋板塊俯沖亞歐板塊的影響，魯西地區(qū)金牛山巖體和金星頭巖體閃長質(zhì)巖石形成于伸展的構造環(huán)境。

致 謝論文的完成得益于張超老師的指導。兩位匿名審稿專家和編輯部老師對本文提出的建設性修改意見極大地提高了本文的質(zhì)量，在此致以衷心的感謝。