膠東大澤山、天柱山花崗巖巖石成因和構(gòu)造背景:地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)及Lu-Hf同位素約束

王立功，李秀章，于曉衛(wèi)，祝德成，王英鵬，張 文，柯昌輝，胡兆國，郭瑞朋，郝興中

1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟(jì)南 250013 2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所/自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037 3.中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，濟(jì)南 250101

0 引言

膠東成礦區(qū)金礦十分發(fā)育，是我國最重要的金礦集區(qū)，已探明金資源儲(chǔ)量5 000余t，成為世界第三大金礦集中區(qū)[1]，是環(huán)太平洋中生代金成礦系統(tǒng)的重要組成部分[2]。膠東金礦形成于早白堊世晚期，定年結(jié)果顯示形成于125～110 Ma[2-5]，與該地區(qū)大規(guī)模中生代巖漿巖時(shí)空伴生[6-8]。中生代華北克拉通發(fā)生了以花崗巖為主的巖漿侵位事件，記錄了區(qū)域構(gòu)造演化及巖石圈減薄的地質(zhì)過程和信息，導(dǎo)致華北大陸巖石圈的厚度由>200 km銳減為克拉通東部的60～80 km[9-12]。這些巖漿起源與演化的過程對(duì)于認(rèn)識(shí)膠東地區(qū)巖石圈結(jié)構(gòu)、巖石圈大規(guī)模減薄和膠東金礦成礦作用有重要的意義。

早白堊世晚期巖漿巖在膠東廣泛出露，前人對(duì)膠東東部三佛山、澤頭、偉德山和膠東西部的南宿、艾山、牙山等巖體開展了一些研究工作，研究結(jié)果表明其成巖時(shí)代為120～110 Ma，普遍表現(xiàn)出明顯的稀土元素分餾、弱負(fù)銪異常、高Y質(zhì)量分?jǐn)?shù)和低Sr/Y 值等特征[13-16]，但在其源區(qū)物質(zhì)來源和成因機(jī)制等方面仍存在爭(zhēng)議。為了深入研究膠東早白堊世晚期巖漿活動(dòng)和成礦過程，本文對(duì)膠東西部大澤山、天柱山花崗巖體進(jìn)行了野外地質(zhì)調(diào)查，開展了詳細(xì)的巖相學(xué)、主微量元素地球化學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)及Lu-Hf 同位素研究，討論了巖體的地球化學(xué)類型、成因、源區(qū)、構(gòu)造背景，對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該期巖漿巖的巖石成因和區(qū)域金礦成礦構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景具有重要意義。

1 地質(zhì)背景與地質(zhì)體特征

膠東地區(qū)大地構(gòu)造位置處于太平洋板塊西緣、華北板塊東緣和蘇魯超高壓變質(zhì)帶以北，經(jīng)歷了長(zhǎng)期、復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[17]。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖建造由太古宇膠東巖群、古元古界荊山群和粉子山群及新元古界蓬萊群組成。該區(qū)中生代侵入巖廣泛發(fā)育，主要侵入前寒武紀(jì)基底變質(zhì)巖中，可以分為4期：晚三疊世后碰撞花崗巖(215～205 Ma)、晚侏羅世玲瓏期鈣堿性花崗巖(165～150 Ma)、早白堊世早期郭家?guī)X期高鉀鈣堿花崗巖(140～125 Ma)和早白堊世晚期偉德山期高鉀鈣堿性花崗巖(120～110 Ma)[17-19]。其中偉德山期(120～110 Ma)侵入巖是燕山晚期最強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)的產(chǎn)物(圖1)，主要包括膠東西部的大澤山、天柱山、南宿、艾山、牙山和膠東東部三佛山、澤頭、偉德山、院格莊、周官、海陽等巖體等，出露總面積為1 582 km2。

大澤山、天柱山巖體分布于平度市秦姑庵—北寺、大澤山鎮(zhèn)—蔣家一帶(圖2)，位于北北東向的招風(fēng)頂脈巖帶北延及北西向斷裂構(gòu)造的交匯部位，侵入玲瓏期花崗巖和古元古代變質(zhì)地層中，以北西向斷裂為界。大澤山巖體呈橢圓狀，長(zhǎng)軸與脈巖帶走向一致，長(zhǎng)軸約7.0 km，短軸4.5 km；天柱山巖體呈近東西向展布的不完整的環(huán)帶狀，長(zhǎng)軸7.5 km，短軸4.0 km。天柱山巖體具有“核幔結(jié)構(gòu)”，核部巖性為中?；◢忛W長(zhǎng)巖，內(nèi)部含有細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖包體，次之為細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖(二長(zhǎng)花崗巖)，邊緣相為含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖；大澤山巖體主要出露含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖，少量含斑中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖。巖體內(nèi)部不同巖類之間為脈動(dòng)侵入關(guān)系，相同巖類、不同巖性多為巖相接觸，未見截然界面。

2 巖相學(xué)特征

大澤山、天柱山巖體主要巖石類型如圖3所示。

含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖(圖3a)：巖石呈淺肉紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3d、e)。巖內(nèi)含極少量斑晶(<5%)，主要為鉀長(zhǎng)石，粒徑0.5～1.0 cm，具條紋結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)(圖3f)?；|(zhì)主要礦物為斜長(zhǎng)石(30%～35%)、鉀長(zhǎng)石(35%～40%)、石英(20%～25%)及黑云母(<5%)等。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀，粒徑2.0～8.0 mm，聚片雙晶，環(huán)帶結(jié)構(gòu)偶見，表面具絹云母化、高嶺土化；鉀長(zhǎng)石呈半自形板狀，粒徑2.0～9.0 mm，多具條紋結(jié)構(gòu)；石英呈他形粒狀，粒徑2.0～7.0 mm，波狀消光；黑云母呈半自形片狀，粒徑2.0～4.0 mm，淺棕色—深褐色，具綠泥石化。副礦物為鋯石、磷灰石、榍石及不透明礦物。

含斑中?；◢忛W長(zhǎng)巖(圖3b)：巖石呈灰白色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)或似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3g)。鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石斑晶，粒徑為6.0～10.0 mm，體積分?jǐn)?shù)<5%?；|(zhì)主要礦物為斜長(zhǎng)石(45%～55%)、鉀長(zhǎng)石(15%～20%)、石英(30%～35%)及黑云母(5%)等。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀，粒徑2.0～4.0 mm，聚片雙晶，微弱絹云母化；鉀長(zhǎng)石，粒徑2.0～5.0 mm，包含結(jié)構(gòu)，條紋結(jié)構(gòu)；石英呈他形粒狀，粒徑2.0～5.0 mm，波狀消光，表明具有細(xì)小裂紋；黑云母呈半自形葉片狀，粒徑0.5～4.0 mm，淺褐色—深棕色，具綠泥石化。副礦物為鋯石、榍石、磷灰石及少量不透明礦物。

含斑細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖(圖3c)：巖石呈灰白、淺肉紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3h)。斑晶主要為鉀長(zhǎng)石，粒徑0.5～1.0 cm，條紋結(jié)構(gòu)，包含結(jié)構(gòu)；少量的石英斑晶，他形粒狀，粒徑1.0 cm，波狀消光，礦物表面具細(xì)小的裂紋?；|(zhì)中主要礦物有斜長(zhǎng)石，體積分?jǐn)?shù)為55%～60%，半自形板狀、長(zhǎng)板狀等，粒徑1.0～2.0 mm，聚片和卡氏聯(lián)合雙晶，環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3i)；鉀長(zhǎng)石，體積分?jǐn)?shù)為15%～20%，半自形板狀，粒徑1.0～3.0 mm，少量具格子雙晶；石英，體積分?jǐn)?shù)為20%～25%，他形粒狀，粒徑1.0～3.0 mm，波狀消光；黑云母，體積分?jǐn)?shù)約為5%，呈半自形片狀，粒徑1.0～2.0 mm，淺棕色—深褐色。副礦物為鋯石、磷灰石、榍石和不透明礦物等。

1. 第四系；2. 新近系；3. 白堊系；4. 古、新元古界；5. 新元古代花崗質(zhì)片麻巖；6. 太古宙TTG；7. 早白堊世晚期偉德山期花崗巖；8. 早白堊世早期郭家?guī)X期花崗閃長(zhǎng)巖；9. 晚侏羅世玲瓏期花崗巖；10. 斷層；11. 不整合界線；12. 金礦；13. 地名。據(jù)文獻(xiàn)[20]修編。

3 樣品采集與分析方法

本文所用樣品采自于大澤山、天柱山巖體中，共采集了5件樣品，其中大澤山巖體3件，天柱山巖體2件。分析項(xiàng)目為巖石主微量元素、LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、鋯石Lu-Hf同位素的測(cè)試。其中鋯石U-Pb定年及Lu-Hf同位素分析的花崗巖樣品2件，大澤山巖體樣品LS03/1B采自萊州市大田鎮(zhèn)(37°01′20.9″N，119°59′58.4″E)，天柱山巖體樣品LS14/1B采自平度市天柱山(36°57′49.5″N，119°56′03″E)，具體采樣位置見圖2。所有樣品均新鮮，手標(biāo)本及鏡下觀察顯示未蝕變(圖3)。

巖石主、微量元素的測(cè)試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。主量元素采用X熒光光譜法(XRF)，分析儀器為 PANalytical Axios PW4400型X射線熒光光譜儀，分析精度優(yōu)于2%；微量元素分析過程中使用Teflon高壓溶樣罐酸溶方法，測(cè)試前加銦內(nèi)標(biāo)以便于監(jiān)控，使用PerkinElmer NexION 300D ICP-MS儀器進(jìn)行分析；對(duì)于<10×10-6的元素測(cè)試誤差小于10%，>10×10-6的元素測(cè)試誤差小于5%。各元素檢出限符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/重復(fù)樣合格率均為100%。

鋯石挑選由河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室利用標(biāo)準(zhǔn)重礦物分離技術(shù)分選完成。LA-ICP MS鋯石U-Pb測(cè)年在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室LA-Q-ICP-MS上分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Newwave UP213，ICP-MS為Bruker M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個(gè)Y型接頭混合。每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括15～20 s的空白信號(hào)和45 s的樣品信號(hào)。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMS DataCal完成。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見侯可軍[21]。

鋯石Lu-Hf同位素分析測(cè)試在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)利用激光剝蝕多接收杯等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005 (Lambda Physik，德國)，MC-ICP-MS為Neptune Plus (Thermo Fisher Scientific，德國)。在LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年基礎(chǔ)上，參照鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像，選擇在原位年齡分析位置或其附近進(jìn)行，采用單點(diǎn)剝蝕模式，斑束固定為44 μm。εHf(t)的計(jì)算采用176Lu衰常數(shù)為1.867±10-11a-1，球粒隕石現(xiàn)今的176Hf/177Hf=0.282785、176Lu/177Hf=0.0336[22]。Hf虧損地幔模式年齡(TDM1)的計(jì)算采用現(xiàn)今的虧損地幔176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384[23]。兩階段Hf模式年齡(TDM2(cc))計(jì)算采用大陸地殼平均的176Lu/177Hf=0.015[24]。

1. 第四系；2. 白堊系；3. 古元古界；4. 中—新太古界；5. 偉德山期含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖；6. 偉德山期中粒花崗閃長(zhǎng)巖；7. 偉德山期細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖；8. 玲瓏期花崗巖；9. 古元古代斜長(zhǎng)角閃巖；10. 花崗斑巖脈；11. 閃長(zhǎng)玢巖脈；12. 閃長(zhǎng)巖脈；13. 煌斑巖脈；14. 地質(zhì)界線；15. 斷層；16. 推測(cè)斷層；17. 樣品采集點(diǎn)及樣品號(hào)；18. 地名；19.山峰名。

a. 大澤山巖體含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖；b. 天柱山巖體中?；◢忛W長(zhǎng)巖；c. 天柱山巖體細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖；d、e. 大澤山巖體中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖(+)；f. 含斑中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，鉀長(zhǎng)石斑晶包含結(jié)構(gòu)(+)；g. 天柱山巖體中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖(+)；h. 細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，斜長(zhǎng)石環(huán)帶結(jié)構(gòu)(+)；i. 細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(+)。Kf. 鉀長(zhǎng)石；Pl. 斜長(zhǎng)石；Q. 石英；Bt. 黑云母。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 巖石地球化學(xué)

本文選擇了5個(gè)新鮮樣品進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。大澤山巖體含斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖(LS03/1B，LS04/1B，LS16/1B)、天柱山巖體含斑花崗閃長(zhǎng)巖(LS14/1B，LS15/1B)地球化學(xué)特征具有相似性: SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為72.76%～75.27%，平均值為74.13%，屬酸性巖范疇，在巖石分類TAS 圖解中，均位于花崗巖區(qū)域(圖4a)，其中核部巖性中斜長(zhǎng)石的體積分?jǐn)?shù)明顯大于鉀長(zhǎng)石，核部巖性定名為花崗閃長(zhǎng)巖，邊緣相為二長(zhǎng)花崗巖；Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.51%～ 14.64%，平均值為13.90%；巖石全堿(Na2O+K2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.55%～8.93%，平均值為8.78%；Na2O/K2O值為0.72～0.88，平均值為0.82；MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%～0.28%， TFe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.91%～1.36%；另外，P2O5和TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，分別為0.02%～0.04%和0.11%～ 0.18%。巖石堿性系列判別圖解(圖4b)中，所有樣品均落于亞堿性巖區(qū)域；在w(K2O)-w(SiO2)圖解(圖4c)中，主要屬于高鉀鈣堿性系列；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.01～1.06，均值為1.03，在A/NK-A/CNK圖解(圖4d)中落入弱過鋁質(zhì)區(qū)域。巖石主元素氧化物(Al2O3、CaO、MgO、TiO2、P2O5)與SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)(圖4e、f)，表明隨著巖漿演化，有些礦物(如輝石、角閃石、磷灰石、鈦鐵礦等)發(fā)生了一定的分離結(jié)晶作用。

a. 花崗巖TAS分類圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[25])；b. 堿性與亞堿性系列判別圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[26])；c. 巖石系列w(K2O)-w(SiO2)圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[27])；d. 巖石類型A/NK-A/CNK 圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[28])；e. w(Al2O3)-w(SiO2)圖解；f. w(P2O5)-w(SiO2)圖解。艾山巖體花崗巖、三佛山巖體花崗巖的數(shù)據(jù)分別引自文獻(xiàn)[15][16]。

大澤山、天柱山巖體花崗巖在稀土元素配分圖上具有相似的稀土配分模式，呈輕稀土富集、重稀土虧損的右傾模式(圖5a)，且輕稀土元素配分型式為逐漸降低，重稀土元素則近于水平?；◢弾r稀土總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，變化于96.00×10-6～185.63×10-6之間，巖石的輕、重稀土總量分別為91.05×10-6～178.21×10-6和4.95×10-6～7.42×10-6。LREE/HREE=18.39～26.72,(La/Yb)N=17.13～42.58，顯示輕重稀土分餾明顯；δEu為0.49～0.64，具有負(fù)銪異常；δCe為0.98～1.12，顯示弱正鈰異常。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5b)上，整體曲線形態(tài)表現(xiàn)為右傾的特征，表明隨著元素不相容性的增加，巖石的富集度逐漸增加。大澤山、天柱山巖體花崗巖的微量元素顯示了富集K、Rb、U、Th等大離子親石元素(LILE)，弱的Ba 負(fù)異常，虧損Ta、Nb、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HSFE)的特征。整體曲線形態(tài)表現(xiàn)為右傾，與艾山、三佛山花崗巖(偉德山期巖體)微量元素的配分模式一致。

4.2 鋯石定年

由大澤山巖體的含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖(LS03/1B)樣品中挑出的鋯石呈長(zhǎng)柱狀，粒徑100～200 μm，長(zhǎng)寬比為2∶1～3∶1，自形，具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶(圖6)。鋯石U質(zhì)量分?jǐn)?shù)為154×10-6～1 044×10-6，Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95×10-6～832×10-6，Th/U值為0.33～1.08，平均值為0.65。以上特征表明這些鋯石均為巖漿鋯石。對(duì)該大澤山巖體的含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖樣品鋯石進(jìn)行了25個(gè)點(diǎn)次的分析，23顆鋯石的207Pb/235U和206Pb/238U年齡都在諧和線上及其附近(表2，圖7a)，其23顆鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(120±1)Ma，可以代表大澤山巖體的含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡。

由天柱山巖體的含斑細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖(LS14/1B)樣品中挑出的鋯石呈長(zhǎng)柱狀，粒徑100～150 μm，長(zhǎng)寬比2∶1～3∶1，自形，具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶(圖6)。鋯石U質(zhì)量分?jǐn)?shù)為245×10-6～3 313×10-6，Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)為338×10-6～3 355×10-6，Th/U值為0.53～2.85，平均值為0.53。以上特征表明這些鋯石均為巖漿鋯石。對(duì)該含斑細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖樣品鋯石進(jìn)行了25個(gè)點(diǎn)次的分析，18顆鋯石的207Pb/235U和206Pb/238U年齡都在諧和線上及其附近(表2，圖7b)，其18顆鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(112±2)Ma，可以代表天柱山巖體的含斑細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖的形成年齡。

艾山巖體花崗巖、三佛山巖體花崗巖的數(shù)據(jù)分別引自文獻(xiàn)[15][16]；球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[29]。

圖6 膠東地區(qū)大澤山、天柱山花崗巖代表性鋯石CL圖像

圖7 膠東地區(qū)大澤山、天柱山花崗巖鋯石U-Pb諧和圖

4.3 鋯石Lu-Hf同位素組成

所有測(cè)試點(diǎn)的176Lu/177Hf值基本介于0.000 697～0.003 554之間，表明鋯石在巖體形成之后漫長(zhǎng)的演化歷程中具有較低的放射成因Hf積累，因而可以用鋯石176Lu/177Hf值探索巖體形成時(shí)的成因信息[30]。另外，所有測(cè)試點(diǎn)的fLu/Hf值為-0.98～-0.89，明顯小于鐵鎂質(zhì)地殼fLu/Hf值(-0.34)[31]和硅鋁質(zhì)地殼fLu/Hf值(-0.72)[32]，故二階段模式年齡更能反映其源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時(shí)間或其源區(qū)物質(zhì)在地殼的平均存留年齡。

大澤山巖體含斑中粗粒二長(zhǎng)花崗巖樣品(LS03/1B)鋯石的176Hf/177Hf值變化于0.282 266～0.282 397之間(表3)，平均值為0.282 331；εHf(t)值為-15.3～-10.7，平均值為-13.01；虧損地幔二階段模式年齡TDM2為2.15～1.86 Ga，平均值為2.01 Ga。天柱山巖體含斑細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖樣品(LS14/1B)鋯石的176Hf/177Hf值變化于0.282 091～0.282 310之間(表3)，平均值為0.282 164；εHf(t)值為-21.8～-14.1，平均值為-19.2；虧損地幔二階段模式年齡TDM2為2.55～2.07 Ga，平均值為2.39 Ga。天柱山巖體εHf(t)值及二階段年齡值比大澤山巖體更大，說明兩個(gè)巖體可能存在不同的巖漿源區(qū)或者大澤山巖體地幔物質(zhì)混入程度更高。

表3 膠東地區(qū)大澤山、天柱山花崗巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果

5 討論

5.1 巖體的形成時(shí)代

本文選取大澤山、天柱山巖體進(jìn)行了鋯石定年，獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(120±1)Ma和(112±2)Ma，具有較好的諧和性，代表了巖體的侵位時(shí)間，兩巖體年齡相差8 Ma。大澤山、天柱山巖體具有相似的主量元素組成和基本一致的稀土及微量元素分布模式，但具不同的巖相結(jié)構(gòu)，巖體巖性多為巖相接觸，未見截然界面，指示了巖漿階段性演化特征，兩巖體為同一期巖體(偉德山期巖體)不同演化階段的產(chǎn)物。

膠東地區(qū)發(fā)育大量120～110 Ma 的偉德山期花崗巖侵入巖體，巖石組合為一套中性-酸性侵入巖類，巖性為閃長(zhǎng)巖-石英二長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖系列侵入巖，出露巖體如艾山巖體(117 Ma)、南宿巖體、偉德山巖體(113 Ma)、牙山巖體(117 Ma)、澤頭巖體(115 Ma)、院格莊巖體(113 Ma)等[33-36]。膠東地區(qū)發(fā)育大量的鎂鐵質(zhì)煌斑巖類、輝長(zhǎng)巖和輝綠巖等暗色脈巖，前人對(duì)于這套脈巖開展了大量年代學(xué)和同位素地球化學(xué)的研究工作，其起源于123～120 Ma 時(shí)期巖石圈的部分熔融[37-38]。這說明早白堊世晚期膠東地區(qū)發(fā)生了一次廣泛且強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，此時(shí)期形成的中基性暗色脈巖與花崗巖類侵入體應(yīng)為相同構(gòu)造背景下的產(chǎn)物。

5.2 巖石地球化學(xué)特征

樣品中具有I型花崗巖的標(biāo)識(shí)性礦物角閃石，并且榍石、鈦鐵礦和磁鐵礦等副礦物普遍出現(xiàn)。花崗巖的Al2O3、P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而減少(圖4e、f)，實(shí)驗(yàn)表明在準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖漿中磷灰石溶解度較低，在巖漿分異過程中隨SiO2的增加而降低，不同于S 型花崗巖的特征，已被成功地用于判別I型花崗巖[39]。大澤山、天柱山巖體為花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖類，為一套弱過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性巖系，巖石中暗色礦物為黑云母和少量的角閃石等礦物，w(Na2O)>3.68，1.0

大澤山、天柱山巖體各元素均與SiO2表現(xiàn)為明顯的相關(guān)性，結(jié)合巖體的圈層結(jié)構(gòu)，預(yù)示北峰頂巖體具有同源巖漿結(jié)晶分異的結(jié)果。巖體低Sr /Y 值(12.83～49.33，圖8)，具有明顯的稀土元素分餾(LREE/HREE=18.39～26.72,(La/Yb)N=17.13～42.58)，負(fù)銪異常。特征元素Rb/Ba值(0.15～0.66，平均為0.35)與地殼的比值相接近，巖體富集LILEs，虧損HFSEs，有顯著的Nb、Ta、Ti負(fù)異常，均指示地殼物質(zhì)的參與，Sr的弱虧損，指示了斜長(zhǎng)石具有早期結(jié)晶，均指示具有殼源巖漿特征，微量元素蛛網(wǎng)圖顯示了“島弧”環(huán)境特征。膠東地區(qū)郭家?guī)X期花崗閃長(zhǎng)巖和玲瓏期花崗巖研究表明，其巖漿源區(qū)的石榴石和角閃石往往以殘留相存在，且在這些殘留相中基本不含斜長(zhǎng)石[36]。早白堊世晚期大澤山、天柱山花崗巖與之明顯不同，具有顯著的負(fù)銪異常和低Sr /Y 值(圖3、圖8)，很可能表明其巖漿源區(qū)斜長(zhǎng)石作為一種主要的殘留相存在，同時(shí)其殘留相中也應(yīng)有石榴石和角閃石。

5.3 巖漿源區(qū)及巖石成因

鋯石作為探討地殼演化及示蹤巖石源區(qū)的重要工具，其具有良好的穩(wěn)定性，通?？梢詼?zhǔn)確獲得鋯石形成時(shí)的Hf同位素組成[24, 30]。大澤山、天柱山巖體鋯石εHf(t)值分別為-15.3～-10.7和-21.8～-14.1，εHf(0)值分別為-17.9～-13.3和-24.1～-16.3，均為負(fù)值，在εHf(t)-t圖解中均落入球粒隕石Hf同位素演化線以下，主要位于1.9 Ga和2.5 Ga的地殼演化線之內(nèi)(圖9)。εHf(t)和εHf(0)均為負(fù)值，表明大澤山、天柱山巖體主要來自老地殼的熔融[30]。大澤山、天柱山巖體對(duì)應(yīng)的Hf二階段模式年齡TDM2分別為2.15～1.86 Ga(均值為2.01 Ga)和2.55～2.07 Ga(均值為2.39 Ga)，指示其巖漿源區(qū)主要為古元古代陸殼物質(zhì)，可能有部分新太古代陸殼物質(zhì)。天柱山巖體εHf(t)值及二階段年齡值比大澤山巖體更大，說明兩個(gè)巖體可能存在不同的巖漿源區(qū)或者大澤山巖體地幔物質(zhì)混入程度更高。這與偉德山期澤頭巖體鋯石Hf兩階段模式年齡2 748～2 213 Ma[13](均值為2 467 Ma)，三佛山花崗巖全巖Nd兩階段模式年齡2 447～2 143 Ma[15]，鋯石Hf兩階段模式年齡2 385～2 096 Ma[42]接近，指示偉德山期花崗巖的放射成因同位素組成具有一致性。

底圖據(jù)文獻(xiàn)[40]。艾山巖體花崗巖、三佛山巖體花崗巖的數(shù)據(jù)分別引自文獻(xiàn)[15][16]。

這與郭家?guī)X期倉上、三山島花崗巖(εHf(t)值分別為-23.8 ～-18.1和-25.2～-19.5[20])，新城金礦床內(nèi)花崗巖(εHf(t)值為-24.7 ～-18.1[18])和區(qū)域內(nèi)玲瓏期花崗巖(εHf(t)值為-28.7 ～-17.6[16]；εHf(t)值為-23.85～-18.06[43])的Hf同位素相比更大，部分重疊。這種現(xiàn)象可能是由于部分熔融的層位由下逐漸向上，年齡逐漸由老變年輕，導(dǎo)致巖石的Sr-Nd-Hf同位素出現(xiàn)上述差異[44-45]。結(jié)合玲瓏期花崗巖是加厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物[40, 46]，郭家?guī)X期巖體巖漿源區(qū)主要為前寒武紀(jì)變質(zhì)基底巖石[18, 20]，以及大澤山、天柱山巖體Hf二階段模式年齡TDM2分別為2.15～1.86 Ga和2.55～2.07 Ga，本研究認(rèn)為大澤山、天柱山巖體的巖漿源區(qū)為前寒武紀(jì)變質(zhì)基底巖石，主要為古元古代陸殼物質(zhì)和新太古代陸殼物質(zhì)。

郭家?guī)X期花崗巖引自文獻(xiàn)[20]，玲瓏期花崗巖引自文獻(xiàn)[41]。

花崗巖Th/U值為3.76～6.67，平均值5.20，高于大陸地殼平均值(4.00)；La/Nb值為1.16～3.37，平均值2.35，高于大陸地殼平均值(2.20)；Th/Nb值為1.12～1.76，平均值1.46，高于大陸地殼平均值(0.44)；Th/La值為0.39～0.96，平均值0.71，高于大陸地殼平均值(0.204)。以上地球化學(xué)特征表明可能有地幔物質(zhì)混入。

大澤山、天柱山巖體含有暗色包體，偉德山期花崗巖中亦發(fā)育有大量的巖漿暗色包體，暗色包體具有典型的巖漿巖礦物組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，與寄主巖石在SiO2組分上存在明顯間斷，礦物的粒度明顯小于其寄主巖，與寄主巖相比包體具有更高的稀土元素總量[15, 47]。宋明春等[47]對(duì)偉德山期巖體中暗色包體進(jìn)行U-Pb 等時(shí)線年齡測(cè)定, 檢測(cè)結(jié)果表明包體與偉德山超單元的等時(shí)線年齡接近, 表明二者應(yīng)為同時(shí)期的產(chǎn)物。偉德山期花崗巖巖石中出現(xiàn)晶體較大的鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石斑晶和針狀發(fā)育的磷灰石，顯示了巖漿的快速冷卻，表明巖漿具混合作用的特點(diǎn)[15, 47-49]。包體富含TFeO、MgO、V，其含量高于上地殼[15]，包體的流體包裹體內(nèi)含有堿性閃石包裹體，表明其來源深度較大，暗示暗色包體具有幔源巖漿的性質(zhì)，可能為巖石圈地幔部分熔融的產(chǎn)物[47]。

前人基于巖石地球化學(xué)的研究認(rèn)為，偉德山期巖體為幔源基性巖漿與地殼熔融酸性端員混合成因[47-49]。偉德山期大澤山、天柱山巖體花崗巖中的黑云母以鐵質(zhì)黑云母和鎂質(zhì)黑云母為主[50]，均為殼?；煸葱?，角閃石均屬于鈣質(zhì)角閃石。以上特征表明大澤山、天柱山巖體的成巖物質(zhì)主要來源于古老地殼物質(zhì)的部分熔融，并且有少量地幔物質(zhì)加入。大澤山、天柱山巖體具有不同巖相圈層結(jié)構(gòu)，成巖年齡分別為(120±1)Ma和(112±2)Ma，早階段大澤山巖體與膠東地區(qū)大量發(fā)育暗色脈巖近同時(shí)形成，對(duì)應(yīng)的Hf二階段模式年齡(TDM2)分別為2.15～1.86 Ga和2.55～2.07 Ga，晚階段的天柱山巖體εHf(t)值及二階段年齡值比大澤山巖體更大，表明早階段大澤山巖體有更多的地幔物質(zhì)混入，導(dǎo)致Hf二階段模式年齡的降低。

5.4 構(gòu)造環(huán)境與演化過程

在w(Nb)-w(Y)圖解(圖10a)中，花崗巖樣品落在火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)；在w(Rb)-w(Y+Nb)圖解(圖10b)中，花崗巖樣品落在火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi)，暗示早白堊世晚期花崗巖體與古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖密切相關(guān)。地球化學(xué)特征表明巖石為高鉀鈣堿性花崗巖，而高鉀鈣堿性花崗巖形成于洋殼俯沖作用或同碰撞環(huán)境。

a. w(Nb)-w(Y)圖解；b. w(Rb)-w(Y+Nb) 圖解。底圖據(jù)文獻(xiàn)[27]。

大量研究表明, 中生代時(shí)期華北大陸巖石圈的厚度由>200 km銳減為克拉通東部的60～80 km, 華北東部在中生代燕山期經(jīng)歷了巖石圈的強(qiáng)烈減薄事件[11, 51]，膠東地區(qū)強(qiáng)烈的燕山期巖漿活動(dòng)和大規(guī)模的金礦成礦作用[52-54]是該地質(zhì)事件的強(qiáng)烈響應(yīng)。越來越多的學(xué)者認(rèn)為華北克拉通大規(guī)模巖石圈減薄或破壞發(fā)生于白堊紀(jì)，太平洋板塊的俯沖、回撤被認(rèn)為是該階段巖石圈減薄的主要驅(qū)動(dòng)力[11]。太平洋板塊在早侏羅世末期或中侏羅世初期(約180 Ma)開始俯沖到華北陸殼之下[54]。隨著太平洋板塊回撤，構(gòu)造環(huán)境由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸展構(gòu)造體制[55]，導(dǎo)致華北克拉通破壞、軟流圈上涌，巖漿底侵進(jìn)一步促使巖石圈消減[54]。早白堊世最為強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)、成礦作用、凹陷盆地和變質(zhì)核雜巖等大量出露均指示的減薄事件已達(dá)到了共識(shí)[54-56]。同期出現(xiàn)的源于軟流圈、巖石圈地幔的鎂鐵質(zhì)巖石及高鎂埃達(dá)克巖,記錄了其源區(qū)由巖石圈到軟流圈地幔的快速轉(zhuǎn)換[37]。

綜上，大澤山、天柱山巖體為巖石圈減薄和陸內(nèi)伸展背景下的產(chǎn)物。在中國東部中生代早白堊世區(qū)域性拉張環(huán)境下，幔源基性巖漿侵位引發(fā)地殼熔融，地幔(地幔楔)發(fā)生部分熔融形成的幔源基性巖漿攜帶大量的熱與物質(zhì)上涌，致使中下地殼發(fā)生部分熔融，不斷的殼幔相互作用，形成了高鉀鈣堿性的大澤山、天柱山巖體等早白堊世晚期花崗巖。

6 結(jié)論

1)大澤山、天柱山巖體為花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖類，w(Na2O)>3.68，1.0

2)大澤山、天柱山巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(120±1)Ma和(112±2)Ma，為膠東中生代早白堊世晚期巖漿巖。兩巖體具不同的巖相結(jié)構(gòu)，為同一期巖體(偉德山期)不同演化階段的產(chǎn)物，為巖石圈減薄和陸內(nèi)伸展背景下的產(chǎn)物。

3)大澤山、天柱山巖體巖漿鋯石εHf(t)值分別為-15.3～-10.7和-21.8～-14.1，對(duì)應(yīng)的Hf二階段模式年齡TDM2分別為2.15～1.86 Ga(均值為2.01 Ga)和2.55～2.07 Ga(均值為2.37 Ga)，巖體主要來自古老地殼物質(zhì)的部分熔融，其巖漿源區(qū)主要為古元古代和新太古代陸殼物質(zhì)。

4)大澤山、天柱山巖體的成巖物質(zhì)主要來源于古老地殼物質(zhì)的部分熔融，并有地幔物質(zhì)加入。早階段大澤山巖體與膠東地區(qū)大量發(fā)育暗色脈巖近同時(shí)形成，早階段有更多的地幔物質(zhì)加入，導(dǎo)致大澤山巖體Hf二階段模式年齡的降低。