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1 第 33 卷 第 3 期 2014 年 5 月 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.33 No.3 May 2014 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 梁亚运 1, 刘学飞 1, 李龚健 1, 李洪伟 2 (1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 ;2. 重庆市地质勘查开发局 208 水文地质工程地质队, 重庆 ) 摘 要 : 胶东半岛金矿区脉岩广泛分布, 将其典型区域划分为玲珑地区 郭城地区和牟平 - 乳山地区三大地区, 各区脉岩产状基 本相似 ( 主要为 NE NNE 和 NW 向 ) 三大区域脉岩以镁铁质为主, 但在郭城地区有少量长英质产出 ; 其中镁铁质脉岩包括煌斑 岩类 辉绿岩和辉长岩, 长英质脉岩有闪长岩和二长岩等 胶东脉岩富碱 高钾, 属于钾玄岩系列和高钾钙碱性岩系列 其中, 三 大区域中镁铁质脉岩化学性质基本相似, 富集 LREE 和 LILE 亏损 HFSE, 具有俯冲类型特征 在 SṟNd 同位素研究中, 主要镁铁 质脉岩 ( 87 Sr/ 86 Sr) i= ~0.7139, 并具有较低的 εnd(t) 值 (-23.92~-0.79), 显示其源于富集幔源的特征 但是, 玲珑 地区少量镁铁质脉岩具有较高的 εnd(t) 值 (0.11~ 5.46), 显示亏损地幔端元 郭城地区长英质脉岩的 ( 87 Sr/ 86 Sr) i= ~ ἐNd(t)= -20.8~ -6.1 镁铁质脉岩 Pb 同位素特征为 ( 206 Pb/ 204 Pb) i=17.48~18.115, 平均值为 ;( 207 Pb/ 204 Pb) i=15.078~15.641, 平均值为 ;( 208 Pb/ 204 Pb) i=34.93~38.436, 平均值为 郭城地区长英质脉岩 Pb 同位 素特征为 ( 206 Pb/ 204 Pb) i= ~17.344, 平均值为 ;( 207 Pb/ 204 Pb) i=15.401~15.484, 平均值为 ;( 208 Pb/ 204 Pb) i=37.319~37.946, 平均值为 镁铁质与长英质脉岩 Pb 同位素比值均显示与富集地幔 (EMI)Pb 同位素比值相近, 揭示其源区具有共性 通过年代学研究可得, 胶东脉岩主要形成时间在 135~115 Ma 之间 结合年代学与 SṟNḏPb 同位素约束 可得, 胶东金矿区大量早白垩世镁铁质脉岩源于太平洋板块俯冲作用形成的富集岩石圈地幔, 在构造复杂区域脉岩源区受到相应 的影响, 如玲珑地区少量镁铁质脉岩源自亏损地幔, 而郭城地区少量长英质脉岩源于壳幔混合源区或源区受地幔物质的混染 胶 东脉岩与金矿联系最紧密的是早白垩世镁铁质脉岩, 它们在空间上紧密共生, 在时间上属于同一时代, 为相同构造背景的产物, 在 源区上具有相似幔源特征, 早白垩世镁铁质脉岩可能为金矿提供成矿物质来源 关键词 : 胶东 ; 脉岩 ; 金矿 ; 年代学 ; 同位素 中图分类号 :P597 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 脉岩是岩浆作用过程中一定阶段的产物, 一般 [1-4] 形成于大规模岩石圈伸展构造背景下 脉岩既可以代表源区物质, 又可以反映源区构造应力场, 同 [5] 时也是有效的找矿标志 众多学者研究发现部分内生金矿床与脉岩在时空分布和成因上具有密切的联系 ; 因此, 脉岩的研究对正确认识同时空范围内的内生金矿床具有重要的指导意义并受到广泛的关 [3,6-10] 注 在我国胶东金矿区, 脉岩广泛发育并且与 [11-14] 金矿床密切共生 胶东金矿区出露的脉岩既有镁铁质又有少量长英质, 典型镁铁质脉岩有煌斑岩类 辉绿岩和少量辉长岩, 长英质脉岩有闪长岩和二长岩等 近年来, 部分学者通过岩相学 年代学 放射性同位素等方法对胶东地区中生代脉岩开展了深入研究, 并探索了其成因机制以及脉岩对大规模金 [2,15-24] 矿形成的制约作用 但是, 目前关于胶东地区中生代脉岩的成因仍然存在争论, 脉岩对大规模金矿形成的贡献和制约作用需要继续探索 其中脉岩的成因有如下观点 :1 源于印支期扬子克拉通向华北克拉通俯冲碰撞而形成的富集岩石圈地 [21,25-26] 幔 ;2 源于三叠纪时期古太平洋板块俯冲于华北克拉通之下产生的流体交代岩石圈地幔而形成 [2-3,12,18,27-29] 的富集岩石圈地幔 ;3 源于华北克拉通 [20,30] 下地壳的重熔 ;4 源于古老的交代富集岩石圈 [31-32] 地幔 另外, 胶东金矿形成的地球动力学背景和模型是近年来广受争议的问题 部分学者提出, 区域上胶东半岛经历了造山过程中由挤压环境向伸 [33-34] 展环境的转变, 包括太平洋板块的俯冲 非造山 [35] 型金矿的形成 大规模深部高温物质上涌以及地 收稿日期 : 编辑 : 刘江霞基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ); 高校基本科研业务费专项资金资助项目 ( ) 作者简介 : 梁亚运 (1990 ), 男, 现正攻读矿物学 岩石学 矿床学专业硕士学位, 主要从事矿床学的研究工作 didaliangyayun@163.com 通信作者 : 刘学飞 (1983 ), 男, 副教授, 主要从事矿床学的研究工作 lxf@cugb.edu.cn

2 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 11 [36] 幔过程参与 因此, 脉岩与金矿二者在时空上具有一致性, 所以二者之间的成因和制约关系值得深入探索和研究 笔者通过系统收集胶东地区脉岩的地质特征 年代学 地球化学以及 SṟNḏPb 等同位素数据, 并将胶东地区脉岩出露区划分为玲珑地区 郭城地区和牟平 - 乳山地区 3 个典型区域, 在此基础上, 拟展开综合对比分析, 深入解析胶东脉岩成因, 从形成年龄 物源 构造背景等方面, 探讨脉岩与金矿的关系 1 区域地质特征 华北克拉通是中国最古老的板块之一, 形成于新太古代 - 古元古代, 由东部板块 西部板块和中部 [37-40] 造山带组成 ( 图 1-a) 华北克拉通从形成到晚古生代都处于稳定状态, 它的再活化是在早中生代开始的, 包括板块的抬升和岩浆的侵入活动, 在晚中 [19,41] 生代岩浆作用达到高峰期 晚中生代时期, 华北克拉通东部发生了强烈的岩石圈减薄事件, 导致大规模的岩浆作用和金矿形成以及拉张盆地与变质 [42-43] 核杂岩的出现 胶东半岛位于华北克拉通东部, 是我国主要的产金之地, 其黄金储量约占全国的 25% [44] 胶东金矿区位于华北克拉通东缘 苏鲁超高压变质带北段西侧和郯庐断裂以东的盆 - 岭半岛区 ( 图 1-b), 主 要发育 EW NE NNE 和 NW 向构造 [45-46] 该区出 露地层以前寒武纪变质地层为主, 广泛分布在中部 及北部, 主要有新太古代 古元古代和新元古代变质 岩 新太古代变质基底主要包括麻粒岩 角闪岩 片 麻岩和绿片岩 ( 胶东群 ), 锆石 SHRIMP U-Pb 年代 学表明角闪岩的原岩形成于 (2530±17)Ma, 在 (1852±37)Ma 时发生变质作用 [47] ; 古元古代变质 岩包括片麻岩 片岩 大理岩和硅质岩 ( 荆山群 ); 新 元古代变质岩为变粒岩 大理岩 片岩等 [48] 研究 区出露大量的岩体, 以花岗岩类为主 花岗岩主要 可以分为 3 期, 有晚三叠世花岗岩 (227~205 Ma), 如小石岛岩体 甲子山岩体 刑家岩体和搓山岩体 等 [49-52] ; 侏罗纪 (160~145 Ma) 玲珑花岗岩 昆嵛山 岩体和栾家河岩体等 ; 早白垩世 (137~100 Ma) 郭 家岭岩体 崂山岩体和三佛山岩体等 [50,53-54] 火山 岩有早白垩世的流纹岩 粗安岩 [55], 以及玄武质火 [56] [35] 山岩 翟明国等将胶东金矿区划分为三大金 矿带, 即招远 - 莱州金矿带 栖霞 - 蓬莱金矿带和牟 平 - 乳山金矿带 胶东金矿床类型主要有石英脉型 ( 玲珑型 ) 破碎蚀变岩型 ( 焦家型 ) 次火山岩型和多 金属硫化物型, 但以前两类居多 [57] 玲珑型 金矿 主要产在石英脉中, 其沿着区域断裂的次级断裂充 填, 远离主断裂面 焦家型 金矿主要为浸染状和 网脉状, 其产出沿着一级区域断裂碎裂区蚀变 带 [58] a. 华北克拉通地质简图 ;b. 胶东区域地质和脉岩分布图 图 1 华北克拉通及胶东区域地质简图 Fig.1 SimplifiedgeologicalmapoftheNCCandJiaodongPeninsula

3 / 年 2 脉岩地质特征 胶东地区脉岩多以脉状沿金矿区或矿带产出, 局部地区呈岩脉群 岩脉带出现 ( 图 1-b) 近年来, 对胶东脉岩的研究主要集中在胶东北部 胶西北 郭 城地区以及五莲 - 青岛 - 烟台断裂带等地 孙景贵 [3] 等将研究区脉岩划分为 6 个带, 即招平脉岩带 北 戴 - 上夼脉岩带 蒋家 - 灵山沟 - 后孙家脉岩带 乳 山 - 牟平脉岩带 三甲脉岩带和蓬家夼脉岩带 笔 者将胶东脉岩分布区, 按照脉岩出露典型区域划分 为玲珑地区 ( 包括胶西北和胶东北部部分地区 栖霞 和蓬莱地区等 ) 郭城地区 ( 包括郭城断裂带两侧地 区 ) 和牟平 - 乳山地区 ( 包括乳山 牟平和三甲等地 区 ) 三大区域 胶东地区脉岩产状基本一致, 主要表 现为 NE NNE 向, 部分为 SN 和 NW 向 [17] 玲珑 地区, 脉岩在招平断裂带上展布方向与矿化带 断裂 构造的方向基本一致, 主要为 NNE NNW 和 SN 向, 其中玲珑矿田部分矿体产于煌斑岩脉中, 有些矿 体严格分布于煌斑岩两侧 [59] 郭城地区脉岩大多 呈 NE40 ~50 走向, 主体倾向 70 左右, 宽 1~40 m [60] 蓬莱 烟台和威海等地区脉岩也是成群出现, 走向 NE NNW 和近 SN 向 [61] 在牟平 - 乳山 地区, 分布在五莲 - 青岛 - 烟台断裂带上的脉岩多 呈 NE NNE 和 SN 向, 如三甲 牙子 蓬家夼和牟平 等金矿区 [3,16-17] 因此, 胶东地区脉岩产状与所在区 断裂构造产状基本一致, 受区域地质构造控制产出 同时, 在众多金矿区, 脉岩与矿体共生产出, 如玲珑金 矿区中基性脉岩与含金石英脉 绞 在一起, 有含金石 英脉的地方就会有中基性脉岩的发育 [62-63] 胶东地区出露的脉岩既有镁铁质脉岩又有长英 质脉岩, 其中以镁铁质煌斑岩类 辉绿岩 辉长岩为 主 ; 少量长英质脉岩有闪长岩和二长岩等 煌斑岩 类是胶东出露最广泛的一类脉岩 颜色灰 - 深黑 色, 粒状或斑状结构, 块状构造 [27] 岩石类型主要 有斜闪正煌岩 云煌岩 拉辉煌斑岩 角闪煌斑岩 斜闪正煌岩斑晶由长柱状自形角闪石 辉石和少量 斜长石 ( 正长石 ) 组成, 基质主要由角闪石和斜长石 组成, 同时含少量的原生碳酸盐和磁铁矿 拉辉煌 斑岩斑晶由橄榄石 单斜辉石 少量斜长石组成, 基 质由细条状斜长石 柱状自形角闪石和少量磁铁矿 组成 [25] 角闪煌斑岩主要由斜长石和角闪石组成, 斑晶主要为角闪石, 基质主要为斜长石和角闪 石 [21] 云煌岩主要由黑云母和正长石组成, 斑晶主 要由黑云母和少量斜方辉石组成, 基质由正长石 角 闪石和黑云母组成 [21] 辉绿岩呈辉绿结构, 块状构 造, 主要由斜长石 斜方辉石 角闪石 橄榄石和黑云 母组成 辉长岩呈辉长结构, 主要由斜长石 斜方辉 石和少量的橄榄石 角闪石和黑云母组成 [21] 闪长 岩呈斑状结构和块状构造, 主要由斜长石 角闪石 黑云母和少量斜方辉石组成 [31,64] 3 年代学研究 通过脉岩年代学的研究, 可以探讨脉岩的成因 及其内部动力学过程 笔者主要搜集了玲珑地区 郭城地区和牟平 - 乳山地区的脉岩年龄数据, 基本 涵盖了胶东地区脉岩出露的典型地带 ( 表 1) 在脉 岩的年龄分析中, 煌斑岩类主要运用全岩 K-Ar 法 测年 [16-18,25], 部分运用黑云母 AṟAr 法测年 [65], 其 余中基性 酸性脉岩主要运用 LA-ICP-MAS 锆石 U-Pb 法测年 [21,66-68] 笔者整合胶东脉岩年龄数据, 绘制出了年龄直方图 ( 图 2), 可以看出, 脉岩的年龄 在 145~90 Ma 之间均有分布, 但峰值显示主要集 中在 135~115 Ma 由此可知, 胶东地区脉岩的形 成时间即侵入时期主要集中在早白垩世 K-Ar Ar-Ar U-Pb t/ma 图 2 胶东地区脉岩年龄直方图 ( 具体年龄数据见表 1) Fig.2 AgeprobabilitydiagramfordikesintheJiaodongPeninsula 4 地球化学特征 4.1 主量元素特征笔者收集了胶东玲珑地区 郭城地区和牟平 - 乳 山地区三大典型金矿区脉岩的元素分析数据, 并按三 大区域来分析研究 胶东脉岩主微量元素分析结果 表明,w(SiO2) 为 41.45% ~71.74%,w (Na2O+ K2O) 为 2.92% ~9.34% ( 已扣除烧失量 ), 由此可知胶东脉岩既有镁铁质又有长英质, 长英质仅在郭 城地区有少量出露 玲珑地区脉岩以镁铁质为主, w(sio2) 为 42.37%~58.96%,w(Na2O+K2O) 为 2.92%~7.22%,TAS 图解中主要落在玄武岩和玄武安山岩区内, 少量落在安山岩区 郭城地区脉岩 w(sio2) 为 45.52%~71.14%,w(Na2O+K2O) 为 4.97%~9.34%, 既有镁铁质又有长英质, 镁铁质脉岩主要落在玄武岩和安山岩区内, 部分长英质

4 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 13 表 1 胶东镁铁质脉岩年龄数据 Table1 MaficdikeagesintheJiaodongPeninsula 地点 样品号 岩石名称测试对象 测试方法 年龄 t/ma 参考文献 地点 样品号 岩石名称测试对象 测试方法 年龄 t/ma 参考文献 焦家 JJLT-1 煌斑岩 锆石 LA-ICP-MS 120.8±1.8 [71] 谢家沟 7022 辉绿岩 全岩 K-Ar ±1.57 [59] 焦家 JJHT-2 煌斑岩 锆石 LA-ICP-MS 121.6±1.7 [71] 谢家沟 4015 辉绿岩 全岩 K-Ar ±1.54 [59] 焦家 JJHT-5 煌斑岩 锆石 LA-ICP-MS 120.6±2.9 [71] 谢家沟 3175 闪长玢岩 全岩 K-Ar ±1.56 [59] 焦家 09J54 辉长岩 锆石 LA-ICP-MS 87±2 [21] 谢家沟 7192 闪长岩 全岩 K-Ar ±1.62 [59] 焦家 09J76 辉长岩 锆石 LA-ICP-MS 95±1 [21] 谢家沟 闪长玢岩 全岩 K-Ar ±1.74 [59] 玲珑 09M09 闪长岩 锆石 LA-ICP-MS 116±1 [21] 谢家沟 4017 辉石闪长岩 全岩 K-Ar 97.23±1.46 [59] 昆嵛山 04RI134 辉长闪长岩 锆石 LA-ICP-MS 113±2.0 [70] 谢家沟 3187 辉石闪长岩 全岩 K-Ar 98.75±1.48 [59] 贝博 B1ZA 辉绿斑岩 锆石 LA-ICP-MS 124.8±1.5 [20] 谢家沟 煌斑岩 全岩 K-Ar ±1.59 [59] 贝博 B3ZA 辉绿斑岩 锆石 LA-ICP-MS 126.9±1.7 [20] 谢家沟 4025 煌斑岩 全岩 K-Ar ±1.87 [59] 贝博 B4ZA 辉绿斑岩 锆石 LA-ICP-MS 122.5±1.5 [20] 谢家沟 4292 煌斑岩 全岩 K-Ar ±1.73 [59] 贝博 B5ZA 辉绿斑岩 锆石 LA-ICP-MS 123.7±2.2 [20] 谢家沟 4031 正长斑岩 全岩 K-Ar 94.38±1.39 [59] 贝博 B6ZA 辉绿斑岩 锆石 LA-ICP-MS 125.4±1.1 [20] 谢家沟 正长岩 全岩 K-Ar 98.58±1.6 [59] 郭城金矿 GS1 二长斑岩 锆石 LA-ICP-MS 114±2 [71] 谢家沟 2265 正长岩 全岩 K-Ar ±1.61 [59] 郭城金矿 GS2 闪长玢岩 锆石 LA-ICP-MS 116±1 [71] 三甲 97RS-9 煌斑岩 全岩 K-Ar 126.7±2 [16] 栖霞 09QX01 辉石闪长岩 锆石 LA-ICP-MS 117±1 [21] 三甲 97RS-16 煌斑岩 全岩 K-Ar 122.2±1.8 [16] 范家埠 FJB18-1 煌斑岩 角闪石 40 Aṟ 39 Ar, 118.8±1.6 [73] 王格庄 97RY-2 煌斑岩 全岩 K-Ar 126±2 [16] 范家埠 FJB18-2 煌斑岩 角闪石 40 Aṟ 39 Ar, 117.5±1.5 [73] 王格庄 97RY-13 煌斑岩 全岩 K-Ar 123.5±2.3 [16] 蓬家夼 PB99-66 煌斑岩 黑云母 40 Aṟ 39 Ar,117.33±0.15 [65] 牟平 MP-M06 煌斑岩 全岩 K-Ar 120±1.1 [16] 玲珑 JQ-M02 辉绿岩 全岩 K-Ar 122.6±2.5 [17] 雅子 97RY-2 煌斑岩 全岩 K-Ar 126±2.0 [16] 玲珑 LL-M06 辉绿岩 全岩 K-Ar 123.9±2.4 [17] 烟台 Y2 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 109.3±1.05 [18] 玲珑 DK-M04 辉绿岩 全岩 K-Ar 132.5±2.6 [17] 烟台 Y1 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 113.6±2.5 [18] 新城 XC-M02 石英辉绿岩 全岩 K-Ar 127.9±2.4 [17] 烟台 DK3 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 99.3±1.05 [25] 龙口 L11 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 134.9±2.6 [18] 烟台 DK2 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 136.9±2.7 [25] 龙口 L12 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 136.9±2.7 [18] 威海 W1 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 134.7±3.1 [18] 龙口 CG2-1 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 139.6±2.7 [18] 威海 W2 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 134.2±2.7 [18] 龙口 LC15 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 129.1±2.5 [18] 威海 W4 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 102.3±2 [18] 龙口 CG7 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 110.8±2.2 [18] 威海 W5 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 114.8±2.2 [18] 龙口 CG8 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 105.2±2.1 [18] 威海 W6 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 115.8±2.3 [18] 龙口 L1 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 110.9±2.2 [18] 威海 W7 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 126.7±2.6 [18] 龙口 L2 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 110.8±2.1 [18] 威海 W8 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 121±2.4 [18] 龙口 L3 拉辉煌斑岩 全岩 K-Ar 105.2±2.2 [18] 威海 CZ2-1 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 134.7±3.1 [18] 龙口 L6 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 121.4±2.7 [18] 威海 LH2-1 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 104.4±2 [18] 龙口 L7 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 126.3±2.5 [18] 威海 WF2 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 100.8±2.1 [18] 龙口 L8 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 129.1±2.5 [18] 威海 WJ8-1 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 121±2.4 [18] 龙口 L4 辉长岩 全岩 K-Ar 128.0±2.7 [18] 威海 CZ2 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 110.9±2.2 [25] 龙口 L5 辉长岩 全岩 K-Ar 129.6±2.7 [18] 威海 CZ6 斜闪正煌岩 全岩 K-Ar 113.6±2.5 [25] 龙口 L9 辉长岩 全岩 K-Ar 106.2±2.1 [18] 龙口 CH2 辉长玢岩 全岩 K-Ar 128.0±2.7 [25] 龙口 L10 辉长岩 全岩 K-Ar 104.4±2.0 [18] 龙口 CH4 辉长玢岩 全岩 K-Ar 134.7±3.1 [25] 脉岩落到粗面岩和流纹岩区 牟平 - 乳山地区脉岩 以镁铁质为主,w (SiO2) 为 44.57% ~55.36%, w(na2o+k2o) 为 4.02% ~8.62%, 在 TAS 图解中主要落在玄武岩和玄武安山岩区内 ( 图 3-a) 胶 东脉岩 w(k2o) 为 0.58%~5.99%, 主要集中在钾 玄岩系列和高钾钙碱性岩系列中 ( 图 3-b) 4.2 微量元素特征由上文可知在胶东地区 玲珑地区和牟平 - 乳 山地区脉岩基本上都为镁铁质脉岩, 而郭城地区除 镁铁质脉岩以外还有少量的长英质脉岩出露 为了详细研究脉岩的化学特征, 将郭城地区长 英质脉岩单独列出与镁铁质脉岩进行比较后发现, 胶东地区镁铁质脉岩 w(σree) 为 ~ , 平均为 , 其中煌斑岩 w(σree) 为 ~ , 平均为 ; 辉绿岩 w(σree) 为 ~ , 平均为 ; 辉长岩 w(σree) 为 ~ , 平均为 长英质脉岩 w(σree) 为 ~ , 平均为 笔者将微量元素数据标准化以后, 将同一地区 同一矿 点 同一点号的标准化数据求一平均值做出整个胶 东脉岩 REE 标准化趋势分布图 ( 图 4-a,b) 与微量元 素蜘蛛网图 ( 图 4-c,d), 可以看出, 胶东脉岩富集 LREE,Eu 亏损, 为右倾趋势, 镁铁质脉岩总体趋势与长英质脉岩相似 微量元素蜘蛛网图 ( 图 4-c,d) 中, 主要镁铁质脉岩富集大离子亲石元素 (LILE) (Ba K Pb 和 Sr 等 ), 而亏损高场强元素 (HFSE) (Nb Ta 和 Ti 等 ), 类似俯冲类型源区 但有少量 玲珑地区镁铁质脉岩显示相对富集 HFSE 郭城地 区长英质脉岩微量元素分布与镁铁质脉岩相似, 可 推测其源区具有共性

5 / / / / 年 14 a 6 b 12 5 w(na O+K O)/% w(sio 2)/% w(k O)/% ( ) w(sio 2)/% a.tas 图解 ( 底图引自文献 [69]);b.K2O-SiO2 图解 ( 底图引自文献 [70]); 玲珑地区数据引自文献 [2,17,20-21,27,31,71-73]; 郭城地区数据引自文献 [16-17,31,60,64,74]; 牟平 - 乳山地区数据来自文献 [16,21,27,73-74] 图 3 胶东岩石类型及系列划分图解 Fig.3 RocktypeandseriesclassificationdiagramofJiaodongPeninsula a b La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu c d Rb Ba Th U Nb Ta K La Ce Pb Pr Sr Nd P Sm Zr Hf Eu Ti Gd Tb Dy Ho Y Er Tm Yb Lu 0.1 Rb Ba Th U Nb Ta K La Ce Pb Pr Sr Nd P Sm Zr Hf Eu Ti Gd Tb Dy Ho Y Er Tm Yb Lu 玲珑地区数据引自文献 [2,17,20-21,27,31,71-73]; 郭城地区数据引自文献 [16-17,31,60,64,74]; 牟平 - 乳山地区数据引自文献 [16,21,27,73-74] 图 4 胶东脉岩稀土元素球粒陨石标准化分布图 (a,b) 和微量元素原始地幔标准化蜘蛛网图 (c,d) Fig.4 ChondriteṉormalizedREEpaterns(aandb)andprimitivemantleṉormalizedspidergrams(candd)fordikesintheJiaodongPeninsula 4.3SṟNd 同位素胶东脉岩 SṟNd 同位素数据 ( 表 2) 显示, 镁铁质 脉岩 ( 87 Sr/ 86 Sr) i = ~0.7139, 平均为 , 具较低的 εnd(t) 值 (-23.92~-0.79), 但部 分玲珑地区镁铁质脉岩具有较高的 εnd(t) 值 (0.11~ 5.46) 郭城地区长英质脉岩 ( 87 Sr/ 86 Sr) i= ~0.7132, 平均为 ἐNd(t)=-20.8~-6.1 ( 平均为 ) εnd(t)-( 87 Sr/ 86 Sr) i 图 ( 图 5) 中 显示胶东脉岩主要集中分布在富集地幔区域, 另外少 量玲珑地区镁铁质脉岩落在亏损地幔端元, 与中国东

6 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 15 (Nd) EMI EMII ( Sr/ Sr) i 新生代碱性玄武岩数据引自文献 [75-76]; 玲珑地区数据引自文献 [2,17,20-21,27,31,71-73]; 郭城地区数据引自文献 [16-17,31,60, 64,74]; 牟平 - 乳山地区数据引自文献 [16,21,27,73-74] 图 5 胶东脉岩 εnd(t)-( 87 Sr/ 86 Sr) i 图 Fig.5 DiagramsofεNd(t)vsinitial 87 Sr/ 86 Srratiosvariationfor Jiaodongdikes - 部碱性玄武岩相比, 有相似的源区 4.4Pb 同位素 在同位素地球化学研究中,Pb 同位素在自然界 基本不发生分馏而处于稳定, 只受源区 U-Th 含量 和衰变的影响, 因此初始 Pb 同位素可作为岩石岩 浆源区的示踪剂 [77] 笔者统计胶东脉岩 Pb 同位素 数据发现, 三大区域镁铁质脉岩 ( 206 Pb/ 204 P) i= 17.48~18.115, 平均值为 ;( 207 Pb/ 204 Pb) i= ~15.641, 平均值为 ;( 208 Pb/ 204 Pb) i =34.93~38.436, 平均值为 郭城地区长英质脉岩 ( 206 Pb/ 204 P) i= ~17.344, 平均值 为 ;( 207 Pb/ 204 Pb) i=15.401~15.484, 平均 值为 ;( 208 Pb/ 204 Pb) i=37.319~37.946, 平 均值为 在 206 Pb/ 204 Pb- 207 Pb/ 204 Pb 图 ( 图 6-a) 中各地区脉岩都落在 NHRL 线 ( 北半球参考线 ) 之上, 脉岩集中靠近富集地幔 EMI, 在 206 Pb/ 204 Pb- 208 Pb/ 204 Pb 图 ( 图 6-b) 中也同样可见脉岩靠 近 EMI 另外, 长英质与镁铁质脉岩具有相似的 Pb 地点 样品号 岩石 名称 表 2 胶东脉岩 SṟNd 同位素数据 Table2 SṟNdisotopiccompositionsfortheJiaodongdikes w(rb)/ w(sr)/ Rb/ 86 Sr 87 Sr/ ( 87 Sr/ w(sm)/ w(nd)/ 147 Sm/ 86 Sr 2δ 86 Sr) i Nd 参考 144 Nd 2δ εnd (t) 文献 143 Nd/ 玲珑 LL-01 煌斑岩 玲珑 LL-03 煌斑岩 玲珑 LL-04 煌斑岩 玲珑 LL-06 煌斑岩 玲珑 LL-07 煌斑岩 玲珑 LL-08 煌斑岩 [27] 蓬莱 PL-01 煌斑岩 蓬莱 PL-02 煌斑岩 蓬莱 PL-04 煌斑岩 蓬莱 PL-05 煌斑岩 蓬莱 PL-06 煌斑岩 焦家 JJLT-01 煌斑岩 焦家 JJLT-02 煌斑岩 焦家 JJLT-03 煌斑岩 焦家 JJLT-04 煌斑岩 焦家 JJLT-05 煌斑岩 焦家 JJLT-06 煌斑岩 焦家 JJLT-07 煌斑岩 焦家 JJHT-01 煌斑岩 [71] 焦家 JJHT-02 煌斑岩 焦家 JJHT-04 煌斑岩 焦家 JJHT-05 煌斑岩 焦家 JJHT-06 煌斑岩 焦家 JJHT-07 煌斑岩 焦家 JJHT-08 煌斑岩 焦家 JJHT-09 煌斑岩 大庄子 09DZ63 云煌岩 大庄子 09DZ38 角闪煌斑岩 [ 21] 牟平 MP-M06 云煌岩 牟平 MP-M07 云煌岩 牟平 MP-M08 云煌岩 [17] 牟平 MP-M09 云煌岩 郭城 SH4 煌斑岩 郭城 SH2 煌斑岩 [31] 郭城 TC4 煌斑岩

7 年 续表 2 地点 样品号 岩石 w(rb)/ w(sr)/ Rb/ Sr/ ( 87 Sr/ w(sm)/ w(nd)/ Sm/ Nd/ 名称 Sr Sr 2δ Sr) i Nd Nd 2δ 参考 εnd (t) 文献 三甲 97RS-3 煌斑岩 三甲 97RS-7 煌斑岩 三甲 97RS-9 煌斑岩 三甲 97RS-19 煌斑岩 三甲 97RS-21 煌斑岩 三甲 97RS-26 煌斑岩 三甲 97RS-27 煌斑岩 [16] 王格庄 97RY-2 煌斑岩 王格庄 97RY-4 煌斑岩 王格庄 97RY-6 煌斑岩 王格庄 97RY-13 煌斑岩 王格庄 97RY-24 煌斑岩 大尹格庄 D-X-1 斜煌岩 乳山 J435-1 闪煌岩 乳山 J435-3 闪煌岩 玲珑 LI08-11 斜煌岩 [73] 玲珑 LI08-13 闪煌岩 玲珑 LI08-14 安山玢岩 三甲 S186-3 闪煌岩 三甲 S186-4 闪煌岩 龙口 LCI7 斜煌岩 龙口 LM1 斜煌岩 龙口 LCI5 斜煌岩 威海 CZ2 斜煌岩 威海 LH2 斜煌岩 威海 GS1 斜煌岩 [2] 威海 WF2 斜煌岩 威海 WJ8 斜煌岩 烟台 DK3 斜煌岩 烟台 DK9 斜煌岩 贝博金矿 B6-4 辉绿斑岩 贝博金矿 B6-1 辉绿斑岩 贝博金矿 B5-2 辉绿斑岩 贝博金矿 B5-1 辉绿斑岩 贝博金矿 B4-3 辉绿斑岩 贝博金矿 B4-1 辉绿斑岩 [24] 贝博金矿 B3-3 辉绿斑岩 贝博金矿 B3-1 辉绿斑岩 贝博金矿 B1-3 辉绿斑岩 贝博金矿 B1-1 辉绿斑岩 郭城金矿 SS1 辉绿岩 郭城金矿 SS4 辉绿岩 郭城金矿 TC2 辉绿岩 [31] 郭城金矿 TC3 辉绿岩 玲珑 DK-M04 辉绿岩 玲珑 DK-M07 辉绿岩 玲珑 JQ-M02 辉绿岩 玲珑 JQ-M03 辉绿岩 玲珑 LL-M02 辉绿岩 玲珑 LL-M06 辉绿岩 玲珑 LL-M08 辉绿岩 新城 XC-M01 辉绿岩 [17] 新城 XC-M02 辉绿岩 新城 XC-M04 辉绿岩 新城 XC-M09 辉绿岩 牟平 MP-M01 辉绿岩 牟平 MP-M04 辉绿岩 牟平 MP-M05 辉绿岩 玲珑 09M01 辉绿岩 三山岛 09S71 辉绿岩 新城 09XC17 辉绿岩 新城 09XC18 辉绿岩 [21] 焦家 09J86 辉绿岩 焦家 09J87 辉绿岩 四庄 09SZ06 辉长岩 玲珑 09M06 辉长岩

8 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 17 续表 2 岩石 w(rb)/ w(sr)/ 87 Rb/ 87 Sr/ ( 87 Sr/ w(sm)/ w(nd)/ 147 Sm/ 143 Nd/ 地点样品号名称 Sr 86 Sr 2δ 86 Sr) i Nd 144 Nd 2δ 参考 εnd (t) 文献焦家 09J59 辉长岩 焦家 09J76 辉长岩 [ 21] 龙口 CG2 辉长岩 龙口 LCI6 辉长岩 [2] 龙口 LCI8 辉长岩 栖霞 09QX01 辉石闪长岩 玲珑 09M09 闪长岩 [ 21] 大尹格庄 D120-1 安山玢岩 [74] 郭城金矿 TZ3 二长斑岩 郭城金矿 GS1 二长斑岩 [31] 郭城金矿 TS2 二长斑岩 郭城金矿 TS3 二长斑岩 a EMII NHRL b Geochron EMII NHRL Pb/ Pb EMI Pb/ Pb EMI DMM 15.3 DMM Pb/ Pb Pb/ Pb 新生代碱性玄武岩数据来自文献 [75-76]; 玲珑地区数据来自文献 [2,17,20-21,27,31,71-73]; 郭城地区数据来自文献 [16-17,31,60,64, 74]; 牟平 - 乳山地区数据来自文献 [16,21,27,73-74];NHRL. 北半球参考线 ;GeoChron. 地球等时线, 代表原始地球 Pb 同位素的演化趋势 地点样品号岩石名称 图 6 胶东脉岩 Pb 同位素比值图 ( 底图据文献 [78]) Fig.6 PbisotopicratiodiagramsofJiaodongdikes 表 3 胶东脉岩 Pb 同位素数据 Table3 PbisotopiccompositionsfortheJiaodongdikes 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb ( 206 Pb/ ( 207 Pb/ ( 208 Pb/ 204 Pb) i 204 Pb) i 204 Pb) i 参考文献 玲珑 LL-01 煌斑岩 玲珑 LL-03 煌斑岩 玲珑 LL-04 煌斑岩 玲珑 LL-06 煌斑岩 玲珑 LL-07 煌斑岩 玲珑 LL-08 煌斑岩 玲珑 LL-02 煌斑岩 [27] 玲珑 LL-05 煌斑岩 玲珑 LL-09 煌斑岩 玲珑 LL-10 煌斑岩 玲珑 LL-11 煌斑岩 蓬莱 PL-01 煌斑岩 蓬莱 PL-03 煌斑岩 蓬莱 PL-07 煌斑岩 蓬莱 PL-02 煌斑岩 [27] 蓬莱 PL-04 煌斑岩 蓬莱 PL-05 煌斑岩 蓬莱 PL-06 煌斑岩 焦家 JJLT-01 煌斑岩 焦家 JJLT-02 煌斑岩 焦家 JJLT-03 煌斑岩 焦家 JJLT-04 煌斑岩 焦家 JJLT-05 煌斑岩 焦家 JJLT-06 煌斑岩 焦家 JJLT-07 煌斑岩 焦家 JJHT-01 煌斑岩

9 年 续表 3 地点样品号岩石名称 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb ( 206 Pb/ ( 207 Pb/ ( 208 Pb/ 204 Pb) i 204 Pb) i 204 Pb) i 参考文献 焦家 JJHT-02 煌斑岩 [71] 焦家 JJHT-04 煌斑岩 焦家 JJHT-05 煌斑岩 焦家 JJHT-06 煌斑岩 焦家 JJHT-07 煌斑岩 焦家 JJHT-08 煌斑岩 焦家 JJHT-09 煌斑岩 大庄子 09DZ63 云煌岩 大庄子 09DZ38 角闪煌斑岩 [21] 牟平 MP-M06 云煌岩 牟平 MP-M07 云煌岩 牟平 MP-M08 云煌岩 [17] 牟平 MP-M09 云煌岩 郭城金矿 SH4 煌斑岩 ± ± ±0.002 郭城金矿 SH2 煌斑岩 ± ± ±0.003 [31] 郭城金矿 TC4 煌斑岩 ± ± ±0.002 龙口 LM1 斜煌岩 龙口 LCI5 斜煌岩 [22] 威海 CZ2 斜煌岩 威海 LH2 斜煌岩 威海 GS1 斜煌岩 威海 WF2 斜煌岩 威海 WJ8 斜煌岩 烟台 DK3 斜煌岩 贝博金矿区 B6-4 辉绿斑岩 [2] 贝博金矿区 B6-1 辉绿斑岩 贝博金矿区 B5-2 辉绿斑岩 贝博金矿区 B5-1 辉绿斑岩 贝博金矿区 B4-3 辉绿斑岩 贝博金矿区 B4-1 辉绿斑岩 贝博金矿区 B3-3 辉绿斑岩 贝博金矿区 B3-1 辉绿斑岩 贝博金矿区 B1-3 辉绿斑岩 贝博金矿区 B1-1 辉绿斑岩 郭城金矿 SS1 辉绿岩 ± ± ±0.001 郭城金矿 SS4 辉绿岩 ± ± ±0.002 郭城金矿 TC2 辉绿岩 ± ± ±0.001 [31] 郭城金矿 TC3 辉绿岩 ± ± ±0.003 玲珑 DK-M04 辉绿岩 玲珑 DK-M07 辉绿岩 玲珑 JQ-M02 辉绿岩 玲珑 JQ-M03 辉绿岩 玲珑 LL-M02 辉绿岩 [17] 玲珑 LL-M06 辉绿岩 玲珑 LL-M08 辉绿岩 新城 XC-M01 辉绿岩 新城 XC-M02 辉绿岩 新城 XC-M04 辉绿岩 新城 XC-M09 辉绿岩 牟平 MP-M01 辉绿岩 [17] 牟平 MP-M02 辉绿岩 牟平 MP-M04 辉绿岩 牟平 MP-M05 辉绿岩 三山岛 09S71 辉绿岩 新城 09XC17 辉绿岩 新城 09XC18 辉绿岩 四庄 09SZ06 辉长岩 [21] 玲珑 09M06 辉长岩 焦家 09J59 辉长岩 龙口 CG2 辉长岩 龙口 LCI6 辉长岩 [2] 栖霞 09QX01 辉石闪长岩 玲珑 09M09 闪长岩 [2] 郭城金矿 SSB1 闪长玢岩 ±0.003 郭城金矿 SSB4 闪长玢岩 ±0.005 [60] 郭城金矿 TZ3 二长斑岩 ± ± ±0.001 郭城金矿 GS1 二长斑岩 ± ± ±0.001 郭城金矿 TS2 二长斑岩 ± ± ±0.002 [31] 郭城金矿 TS3 二长斑岩 ± ± ±0.002 郭城金矿 TDB45-1 二长岩 ± ± ±0.002 郭城金矿 TDB45-2 二长岩 ± ± ±0.002

10 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 19 同位素特征, 显示源区具有相似性 5 讨论 5.1 脉岩的源区特征主量元素特征显示, 胶东三大脉岩典型地区镁 铁质脉岩具有低的 w(sio2)( 平均 49.24%) 和高的 w(mgo)(7.62%), 明显异于大陆地壳 [w(sio2) 53.4% w(mgo) 7.24% [79] ] 微量元素数据揭示, 三大典型地区镁铁质脉岩 w (Ba) 平均为 w(sr) 平均为 , 明显高于大陆地壳的平均值 [w(ba) 为 , w(sr) 为 [79] ), 未显示地壳物质的混染 另外,Nb/U 和 Ce/Pb 对于地壳物质混染特别敏 感, 而本文镁铁质脉岩的 Nb/U( ) 和 Ce/Pb( ) 与地壳值 (Nb/U 和 Ce/Pb [79] ) 的对比表明, 镁铁质脉岩源区均没有受到明显的地壳物质的混染 另外, 若有明显的地壳物质混染, 岩浆 w(sio2) 与 ( 87 Sr/ 86 Sr) i 将呈正相关, 与 εnd(t) 呈负相关 [71], 但是胶东 各地区镁铁质脉岩 w(sio2) 与 ( 87 Sr/ 86 Sr) i 和 εnd (t) 均无相关性 ( 图 7-a,b) 综上所述, 胶东镁铁质 脉岩源区并未受到地壳物质的混染或者地壳物质的 混染在镁铁质脉岩形成过程中所起作用甚微 据尹观等 [80], 原始地幔 87 Sr/ 86 Sr =0.7045~ , 大陆地壳 87 Sr/ 86 Sr 值约为 0.718±0.02 另外, 在原始地幔演化过程中有地壳物质的加入也 会引起 87 Sr/ 86 Sr 增大 本文 3 个典型地区镁铁质脉 岩 ( 87 Sr/ 86 Sr) i 值为 ~0.7139, 平均为 , 高于原始地幔 87 Sr/ 86 Sr 值, 而接近地壳平均 87 Sr/ 86 Sr 值, 说明其具壳源特征 但是, 地幔有 4 种类型端元 ( 富集地幔 亏损地幔 流行地幔和高 u 值地幔 ), 其中富集地幔 (EMI 和 EMI) 也具有较高 的 87 Sr/ 86 Sr(>0.705), 所以胶东镁铁质脉岩也可能 源自富集地幔 全球 Nd 同位素的组成近似于球粒 陨石 (CHUR) 的组成, 它也随时间呈线性演化 其 中亏损地幔具有高的 143 Nd/ 144 Nd 演化, 而富集地幔 与大陆地壳阻碍了 143 Nd/ 144 Nd 演化, 从而具有低的 εnd(t) 值 胶东地区镁铁质脉岩以负的 εnd(t) 值为 主 [ 玲珑地区少量镁铁质脉岩的 εnd(t) 为正值 ] SṟNd 同位素数据以及 εnd(t)-( 87 Sr/ 86 Sr) i 图 ( 图 5) 显示具有高 ( 87 Sr/ 86 Sr) i 值和低 εnd(t) 值的镁铁质可能源自富集地幔, 也有可能有壳源物质的参与 通过上文的讨论可知, 胶东镁铁质脉岩其源区与地 壳的关系非常小, 所以可以排除壳源这一说法 同 时, 近年对胶东脉岩的研究表明, 镁铁质脉岩源区未 [20-21,71] [16] 体现地壳物质参与的特征 Guo 等研究 的胶东早白垩世钙质 - 碱质煌斑岩 [( 87 Sr/ 86 Sr) i= ~ εnd(t)= -17.2~ -11.6], [17] Yang 等研究的胶东半岛镁铁质脉岩 [( 87 Sr/ 86 Sr) i=0.7094~ ;εNd (t)= -17.0~ -10.1] 均为富集地幔来源并且无地壳物质的混染 因此可以得出胶东镁铁质脉岩源于富集地幔 另 外, 富集地幔 (EMI) 具有较低的 Pb 同位素比值, 206 Pb/ 204 Pb=17.6~17.7, 207 Pb/ 204 Pb=15.46~ 15.49, 208 Pb/ 204 Pb=38.0~38.2, 同时胶东镁铁质脉岩 ( 206 Pb/ 204 Pb) i=17.48~18.115, 平均值为 ;( 207 Pb/ 204 Pb) i=15.078~15.641, 平均值为 ;( 208 Pb/ 204 Pb) i=34.93~38.436, 平均值为 , 因此胶东镁铁质脉岩 Pb 同位素特征近似富集地幔 (EMI) 从脉岩 Pb 同位素比值图 ( 图 6) 中也可以看到, 镁铁质脉岩主要集中在 EMI 周围, 再次证明其源区为富集地幔 另外, 在胶东玲珑地区 ( 如焦家 新城 三山岛和 大庄子等金矿区 ) 少量镁铁质脉岩具有高的 εnd(t) ( ~ ), 在 εnd (t)- ( 87 Sr/ 86 Sr) i 图 ( 图 5) 中显示亏损地幔端元, 同时与中国东 部碱性玄武岩具有相似的源区, 中国东部碱性玄武 岩被认为源自软流圈亏损地幔 [75-76] 该类镁铁质脉 岩独有特点为 : 比同时期 同地点的镁铁质岩有更低 的 w(sio2)(41.5% ~50.1%) 更高的 w (MgO) (4.1%~9.9%) 以及更高的全铁 (9.9%~14.4%), 显示其来源于深部幔源 ; 并且, 它们具有相对较高的 Nd Ta Ti 等 HFSE 元素含量 ( 图 4) 较低的 LILE 元素含量, 可以推断其相对胶东主要镁铁质脉岩而 言, 该类镁铁质脉岩源区受俯冲作用影响很小, 因此 该类脉岩可能直接来源于亏损地幔源区 胶东郭城地区有少量的长英质脉岩, 具有较高 的 w(sio2)(54.418%~71.138%) 以及较大范围的 w(mgo)(1.064%~6.856%) 长英质岩浆一般源自富硅的下地壳, 而本文长英质脉岩有宽泛的 w(mgo) 值, 可知受到了镁铁质幔源物质的影响 郭城地区长英质脉岩 εnd(t)-( 87 Sr/ 86 Sr) i 图 ( 图 4) 显示其具有不均一的源区特性, 推测其源区可能受 到了地幔物质的混染 在 Pb 同位素比值图 ( 图 6) 中也显示长英质脉岩靠近 EMI 源区, 具有地幔物质 特征 ; 同时显示长英质与镁铁质具有相似的幔源源 区特征 因此郭城地区长英质脉岩源区受地幔物质 的混染, 或者可能来源于壳幔混合源区 综上所述, 胶东三大脉岩典型地区脉岩以镁铁 质为主, 其源区为富集地幔, 另外玲珑地区少量镁铁 质脉岩源于亏损地幔 胶东镁铁质岩源区未受到地 壳物质混染或者地壳物质混染在该类脉岩岩浆形成 过程中作用不明显 同时, 郭城地区出露的少量长

11 i 年 10 a b (Nd) ( Sr/ Sr) w(sio 2)/% w(sio 2)/% 图 7 胶东脉岩 w(sio2) 与 εnd(t)(a) 和 ( 87 Sr/ 86 Sr) i 比值图 (b) 图解 Fig.7 DiagramsofSiO2vsεNd(t)(a)andSiO2vs( 87 Sr/ 86 Sr) i (b)ofjiaodongdikes 英质的脉岩源自壳幔混合源区或源区受地幔物质的 混染 5.2 脉岩源区构造环境从年代学研究可知, 胶东地区脉岩的形成时间 主要集中在 135~115 Ma( 图 2), 该时期正是胶东 半岛处于活跃地质运动的时期 胶东半岛位于华北 克拉通东部, 早中生代开始, 华北克拉通东部地质构 造开始活动, 这对岩浆活动和成矿作用产生直接影 响 对于这一时期的构造运动一直存在着争议, 现 有两种观点 :1 中生代开始古太平洋板块向西俯冲, 呈 NNW 或 NW 向高速俯冲于欧亚板块之下, 对中 国华北克拉通东缘碰撞以及中国东部地区构造由挤 压向早白垩世伸展转变有至关重要意义 [81-83] ;2 印 支期扬子板块沿着郯庐断裂向西北俯冲和碰撞华北 克拉通, 进而引起后期华北克拉通东部地区岩石圈 的伸展和减薄 [42,84] 近年来, 大量研究表明中国华 北板块东部中生代时期构造事件与古太平洋板块的 俯冲联系更加紧密 [85-87] 本文三大研究区脉岩多具 有富集 LREE 和 LILE, 而亏损高场强元素 (HFSE) [88] 的特征 根据 Thirlwal 等提出的亏损 HFSE 是 [31] 俯冲过程的标志之一, 以及 Tan 等研究的郭城脉 岩同样具有该特征, 属于俯冲作用类型 [27], 因此可 推断胶东主要脉岩源区是太平洋板块俯冲作用过程 中, 俯冲作用形成的富集岩石圈地幔 在俯冲碰撞 的晚期, 当驱动挤压的边界力逐渐减弱并消失后, 造 山带及其邻区的强烈加厚地壳和岩石圈会发生伸展 垮塌和减薄 [89-90], 因此在晚中生代期间华北东部发 生了强烈的岩石圈减薄 [42,91] 岩石圈的减薄伴随 着软流圈物质的上涌, 导致岩浆的喷发以及大量矿 床的产生 在 130~110 Ma( 早白垩世 ) 之间, 在太 行 鲁西 辽东和大别 - 苏鲁地区, 镁铁质 长英质岩 浆喷发, 大规模的金矿形成, 大量的变质核杂岩体和 拉张盆地形成 [27] 另外, 玲珑地区有少量镁铁质脉 岩具有源于亏损地幔端元特征, 且受俯冲作用或者 壳幔混合作用很小, 其时间分布很广 (120~90 Ma), 这与胶东岩石圈减薄时期相吻合 因此我们可以推断, 在白垩纪时期, 胶东半岛经 历着岩石圈减薄构造运动, 伴随着大量的软流圈物 质的上涌, 在玲珑地区复杂断裂构造影响下, 有少量 直接源于亏损地幔源区的镁铁质脉岩形成 ; 在软流 圈物质上涌过程中, 大量的热量使太平洋板块俯冲 形成的富集岩石圈地幔重熔, 在早白垩世时期胶东 地区形成了大量源自富集地幔源区的镁铁质脉岩 ; 同时, 在地幔物质上涌的过程中, 遇到大型断裂带 ( 如郭城断裂 ) 等构造复杂地区, 高温物质使下地壳 部分重熔, 并有可能导致壳幔混合, 从而在郭城地区 形成少量具壳幔混源特征的长英质脉岩 5.3 脉岩与金矿的联系在胶东三大典型脉岩出露的金矿区, 其镁铁质 脉岩资料显示, 脉岩的产状基本一致, 主要集中在 NE NNE 和 NW 向, 这与胶东地区主要断裂构造走向一致 ( 图 1-b) 胶东金矿的产状主要受区域构 造的控制, 沿着主断裂或者次级断裂产出, 由此可知 镁铁质脉岩的产状与金矿产状相近 这一点在部分 金矿区已经得到了证实, 如玲珑金矿 谢家沟金矿 蓬莱金矿 郭城金矿 牟平 - 乳山地区 [13,61-62,92], 所 以, 在空间上, 胶东镁铁质脉岩与金矿联系紧密 年 代学研究表明, 胶东脉岩主要形成于 135~115 Ma 之间, 而前人研究胶东金矿成矿年龄为 (120±10) Ma 左右 [65,93], 属于同时期的地质产物 在该时期, 华北克拉通东部正在经历着岩石圈伸展减薄的构造 运动, 大量岩石圈地幔物质以及软流圈物质上涌, 进 而导致大规模镁铁质 长英质岩浆喷发, 金矿形成, 众多变质核杂岩体和拉张盆地出现 因此, 从时间 上来讲, 早白垩世镁铁质脉岩与金矿为同一时期 相 同构造背景下的地质产物 众多学者通过流体特征 或者稳定同位素特征来探究胶东金矿的成矿物质来 源, 发现金矿成矿流体来源复杂, 有源于围岩 地壳

12 第 3 期梁亚运等 : 胶东地区脉岩成因与金成矿关系的研究 : 年代学及 SṟNḏPb 同位素的约束 21 [94-95] [96] 地幔或者壳幔混合 Deng 等在研究夏甸金 矿时提出成矿过程中有幔源流体的参与, 同时对多 数金矿的研究表明成矿流体来源于深部高温岩 浆 [95,97] 因此胶东金矿的成矿物质来源与岩石圈 地幔联系密切, 这与镁铁质脉岩源区相似 对三山 岛金矿的研究表明矿石流体的岩浆很有可能来源于 [40,98] 126~120 Ma 的镁铁质 - 中基性脉岩, 王建国 [99] 等在研究谢家沟金矿时提出矿区的花岗岩 中基 性脉岩 成矿流体具有同源性和继承性 因此, 就源 区来讲, 胶东金矿与胶东镁铁质脉岩具有相似幔源 特征, 胶东镁铁质脉岩可能为金矿提供成矿物质来 源 综上所述, 胶东脉岩与金矿联系最紧密的是早 白垩世镁铁质脉岩, 它们在空间上紧密共生 ; 在时间 上属于同一时代, 为相同构造背景的产物 ; 在源区上 具有相似幔源特征, 早白垩世镁铁质脉岩可能为金 矿提供成矿物质来源 所以, 更进一步研究胶东镁 铁质脉岩, 对于探讨金矿化 寻找更丰富的金矿资源 具有重要意义 6 结论 (1) 在胶东地区, 脉岩广泛分布于玲珑地区 郭 城地区和牟平 - 乳山地区三大典型区域 脉岩既有 镁铁质又有长英质, 以镁铁质为主, 郭城地区有少量 的长英质脉岩产出 脉岩产状基本一致, 主要为 NE NNE 和 NW 向 主要岩石类型有煌斑岩类 辉绿岩 辉长岩 闪长岩和二长岩等 胶东脉岩主要 形成时间为 135~115 Ma (2) 胶东各地区主要镁铁质脉岩化学性质和源 区相似, 源自太平洋板块俯冲作用形成的富集岩石 圈地幔, 但是, 在构造复杂区域脉岩源区也受到影 响, 如玲珑地区少量镁铁质脉岩源于亏损地幔, 郭城 地区少量长英质脉岩具有壳幔混合或源区受地幔物 质混染的特征 (3) 胶东早白垩世镁铁质脉岩在时间上 空间上 与金矿紧密相连, 两者具有相似源区特征, 早白垩世 镁铁质脉岩可能为金矿提供成矿物质来源 所以, 更进一步研究胶东镁铁质脉岩, 对于探讨金矿化 寻 找更丰富的金矿资源具有重要意义 参考文献 : [1] HouG T,LiJH,Yang M H.Geochemicalconstraintsonthe tectonicenvironmentofthelatepaleoproterozoic maficdyke swarmsinthenorthchinacraton[j].gondwanaresearch, 2008,13: [2] LiuS,Zou H B,HuRZ,etal.Mesozoicmaficdikesfromthe Shandong Peninsula,North China Craton:Petrogenesisand 195. [3] 孙景贵, 胡受奚, 凌洪飞. 胶东金矿区高钾 - 钾质脉岩地球化学 与俯冲 - 壳幔作用研究 [J]. 岩石学报,2000,16(3): [4] HalsHC.Theimportanceandpotentialofmaficdykeswarms instudiesofgeodynamicprocesses[j].geoscience Canada, 1982,9(3): [5] 罗照华, 魏阳, 辛后田, 等. 造山后脉岩组合的岩石成因 : 对岩石 圈拆沉作用的约束 [J]. 岩石学报,2006,22(6): [6] RockN M.Thenatureandoriginoflamprophyres:Anoveṟ view[j].geological Society,London,Special Publications, 1987,30(1): [7] RockN MS,GrovesDI.Canlamprophyresresolvethegenetic controversyover mesothermalgolddeposits? [J].Geology, 1988,16(6): [8] RockN M S,GrovesDI.Dolamprophyrescarrygoldaswel asdiamonds? [J].Nature,1988,332: [9] 胡受奚, 孙景贵, 凌洪飞, 等. 中生代苏 - 鲁活动大陆边缘榴辉 岩 煌斑岩 金矿及富集地幔间的成因联系 [J]. 岩石学报, 2001,17(3): [10] 高怀忠, 孙华山, 张旺生. 东准噶尔库布苏金矿床岩脉与金矿成 因关系的研究 [J]. 岩石学报,2000,16(4): [11] 张迅与, 吕古贤, 武际春, 等. 玲珑矿田脉岩特征及其与成矿关 系的研究 [J]. 矿物学报,2011( 增刊 1): [12] 庄立建, 王荣超. 玲珑金矿田脉岩与金矿化的时空关系及其找 矿指示意义 [J]. 黄金科学技术,2009(1): [13] 张群喜, 王生龙. 山东谢家沟金矿脉岩特征及其与金矿成矿关 系 [J]. 安徽地质,2007,17(1): [14] 冯波, 陶鑫, 王忠铭, 等. 胶东土堆 沙旺矿区脉岩特征及与金 矿的关系 [J]. 资源环境与工程,2006,20(6): [15]SunJG,HuSX,Ling H F,etal.Elementgeochemistryand petrogenesisofhigẖkpotassicdikerocksintwotypesofgold orefieldsinnorthwestjiaodong,shandong,china[j].chinese JournalofGeochemistry,2000,19(4): [16]GuoF,Fan W M,WangYJ,etal.OriginofEarlyCretaceous calc-alkalinelamprophyresfrom thesulu orogenin eastern China:Implicationsforenrichmentprocessesbeneathcontineṉ talcolisionalbelt[j].lithos,2004,78: [17]YangJH,ChungSL,ZhaiM G,etal.GeochemicalandSṟNḏ PbisotopiccompositionsofmaficdikesfromtheJiaodongPeṉ insula,china:evidenceforveiṉplus-peridotite meltinginthe lithosphericmantle[j].lithos,2004,73: [18]LiuS,Hu R Z,ZhaoJ H.K-ArGeochronologyof Mesozoic maficdikesinshandongprovince,easternchina:implications forcrustalextension[j].actageologicsinica,2004,78(6): [19]ZhangH F,Sun M,ZhouX H,etal.Geochemicalconstraints ontheoriginofmesozoicalkalineintrusivecomplexesfromthe NorthChinaCratonandtectonicimplications[J].Lithos,2005, 81: tectonicimplications[j].geochemicaljournal,2006,40:181- [20]LiuS,HuRZ,GaoS,etal.PetrogenesisofLateMesozoicmaficdykesintheJiaodongPeninsula,eastern North[J].Lithos, 2009,113: [21]CaiY,Fan H,Santosh M,etal.Evolutionofthelithospheric mantlebeneaththesoutheastern North China Craton:Coṉ straintsfrom maficdikesinthejiaobeiterrain[j].gondwana Research,2013,24: [22] 刘燊, 胡瑞忠, 赵军红, 等. 山东中生代基性脉岩的元素地球化

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