文章编号：1004-0609(2012)03-0680-06

山东原疃金矿区煌斑岩的

地球化学特征及其地质意义

陈松岭^{1, 2}，杨  柳^{1, 2}，邹海洋^{1, 2}，杨  牧^{1, 2}

(1. 中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室，长沙 410083；

2. 中南大学 地球科学与信息物理学院，长沙 410083)

摘  要：为了解山东招远原疃金矿区内煌斑岩成因及其形成环境，开展了岩石地球化学研究。结果表明：矿区内煌斑岩SiO₂含量为49.29%~52.71%(质量分数)、K₂O/Na₂O比值范围为1.17~2.91，属钾质钙碱性系列；岩石稀土元素分配型式右倾，具弱负铕异常；Ti、Mn、Cu和Zn等过渡元素富集，Cr和Ni相对亏损。结合煌斑岩K-Ar全岩年龄(102.29~119.34 Ma)，认为本区煌斑岩来源于富集地幔，与早期苏鲁洋板块消减俯冲及太平洋洋壳熔融产生的富集流体均关系密切，其形成与华北克拉通中生代构造体制转折和岩石圈减薄事件有关，是胶东中生代大规模岩浆活动的一部分。

关键词：原疃；煌斑岩；地球化学；俯冲作用

中图分类号：P588.13　　     文献标志码：A

Geochemical characteristics and genesis of lamprophyres in Yuantuan gold ore district, Shandong Province, China

CHEN Song-ling^{1, 2}, YANG Liu^{1, 2}, ZOU Hai-yang^{1, 2}, YANG Mu^{1, 2}

(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education,

Central South University, Changsha 410083, China;

2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: To investigate the genesis and forming environment of lamprophyres in Yuantuan gold ore district, the petrogeochemical study was carried out. The results show that the mass fraction of SiO₂ changes from 49.29% to 52.71%, the ratio of K₂O to Na₂O changes from 1.17 to 2.91, belonging to kalium calc-alkaline series. The distribution of REE of samples is right deviation, with slightly negative Eu anomalies. The lamprophyres are characterized by enrichment in transitional elements, such as Ti, Mn, Cu, Zn and depletion in Cr and Ni. Combined with the age of the lamprophyres by K-Ar dating method (102.29-119.34 Ma), it is concluded that the lamprophyres of Yuantuan gold ore district originate from enriched mantle, closely associate with the fluid from early subduction of Sulu Ocean and melting of the Pacific Ocean Crust, and Mesozoic tectonic transition in North China craton and lithospheric thinning events, and it is part of large-scale Mesozoic magma activity of Jiaodong.

Key words: Yuantuan; lamprophyres; geochemistry; subduction

煌斑岩与壳幔相互作用及深部地幔部分熔融作用有成因联系^[1]，可反映深部构造岩浆作用、源区地球化学性质及相应的成矿作用^[2]。胶东金矿集区中生代晚期煌斑岩岩脉发育，并与金成矿时空关系密切^[3-4]，深受地质研究者重视。前人研究显示本区煌斑岩与富集地幔和板块俯冲作用联系密切^{[3, 5]}，但胶东金矿集区中生代先后发生苏鲁洋板块消减俯冲、华北和扬子板块陆陆碰撞及伊泽奈崎洋俯冲，区内煌斑岩成因及构造背景目前尚存分歧^[5]。原疃金矿区位于山东招远市北东，矿区内煌斑岩发育并与金成矿空间关系紧密，本文作者以原疃金矿区煌斑岩为对象，开展岩石学和岩石地球化学研究，结合K-Ar法年代学约束，在前人研究的基础上，探讨区内煌斑岩成因及其形成环境。

1  区域地质背景

胶东矿集区地处华北地台东缘，西边系郯庐断裂，北部是秦皇岛—威海断裂，南面以五莲—荣城断裂毗邻于著名的大别—苏鲁超高压变质带。本区既处于华北板块与扬子板块的大陆深俯冲带边缘，又位于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的前缘，在中生代先后经历了华北板块与扬子板块的碰撞造山运动、古太平洋板块向欧亚板块下的俯冲运动、中国东部岩石圈增厚-减薄等多次地质事件^[6-8]。区内主要出露晚太古宙胶 东群、古元古代荆山群和粉子山群中高级岩变质岩以及白垩系陆相中酸性火山岩建造、新生代河湖相冲积物。区内中生代岩浆岩活动强烈，以发育中酸性深成岩体为主，并伴有大量中基性脉岩发育^[8]。

原疃金矿区位于胶东金矿集区招莱金成矿带中部，地表多为第四系浮土所覆盖，出露玲珑花岗岩及多种中基性脉岩(见图1)。矿体产于玲珑混合花岗岩 与深部隐伏郭家岭花岗闪长岩的内接触带，受次级断裂构造控制。矿区煌斑岩脉发育，主要包括云煌岩、闪辉正煌岩、角闪正煌岩、辉石正煌岩和闪斜煌斑岩等。现场观察依据穿插关系，可划分为成矿期前、成矿期和成矿期后3个期次，多数早期及成矿期的煌斑岩脉呈北东—北北东向产出，常见与矿化蚀变带同时出现在同一构造带中，少数呈近南北向产出，晚期的煌斑岩脉往往沿北东东向断裂产出；早期煌斑岩脉片理化发育且片理中往往有黄铁石英微细脉充填形成含金矿体，成矿期煌斑岩脉也常具有较弱的矿化现象。后期煌斑岩脉蚀变不发育，常切断含矿的石英脉。在本研究中，样品采自与金矿体空间关系密切的早期及成矿期煌斑岩脉，岩性为云煌岩及角闪正煌岩。

2  地球化学特征

2.1  分析方法

研究区煌斑岩的主量元素分析在国土资源部武汉矿产资源监督检测中心完成，微量元素分析及稀土元素分析在中南大学地学与环境工程学院地质研究所ICP-MS分析室完成。

图1  山东原疃金矿区地质简图：1—元古代玲珑花岗岩；  2—第四系；3—煌斑岩类岩脉；4—正长斑岩类岩脉；5—闪长玢岩类岩脉；6—金矿；7—断裂带；8—村镇

Fig. 1  Geological sketch map of Yuantuan gold deposit: 1—Proterozoic Linglong granite; 2—Quaternary; 3—Lamprophyre dyke; 4—Orthophyre dyke; 5—Diorite porphyries dyke; 6—Gold deposit; 7—Fault belt; 8—Town

2.2  结果

原疃金矿区煌斑岩地球化学分析结果及相应特征指数见表1~3。在样品主量元素中，SiO₂含量为49.29%~55.80%，K₂O+Na₂O含量为4.03%~7.14%，岩石里特曼指数σ为2.47~5.80；利用ROCK提出的煌斑岩分类方案^[9](w(Na₂O+K₂O)—w(SiO₂))图解(见图2)，多数样品落入钙碱性煌斑岩范围。样品稀土特征相似，轻稀土富集、REE模式右倾(见图3)，具弱负Eu异常(0.72~0.88)，可排除矿区煌斑岩起源于正常厚度的陆壳内或双倍陆壳中、上部的可能^[10]。在微量元素方面，过渡元素蛛网图(见图4)显示，样品Ti、Mn、Cu和Zn等过渡元素富集，Cr和Ni相对亏损，均呈大致相同的W形，类似地幔派生岩石过渡元素蛛网图的特征，而Cr和Ni落在原生岩浆标准范围内(w(Cr)= 200×10^-6~500×10^-6，w(Ni)=90×10^-6~700×10^-6)^[11]，表明煌斑岩母岩浆来自上地幔源区^[2]。

表1  煌斑岩主量元素含量

Table 1  Major element components for lamporphyres

表2  煌斑岩稀土元素含量及相关参数

Table 2  REE contents and norms of lamprophyres

表3  煌斑岩微量元素含量

Table 3  Trace element contents of lamporphyres

图2  煌斑岩的w(Na₂O+K₂O)—w(SiO₂)图^[9]: CAL—钙碱性煌斑岩; AL—碱性煌斑; UML—超铁镁煌斑岩; LL—钾镁煌斑岩; ALK—碱性岩; TH—拉斑玄武岩

Fig. 2  w(Na₂O+K₂O)—w(SiO₂) diagram of lamprophyres^[9]

图3  煌斑岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线^[12]

Fig. 3  Chondrite-normalized REE patterns for lamprophyres^[12]

3  K-Ar年龄

3.1  分析方法

Ar同位素稀释法K-Ar测年测试单位为桂林矿产地质研究院测试中心。2个样品采自原疃矿区内煌斑 岩脉，其测试条件为稀释剂比例⁴⁰Ar/³⁸Ar=0.000 145 4，³⁶Ar/³⁸Ar=0.000 024 1，稀释剂总值为7.952×10^-11 mol，稀释剂分号为0；采用衰变常数⁴⁰K/K=0.001 167，K_e= 0.581 1×10^{-10 a-1}，K_β＝4.962×10^{-10 a-1}。

3.2  结果

K-Ar全岩测年结果见表4。矿区煌斑岩脉(Y8-1、Y33-2)的年龄在(104.38±2.09)~(117.00±2.34) Ma之间(102.29~119.34 Ma)，与胶东地区前人煌斑岩脉年龄研究结果((89.30±1.77)~(169.5±3.7) Ma)相近^[5]，说明两者均系区内燕山中、晚期大规模岩浆活动的一部分。

图4  原疃矿区煌斑岩过渡元素蛛网图(原始地幔值引自文献[13])

Fig. 4  Spidergram of transitional elements for lamprophyre in the Yuantuan area (primitive mantle values from Ref. [13])

表4  原疃矿区煌斑岩K-Ar年龄结果

Table 4  K-Ar ages of lamprophyres in Yuantuan area

4  讨论

从区域上看，原疃金矿区煌斑岩脉属于胶东金矿集区中普遍出现的燕山期煌斑岩脉群的一部分，该类煌斑岩地球化学特征继承了源区特点、源于富集地 幔，显示与中生代富集地幔和板块俯冲作用有密切联系^{[1, 5, 14]}。

胶东矿集区同位素定年研究成果显示，区内中生代岩浆活动进行至早白垩世(135~95 Ma)，富集地幔来源的高钾基性-中性脉岩大量发育，持续到晚白垩世(95~65 Ma)^[15-16]。原疃金矿区煌斑岩年龄为(117.00± 2.34)~(104.38±2.0) Ma，显示煌斑岩类与区内富集地幔来源的高钾基性-中性脉岩同系中生代岩浆活动的一部分，处于相同的形成环境。

胶东地区既处于与扬子板块向华北板块大陆深俯冲边缘，又位于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的前 缘，先后发生的鲁洋板块的消减俯冲、扬子与华北克拉通的碰撞、古太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲，导致区内煌斑岩来源认识的分歧。

有研究者提出哀牢山断裂带新生代(40~28 Ma)煌斑岩与印度—欧亚洲大陆碰撞(70~50 Ma)有关，与中、晚三叠世古特提斯洋洋壳消减俯冲联系密切^{[10, 17]}。据此可推测高钾脉岩活动滞后大陆碰撞约42~10 Ma，洋壳消减俯冲导致富集流体交代地幔影响可持续200 Ma，因此，不排除苏鲁洋板块消减俯冲对地幔的影响可能延续到白垩纪。

华北板块东部晚侏罗世开始形成的北北东向盆岭格局，呈环太平洋构造域特征^[18]，而辽东半岛富集地幔来源的煌斑岩脉大量发育，多为北北东向展布，岩石中SHRIMP锆石U-Pb年龄为(155±4) Ma，显示最早在晚侏罗世，华北板块东缘即有煌斑岩类发育，并与太平洋板块俯冲有密切的成因关系^[19]。

综上所述，可推测消减俯冲的苏鲁洋板块及太平洋洋壳熔融产生的富集流体均参与了富集地幔的形成，胶东地区煌斑岩脉群作为中生代大规模岩浆活动的一部分，应为中生代构造转折和岩石圈减薄这一陆内动力学过程的直接响应。受上述事件的驱动，侏罗纪晚期(160~135 Ma)，区内首先表现为强烈的花岗质岩浆活动，生成玲珑、昆嵛山和滦家河等壳源二长花岗岩，反映华北东部当时厚大陆壳特别是下地壳物质发生剧烈的重组和重熔^[20]，进入白垩纪(130~65 Ma)，岩石圈持续减薄及地幔上隆导致深源的花岗闪长质岩浆及部分幔源岩浆上侵^[20-21]，同时地壳浅表层次构造响应深部构造活动，北北东和北东向断陷盆地和脆性断裂发育，为煌斑岩等高钾中基性岩脉群的生成提供了上侵通道和就位空间^[22]。因此，包括煌斑岩，胶东矿集区内中生代中基性脉岩群是中生代岩浆活动的一部分，与区域内中生代构造体制转折及岩石圈减薄作用有关。

5  结论

1) K-Ar法测年结果表明，本次获得的年龄范围 为(104.38±2.09)~(117.00±2.34) Ma，为晚中生代岩浆作用的产物。

2) 地球化学特征表明，煌斑岩以钙碱性煌斑岩为主，SiO₂含量变化大，TiO₂含量偏低，富集轻稀土元素及大离子亲石元素，相对亏损高场强元素，显示其来源于富集地幔，与中生代富集地幔和板块俯冲作用有密切联系。

3) 本区煌斑岩作为中生代大规模岩浆活动的一部分，其形成与中生代构造体制转折和岩石圈减薄事件有关。

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(编辑 陈卫萍)

收稿日期：2011-12-01；修订日期：2012-01-04

通信作者：杨  柳，博士研究生；电话：0731-88877077; E-mail: csuyl2004@126.com