張振飛，楊海林，高繼雷，周永剛，裴倫培，徐國良 ，王 輝

(1.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093；2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250100； 3.山東省富鐵礦勘查技術(shù)開發(fā)工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

魯西是華北克拉通新太古代巖漿作用最為發(fā)育的地區(qū)之一，存在從新太古代早期到晚期不同階段、不同類型的巖漿記錄。肥城地區(qū)的嶧山及傲徠山序列花崗閃長巖和二長花崗巖是魯西地區(qū)新太古代巖漿巖的重要組成部分，該巖體的形成時(shí)代研究能為恢復(fù)和反演魯西新太古代巖漿活動(dòng)和基底演化提供依據(jù)。前人對(duì)魯西新太古代巖漿巖進(jìn)行了大量研究，但對(duì)二長花崗巖的形成時(shí)代研究較少。本文依據(jù)山東省1∶50 000演馬莊幅、夏張幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，對(duì)肥城南部及岱岳西部二長花崗巖分布范圍、野外特征、形成時(shí)代等進(jìn)行了詳細(xì)的野外調(diào)查、室內(nèi)鑒定和年代學(xué)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

肥城南部大地構(gòu)造位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)東平-肥城斷隆、蒙山-蒙陰斷隆和泰山-濟(jì)南斷隆之間，屬泰山西麓，其南東為大汶口盆地[1]。

研究區(qū)的侵入巖主要為新太古代片麻狀花崗閃長巖、二長花崗巖、石英閃長巖，可見少量泰山巖群包體，局部發(fā)育中生代侵入巖，位于魯西古陸核的西側(cè)；其展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，多在310°～335°，另外區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的線狀泰山巖群包體的走向亦與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，以NNW向及NE向斷裂為主[2](見圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖[3]Fig.1 Regional geology sketch of the studying area[3]

2 地質(zhì)特征及巖石學(xué)特征

2.1 分布規(guī)律及其巖性單元?jiǎng)澐?/h3>

研究區(qū)位于肥城市南部九山至泰安市岱岳區(qū)青龍山一帶，區(qū)內(nèi)廣泛分布新太古代侵入巖，呈NE向帶狀展布。本研究對(duì)區(qū)內(nèi)的新太古代侵入巖進(jìn)行了重新劃分，對(duì)巖性單元、分布范圍及野外接觸關(guān)系有了新的認(rèn)識(shí)。

經(jīng)野外調(diào)查及試驗(yàn)分析，將研究區(qū)內(nèi)的新太古代侵入巖劃分為9個(gè)巖性單元，并歸并為2個(gè)序列，由老到新為：

a.嶧山序列，中粒黑云石英閃長巖(大眾橋單元)、片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖(東桃園單元)、片麻狀中粒含黑云花崗閃長巖(龜蒙頂單元)、片麻狀細(xì)粒含黑云花崗閃長巖(布山單元)；

b.傲徠山序列，條帶狀中粒黑云二長花崗巖(蔣峪單元)、斑狀中粒二長花崗巖(望母山單元)、中粒二長花崗巖(松山單元)、中細(xì)粒二長花崗巖(孫家峪單元)、細(xì)粒二長花崗巖(調(diào)軍頂單元)。

2.2 野外接觸關(guān)系調(diào)查

在岱岳區(qū)黑水灣村南約800 m處，見片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖呈脈狀超動(dòng)侵入中粒黑云石英閃長巖中，脈寬約30 cm，侵入界線清晰(見圖2a)。

在肥城上紅山村，見細(xì)粒含黑云花崗閃長巖呈脈狀超動(dòng)侵入片麻狀中粒含黑云花崗閃長巖中，脈寬60～80 cm，脈體走向約335°，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致(見圖2b)。

在肥城布山，見條帶狀中粒黑云二長花崗巖呈細(xì)脈狀順片麻理侵入片麻狀細(xì)粒含黑云花崗閃長巖中，脈寬2～3 cm(見圖2c)。

在肥城布山，見中粒二長花崗巖呈脈狀超動(dòng)侵入斑狀中粒二長花崗巖中，脈寬50 cm，走向283°(見圖2d)。

3 測(cè)試方法與技術(shù)要求

主量元素采用ARL 9900XP型X射線熒光光譜儀測(cè)定，分析精度優(yōu)于5%；燒失量(LOI)經(jīng)烘箱1 000 ℃烘烤90 min后測(cè)定；微量元素采用X Series2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定，分析精度優(yōu)于5%。

鋯石挑選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，分選量約15 mg。在雙目鏡下挑選出無明顯裂隙、干凈透明的鋯石顆粒粘貼制靶，并進(jìn)行了反射光、透射光和陰極發(fā)光(CL)圖像分析，選定最佳測(cè)試位置。

鋯石U-Pb同位素測(cè)年工作在中國冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成，等離子體質(zhì)譜儀為Thermo ICAP Q型，激光剝蝕系統(tǒng)采用的準(zhǔn)分子激光器型號(hào)為GeoLasPro193nm。實(shí)驗(yàn)中采用氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載體，激光剝蝕光斑直徑為30 μm，采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)用USGS參考玻璃(NIST SRM 610,BCR-2G, BIR-1G)作為外標(biāo)、29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行定量計(jì)算。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件[4-5]完成，普通Pb校正采用ComPbCorr# 3_151[6]完成，鋯石年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot 3.0[7]完成。

4 結(jié)果分析

4.1 主量元素特征

肥城-岱岳地區(qū)前寒武紀(jì)侵入巖地球化學(xué)分析結(jié)果見表1。由表1可知，嶧山序列樣品中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.25%～70.34%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.35%～15.96%，里特曼指數(shù)δ[δ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)]為1.62～2.53。嶧山序列SiO2-K2O圖解、傲徠山序列SiO2-K2O圖解、嶧山及傲徠山序列A/CNK-A/NK圖解、嶧山序列ACF圖解、傲徠山序列ACF圖解分別如圖3-圖7所示。

表1 嶧山、傲徠山序列地球化學(xué)分析結(jié)果Table 1 Geochemical analysis results of Yishan and Aolaishan series

圖3 嶧山序列SiO2-K2O圖解[8]Fig.3 SiO2-K2O diagram of Yishan series[8]

圖4 傲徠山序列SiO2-K2O圖解[8]Fig.4 SiO2-K2O diagram of Aolaishan series[8]

圖5 嶧山、傲徠山序列A/CNK-A/NK圖解[9]Fig.5 A/CNK-A/NK diagram of Yishan and Aolaishan series[9]

圖6 嶧山序列ACF圖解[10]Fig.6 ACF diagram of Yishan series[10]

圖7 傲徠山序列ACF圖解[10]Fig.7 ACF diagram of Aolaishan series[10]

嶧山序列多數(shù)屬于鈣堿性系列，僅布山單元樣品為高鉀鈣堿性系列；鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.91～1.07，均小于1.1，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)；2件樣品落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域，2件樣品落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)的界線附近；K2O/Na2O為0.44～0.73，相對(duì)富鈉；Fe2O3/FeO為0.71～6.52，均大于0.4；鎂指數(shù)中等(Mg#為45.15～49.12)；4件樣品均落入Ⅰ型花崗巖區(qū)。

傲徠山序列多數(shù)屬于高鉀鈣堿性系列，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.05～1.11，大部分樣品小于1.1，屬過鋁質(zhì)；K2O/Na2O為0.80～1.88，相對(duì)富鉀；6件樣品落入過鋁質(zhì)區(qū)域；Fe2O3/FeO為1.23～4.07，均大于0.4；鎂指數(shù)偏低(Mg#為28.97～47.33)；6件樣品除望母山單元落入S型花崗巖區(qū)外其余均落入Ⅰ型花崗巖區(qū)。

4.2 微量元素特征

嶧山序列稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖見圖8。由圖8可知，嶧山序列稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)∑REE = 88.06×10-6～173.60×10-6，平均為124.38×10-6，∑LREE/∑HREE=13.02～15.44，表現(xiàn)為右傾的輕稀土富集、重稀土虧損型；(La/Yb)N= 19.69～25.50，(Gd/Yb)N= 2.87～3.07，表明輕重稀土元素分餾程度中等；Eu和Ce異常不明顯(δEu =0.98～1.06，δCe = 0.89～1.01)。傲徠山序列稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖見圖9。由圖9可知，傲徠山序列稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)∑REE = 40.05×10-6～403.99×10-6，平均為166.30×10-6，∑LREE/∑HREE=6.61～29.70，除調(diào)軍頂單元2件樣品均表現(xiàn)出輕重稀土“兩頭富集中間虧損”的“V”字形模式外，其他單元樣品均表現(xiàn)為右傾的輕稀土較富集、重稀土虧損型；(La/Yb)N= 4.05～59.15，(Gd/Yb)N=0.79～4.98，多數(shù)樣品輕重稀土元素分餾程度中等，其中調(diào)軍頂單元2件樣品顯示重稀土富集特點(diǎn)；大部分樣品顯示Eu負(fù)異常(δEu =0.46～1.27)，其中望母山單元1件樣品顯示較明顯的Eu負(fù)異常，Ce異常不明顯(δCe = 0.84～1.24)。

圖8 嶧山序列稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖Fig.8 Normalized patterns of REE chondrite of Yishan series

圖9 傲徠山序列稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖Fig.9 Normalized patterns of REE chondrite of Aolaishan series

嶧山序列、傲徠山序列微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖見圖10、圖11。

圖10 嶧山序列微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[11]Fig.10 Normalized spider chart of trace element sprimitive mantle of Yishan series[11]

圖11 傲徠山序列微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[11]Fig.11 Normalized spider chart of trace elements primitive mantle of Aolaishan series[11]

由圖10、圖11可知，嶧山、傲徠山序列均表現(xiàn)出顯著的K、U、Pb、Gd等元素正異常和Nb、Ta、Ti、P等元素負(fù)異常，具有富集LILE、虧損HFSE的特點(diǎn)。

4.3 鋯石U-Pb測(cè)年

樣品PM23-16TY1位于肥城南部九山東坡，其中鋯石主要呈長柱狀，少量為短柱狀，粒徑在50～180 μm，長短軸比值在1.5～3.0。鋯石CL圖像均顯示顏色較深，且具有明顯的振蕩環(huán)帶特征，指示其為巖漿成因。選取樣品中的36顆鋯石進(jìn)行測(cè)試，共計(jì)36個(gè)測(cè)點(diǎn)。U-Pb同位素分析結(jié)果及對(duì)應(yīng)的鋯石CL圖像特征分別見圖12和表2。

圖12 傲徠山序列細(xì)粒二長花崗巖鋯石CL照片及點(diǎn)位圖Fig.12 Cathode luminescence photos with points of zircon fine grained monzogranite from Aolaishan series

表2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果Table 2 Analysis results of zircon LA-ICP-MS U-Pb age

為了對(duì)鋯石年齡及鋯石特征進(jìn)行分析以及對(duì)其內(nèi)繼承性巖漿鋯石和巖漿鋯石進(jìn)行區(qū)分，考慮徂徠山南部的調(diào)軍頂單元巖因存在1期鉛丟失事件而造成鋯石的諧和度較低，故本文選取諧和度大于80%的14個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果如圖13所示。

圖13 傲徠山序列細(xì)粒二長花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.13 Zircon U-Pb age concordant diagram of fine grained monzogranite from Aolaishan series

由表2和圖13可知：鋯石Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為60.48×10-6～1 727.80×10-6、61.97×10-6～1 508.47×10-6；Th/U為0.13～2.10，平均1.19；Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，指示鋯石屬于巖漿成因。本研究選用207Pb/206Pb年齡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，不一致線得到的年齡為(2 512±21) Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差MSWD=2.2)。

5 討論

5.1 傲徠山序列的形成時(shí)代

傲徠山序列是魯西地區(qū)廣泛發(fā)育的一期二長花崗巖序列，本文取區(qū)內(nèi)最晚的1個(gè)巖性單元進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，諧和年齡為(2 512±21) Ma。靳立杰等[12]對(duì)徂徠山地區(qū)傲徠山序列二長花崗巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，測(cè)得加權(quán)平均年齡為(2 525±18) Ma；王世進(jìn)等[13]對(duì)魯西地區(qū)多個(gè)產(chǎn)地的傲徠山序列中粒、中細(xì)粒二長花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡進(jìn)行了測(cè)算，發(fā)現(xiàn)年齡值在2 500～2 536 Ma；綜上，認(rèn)為傲徠山序列形成時(shí)代為新太古代晚期。

5.2 嶧山序列與傲徠山序列的成因

已有的巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由玄武質(zhì)巖石部分熔融形成的巖漿通常具有低Mg#值(<40)，而如有地幔組分參與則會(huì)使其Mg#值大于40[14]。嶧山序列中4種巖石類型樣品的Mg#均大于40，表明其巖漿源區(qū)有地幔組分參與；傲徠山序列6件樣品中有4件的Mg#大于40，表明亦有地幔物質(zhì)的混染。此外，野外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，嶧山序列中大多發(fā)育有暗色角閃石巖等包體，以及富集LREE、LILE，虧損HREE、HFSE，具有富集Sr、Pb同位素組成等特征[15]，推測(cè)其巖漿源區(qū)是相對(duì)富集的巖石圈地幔；傲徠山序列則極少含有暗色包體，推測(cè)其巖漿來源于地殼，但混染少量地幔物質(zhì)。

嶧山序列中Rb/Sr = 0.11～0.26，平均0.18，介于地殼均值0.24與地幔均值0.03之間[16]，接近地殼均值；傲徠山序列Rb/Sr = 0.54～4.51，平均1.64，高于地殼均值。嶧山序列Zr/Hf = 32.62～36.87，平均35.04；傲徠山序列Zr/Hf = 19.31～40.07，平均32.06，均高于地殼均值11，其中嶧山單元接近幔源巖漿的36.3[17]。表明其巖漿在上升過程中受地殼混染作用并不顯著。

嶧山序列ω(Cr) = 5.71×10-6～31.4×10-6，平均20.0×10-6；ω(Ni) = 5.11×10-6～19.8×10-6，平均11.98×10-6；ω(Co) =5.52×10-6～14.4×10-6，平均9.61×10-6。傲徠山序列ω(Cr) =1.22×10-6～12.9×10-6，平均5.32×10-6；ω(Ni) = 0.96×10-6～4.86×10-6，平均3.06×10-6；ω(Co)=0.72×10-6～4.39×10-6，平均2.12×10-6。由此可見，嶧山序列的Cr、Ni、Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯高于傲徠山序列，暗示嶧山序列巖漿源區(qū)可能以幔源為主[18]，而傲徠山序列則以殼源為主。

5.3 構(gòu)造環(huán)境分析

在魯西地區(qū)，新太古代晚期巖漿巖變質(zhì)變形特征存在差異，2 525 Ma以前的巖漿巖通常顯示強(qiáng)烈變質(zhì)變形，在此之后的巖漿巖通常變質(zhì)變形較弱或未變質(zhì)變形，被認(rèn)為反映了2 525Ma前后構(gòu)造體制從擠壓向伸展的轉(zhuǎn)化[19]。

花崗巖Rb-(Y+Nb)、Nb-Y和Ta-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解如圖14所示。由圖14可知：嶧山序列所有樣品均落入火山弧花崗巖區(qū)及同碰撞花崗巖區(qū)，且宏觀上存在變質(zhì)變形[21]；而傲徠山大部分樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)，且宏觀上無變質(zhì)變形或變質(zhì)變形微弱；由此表明，嶧山序列產(chǎn)出于擠壓向伸展過渡的構(gòu)造環(huán)境中，而傲徠山序列產(chǎn)出于伸展背景下的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境中。

6 結(jié)論

a.對(duì)魯西傲徠山序列細(xì)粒二長花崗巖樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年后發(fā)現(xiàn)其諧和年齡為(2 512±21)Ma，形成時(shí)代為新太古代晚期。

b.嶧山序列巖漿源區(qū)以幔源為主，而傲徠山序列則以殼源為主。

c.嶧山序列產(chǎn)出于擠壓向伸展過渡的構(gòu)造環(huán)境中，傲徠山序列產(chǎn)出于伸展背景下的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境中。