楊慶,祝德成,張海瑞,呂大煒,劉澤群,許慶林,沈曉麗,薄軍委
(1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266590;2.山東省地質(zhì)調(diào)查院,山東 濟(jì)南 250013;3.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濰坊 261021;4.山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 煙臺(tái) 264000)
膠萊盆地與蘇魯造山帶毗鄰,其間存在著密不可分的聯(lián)系,盆地的沉積產(chǎn)物作為盆地沉積和構(gòu)造演化的直接證據(jù)和重要標(biāo)志,同時(shí)也反映了造山作用過(guò)程的信息[1]。諸多學(xué)者對(duì)于膠萊盆地的形成與演化進(jìn)行了研究,張?jiān)罉虻萚2]將其演化劃分了兩個(gè)伸展-擠壓旋回,膠萊盆地萊陽(yáng)期發(fā)育沿牟即斷裂構(gòu)造帶、沭河裂谷帶和諸城凹陷兩個(gè)獨(dú)立的槽狀斷陷帶[3],中-新生代陸相火山-沉積巖為盆地主要沉積建造,萊陽(yáng)群不整合覆蓋在荊山群變質(zhì)基底上[4],唐華風(fēng)等[5]認(rèn)為膠萊盆地是經(jīng)過(guò)萊陽(yáng)期、青山期和王氏期三個(gè)發(fā)展階段的走滑拉分盆地,不同階段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得盆地格局發(fā)生變化。由此可以看出,膠萊盆地物源研究對(duì)于確定盆地沉積演化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)問(wèn)題具有重要作用。
前人已有部分學(xué)者開(kāi)展過(guò)膠萊盆地沉積相、巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究,認(rèn)為其物質(zhì)主要來(lái)自蘇魯造山帶和揚(yáng)子板塊[6-9],部分學(xué)者開(kāi)展過(guò)萊陽(yáng)群止鳳莊組碎屑巖年代學(xué)和物源研究,認(rèn)為萊陽(yáng)群止鳳莊組的物源可能也是來(lái)自于蘇魯造山帶[1],但是對(duì)止鳳莊下伏地層林寺山組的物源及年代學(xué)研究少有涉及,這也影響到了本區(qū)的物源與構(gòu)造轉(zhuǎn)換關(guān)系研究[2-9]。為此,該文以宋家溝金礦區(qū)內(nèi)萊陽(yáng)群林寺山組的礫巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行碎屑鋯石年齡分析,通過(guò)鋯石年齡頻譜的分析,為膠萊盆地沉積物源區(qū)解釋提供證據(jù),并對(duì)源區(qū)性質(zhì)、位置研究等做出貢獻(xiàn)。
宋家溝金礦位于膠萊盆地東北緣,區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要為弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長(zhǎng)花崗巖(玲瓏花崗巖),出露地層主要為早白堊世萊陽(yáng)群林寺山組和少量第四系砂礫沉積。林寺山組巖性為灰白色、淺紅色、灰色礫巖,間夾少量青灰色砂巖。區(qū)內(nèi)的斷裂主要有朱吳-店集斷裂和譚家斷裂,眾多小型斷裂分布研究區(qū)內(nèi),巖石較破碎(圖1)。
宋家溝林寺山組礫巖顏色以灰白、紫紅色居多,結(jié)構(gòu)為顆粒支撐和雜基支撐,礫石分選差,粒徑由幾毫米至幾十毫米不等,礫石成分較復(fù)雜,未見(jiàn)化石,砂礫填充(圖2)。
1—第四系;2—萊陽(yáng)群林寺山組灰白色礫巖;3—萊陽(yáng)群林寺山組紫紅色礫巖;4—弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長(zhǎng)花崗巖(玲瓏花崗巖);5—閃長(zhǎng)玢巖;6—閃長(zhǎng)巖;7—輝綠玢巖;8—煌斑巖;9—構(gòu)造角礫巖帶;10—斷裂;11—石英脈;12—地質(zhì)界線;13—黃鐵礦化絹英巖化礫巖;14—絹英巖化礫巖;15—礫巖;16粗砂巖;17—中砂巖;18—粉砂巖;19—泥巖;20—取樣層位圖1 山東省煙臺(tái)市牟平區(qū)宋家溝礦區(qū)地形地質(zhì)圖和膠萊盆地巖性柱狀圖(據(jù)礦山資料,2013,章鵬,2016,有修改)
鋯石單礦物挑選在廊坊宏信地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司完成,LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)分室完成。激光剝蝕系統(tǒng)由瑞索公司制造,型號(hào)為Resonetics-S155。ArF準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生193nm深紫外光束,經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面。激光束斑直徑為33μm,剝蝕頻率10Hz,剝蝕30s,高純He氣作為載氣,與Ar氣和少量N2氣混合后進(jìn)入質(zhì)譜儀。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由熱電公司制造,型號(hào)為iCAP Qc。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)ICPMSDataCal調(diào)試數(shù)據(jù)以后使用Isoplot/Ex_ver3軟件進(jìn)行分析。
a—林寺山組紅色礫巖(有部分磨圓礫石);b—林寺山組淺紅色礫巖(磨圓較差);c—灰白色礫巖(含硫化物)d—灰白色礫巖(分選磨圓差)圖2 宋家溝金礦礫巖照片
本次工作分別采取露天采場(chǎng)內(nèi)萊陽(yáng)群的礫巖(SJG-CC-B2)進(jìn)行了鋯石U-Pb定年工作。礫巖(SJG-CC-B2)樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果見(jiàn)表1。陰極發(fā)光圖像顯示(圖3),大部分鋯石為長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)寬比值較大,鋯石晶體具均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和明顯的韻律環(huán)帶,為典型的巖漿鋯石。鋯石Th和U的含量變化范圍較大,分別為(10.9~5146.9)×10-6和(59.7~3194.9)×10-6,Th/U比介于0.36~1.83之間,顯示了巖漿鋯石的特征。鋯石點(diǎn)數(shù)據(jù)比較分散(圖4),大部分為捕獲鋯石。其中最小的7個(gè)測(cè)點(diǎn)比較集中,加權(quán)平均年齡在(228±4)Ma。該年齡代表了巖石至少在228Ma之后結(jié)晶。其余幾組年齡主要集中在640~770Ma和540~570Ma,這反映了萊陽(yáng)群林寺山組礫巖物源區(qū)組成的復(fù)雜性。
表1 宋家溝采場(chǎng)礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果
注:樣品測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)分室完成。
續(xù)表1 宋家溝采場(chǎng)礫巖(JG-CC-B2)鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果
注:樣品測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)分室完成。
圖3 宋家溝金礦露天采場(chǎng)萊陽(yáng)群礫巖(SJG-CC-B2)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像
萊陽(yáng)群林寺山組的礫巖物源區(qū)組成比較復(fù)雜,這與其分選性差相對(duì)應(yīng),由于測(cè)量的鋯石具有明顯的核部和邊部及其環(huán)帶狀,且Th/U比值主要介于0.26~1.93之間,得出碎屑鋯石屬巖漿結(jié)晶鋯石[10],說(shuō)明鋯石的年齡數(shù)據(jù)可以反映物源區(qū)地質(zhì)體的成巖年齡。
鋯石年齡中很多年齡分布與640~770Ma,與新元古代相對(duì)應(yīng),是新元古代活動(dòng)大陸邊緣事件在沉積中的體現(xiàn)[11-15],與王來(lái)明測(cè)得的花崗質(zhì)片麻巖U-Pb同位素年齡范圍648~890Ma相吻合[16],證明為萊陽(yáng)群林寺山組礫巖物源應(yīng)該有新元古代的地層。另外一組年齡數(shù)據(jù)集中在540~570Ma,屬于震旦紀(jì),但在這個(gè)時(shí)期膠東地區(qū)未有這個(gè)時(shí)段巖體的出露,有可能這個(gè)時(shí)段巖體在印支運(yùn)動(dòng)的作用下消失殆盡[16-17]。鋯石中時(shí)代最近為(228±4)Ma,與蘇魯造山帶的印支運(yùn)動(dòng)的時(shí)代相吻合,在膠南-威海隆起區(qū)內(nèi)柳林莊序列噴出巖年齡約為200~235Ma,在宋家溝金礦附近未見(jiàn)該序列巖體的出露,可能由于印支運(yùn)動(dòng)使其出露很少或剝蝕殆盡,或該巖體經(jīng)長(zhǎng)距離搬運(yùn)于盆地內(nèi)沉積,這也可以對(duì)應(yīng)區(qū)內(nèi)礫巖部分磨圓較好的礫石,可以判定該序列巖體為礫巖母巖體之一。
圖4 宋家溝金礦露天采場(chǎng)萊陽(yáng)群礫巖(SJG-CC-B2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖
章朋[18]研究了膠萊盆地萊陽(yáng)群林寺山組的物源特征,采用U-Pb測(cè)年方法發(fā)現(xiàn)林寺山組中部砂巖物源來(lái)源于蘇魯造山帶北部隆起區(qū)和即墨-牟平隆起區(qū),其底部礫巖根據(jù)沉積學(xué)特征推測(cè)可能來(lái)自于構(gòu)造隆升造成的荊山群剝蝕。通過(guò)本次研究發(fā)現(xiàn),林寺山組雖然沉積上表現(xiàn)為更粗的礫巖沉積,但是根據(jù)其U-Pb鋯石測(cè)年結(jié)果,可以推測(cè)林寺山組礫巖中礫石來(lái)源區(qū)可能也為蘇魯造山帶,與其上部砂巖來(lái)源一致。
前人[1,15,18]根據(jù)林寺山組(約130 Ma)礫巖中發(fā)育大量燕山期花崗巖礫石,推測(cè)出林寺山組沉積之前(160~130 Ma),中侏羅世—早白堊世早期花崗侵入巖已剝露于地表,本次通過(guò)北緣鋯石年齡研究印證了該結(jié)論,即膠萊盆地形成之初,物源可能有侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖等。
通過(guò)對(duì)不同期次鋯石年齡研究,可以解釋礫巖中分選性差,既有遠(yuǎn)距離搬運(yùn)沉積又存在近源沉積。宋家溝金礦區(qū)內(nèi)的萊陽(yáng)群林寺山組礫巖形成于228Ma之后,其沉積年代在130Ma左右,符合地質(zhì)沉積事件的表現(xiàn)。
萊陽(yáng)群林寺山組礫巖中鋯石年齡集中的640~770Ma,540~570Ma和(228±4)Ma時(shí)間段內(nèi),經(jīng)過(guò)分析可以得知其物源區(qū)為蘇魯造山帶,與沉積學(xué)、巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)結(jié)果一致。膠萊盆地形成之初,存在侏羅世—早白堊世早期花崗巖、新元古代侵入巖的出露并被剝蝕。
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