李洪奎，張玉波，陳莉，王敏，梁太濤，陳國棟

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

山東膠東地區(qū)發(fā)育有二大侵入巖漿巖帶，一是平度-招遠(yuǎn)-蓬萊巖漿巖帶，二是嶗山-海陽-文登-威海巖漿巖帶。在二大巖漿巖帶中，分布有三大脈巖帶(群)，它們是玲瓏-招風(fēng)頂脈巖帶(M1)、巨山-龍門口脈巖帶(M2)和嶗山-大珠山脈巖帶(M3)(圖1)。對于脈巖帶(群)的形成時(shí)代，歷來爭議頗大。宋明春等認(rèn)為三大脈巖帶(群)都是燕山晚期的產(chǎn)物，按其形成時(shí)序分為燕山晚期早、中、晚期脈巖帶[1]。李洪奎在研究膠東金礦成礦環(huán)境時(shí)認(rèn)為脈巖帶(群)與構(gòu)造-巖漿事件密切相關(guān)，玲瓏-招風(fēng)頂脈巖帶是玲瓏花崗巖侵位后伸展的物質(zhì)反映[2-6]。張?jiān)銎娴雀鶕?jù)脈巖與侵入巖產(chǎn)出的依附關(guān)系將玲瓏-招風(fēng)頂脈巖帶置于玲瓏巖體之后為晚侏羅世脈巖，巨山-龍門口脈巖帶放入偉德山侵入巖之后屬早白堊世中期，而嶗山-大珠山脈巖帶則列入嶗山花崗巖之后屬早白堊世晚期[7]。王建國等認(rèn)為招遠(yuǎn)地區(qū)中基性脈巖形成年代包含了金的成礦年齡階段，是與金成礦同時(shí)的產(chǎn)物，其形成年齡為130～110Ma[8]；梁亞運(yùn)等對膠東地區(qū)脈巖成因與金成礦關(guān)系進(jìn)行了研究[9]，認(rèn)為膠東脈巖與金礦聯(lián)系最緊密的是早白堊世鎂鐵質(zhì)脈巖，它們在空間上緊密共生，在時(shí)間上屬于同一時(shí)代，為相同構(gòu)造背景的產(chǎn)物；許多學(xué)者對膠東地區(qū)脈巖尤其是煌斑巖與金礦的關(guān)系進(jìn)行了較為廣泛的研究[10-13]。該文是在前人研究基礎(chǔ)上，以招遠(yuǎn)石門郭家-謝家莊一帶的石英閃長玢巖脈巖為研究對象，對脈巖中的鋯石采用LA-ICP-MS法進(jìn)行單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb年齡測定，試圖對玲瓏-招風(fēng)頂脈巖帶的形成時(shí)代作進(jìn)一步探討研究,厘定其時(shí)代并探討脈巖與金礦形成的關(guān)系。

1 地質(zhì)背景

膠東地區(qū)位于華北板塊東南端，因盛產(chǎn)金礦而吸引國內(nèi)外眾多地質(zhì)學(xué)者和專家來此進(jìn)行地質(zhì)研究。在大地構(gòu)造位置上，該區(qū)地跨華北板塊和蘇魯造山帶二個(gè)Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元[2-3,14-15]，進(jìn)一步分為膠北隆起、威海隆起和膠萊盆地。在隆起區(qū)內(nèi)前寒武紀(jì)基底主要包括中-新太古代表殼巖(唐家莊巖群和膠東巖群)、TTG質(zhì)片麻巖和古元古代荊山群、粉子山群、芝罘群及新元古代蓬萊群，中生代花崗巖廣泛發(fā)育；而在盆地區(qū)則發(fā)育白堊紀(jì)萊陽群、青山群和王氏群及新生界。

膠東地區(qū)最醒目的特征是平度-招遠(yuǎn)-蓬萊和嶗山-海陽-文登-威海二大巖漿巖帶，以中--酸性花崗巖和堿性巖為主，包括晚三疊世堿性正長巖-正長花崗巖系列、中侏羅世花崗閃長巖-二長花崗巖系列、晚侏羅世玲瓏二長花崗巖系列、早白堊世郭家?guī)X花崗閃長巖、偉德山花崗閃長巖-二長花崗巖和嶗山晶洞堿性正長巖系列等(圖1)。在上述不同時(shí)代的花崗巖體內(nèi)，中基性、中酸性脈巖十分發(fā)育，形成膠東地區(qū)著名的三大脈巖帶(群)，脈巖多呈NE,NEE向展布，少量呈近EW向或NWW向，其產(chǎn)出密度多在5～15條/1000m,出露寬0.5～10m不等，在招遠(yuǎn)城南等地密度最大，達(dá)到46條/1000m。

研究區(qū)位于招遠(yuǎn)市南西約6km、大戶陳家鄉(xiāng)東3km處石門郭家-謝家莊一帶(圖1)，區(qū)內(nèi)出露的主體巖性為玲瓏花崗巖之九曲弱片麻狀細(xì)中粒含石榴二長花崗巖、崔召中粒黑云二長花崗巖和郭家店中粗粒二長花崗巖，三者為侵入接觸關(guān)系。在花崗巖體內(nèi)廣泛發(fā)育各種脈巖，脈巖均穿切玲瓏花崗巖所屬的單元，脈巖巖性主要為石英閃長玢巖、閃長玢巖、花崗閃長斑巖、石英二長斑巖、花崗斑巖、石英脈及少量的中基性脈巖(圖2)。對于脈巖的產(chǎn)狀研究者無分歧，但對于脈巖的產(chǎn)出時(shí)代則存有較大分岐和不同認(rèn)識(shí)。

1—郭家店中粗粒二長花崗巖；2—崔召中粒二長花崗巖；3—九曲弱片麻狀細(xì)中粒二長花崗巖；4—石英閃長玢巖/閃長玢巖；5—花崗閃長斑巖/石英二長斑巖；6—花崗斑巖/含金石英脈；7—地質(zhì)界線；8—取樣點(diǎn)位置及編號(hào)圖2 研究區(qū)地質(zhì)及采樣位置圖

2 樣品采集與分析

2.1 樣品采集

該文所研究的脈巖為產(chǎn)于玲瓏花崗巖中的石英閃長玢巖，樣品采自招遠(yuǎn)南西部石門郭家-謝家莊一帶的玲瓏花崗巖中，來自路邊采石場中挖開的新鮮巖石，樣品重量為60kg，共采集3個(gè)樣品，編號(hào)為D181199 XT1-XT3。D181199XT1直角坐標(biāo)為X=4136650.50,Y=21264200.35；D181199 XT2直角坐標(biāo)為X=4136096.75,Y=21264510.70;D181199 XT3直角坐標(biāo)為X=4135654.40,Y=21265557.80。

2.2 分析方法與精度

2.2.1 單顆粒鋯石挑選

單顆粒鋯石挑選由廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，對所取巖石破碎到40目后進(jìn)行粗淘，再經(jīng)過精淘后對樣品進(jìn)行強(qiáng)磁選、電磁選和重液分離，在雙目鏡下挑選單顆粒鋯石2g或每個(gè)樣品挑選出不少于100粒鋯石,挑選出的單顆粒鋯石以備用于做LA-ICP-MS法鋯石微區(qū)U-Pb年齡測定。

2.2.2 鋯石微區(qū)U-Pb年齡測定

鋯石微區(qū)U-Pb年齡樣品分析由中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心完成。儀器型號(hào)為ThermoX2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，美國Thermo公司)，可在碰撞池條件和正常條件下運(yùn)行，LA-ICP-MS激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent公司生產(chǎn)的193nmArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)。分析條件:激光器波長為193nm，束斑直徑為4/10/20/30/40/50/60/70/80/100/120μm可調(diào)。激光剝蝕采樣過程以氦氣作為載氣，在束斑直徑為30μm、頻率為10Hz、能量密度約為8J/cm2激光剝蝕條件下，線掃描方式剝蝕NIST SRM 610可獲得：238U靈敏度可達(dá)6×105cps/ppm；208Pb靈敏度可達(dá)3.5×105cps/ppm；氧化物產(chǎn)率Th0/Th<0.1%，204Pb氣體空白<100cps，絕大部分元素(REE，U，Th，Pb)RSD<3%。未知樣品測試時(shí)采樣方式為單點(diǎn)剝蝕、跳峰采集；單點(diǎn)采集時(shí)間模式為：30s氣體空白+50s樣品剝蝕+30s沖洗；每5～10個(gè)未知樣品點(diǎn)插入一組標(biāo)樣(鋯石標(biāo)樣和成分標(biāo)樣)。采用91500(年齡為1064±2Ma)作為外標(biāo)進(jìn)行基體校正；成分標(biāo)樣采用NIST SRM 610，其中29Si作為內(nèi)標(biāo)元素。樣品的同位素比值及元素含量計(jì)算采用ICPMSDATACAL程序，普通鉛校正采用Anderson(2002)提出的ComPbCorr#3.17校正程序，U-Pb諧和圖、年齡分布頻率圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算采用Isoplot/Ex_ver 3程序完成。

LA-ICP-MS進(jìn)行鋯石定年的靈敏度和信號(hào)穩(wěn)定性將直接影響最終同位素比值的誤差，因此儀器參數(shù)優(yōu)化將直接影響最終的結(jié)果，利用深紫外激光易于為樣品吸收并且能量較高的優(yōu)點(diǎn)，在優(yōu)化儀器各個(gè)參數(shù)后，該研究中40μm的激光剝蝕斑徑條件下，238U的靈敏度一般大于800cps/μg·g-1，而一般的鋯石樣品中238U的含量>50μg·g-1，從而得到238U的信號(hào)>40000 cps，四極桿質(zhì)譜測定此強(qiáng)度能夠得到準(zhǔn)確度和精度都較好的結(jié)果。

3 測試結(jié)果及地質(zhì)解釋

3.1 鋯石特征

單礦物鋯石挑選由廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，在雙目鏡下挑選單顆粒鋯石并對鋯石晶形特征進(jìn)行了鑒定(表1)。從表1中可知：鋯石類型具有由柱面{100}不發(fā)育的柱面{110}、錐面{111}{311}{131}組成聚形，呈棱角至次棱角狀，由柱面{110}不發(fā)育的柱面{100}、錐面{311}{131}不發(fā)育的錐面{111}組成聚形，由柱面{100}、錐面{311}{131}不發(fā)育的錐面{111}組成聚形和由柱面{100}、錐面{111}組成聚形，呈棱角至次棱角狀。由柱面{110}不發(fā)育的柱面{100}、錐面{311}{131}不發(fā)育的錐面{111}組成聚形及由柱面{100}、錐面{311}{131}組成聚形，鋯石呈次棱角狀，具有典型的巖漿鋯石之特點(diǎn)，符合顆粒鋯石進(jìn)行年代學(xué)分析的要求。

3.2 鋯石U-Pb同位素年代測試結(jié)果

從石門郭家-謝家莊所取的石英閃長玢巖中分選出的鋯石多為自形中長柱狀，相應(yīng)透射光圖像顯示，鋯石發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)，屬巖漿結(jié)晶成因鋯石，但常見鋯石發(fā)育深灰色邊緣，構(gòu)成核-幔結(jié)構(gòu)。該次研究采用LA-ICP-MS法單顆粒鋯石技術(shù)完成了每個(gè)樣品30個(gè)鋯石測點(diǎn)的U-Pb同位素年齡測定工作，實(shí)際用于測試年齡的數(shù)據(jù)為25測點(diǎn)，測定數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。單顆粒鋯石CL圖像及測試點(diǎn)靶位見圖3。

由表2可見，測年數(shù)據(jù)中207Pb/206Pb的誤差在0.001～0.007之間，其可信度高。鋯石U含量變化較大，含量為(37.11～828.15)×10-6，平均329.54×10-6，Th含量為(14.17～926.18)×10-6，平均208.69×10-6，Th/U比值為0.17～1.95，平均值為0.46，均為巖漿鋯石。對鋯石進(jìn)行了25個(gè)點(diǎn)次的分析，25個(gè)點(diǎn)的207Pb/235U和206Pb/238U年齡都在諧和線上及其附近(圖4，圖5)。

圖4顯示，D181199 XT1的25個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為119.5±0.9Ma，可以代表石英閃長玢巖的形成年齡。圖5中D181199 XT2的25個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡出現(xiàn)了3組，為176±7.0Ma,156±5.9Ma和118±2.2Ma三組年齡，其中118±2.2Ma可以代表石英閃長玢巖的形成年齡，而176±7.0Ma,156±5.9Ma說明了在上侵過程中的繼承性及捕獲性，156±5.9Ma年齡與玲瓏花崗巖形成時(shí)代相近，可能有同期脈巖的存在。圖6中D181199 XT3的25個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為116±1.4Ma，可以代表石英閃長玢巖的形成年齡。

表2 石英閃長玢巖脈鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡數(shù)據(jù)分析

續(xù)表2 石英閃長玢巖脈鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡數(shù)據(jù)分析

圖3 單顆粒鋯石CL圖像及測試點(diǎn)靶位

圖4 XT1樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試圖

圖5 XT2樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試圖

圖6 XT3樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試圖

4 討論

4.1 關(guān)于脈巖的形成時(shí)代及構(gòu)造環(huán)境

脈巖是巖漿作用過程中一定階段的產(chǎn)物，一般形成于大規(guī)模巖石圈伸展構(gòu)造背景下[16-17]。脈巖既可以代表源區(qū)物質(zhì)，又可以反映源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場，同時(shí)也是有效的找礦標(biāo)志[18]。玲瓏花崗巖中的脈巖成分十分復(fù)雜，幾乎包括了所有的巖漿巖類型，從超基性--基性到中酸性以及堿性脈巖皆有出露，主要有煌斑巖、閃斜云斑巖、輝綠玢巖、輝長巖脈、石英閃長玢巖、閃長玢巖、花崗閃長斑巖、石英二長斑巖、花崗斑巖、二長斑巖、正長斑巖、石英脈和碳酸巖巖脈等，它們應(yīng)是不同構(gòu)造期和不同時(shí)代的綜合產(chǎn)物。李洪奎等認(rèn)為晚侏羅世玲瓏花崗巖組合，是區(qū)域構(gòu)造擠壓導(dǎo)致地殼增厚引起地殼重熔的產(chǎn)物，其后的伸展引張形成了玲瓏花崗巖中各種密集分布的脈巖群[2-3,6,19]。該次研究三個(gè)樣品得出了119.5±0.9Ma,118±2.2Ma和116±1.4Ma相對較為集中的年齡，說明116～120Ma是一次區(qū)域性的伸展事件，暗示了與該期金礦形成的等時(shí)性。郭瑞朋等在進(jìn)行山東省萊州-招遠(yuǎn)金礦整裝勘查區(qū)綜合研究時(shí)(1)山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東省萊州-招遠(yuǎn)金礦整裝勘查區(qū)綜合研究報(bào)告，2017年。，在招遠(yuǎn)謝家莊村北蝕變閃長玢巖中獲得117.6±2.2Ma(SHRIMP鋯石U-Pb)的數(shù)據(jù)，在招遠(yuǎn)謝家莊村北石英二長斑巖中獲得116.1±1.7Ma(SHRIMP鋯石U-Pb)的年齡，在招遠(yuǎn)市東觀-梁郭鎮(zhèn)石門孫家村石英閃長玢巖中獲得118±3Ma(LA-ICP-MS鋯石U-Pb)的年齡，在萊州市柞村鎮(zhèn)東朱宋村采石場輝石閃長玢巖中獲得120±4Ma(LA-ICP-MS鋯石U-Pb)的年齡，這些脈巖的年齡在116～120Ma之間，應(yīng)屬早白堊世早期的產(chǎn)物。李俊建在玲瓏金礦田歐家夼西北山坡水渠邊花崗斑巖中獲得120±4Ma(SHRIMP鋯石U-Pb)的年齡[20]，認(rèn)為此與金礦形成年齡相近。梁亞運(yùn)等[9]研究得出膠東脈巖主要形成時(shí)間在135～115Ma之間，結(jié)合年代學(xué)與Sr-Nd-Pb同位素約束，膠東金礦區(qū)大量鎂鐵質(zhì)脈巖源于太平洋板塊俯沖作用形成的富集巖石圈地幔，在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域脈巖源區(qū)受到相應(yīng)的影響，如玲瓏地區(qū)少量鎂鐵質(zhì)脈巖源自虧損地幔，是早白堊世的產(chǎn)物。孫雨沁采自與玲瓏金礦55號(hào)脈具同期金礦化的云斜煌巖脈的年齡為127.6±2.5Ma(SHRIMP鋯石U-Pb)為金礦成礦年齡，同時(shí)采自后地金礦的礦化閃長玢巖脈成巖年齡為142.77±0.96Ma[21](SHRIMP鋯石U-Pb)，說明玲瓏花崗巖中的脈巖形成區(qū)間在142～115Ma之間，應(yīng)屬多期巖漿活動(dòng)的結(jié)果。

綜合前人對脈巖研究得出的年齡數(shù)據(jù)表明：玲瓏花崗巖中的脈巖尤其是石英閃長玢巖(閃長玢巖)的年齡最大值為142.77±0.96Ma，最小值為115Ma，多集中在116～120Ma，說明玲瓏花崗巖中的脈巖至少有二期，一期在140Ma左右，另一期在118Ma左右(取平均值)，代表了巖石圈伸展構(gòu)造背景在玲瓏花崗巖體內(nèi)伸展作用具體體現(xiàn)，也說明在玲瓏花崗巖侵位后發(fā)生了二次伸展作用。同時(shí)，在D181199XT2樣品中所獲得的176±7.0Ma,156±5.9Ma和118±2.2Ma三組年齡，118±2.2Ma代表了石英閃長玢巖的成巖年齡，而176±7.0Ma,156±5.9Ma年齡可能是脈巖巖漿在上侵過程中，捕獲了先前存在的巖體或玲瓏花崗巖的地質(zhì)信息，是一組繼承性或捕獲性年齡，這組年齡與玲瓏花崗巖成巖年齡(160～150Ma)相近，在單顆粒鋯石中同時(shí)保存三個(gè)年齡的巖漿作用信息，其可視為膠東地區(qū)玲瓏花崗巖交代重融巖漿演化的縮影，對了解本區(qū)的深部巖漿作用過程提供了有力的證據(jù)，可追蹤原巖產(chǎn)出的構(gòu)造信息[14,18]。

4.2 脈巖與金礦關(guān)系

脈巖對金礦形成的作用已引起眾多地質(zhì)學(xué)者的重視，也有學(xué)者認(rèn)為膠東金礦的形成與基性脈巖有關(guān)，尤其是煌斑巖與金礦的關(guān)系，代表了金質(zhì)是幔源成因的觀點(diǎn)[22-29]。毛景文等[30]認(rèn)為金礦成礦作用與中基性巖墻在時(shí)間上和空間上具有一致性，煌斑巖墻和中基性巖墻廣泛出現(xiàn)于幾乎各個(gè)金礦區(qū),成巖時(shí)代103～123Ma與金礦成礦時(shí)代幾乎完全吻合，多階段煌斑巖墻和長英質(zhì)巖墻既反映了在成礦期間發(fā)生了強(qiáng)烈殼幔作用,又暗示出巖墻所占據(jù)的斷裂可能是成礦時(shí)流體活動(dòng)的通道。王建國等[8]認(rèn)為金成礦作用的發(fā)生與脈巖有著時(shí)間上的相近性、空間上的相依性,以及近同源性特點(diǎn)；馬芳[31]研究切割焦家金礦礦體的云斜煌巖的K-Ar年齡為93.5±1.4Ma，限定了焦家金礦的成礦下限。山東省地質(zhì)科學(xué)研究院在開展山東膠東金礦與深源脈巖關(guān)系研究時(shí)總結(jié)了三期基性脈巖的形成時(shí)限與金礦成礦的關(guān)系(2)山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東膠東金礦與深源脈巖關(guān)系研究報(bào)告，2015年。，成礦前深源脈巖(拉輝煌斑巖、煌斑巖、云斜煌巖等)具有較明顯的被礦脈穿插特征，其形成年齡142.4±1.0Ma～188.6±1.0Ma,代表了具幔源特征的深源脈巖。成礦期深源脈巖本身含金，與含金石英脈及蝕變巖等共生構(gòu)成礦體，其成巖年齡112.23±0.65Ma～126.50±0.54Ma，這些深源脈巖均含有自然金，鋯石晶形與幔源巖漿鋯石晶形相同。而成礦后深源脈巖穿切金礦體，成巖年齡83.03±0.76Ma～87.8±1.3Ma，具有明確的限時(shí)性特征。

如果我們把膠北地區(qū)中基性--酸性脈巖巖石組合與其形成的構(gòu)造環(huán)境相對應(yīng)并相互結(jié)合起來可知：脈巖的形成是在巖漿侵入熱事件之后的一次強(qiáng)烈的伸展作用的結(jié)果，而金礦形成大都是在伸展構(gòu)造環(huán)境中形成的[32-33]，這也解釋了脈巖與金礦形成之間的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)原因。金礦的形成畢竟是在長期地質(zhì)作用過程中的最終產(chǎn)物，它是地質(zhì)作用的一個(gè)特殊組成部分，脈巖對金礦的形成也起了一定的貢獻(xiàn)度。

5 結(jié)論

(1)玲瓏花崗巖中的脈巖是在巖體形成之后地殼在拉張環(huán)境下侵位中淺成脈巖，其巖性復(fù)雜，包含了基性、中性、酸性和堿性成份的各種脈巖，但以閃長玢巖、花崗斑巖為主體。

(2)采自招遠(yuǎn)南西部石門郭家-謝家莊一帶的三組石英閃長玢巖，獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為119.5±0.9Ma,118±2.2Ma和116±1.4Ma，代表了石英閃長玢巖的成巖年齡，而在D181199 XT2樣品中所獲得的176±7.0Ma，156±5.9Ma和118±2.2Ma年齡，后者代表了石英閃長玢巖的成巖年齡，前二個(gè)年齡可能是脈巖巖漿在上侵過程中，捕獲了先前存在的巖體或玲瓏花崗巖的地質(zhì)信息，是一組繼承性或捕獲性年齡。

(3)根據(jù)前人在玲瓏花崗巖中所采集閃長玢巖脈SHRIMP U-Pb年齡為142.77±0.96Ma和該次所采的閃長玢巖脈年齡數(shù)據(jù)綜合分析，認(rèn)為玲瓏花崗巖成巖后至少有二期脈巖侵位，一期發(fā)生在142Ma左右，另一期發(fā)生在118Ma期間，可能代表了二期地殼淺層次的伸展作用。

(4)膠東地區(qū)中基性--酸性脈巖形成的構(gòu)造環(huán)境、成巖時(shí)限與金礦有著內(nèi)在的成因聯(lián)系，中基性脈巖中有一期與金礦形成關(guān)系密切。

致謝：感謝審稿專家對稿件質(zhì)量的提升提出的修改意見。