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摘 要： 摘要：花崗巖是大陸地殼主要組成部分，膠東半島中生代花崗巖的出現(xiàn)是推演俯沖板片巖漿演化與構(gòu)造演化的重要依據(jù)。因此，通過研究乳山地區(qū)出露的花崗巖及其捕虜體(變質(zhì)基性巖)，有助于更好的了解中生代膠東半島的巖漿演化與地殼演化。該研究為膠東地區(qū)提供了
摘要：花崗巖是大陸地殼主要組成部分，膠東半島中生代花崗巖的出現(xiàn)是推演俯沖板片巖漿演化與構(gòu)造演化的重要依據(jù)。因此，通過研究乳山地區(qū)出露的花崗巖及其捕虜體(變質(zhì)基性巖)，有助于更好的了解中生代膠東半島的巖漿演化與地殼演化。該研究為膠東地區(qū)提供了新的主微量元素數(shù)據(jù)、U-Pb和Lu-Hf同位素數(shù)據(jù)。巖石地球化學(xué)表明黑云母二長花崗巖具有高鉀鈣堿性特征，相對貧鈦、鐵、錳、鎂等元素，巖體有可能是分異程度較高的I型或者M(jìn)型花崗巖。大離子親石元素Ba和Sr明顯富集，高場強元素Zr無明顯虧損。斜長角閃巖SiO2、TiO2、Fe2O3T和MgO含量分別為48.9%、0.68%、12.64%和7.33%，為拉斑玄武巖成分，全堿ALK(K2O+Na2O)較低。大離子親石元素Ba和Sr無明顯富集，高場強元素Zr弱虧損，與石榴斜長角閃巖地球化學(xué)性質(zhì)相似。鋯石CL圖像中花崗巖為巖漿鋯石，斜長角閃巖為變質(zhì)重結(jié)晶鋯石。黑云母二長花崗巖鋯石U-Pb定年獲得年齡為118.5±2.7Ma，εHf(t)值為-15.4~-27.7(Mean=-25.2±1.4)，相應(yīng)二階段模式年齡(TDM2)為2.16Ga~2.90Ga，但大部分集中在~2.8Ga。捕虜體斜長角閃巖鋯石U-Pb上交點年齡為1839±27Ma，εHf(t)值為0.5~5.1(Mean=3.23±0.74)，相應(yīng)的一階段模式年齡(TDM1)為2.02Ga~2.18Ga。此外，念頭村含榴花崗巖εHf(t)值為-25.1~-27.1(Mean=-26.0±0.18)，相應(yīng)的二階段模式年齡(TDM2)為2.75Ga~2.87Ga。其捕虜體含榴斜長角閃巖εHf(t)值為3.7~4.4(Mean=3.93±0.21)，相應(yīng)的一階段模式年齡(TDM1)為1.99Ga~2.03Ga。上述數(shù)據(jù)指示花崗巖為華北太古宙地殼重新熔融的產(chǎn)物;變基性巖屬華北荊山群物質(zhì)。因此，乳山地區(qū)中生代花崗巖及其捕虜體都具有華北板塊的親緣性。乳山地區(qū)模式年齡為太古宙的花崗巖暗示膠東半島地殼演化的相關(guān)信息，并不具備拆沉作用產(chǎn)生巖漿巖的特點。捕虜體(變基性巖)可能為下地殼部分熔融后形成的新生地殼物質(zhì)在短時間內(nèi)攜裹的產(chǎn)物。
關(guān)鍵字：蘇魯造山帶;花崗巖;Hf同位素;巖漿演化;巖石圈拆沉
0引言
板塊俯沖、碰撞時會形成加厚巖石圈，加厚巖石圈部分熔融導(dǎo)致各類造山帶發(fā)生伸展塌陷(Xieetal.,2006;ZhaoandZheng,2009)。大別-蘇魯造山帶是三疊紀(jì)時揚子克拉通向華北克拉通陸-陸深俯沖碰撞形成的超高壓變質(zhì)帶(Yeetal.,2000a)，受古太平洋向歐亞大陸東緣俯沖作用的影響，導(dǎo)致加厚的巖石圈發(fā)生部分熔融，并發(fā)生拆沉減薄，這個過程中伴隨著大規(guī)模的巖漿作用產(chǎn)生(Zhuetal.,2017)。
蘇魯造山帶廣泛發(fā)育中生代巖漿巖，包括晚三疊紀(jì)、晚侏羅紀(jì)和早白堊紀(jì)的巖漿巖(ZhaoandZheng,2009)，其中巖漿以花崗質(zhì)巖漿為主。前人已經(jīng)對蘇魯造山帶中生代花崗巖的年代學(xué)、主微量元素和同位素地球化學(xué)等方面做出了詳盡的研究。其中，王吉珺(2000)認(rèn)為膠東半島西部的玲瓏花崗巖是來源于華北太古宙TTG片麻巖，屬殼源成因花崗巖。張華鋒等(2004)通過對膠東昆崳山高鍶花崗巖地球化學(xué)特征的研究，認(rèn)為其來源于于揚子板塊的基性下地殼。郭敬輝等(2005)對蘇魯超高壓變質(zhì)帶北部中生代花崗巖進(jìn)行了U-Pb鋯石定年，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)中生代巖漿事件主要有三期，分別為三疊紀(jì)晚期(~210Ma)、侏羅紀(jì)晚期(~140-160Ma)和白堊紀(jì)早期(~110Ma)，并在花崗巖中發(fā)現(xiàn)了700-800Ma的繼承鋯石，指示其為揚子板塊部分熔融的產(chǎn)物。此外，部分學(xué)者則認(rèn)為蘇魯超高壓變質(zhì)帶內(nèi)花崗巖來源于膠東群部分熔融且沒有幔源物質(zhì)參與(賽盛勛等，2016)。根據(jù)同位素地球化學(xué)研究，早白堊世花崗巖類的成因中，可能涉及來自富集的巖石圈地幔或貧化的軟流圈地幔的不同程度組分(Houetal.,2007)。因此厘定蘇魯造山帶中生代花崗巖的物質(zhì)歸屬及起源還存在著較大的爭議。由于巖漿巖記錄著大陸碰撞造山帶巖石圈的熱力學(xué)演化和地球化學(xué)演化，包含著關(guān)于大陸俯沖的重要信息，因此還需要進(jìn)行深入的研究工作。
此外，大別-蘇魯造山帶是地球上已知的最大的超高壓變質(zhì)帶(Zheng,2008)。帶內(nèi)不僅廣泛出露超高壓變質(zhì)巖，如榴輝巖、花崗片麻巖等，而且廣泛分布碰撞后的花崗巖(圖1)(Zhaoetal.,2017)。榴輝巖中的金剛石包裹體、柯石英、石榴子石、金紅石等超高壓礦物的保存表明，大陸地殼曾遭受到超過200km地幔深度的影響(Xuetal.1992)。但是目前蘇魯?shù)貐^(qū)的地殼厚度僅為32-35km(Yang,2002)，顯然造山帶的加厚地殼已經(jīng)減薄。盡管前人進(jìn)入深入的科學(xué)研究，但巖石圈減薄的時間和方式仍然存在爭議和不確定性。巖石圈減薄有兩種模式：拆沉作用(Gaoetal.2004)和熱力學(xué)-化學(xué)侵蝕(Xu,2001)。然而，與巖石圈相對應(yīng)的中生代地殼演化卻很少有人研究。Houetal.,(2007)通過對膠東地區(qū)侏羅世花崗巖(~158Ma)和白堊世花崗巖(~126-130Ma)地球化學(xué)對比，證實了膠東半島西北部下地殼在晚侏羅世經(jīng)歷增厚過程后又在早白堊世陷入下伏地幔，開始發(fā)生拆沉作用。Caietal.(2013)在膠東地區(qū)識別出兩期基性巖脈，年齡分別為~117-116Ma和~95-87Ma，根據(jù)地球化學(xué)和同位素特征，表明膠東地區(qū)早白堊世(~117-116Ma)由巖石圈地幔的富集向軟流圈地幔的虧損過渡，故此該方面的研究工作需要進(jìn)行深入的探討。需要指出的是，蘇魯?shù)貐^(qū)花崗巖中含有大量的基性巖捕擄體，它的出現(xiàn)在巖石成因上為膠東半島的地殼演化提供了間接的證據(jù)。
此外，由于蘇魯造山帶內(nèi)卷入了大量的親華北物質(zhì)和親華南物質(zhì)，之后又經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動和巖漿活動，使蘇魯造山帶內(nèi)的巖石種類極其復(fù)雜(田忠華，2021)，廣泛發(fā)育的中生代巖漿巖也破壞了蘇魯造山帶內(nèi)早期的構(gòu)造格局(圖1)。前人在蘇魯造山帶邊界限定問題上存在著很大的分歧(Ishizakaetal.,2010)。這些觀點雖然經(jīng)過長時間的激烈爭論，但是到目前為止尚沒有定論。朱浩忠等(2020)通過對乳山地區(qū)含榴斜長角閃巖進(jìn)行地球化學(xué)分析，推測華北板塊與揚子板塊的地殼縫合帶可能是一條寬約80-100km的構(gòu)造雜巖帶，但是并未限定界線。此外，部分學(xué)者則認(rèn)為厘定蘇魯縫合帶要充分考慮南北兩側(cè)沉積巖、巖漿巖特征和后期構(gòu)造破壞，而不是簡單的以大型斷裂為邊界(田忠華，2021)。因此，研究膠東地區(qū)花崗巖成因來源對約束蘇魯造山帶地殼演化及造山帶邊界的啟示顯得尤為重要。
綜上，本文以乳山地區(qū)黑云母二長花崗巖及內(nèi)部捕虜體(斜長角閃巖)為研究對象，通過對野外露頭的細(xì)致觀察及更為深入的巖相學(xué)研究，同時結(jié)合CL圖像、鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)、主量元素特征和Hf同位素比值特征，探究黑云母二長花崗巖及其內(nèi)部捕虜體(斜長角閃巖)的物質(zhì)歸屬及起源，探討膠東半島地殼演化過程。此外，根據(jù)物質(zhì)歸屬及起源等信息，約束蘇魯造山帶邊界等問題。
1地質(zhì)背景
蘇魯造山帶屬大別-蘇魯造山帶東延部分，三疊紀(jì)由揚子板塊向華北板塊俯沖碰撞形成，受郯廬斷裂左行走滑影響，蘇魯造山帶向北平移~500km的距離。首先，蘇魯造山帶內(nèi)的高壓-超高壓變質(zhì)巖石不僅是世界上出露規(guī)模最大，而且也是保存最好的(Zhengetal.,2008)。其次，蘇魯造山帶在碰撞后發(fā)生多期劇烈的巖漿活動，巖石種類變得極其復(fù)雜。
從構(gòu)造角度來講，蘇魯造山帶早期受到三疊紀(jì)構(gòu)造的影響，后受西太平洋侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)伸展構(gòu)造的控制。其內(nèi)部發(fā)育著NE、NNE向的脆性斷裂，這可能與造山帶西部郯廬斷裂有關(guān)。從巖性角度上來講，蘇魯造山帶的前寒武基底為花崗片麻巖，主要組成為太古宙TTG片麻巖，古生代荊山群和粉子山群(Liuetal.,2017)。研究區(qū)內(nèi)也發(fā)育新元古代片麻巖。除此之外，研究區(qū)主要以中生代的花崗巖為主。各類花崗巖中廣泛存在透鏡體，如榴輝巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖的透鏡體。
研究區(qū)位于北蘇魯超高壓變質(zhì)帶內(nèi)，隸屬于山東省乳山市(圖2)。研究區(qū)內(nèi)巖性較為復(fù)雜，未發(fā)現(xiàn)太古宙TTG基底單元，變質(zhì)巖主要為古元古代荊山群變沉積巖系(劉利雙等，2018)，主要巖石組成為黑云斜長片麻巖，大理巖等，還有原巖時代為古元古代的變基性巖(含榴斜長角閃巖)等(朱浩忠等，2020);出露的侵入巖主要為晚侏羅世弱片麻狀黑云二長花崗巖，早白堊世含榴二長花崗巖以及新元古代弱片麻狀含角閃石黑云二長花崗巖(王世近等，2011;田忠華等，2021)。并且還有一些酸-基性巖脈穿插其中，例如，閃長斑巖侵入黑云母二長花崗巖，煌斑巖侵入含榴二長花崗巖中。此外，研究區(qū)內(nèi)NNE-SSW向脆性斷裂發(fā)育，可能為郯廬斷裂分支。本研究所采的黑云母二長花崗巖(19LR58-1)及其捕虜體斜長角閃巖(19LR58-2)位于午極鎮(zhèn)正甲夼。另外所采含榴斜長角閃巖(19LR39-1)及其圍巖含榴花崗巖(19LR39-2)位于午極鎮(zhèn)念頭村，詳細(xì)地理位置，見圖2。
2分析方法
2.1主量元素
主量元素分析實驗完成于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的巖礦制樣與分析實驗室。玻璃片法為樣品制備方法，首先將樣品19LR58-1、19LR58-2研磨成小于200μm的粉末，將樣品烘干稱量、灼燒之后來計算其燒失量，這是為減少實驗誤差，最后將其制成玻璃片。實驗測量在順序式X-射線熒光光譜儀(AXIOSMinerals)進(jìn)行。
2.2鋯石CL圖像
在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成鋯石的分選，并在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司完成拍攝CL圖像，實驗設(shè)備為TESCAN場發(fā)射掃描電鏡(型號：MIRA3LMH)搭配CL探頭。7kV和1.2nA為實驗過程中加速電壓和吸收電流，每一次掃描的間隔為80s。
2.3鋯石U-Pb定年
鋯石U-Pb年齡在北京快科賽默科技有限的串聯(lián)四級桿電感耦合等離子體質(zhì)譜(AgilentICP-MS/MS8900)測定。搭載ESI公司準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)NewWaveNWR193UC。激光采樣為單點剝蝕，束斑和頻率分別為20µm和5Hz，能量密度為3.5J/cm2，載氣為高純He氣，流速為700ml/min。待激光剝蝕系統(tǒng)和ICP-MS/MS都開機(jī)預(yù)熱完畢后利用NISTSRM610調(diào)諧使儀器的各項指標(biāo)正常。測試樣品時使用91500鋯石進(jìn)行同位素分餾校正，監(jiān)控標(biāo)樣為PleŠovice鋯石。
離線數(shù)據(jù)處理采用澳大利亞墨爾本大學(xué)同位素研究組開發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件Iolite(Patonetal.,2010)，該軟件剝蝕孔下分餾模型被優(yōu)化，并調(diào)用激光日志文件，更加快捷與專業(yè)的處理數(shù)據(jù)。鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖與206Pb/238U加權(quán)平均年齡繪圖計算使用IsoPlot4.15。監(jiān)控標(biāo)樣測試年齡值與推薦值在誤差范圍內(nèi)一致。
2.4鋯石LA-MC-ICP-MS微區(qū)原位Hf同位素比值分析
在武漢上譜分析技術(shù)有限公司采用激光剝蝕多接收杯等離子體質(zhì)譜(LAMC-ICP-MS)測定Hf同位素比值。在測試過程中，為提高信號穩(wěn)定性和同位素比值測試精確度，裝備了信號平滑裝置。載氣使用氦氣，為提高Hf元素靈敏度，在剝蝕池之后加入少量氮氣。采用NeptunePlus新設(shè)計高性能錐組合進(jìn)行分析。
為確保分析數(shù)據(jù)的可靠性，91500和GJ-1兩個國際鋯石標(biāo)準(zhǔn)與實際樣品同時分析。91500用于進(jìn)行外標(biāo)校正以進(jìn)一步優(yōu)化分析測試結(jié)果。GJ-1作為第二標(biāo)樣監(jiān)控數(shù)據(jù)校正質(zhì)量。91500和GJ-1的外部精密度(2SD)優(yōu)于0.000020。測試值與推薦值確保在誤差范圍內(nèi)一致。
3野外地質(zhì)關(guān)系與巖相學(xué)特征
研究樣品采自山東省乳山市午極鎮(zhèn)正甲夼及念頭村(圖2)。筆者對正甲夼野外露頭進(jìn)行了大比例尺的填圖工作(圖3)，野外地質(zhì)觀察中可見黑云母二長花崗巖(19LR58-1)捕虜斜長角閃巖(19LR58-2)及黑云斜長片麻巖，捕虜邊界清晰(圖4a、4c)，可見后期酸性巖脈侵入黑云斜長片麻巖。另外可見斜長角閃巖中斜長石與角閃石定向排列形成片麻理(圖4c)，產(chǎn)狀高角度傾向東南。黑云斜長片麻巖內(nèi)見一系列小褶皺，軸面產(chǎn)狀高角度傾向東南，樞紐線理高角度傾伏向東北。念頭村石榴斜長角閃巖以透鏡體形狀產(chǎn)于含榴花崗巖中(朱浩忠等，2020)。
黑云母二長花崗巖(19LR58-1)風(fēng)化面與新鮮面均為灰白色(圖4a)，中-細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成為石英、斜長石、正長石和黑云母，鏡下觀察石英含量約50%，斜長石含量約25%，正長石含量約20%，黑云母含量約5%，其他礦物少量。巖相學(xué)觀察中，石英表面較為渾濁，正低突起，半自形-它形粒狀;斜長石表面渾濁，部分斜長石發(fā)生絹云母化，未見聚片雙晶;黑云母呈棕褐色，片狀分布，還可見到綠泥石等副礦物，可在野外手標(biāo)本中看見正長石(圖4b)。
斜長角閃巖(19LR58-2)風(fēng)化面與新鮮面均為暗灰色(圖4c)，中-細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或片麻狀構(gòu)造。主要礦物為角閃石，斜長石，石英，其中角閃石含量約55%，斜長石含量約35%，石英含量約10%，其他礦物少量。巖相學(xué)觀察中，斜長石呈他形或者柱狀，發(fā)育明顯的卡式雙晶;角閃石多色性明顯，呈現(xiàn)顯著的橘黃色和綠色(圖4d)。
4分析結(jié)果
4.1地球化學(xué)特征
對研究區(qū)黑云母二長花崗巖(19LR58-1)及斜長角閃巖(19LR58-2)進(jìn)行了主微量元素數(shù)據(jù)的分析測試，結(jié)果見附表1與附表2.
黑云母二長花崗巖(19LR58-1)主量元素分析結(jié)果顯示，SiO2的含量為70.99%，TiO2的含量為0.20%，Al2O3的含量為16.17%，TFe2O3的含量為1.50%，MnO的含量為0.03%，MgO的含量為0.31%，CaO的含量為2.36%，Na2O的含量為4.91%，K2O的含量為2.87%，P2O5的含量為0.05%，LOI的含量為0.57%，BaO的含量為0.24%，SrO的含量為0.17%。總體來說，黑云母二長花崗巖(19LR58-1)富硅，略富堿(Na2O+K2O>6%)，具有高鉀鈣堿性，相對貧鈦、鐵、錳、鎂等特征，其中A/CNK為1.59，表現(xiàn)出弱過鋁質(zhì)巖石的特征，有可能是分異程度較高的I型或者M(jìn)型花崗巖。此外，微量元素分析結(jié)果中大離子親石元素Ba和Sr明顯富集，高場強元素Zr無明顯虧損。
斜長角閃巖(19LR58-2)主量元素分析結(jié)果顯示，SiO2的含量為48.90%，TiO2的含量為0.68%，Al2O3的含量為13.61%，TFe2O3的含量為12.64%，MnO的含量為0.23%，MgO的含量為7.33%，CaO的含量為11.02%，Na2O的含量為3.11%，K2O的含量為1.07%，P2O5的含量為0.08%，LOI的含量為0.72%，BaO的含量為0.02%，SrO的含量為0.03%。總體來說，斜長角閃巖的原巖為基性巖，具有拉斑玄武巖成分，全堿ALK(K2O+Na2O)較低，相比而言，巖石富鈉貧鉀、鈦、錳、磷、鋇等元素，其中樣品的燒矢量(LOI)較小，表明其蝕變較弱。此外，微量元素分析結(jié)果中大離子親石元素Ba和Sr無明顯富集，高場強元素Zr弱虧損。與乳山地區(qū)石榴斜長角閃巖地球化學(xué)性質(zhì)相似(朱浩忠等，2020)。——論文作者：李同宇1，金超1,2*，田忠華3，王偉3，郝志宣1，文飛4
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