工业设计胶东玲珑花岗岩的地球化学、U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及地质意义
林博磊;李碧乐
【摘 要】Based on the studies of geochemistry, zircon LA-ICP-MS U-Pb dating and the test of the Lu-Hf isotopic composition, this paper mainly discusses the petrogenesis, magma source, tectonic setting of the Linglong granite. Eleven granite samples have high content of silica (the mass fraction of SiO2 is 68.12~75.4%, that of K2O is 3. 7%~5. 17%, and that of A/CNK is 0.72~1.04), are rich in LILE (such as K, Ba, Rb, Sr) and more mobile incompatible elements (such as Th, U), and relatively absence of HFSE (such as Zr, Ti, Nb). They have the geochemical characteristics similar to adakites with high Sr (the mass fraction of Sr is >770×10-6), low Y (the mass fraction of Y is <7. 64 ×10-6) , and no obvious Eu negative anomaly (δEu = 0. 85 ~ 1. 84). They have zircon εHf (t) values of —18. 06 ~ — 23. 85 and Hf model ages of 2358 — 2710 Ma. The magma source area is the lower crust with age 2. 5 Ga ± shown by t-εHf(t) and t-176Hf/177 Hf diagrams. The geochemical characteristics of Hf-Rb-Ta and Th/Hf-Ta/Hf diagrams as well as high La/Nb (>2) are similar
to the characteristics of Andean-type active continental margin volcanic arc magma. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the granite yields Late Jurassic age (the weighted average age is 158. 53 ± 0. 79 Ma, MSWD=0. 13). It is suggested that during the early Yanshan, the subduction of Pacific plate leaded to the extension of the continental arc and the lithospheric thinning, directly resulting in the mantle magma underplating which provided thermal power and the old and mafic lower crust partly melting to form the Linglong granite.%通过玲珑花岗岩的岩石地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Lu-Hf同位素组成的测试和研究,讨论了玲珑花岗岩的成因、源区和构造背景.研究表明,玲珑花岗岩SiO2的质量分数为68.12％～75.4％,K2O的质量分数为3.7％～5.17％(平均为4.39％),A/CNK为0.72～1.04,属于富硅、高钾钙碱性、准铝质至弱过铝质系列花岗岩,其富集K、Ba、Rb、Sr等大离子亲石元素和Th、U等活泼的不相容元素,相对亏损Zr、Ti、Nb等高场强元素.岩石的高Sr含量(ωSr＞770×10-6)、低Y含量(ωY＜7.64×10-6)以及没有明显的负铕异常(δEu=0.85～1.84),与埃达克岩类似.花岗岩锆石εHf(t)=-18.06～-23.85,第二阶段Hf模式年龄TDM2=2358～2710 Ma; T-εHf(t)图解和t-(176 Hf/177 Hf)图解显示岩浆源区为2.5 Ga±的下地壳,Hf-Rb-Ta、Th/Hf-Ta/Hf判别图解和高的ωLa/ωNb比值(＞2)显示岩石具活动 大陆边缘火山弧花岗岩特征.花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为(158.53±0.79) Ma(MSWD=0.13),属晚侏罗世.综合分析认为,燕山早期太平洋板块俯冲引起大陆弧伸展和岩石圈减薄,幔源岩浆底侵提供热动力,古老的镁铁质下地壳物质部分熔融形成玲珑花岗岩.
【期刊名称】《成都理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(040)002
【总页数】14页(P147-160)
【关键词】地球化学特征;锆石U-Pb年龄;Hf同位素;地质意义;玲珑花岗岩;胶东
【作 者】林博磊;李碧乐
【作者单位】吉林大学地球科学学院,长春130061
【正文语种】贾耀斌中 文
【中图分类】P588.121
玲珑花岗岩，早期因著名的玲珑金矿产于其中（玲珑金矿曾是中国最大的黄金产地），最近十几年来因人们逐渐认识到其大地构造位置的重要性以及成岩构造背景的持续争论而极负盛名。由于玲珑花岗岩体与玲珑金矿密切的空间关系，早期的研究中，岩石学和岩相学方面比较深入，一批年龄数据也将成岩时代限定在窄的时限内。目前争论的焦点主要在成岩构造背景方面，有3种截然不同的观点［1－3］：①30多年来一直被提及的与太平洋板块俯冲有关；②近年来认为的与大别－苏鲁超高压变质带有关；③板内构造机制。就该问题进行深入的探讨对于揭示胶东乃至中国东部中生代构造演化具有重要意义。
本文在详细的野外地质调研的基础上，主要通过岩石地球化学以及锆石U－Pb年代学、锆石Hf同位素研究，重点讨论了玲珑花岗岩的成因、源区和成岩构造背景，旨在深化胶东中生代岩浆演化和构造背景方面的认识，提升区域地质研究程度。
1 区域地质背景
胶东半岛位于太平洋构造域与苏鲁超高压变质带复合部位，郯庐断裂带以东，北临渤海湾。根据岩石组合和构造特征，胶东半岛主要包括3部分：东部是苏鲁超高压变质带，西部是早前寒武纪胶北片麻岩地块，南部为早白垩世胶莱盆地。胶东地区发育一系列与郯庐断
裂带方向一致的NNE向断裂和大量近于同向展布的中生代花岗岩体。早前寒武纪基底分布区，由太古宙TTG岩系、古元古代的荆山和粉子山［4，5］以及新元古代的蓬莱［6］组成。
中生代侵入岩主要为燕山期玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩。它们的围岩为太古代TTG片麻岩和古元古代粉子山变质岩［3］。郭家岭花岗岩主要分布在招掖地区北部，部分岩体侵入到玲珑花岗岩中，以似斑状结构为特征，岩性有钾长花岗岩和二长花岗岩［7，8］。
苏鲁造山带西界为郯庐断裂带，南界沿着嘉山－响水断裂东段及张八岭一带，向北与胶北地块以五莲—烟台断裂为界。出露的岩石以新元古代花岗质片麻岩和中生代岩浆岩为主，其余为各种类型的榴辉岩、斜长角闪岩、超镁铁质岩包体及一些规模相对较大的古－中元古代变沉积岩透镜体［3］（图1）。
2 岩相学特征及样品描述
玲珑杂岩体分布以招远市为中心，北至玲珑矿田以北，南至平度市，呈NNE向展布，南北长约100km，东西宽约35km。按照岩相特征的差异，可分为片麻状花岗岩和中粗粒花岗岩，
前者与前寒武系变质岩多呈渐变接触关系，后者与前寒武系变质岩则多呈突变接触关系，岩体中亦常见前寒武系变质岩残块或包体。
分析测试样品均采自胶东玲珑金矿区井下坑道内（九曲金矿区和西山金矿区）的玲珑花岗岩体，样品新鲜，岩石类型为中粗粒黑云母斜长花岗岩，岩石呈灰白，中粗粒结构，蠕虫结构和条纹结构亦常见，块状构造和片麻状构造（图2、图3）。主要矿物特征方面，石英（面积分数约为30%）：主要呈中细粒他形粒状结构，粒径在0.05～0.4 mm，分布较为均一。长石为斜长石（40%～45%）、微斜长石和条纹长石（15%～20%）。通过斜长石最大消光角法测得（010）∧np’消光角在5°～10°之间，可判断其牌号在10～15之间。斜长石多为更长石，中－粗粒半自形结构。黑云母（5%～10%）：细粒半自形，呈星散状分布，多性较为明显。
3 测试方法
3.1 岩石地球化学测试
图1 胶东地区地质简图Fig.1 Geological map of the Jiaodong area（据参考文献［9］）1.
胶东早前寒武纪基底；2.苏鲁超高压变质带和局部超高压岩块；3.中生代花岗岩；4.玲珑花岗岩体；5.中生代火山沉积岩；6.第四纪沉积；7.断裂
图2 玲珑花岗岩的蠕虫结构和条纹结构Fig.2 Microphotographs of the myrmekitic structure and fringe structure of the Linglong granite（正交偏光）
图3 玲珑花岗岩石英和斜长石的变形和定向分布Fig.3 Microphotographs of the deformation structure and the directional structure of the Linglong granite（正交偏光）
赤道 下载
样品的主元素与痕量元素分别在吉林大学测试实验中心（样品号：JQ－30、XS－27、DKT－12、JQ－33、LLXS－B1、LLXS－B3、LLXS－B4）和核工业北京地质研究院分析测试研究中心测定（表1中的另外4个样品）。吉林大学测试实验中心对主元素测定采用X射线荧光光谱法（XRF），测试仪器为美国安捷伦科技有限公司Agilent 7500A型电感耦合等离子体质谱仪（ICP－MS）。对国际标准参考物质 BHVO－2、BCR－2和国家标准参考物质GBW07103、GBW07104的分析结果表明，痕量元素和稀土元素的分析精度为：元素质量分数＞10×10－6的误差＜5%，＜10×10－6的误差＜10%。核工业北京地质研究院分析测试中心对主元素的测定是采用硅酸盐岩石化学分析方法X射线荧光光谱法（XRF），mbp
实验仪器为荷兰FHLISP公司的PW2404顺序扫描型X射线荧光光谱仪；微量和稀土元素测定是采用德国Finnigan－MAT公司生产的ELEMENTⅠ电感耦合等离子体质谱仪，精度优于5%。
3.2 锆石LA－ICP－MS年代学
3r锆石挑选由河北省廊坊区域地质调查研究所实验室利用标准重矿物分离技术分选完成。经过双目镜下仔细挑选，将不同特征的锆石粘在双面胶上，并用无透明的环氧树脂固定；待其固化之后，将表面抛光至锆石中心。在测试前，通过反射光和CL图像仔细研究锆石的晶体形态与内部结构特征，以选择最佳测试点。锆石制靶、反射光、阴极发光以及锆石U－Pb年龄测定和痕量元素分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。本次测试采用的激光剥蚀束斑直径为32 μm，激光剥蚀样品的深度为20～40μm；实验中采用He作为剥蚀物质的载气。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为外标，元素含量采用NIST SRM610作为外标，29Si作为内标元素（锆石中SiO2 的质量分数为32.8% ［10］），分析方法见文献［11］；普通铅校正采用Anderson推荐的方法［12］；样品的同位素比值及元素含量计算采用ICP－MS－DATECAL程序［13，14］，年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot程序［15］。
3.3 锆石Lu－Hf同位素测试
锆石Lu－Hf同位素测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室的LA－MC－ICP－MS仪器上完成，所用仪器为Nu Plasma，分析方法的详细流程参见文献［16－18］，176 Lu的衰变常数采用1.867×10－11 a－1［19］，εHf（t）的计算利用 Blichert－Toft and Albarède［20］推 荐 的 球 粒 陨 石。w （176 Hf）／w（177 Hf）比值（0.282 772）及w（176Lu）／w（177 Hf）比值（0.0332）、Hf模式年龄计算用的是当前亏损地幔的w（176 Hf）／w（177 Hf）比值（0.283 25）［21］和w（176Lu）／w（177 Hf）比值（0.015）［22］。
4 测试结果
4.1 地球化学特征
4.1.1 主元素
玲珑花岗岩主元素中，SiO2的质量分数为68.12%～75.4%（表1），平均值为72.13%。在硅－碱图解（图4）上，数据点全部落入亚碱性系列岩石区域。在（Na2O＋K2O）－MgO
－TFeO 图解（图5）中，数据点均落入钙碱性系列岩石区域。K2O＋Na2O的质量分数为8.42%～10.1%，平均值为8.96%，wK2O／wNa2O＝0.75～1.30，平均值为1.07。K2O的质量分数为3.7%～5.17%，平均为4.39%，具有较高的K2O含量，在SiO2－K2O图解（图6）上，数据点主要落入髙钾钙碱性区域，
个别落入钾玄岩区域。Al2O3的质量分数为12.32%～15.83%；ACNK 为0.72～1.04，平均值为0.92，为准铝质至弱过铝质；在ACNK－ANK图解（图7）上，样品点主要落入准铝质区域，个别落入过铝质区域。岩石中MgO的质量分数为0.17%～1.93%，平均为0.45%；CaO 为1.01%～2.91%，平 均 为 1.82%；TiO2 为 0.09% ～0.45%，平均为0.17%：具有较低的 MgO、CaO和TiO2含量。岩石主元素氧化物（TFeO、MgO、CaO、P2O5、TiO2）与SiO2 为负相关，可能经历了辉石、磷灰石、钛铁矿等矿物的分离结晶［23］。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议