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(2001)中生代苏-鲁活动大陆边缘榴辉岩、煌斑岩、金矿及富集地幔间的成因联系-(胡受奚)
/ ( 03) -0425-35A ct a P etr ol ogi ca Si nica　岩石学报中生代苏-鲁活动大陆边缘榴辉岩、 煌斑岩、 金矿及 富集地幔间的成因联系胡受奚1 　孙景贵1 　凌洪飞1 　叶瑛2 　翟建平1 　方长泉1HU ShouXi , SU N JingG ui , L IN G Ho ng F ei , Y E Y ing , Z HAI JianP ing and F AN G Chang Quan1. 南京大学地球科学系成矿作用国家重点实验室, 南京 . 浙江大学地球科学系, 杭州 . D ep art ment of Ear th S ciences, St ate K ey L aborat ory of Or e Genesis, N anj ing U niv er si ty, N anj ing 210093, Chi na 2. D ep art ment of Ear th S ciences, Zhej iang U niv er si ty, H angz hou 310027, China
改回.1 1 1 2 1 1Hu SX, Sun JG, Ling HF, Ye Y, Zhai JP and Fang CQ. 2001. Genetic relationship between eclogite, lamprophyre, gold deposit and enriched mantle of Su- active continental margin in the Mesozoic, China. Lu Acta Petrologica Sinica , 17( 3) : 425- 435 Abstract 　　T he Initial Eura sia plate and Paleopacific plate star ted to conv erg e int ensely at the end o f Her cynian or beginning of the T riassic ( 250M a) . T he subduct ion, its ev olutio n and lo ng distant effect ar e the fo undamental facto rs co nt ro lling the for mation and evo lution of the mo st gr anito ids , v olca nics , lampr ophyr es and go ld depo sits in Jiaodong ter rane. T he character istics of la mpr ophyr es in Jiao do ng terr ane a re similar to lampr ophyr es r elated to g old depo sits in o ther active continental mar gin or or og enic belt s. Such as dy ke occurr ence , latestag e empla cement , intensiv e automet aso matism , enrichment in larg e io n litho phile element ( L IL E ) and v olatiles, hig her content of g old, hig h r atios of L REE/ HR EE and 87 Sr / 86 Sr , low 143 Nd / 144 Nd r atio s , complementarity in many main and tr ace element s with eclo gites , and intima te association w ith g rano toids and sho shonite v olcanics, o ther m afic r ocks, felsic dy ke and hy dr ot her mal g old deposit s. A ll these features could be r elated to the enr iched mantle w edg e and ex plained by mantle- ust mat eria l ex chang e due to deg assificatio n, cr dea lkalizatio n , desilicificatio n and r emobilization of L IL E dur ing subductio n of slab . T he subductio n and its evo lutio n a re the founda ment al fact or s co nt ro lling the for mation a nd ev olutio n o f mo st g r anitoids , v olca nics , lampro phy res and go ld deposits in Jiaodong ter ra ne. A ll t hese fea tur es could be related to the enr iched manntle wedg e and explained by ma nt le-cr ust mater ial ex chang e dur ing subductio n o f slab in active continental mar gin. Key words 　 　 L ampro phy re, Eclo gite, Enr iched mantle, Su-Lu ultr ahigh - essure pr metamo rphic belt ( U HPM B ) , Go ld depo sits, A - ype subduction t 摘　 要　　海西期末形 成的初始欧亚板块, 从三叠纪( 250M a ) 开始, 便与古太平洋 板块太平洋 板块发生强烈的挤压 碰撞作 用和俯冲作用, 及由此引 起的远距离效应使中国广大的东部地区从中生代开始成为活动大陆边缘。 俯冲作用及构造环境的演 化是控制 胶东地体等大多数 中生代榴辉 岩等变质岩 类、 岗岩类、 花 火山岩类、 煌斑岩 类以及金 等矿床形成 和使它们出 露地表 的重要因素。胶东地体中富钾的钙碱性 煌斑岩类的特征与 其它活动大陆边缘和 造山带中金矿有关 的煌斑岩很相似, 例如呈 脉 状产出、 期侵位、 晚 强烈 的自变 质、 含大离 子亲石 元素( L I LE ) 和 挥发分、 富 高的 金含量、 高的 L REE/ HREE 和 87 Sr / 86 Sr 比 值、 低的 143 Nd / 144 N d 比值、 与花岗岩类、 橄榄安粗岩、 酸性脉岩以及热液金 矿床的密切共生及 它们之间与富集地 幔楔的成因联 系等, 这些都表明它们与板块或板 片俯冲过程中的去 气、 去碱、 L IL E 作用 或壳去 幔物质交 换作用及由此形成 的富集地幔楔 有着紧密的联系。 关键词　　煌斑岩; 榴辉岩; 富集地幔; 苏鲁超高压变质岩带( U HPM B ) ; 金矿床; A -型俯冲 中图法分类号　　 P 588. 346; P 597国家自然科学基金会重点科研项目( 编号 ) 基金及南京大学内生矿床成矿机制国家重点实验室部分基金资助. 第一作者简介: 胡受奚, 男, 1929 年 12 月生, 教授, 矿床学专业.426A cta P etrologi ca S ini ca　岩石学报)鲁 沿 海榴 辉 岩 带, 由 于 在 其中 一 些 榴 辉岩 中 发 现 柯石 英1　引言在 大 洋板块 ( B- 俯 冲过程 中, 中- 性岩浆 岩与 榴辉 型) 酸 岩之 间的成 因联系 己被许 多学者 所公 认, 也为实 验所 证明 ( R ingw oo d , ; Khitaro v et al . , 1972) ; 但对 A 型 俯冲及在 同一构造环境中榴 辉岩、 榄安粗岩 系、 榄 安山-流纹 岩系、 煌斑岩及金矿之间的 成因联系以及富集地 幔的成因却 还末被人们所重视。Ro ck( 1991) 虽 详细划分煌斑岩类 型, 却 没有讨论 其中富钾的钙-碱性煌斑岩与富 集地幔之间 的成因 联系。 本文以 胶东地区广泛发育的 中生代富 钾的钙- 性煌斑 碱 岩、 金矿及榴辉岩为 重点, 并以 少数其它 造山带中与 金矿有 成因联系的 煌斑岩作对比, 从岩石学、 岩石化学、 地球化学和 同位素特证来探讨它们之间的成因联系 。( Enami and Wang 1990; Hirajima et al. , 1990) 、 刚 石 金 ( Zhang YK , 1997; Z hang et al . , 2000) 以 及在大 理岩 中单 斜 辉石 中钾长 石的 出溶体 ( 胡受奚 等, 1994; Becker et al . , 1992) 等, 因此公认为是一条 超高压变质岩带( U HPM B) ( 图 1) 。整个胶东是属于太平洋构 造域中的一环, 是海西期后初 始欧 亚板块与古 太平洋 板块强 烈挤压 过程中 引发黄 海地体 向 胶东地 体 A - 俯冲的 产物 ( 胡受奚 等, , 1997, 型 1998; 陈衍景 等, 1992) 。这里需 要指出: 郯庐 断裂以 西主要 走向呈 N W W、 延长超过 3000 km 以上的 大别桐柏-秦岭祁 连榴辉岩带是属于 EW - WW 走向的古特提斯构造域。 不同 N 构造体系的岩带 相互交叉是十分常 见的现象, 它们常构成网 络构造。郯庐断裂东西两侧榴辉岩带在走向上和地质特征上 突变性的变化, 表明它们不属于同一构造带。 顺 便指出: 大别- 柏桐 秦岭-祁连造山 带都具有 晋宁旋 迥、 加里东旋迥和海 西旋迥的大陆 板块的增 生带; 在 祁连造 山带 还存在有印 支旋迥增 生带, 而 苏鲁榴 辉岩带却 未见这 些增生带。正因为如此, Wiley ( 1990) , Coney ( 1990) 等皆将 郯庐断 裂带作为边界断裂。人 们不能否认中 生代古太 平洋太平 洋板块或其 中 Fa llaro n, I zanag i 和 K ula 板块对 初始欧 亚-欧亚板块的强烈挤压俯冲作用( 如: W iley, 1990; Coney , 1990; M ichell and Gar son, 1981) , 以使中国东部成为环太平 洋构造-岩浆带和成矿带的重要一环。 我们较详细研究苏-鲁 U HPM B 的 构造, 发现 它由 3～4 个弧 形构造 所组成, 其 中最 明显的 是胶 南青岛 荣成-威海 构造弧: 自南向北, 在胶南-青岛段呈 N E 走 向, 向北 渐转为 N N E 向, 至荣 成 渐 转为 SN 向, 由 荣 成 向 北渐 转 为 N NW 向, 至威诲( 特别是刘公岛) 转为 N W 向。另一个是以日照岚 山 头为 弧顶, 其 南翼 由 N E 向转 为 EW 向, 其 北翼 为 NW 向。再一个在江苏赣榆-东海境内, 其西北端的演马 厂堰水 房 榴辉岩 段为 NN W 走向, 至柘 枉- 桥石 东海 转 为 N E 向。 这些向东突出的弧形构造 , 配合 N E-NN E 走向的断裂体系、 胶莱 火山岩 盆地、 以及昆 嵛山、 玲珑和 桃山花 岗岩基 及金矿 带的 分布等, 这 些不仅表 示初 始欧亚 板块 与古太 平洋 板块图 1　山东半岛和苏北构造地质及榴辉岩体展布 简图 F ig . 1 　 Simplified map o f the tecto no- eolo gy and g distr ibut ion o f eclo gites o f Shando ng peninsula and nor th Jiang su pro vince, China强烈 挤压俯 冲作用 造成的 种种 地质现 像, 同时表 示胶 北地 体为仰冲板块, 而黄海地体为俯冲板块。这样的构造环境是 我们讨论榴 辉岩、 火山 岩、 花岗岩、 煌斑岩以及 金矿之间成因 关系的构造基础。 这里需要指出: 广泛分布于胶东金矿区的煌斑岩 类, 不 是一 般在华 南常见 的云煌 岩, 而大多 数是 富钾的 闪斜 煌岩2　中生代胶东活动大陆边缘的构造特征分布 于郯 庐断裂 以东, 主 要形成 于中 生代构 造旋 回早 期 ( 主 要为 印支 期, 240～200M a, 从柏 林等, 1991; 韩 宗珠 等, 1994) , 呈 NN E - E -NW ( 自南而北) 走向, 从 江苏洪泽湖 N 北岸 潘赵庄 至山东 威海 刘公岛 延长 约 350km , 其 中分 布有 大小不等( 出露面积为 1 km 2 ～ n cm 2 ) 近 千个榴辉岩体的苏-和拉辉 煌岩, 橄榄 拉辉煌岩和富钾 煌斑质辉绿 岩等( 孙景贵 等, 2000) , 它 们不可 能是地 壳简单的 重熔 产物, 它们 是与 富集地幔是有着紧密成因联系的。3　黄海地体俯冲过程中富集地幔的形成苏-鲁榴辉 岩带是 由榴 辉岩( 原岩 主要 为玄武 岩等 铁镁胡受奚等: 中生代苏-鲁活动大陆边缘榴辉岩、 煌斑岩、 金矿及富集地幔间的成因联系427质岩) 、 超镁 铁岩、 蓝片 岩、 麻粒岩、 片麻岩、 大理岩、 蓝晶石石 英 岩 及 片 岩 等 所 组 成 的 超 高 压 变 质 岩 带 ( U HP M B) 。该 U HPM B 中岩石组合的复 杂性, 是 由多种 原因 造成的: ( 1) 原岩组合的多样性 ( 从超镁 铁岩到中酸岩, 由碳酸盐岩 , 泥 岩 到碎屑岩) ; ( 2) 俯冲环境 的多样性: a) 在高地热 区俯冲 过程中通过麻粒岩 相进入榴辉岩相的 进变变岩类( 多为残留 体, 以该带北段为主) ; b ) 在低地热区由蓝片岩 相进入榴辉 岩 相( 以南段为主 ) ; ( 3) 折 返过程中 退变质岩类 ( 十分 普遍 和发育) , 例 如斜长角闪片 岩、 花岗 片麻岩、 石英岩和 云母片 岩等; ( 4) 构造岩类, 该 U HPM B 中存在多期次 的许多与韧性剪切带有关的构造岩类。当黄海地体向西俯冲过程 中, 由 于温度、 压力和变质 相的逐渐 增高, 伴 随着去气、 去碱、 去硅 作 用 ( Fy fe et al. , 1978) 以 及 去 大 离 子 半 径 亲 石 元 素 ( L IL E ) 和金的活化转移( A nhaeusser , 1976) 等作用。去气作 用和 分熔作用所 产生的大 量中酸性 岩浆和流 体, 除 大多数 侵入和喷出地表外, 一部分便混入地幔楔, 使其成为富集地 幔( 图 2) 。 在俯冲过程中, 我们可以近似地把榴辉岩看作是在 去 气、 去硅、 去碱、 L IL E 等作 用 及 矿物 相 转变 过 程中 的 去 产物。图 2　在活动大陆边缘中-酸性岩浆和富集地幔形成模式1. 花 岗岩 类, 2. 火 山岩, 3. 煌 斑岩 类, 4. 大 理 岩, 5. 片 麻 岩, 6. 石 英 岩, 7. 超铁镁岩, ut rabasic- 8. 榴辉岩, 9. 富集地幔楔, enr 10. A r 3 - PtF ig . 2　 T he model fo r the for matio n of acid inter mediate mag ma and enr iched ma ntle in the active continental mar gin 为 榴辉岩( Fy fe et al . , 1978) 。 虽然大部分挥发分独自或伴随 分熔 岩浆从 地幔进 入或喷 出地 表, 但 部分 水和其 它挥 发物 可在地幔楔中集中。富含挥发分是富集地幔 重要特征之一。 尽 管榴辉 岩在折 返地 表途 径和退 变过 程中, 普遍 有挥 发分的加入, 但依旧可从图 3A , B 中清楚看出榴辉岩和煌斑 岩在 烧失量 上存在 着互 补关系; 前 者平 均仅为 0. 87% , 而 后者平均高达 4. 63% 。 此是表明煌斑岩与富含挥发分的地幔 有成因联系的重要证据之一。3. 1　煌斑岩与榴辉岩在挥发组分上的互补性由各类岩石 组成的板片、 地体或板块最初是 含有较丰富 的水等 挥发组分。对水 而言, 包括雨水、 海水、 岩浆水、 吸附 水、 裂隙 水及结 晶水等。当 它们在 碰撞挤 压及俯冲 过程 中, 随着温度、 压力和变 质相的升高, 水及其 它挥发分不 断地从 岩 石中释放出 来; 至 麻粒岩相( 可以俯 冲到上地幔 形成) 或 榴辉岩相水 的含量接近于零。但如 果在较低地热梯度 区, 可 以从 高压低 温含水 较高的 蓝片岩 相进 入上 地幔, 而后 转变428A cta P etrologi ca S ini ca　岩石学报)图 3　榴辉岩和煌斑岩在造岩组分上的互补性图 解( 资料来源 于程振香, 1980; 翟淳, 1981; 杨建军, 1991; Rock, 1991; 徐树桐, 1992; 叶凯, 1992; 张 希道, 1992; 韩宗珠, 1994; 樊金涛, 1994; 季海章, 1995; 孙丰月, 1995; 李兆龙, 1996; 孙诒东, 1996; 黄智龙, 1996; 邱检生, 1997; 张永康, 1997; 张泽明, 1999; 孙景贵, 2000; 和作者)F ig . 3　 Co mplementar ity of r ock - rm ing com po nents o f eclog it es and calcfo alkaline lampr ophyr es( A ) His t ogram of vol at ile cont en ts of t he lamproph
( B) V ol at ile-K 2 O - gO ( C) K 2 O vs . N a2 O ( % ) M ( D ) M gO -N a2 O -K 2 O ( E ) CaO vs . M gO ( F) ( TFeO + M gO ) vs . ( S iO2 / K 2 O + N a 2O ) diagram .胡受奚等: 中生代苏-鲁活动大陆边缘榴辉岩、 煌斑岩、 金矿及富集地幔间的成因联系4293. 2　煌斑岩与榴辉岩在造岩组分上的互补性以下 我们从 煌斑岩 与榴辉 岩之间 在造岩 组分及微 量元 素上 的互补性来 探讨它 们的成 因联系 以及富 集地幔形 成的 机理。 3. 2. 1　K 2 O 和 N a2 O 的互补性 由于 钾与 钠是重 要造 岩元素 , 在 地球 化学上 又是 重要 的元素对。但钾离子明显大于钠离子, 因而它们之间的能量 系数就有大的差异。在俯冲过程中, 由于温度和 压力升高所 引起 的去 L IL E ( 大离 子亲石元素) 作用及去 碱作用, 必然导 致钾与钠的分离。因此, K + / Na + 比可以作为 温压的指示计。 例如 在硅酸 盐矿物 随着变 质相的 升高, K 2 O 和含 钾矿 物不 断 减 少, 而 在 榴 辉 岩 中 几 全 消 失 ( K 2 O 平 均 在 0. 37% ～ 0. 03% ) ; 而 Na 却不相同 , 除 了部分 钠被 释放外, 部 分钠 却 可以进 入高压 的硅酸 盐矿物: 如闪 石类 ( 如 蓝闪 石等) 和 辉 石类 ( 如 硬玉, 绿 辉石等 ) 矿 物中, 从 而导 致钾 与钠 的分 离, 使 K / N a 比值随着变质相升高而不断降低。富钾及地 幔中钾交代是富集地幔的主要标志之一 ( M enzies, 1983) , 也 是 形成高 钾钾质 脉岩( 孙景 贵等, 2000) 的 重要原 因。这可 以在图 3, B, C 和 D 中清楚看出。 同时也是胶 东联合地体( 由 胶北地体和胶南地 体联合而成) 金矿床中普遍发 育钾化的根 源( 胡受奚等, , 2000) 。 3. 2. 2　 CaO 和 M g O 的互补性 Ca 和 M g2+ 2+ + + +M g O 的互补性表示在图 3. E 中。 3. 2. 3　SiO2 的互补性 在板 块俯冲 过裎中, 由于 T 、 及变 质相升 高, 矿物相 P 也随 之由富 硅的硅 酸盐矿 物转 变为贫 硅的 硅酸盐 矿物: 即 由云毋→角闪石→辉石→石榴石, 矿物比重增大, 使 SiO 2 不 断释放。归纳起来, 去硅作用有两种途径: 即 通过分熔作用 形成富 硅的中酸性岩 浆以及通过溶解在 流体中的迁 移作用 在地壳中形 成硅化岩石、 石英脉及硅质沉淀 等。由此从俯冲 板片中释放出的 SiO 2 , 大多侵入地壳或喷出地表, 但部分混 入地幔。尽管榴辉岩岩中常较普遍存在 石英或柯石英, 但与 玄 武质原 岩相 比, 榴辉岩 SiO 2 的 含量 降低 至 40% ～ 48% , 平均为 46% 。从图 3, F 中可以清 楚看出: 榴 辉岩与煌斑岩 之间在 SiO2 上的互补性。顺便指出: 少数榴辉岩 中 SiO 2 含 量达 52% ～54% , 这是与强烈的退变质作用有关。 以上 表明在板 块俯冲过程 中, 常 引起壳-幔物质 大规模 交换。榴辉岩与富钾的钙碱性煌斑岩造岩组分中 钾与钠、 钙 与镁、 2 及烧失量的互补性都是它们之间成 因联系的重要 SiO 证据。 3. 2. 4　 R EE 的互补性 众 所周 知, 稀土 元素 具有 镧系 收缩 的特 性, 从而 导致 L a→L u 半径有规律的缩小。 这样在造山 和板块俯冲过程中, 由 于温度 和压 力的 增高 所引 发的 去 L IL E 的 作用, 必 然使 L REE 和 HREE 不断分 离, 并导 致榴辉 岩中 LR EE/ HREE 的降低。 这具体表现在石榴石和辉石中 LR EE 的分配系数明 显较 HREE 为小的原 因( Hanso n, 1980) 。 EE 从俯冲板块 LR 中释出, 必然有一 部分混入地幔楔中。富集地幔中 L REE 的 富集是 其又一重要特征。在胶 东地体富钾 的钙碱性 煌斑岩 与苏-鲁榴辉岩在 REE 和 L R EE / HREE 的 形成强烈对 照, 表现出明显的互补性。榴辉岩 中的 R EE 变化在 43. 8～81. 78, L REE / HR EE 前者变化在 2. 3～4. 4; 而煌斑岩的 REE 高 达 185. 8～ 603. 7, L REE/ HREE 在 6. 05～ 20. 84 之 间, 清楚 地表明两 者有明显差 别. 这 可以可 以在( LR EE / HREE REE, N d- Y b 及 N dSm 的座标图 4 的 A , B, C 以及在 稀土分配曲线( 图 D) 上请楚看出。 3. 2. 5　 A u 、 b 、 的互补性 R Ba 众 所周知, 煌 斑岩与 金矿 有着密 切的 时空和 成因 关系 ( Ro ck a nd G ro ve, 1988; 季 海章, 1992, 胡受奚 等, 1997) 。 我国最重要的 胶东产金区中有 10 个煌斑岩样 品金的含量变 化在 4. 1～20. 5×10 - 9 之间, 平均达 8. 8 × 10- 9 , ( 化学光谱 分 析) , 而 11 个榴 辉 岩样 品的 金含 量变 化 在 0. 4～ 3. 8 × 10- 9 之间, 平均仅为 1. 83 × 10- 9 ( 图 5A ) . 这表明当黄海地 体向 胶东地 体俯冲 过程中, 大 部分金 发生 活化转 移而 被释 放 出来, 其中 一部 分便在 富集 地幔 楔中 集中, 并 造成 苏鲁 U HPM B 中无金矿发育。此与南非和津巴布韦富产金的克拉 通 四周如林波 波和莫桑 比克等 深变质 ( 达 麻粒岩 相) 的动力 变质岩带中无 金矿发育相似( Anhaeusser , 1976) 。在仰冲的 胶东地体中却分布着与其有密切时 空和成因联系的由上千同是二价阳 离子的碱土元 素, 在地 球化学2+ 2+上是元素对。 由于 Ca 大于 M g, 因此在高 温高压条件下,钙与镁常发生分离, 使 CaO / M g O 比值减小。早在 50 年代, V inog radov ( 1959) 以球陨石作分熔实验, 就发现钙主要集中 在易 熔的玄 武质熔 体中, 而镁 集中在 相当 于镁质 超基 性岩 的 难 熔 部 分 中, 钙 与 镁 发 生 明 显 分 离 。以 后 G reen 和 Ring w ood ( ) 也从成 分相当 于球 陨石或 二辉 橄榄 岩 的地 幔 岩( pyr olite ) 进 行分 熔 实验, 也证 实 它 们的 分 离 现象。 这里 需要 指出: 上述 情况 是指地 幔物 质的第 一次 分熔 过程中钙与镁的分离现象。但当洋壳俯冲至上地幔发生第二 次分熔时, 情况所有不同。这是因为榴辉岩主要是由石榴石 和单 斜辉石 所组成, 由于 钙和 镁都是 这两 种矿物 的主 要组 成, 由于 没有橄榄 石存在, 因 此榴辉岩 中 CaO 与 玄武 质的 原岩 相比, 往往 不仅 没有减 少, 反有 所增加; M g O 的 增加 也不似第 一次分熔那样 明显。尽管如此, Ca O/ M gO 却趋向 降低。 事实表明: 随着温、 压的升高, 石榴石中镁铝榴石分子 趋向增加, 而钙铁和钙铝榴石分子趋 向减少; 使 榴辉岩从 C 类 →B 类→A 类( 如岚山头榴辉岩) ( Coleman et al. , 1965) ; 虽然 榴辉岩 中难见 斜方辉 石, 但在单 斜辉 石中斜 顽辉 石分 子不断增加, 而硅灰石和 透辉石分子趋向减 少。这些现象巳 被实验( G r een and Ring wo od ) 所证明。总之 , 去 L IL E 作用 是导致榴辉 岩中 CaO / M g O 比值 降低, 而 在富钾 钙-碱性煌斑岩中偏高的原因。煌斑岩与榴辉岩之间 CaO 和430A cta P etrologi ca S ini ca　岩石学报)图 4　榴辉岩和富钾钙-碱性煌斑岩的 REE 互补性图 解 F ig . 4　Diag ram sho wing complem ent arit y o f REE of eclog ites and P ota sh-rich calcalkali lampro phy res( A ) LR EE/ HR EE vs . R EE ( B ) N d-S ( C ) La/ Sm-L a/ Y ( D ) R EE patt erns f or ecl ogi tes an d lamproph yres . Plot t ed dat a ar e list ed in A ppendix 2.条 大小和 长度不 等的煌 斑岩 组成的 岩墙 群( dike sw ar m) 和 金矿脉。 Rb 和 Ba 是 典型 的 L IL E , 也 是富 集 地 幔的 特 征性 元 素。由于在高温高压下的去 L IL E 作用, 使榴辉 岩中这两种 元 素的含 量明 显偏低, 而 煌斑 岩中 却明 显偏 高, 这种 互补 性, 可以从图 5B 中请楚看出。 在俯 冲带或 造山带 中榴辉 岩与煌 斑岩之 间在造岩 组分 和微 量元素上的 互补性, 充份表明 在俯冲过 程中壳- 物质 幔 的大规模交换作用, 它们之间在成因上的联系性, 以及富集 地幔形成的机理。当然, 组成俯冲板块的其它岩石也会发生 同样 作用, 这是导 致仰冲 的胶 南地体 或火 山盆地 中发 育厚 达 m 青山 组和王 氏组橄榄 安粗岩 及安山-流纹 岩系的发育。作用, 从而使地幔楔衍生物富含铷和锶, 并 使 Nd/ Sm 增高, 这是导致煌斑岩的同位素成份异常 的重要原因。 胶 东 地 体 部 分 煌 斑 岩 的 147 Sm / 144 N d 为 0. 0742 ～ N d/ 144 Nd 为 0. 511650～ 0.
R b / 86 Sr 为 0. 52, 87 Sr / 86 Sr 为 0. 709402～ 0. 729545( 表 1) 。 0. 0897,143因 为 147 Sm / 144 N d 和 87 Rb/ 86 Sr 比 值 较 低并 且 年龄 相 对较 轻 ( 120～110M a ) ( 李兆龙 等, 1993) , 因此在 煌斑岩 脉侵位 后, 放射 性成因 143 N d 和 87 Sr 积聚 的量与它们 在岩石中的 初始量 相比显得并不重要。现今的 87 Sr / 86 Sr 比值和 初始 87 Sr / 86 Sr 比 值之 间的差别小于 0. 0008( 在 0. 0076 之内) , 同 时 现今的87 Nd( 0) 值和初始86Nd( T ) 值之间的差别小 于 2 单位Nd( 变化在 1. 51 到 1. 87 之间) 。因此将现今 87 Sr / 86 Sr 和 值投 影到 Sr / Sr Nd( 0)座 标图上( 图 6) , 同时将与胶 东地体4　富钾钙碱性煌斑岩成因的同位素证据上面己 经指出: 由于 在俯冲过程 中俯冲板块 的去 L IL E相邻 的鲁西地体 中具有 相近年 龄的煌 斑岩和 橄榄安 粗岩的 Sm- d 和 Rb- 同位 素成分( 邱检生等, 1996) 也投影在图 6 N Sr 上, 可以看出, 与大洋玄武岩( Ho fmann and W hite, 1988) 和胡受奚等: 中生代苏-鲁活动大陆边缘榴辉岩、 煌斑岩、 金矿及富集地幔间的成因联系431中 国东 部新生 代大 陆玄 武 岩( 刘从 强等, 1995; 王 俊文 等, 1988) 相比, 胶东 和鲁西煌斑岩和橄 榄安粗岩 具有低87 86 Nd( 储同庆, 1992) 。虽然所分析的 胶东煌斑岩中有两个 样品的 Sr/ 86 Sr 异常高 , 但大 多数样品的 变化范围 很窄, 与 前述岩 石化 学和地 球化学 一起, 表明 这些富 钾的 火山岩 和煌 斑岩87和高Sr / Sr 的特征。鲁西富钾火山岩和煌斑岩中含有铬透辉石和铬金云母, 表明这些岩 石起源于富集地幔。胶 东中部地幔 衍 生 的 碳酸 岩 也 具 有低 143 N d/ 144 N d 和 高 87 Sr / 86 Sr 的 特 征起源 于因板片俯 冲过程 中混合 有较多 地壳物 质而产 生的富 集地幔有成因上的联系。图 5　榴辉岩和煌斑岩之间 A u ( A ) 和 Ba - ( B ) 的互补性 Rb F ig . 5　 Co mplementar ity of A u between eclog ites and lampro phy res ( A ) and Ba- b diag ra m ( B ) R 表 1　山东胶北地体中煌斑岩的 Sr - d 同位素组成* N T able 1　Sr - d isoto pic co mpositions of lampro phy res in Jiao do ng ter rane, Shandong N样品号 L4 R1 R9 X3 D 2-X-1 Js 435-5-1 S h186-3 S h186-4 120 120 120 120 T ( M a) 120 120 12087R r/ 86 S r87S r/ 86S r( 87S r/ 86S r) i 0. . . . 720964147Sm / 144 N d 0. 96 0. 97147N d/ 144 N dNd (0)Nd ( T)0. 10 0. 070.
0. - 16. 72 - 18. 77 - 19. 27 - 14. 55 - 14. 2 - 12. 19 - 18. 2 - 17. 07- 14. 85 - 16. 98 - 17. 59 - 12. 92* 由南京大学现代分析中心测定　　 Z indler and Hart ( 1986) 指出富集地 幔的形成可 能有以 下几 种途径: ( a) 通 过俯冲作用 使大陆衍 生沉积物或 地壳物 质( Cohen and O Nions , 1982) 或 变 化 了的 洋 壳( Hofmann and W hite, 1982) 进入地 幔造成 的; ( b) 与陆下 岩石圈 的拆 沉作用( delaminatio n) 有 关( M cK enzie and O N io ns, 1983) ; ( c) 与地幔交代作用有关( M enzies, 1983) 。我们 认为所有这 些 机制 都可在 聚敛 板块 构造 环境 与俯 冲过 程中 发生 的( 见 图 2) 。从图 6 可以看出: 在山东 富钾的钙-碱性煌斑 岩和橄 榄安粗岩 的NdEM I 和 EM II 之间。EM II 具有与 大陆地壳或大陆衍 生沉积 物极强的相似性( Zindler and Har t, 1986) 。 enzies( 1983) 指 M 出; 南 非金伯 利岩的 超镁铁岩 高的 87 Sr / 86 Sr ( EM II 型) 是水 交代流 体混入的 结果, 而 EM I 型可能与 起源于深部 地幔的 富 CO 2 的流体作用有关。EM II 型可能与俯冲环境从地壳来 源的水参加的交代作用有联系( Cong et al. , 1992) 。 总之, Rb 、 、 和 N d 的 同位素组 成的资 料表明, 与 Sr Sm 金矿有密切成因 联系的煌斑岩、 火山岩是与混 合有大量地壳 物质所形成的富集地幔有成因联系 。-87Sr / Sr 图上 的投影与 西澳大利亚 钾镁煌86斑 岩 类 ( F raser et al. , 1986/ 86) 的投 影 点相 近, 并 分布 在432A cta P etrologi ca S ini ca　岩石学报)图 6　山东东部煌斑岩( 煌斑岩 I) 和西部煌斑岩( 煌斑岩 I I) 以及 橄榄安岩的 N d F ig . 6　Nd87Sr / 86 Sr 图vs.87Sr / 86 Sr diag r am for lampr ophyr es in east Shando ng ( lampr ophyr e I) and w ester n Shandong ( lampr ophyr eII ) , a nd shoshonites in w estern Shando ng T he ar eas ar e aft er Feasr e et al . ( ) , V ollmer et al. ( 1984) , L in et al. ( 1995) , Sm ith ( 1983) , Wang et al. ( 1988) and Z indler and Hart ( 1986) . 东 移( 移至日 本琉球-台湾-菲律宾 一线) , 使中国 东部 大陆5　结论从现 有资 料来看, 胶 东地 体中榴 辉岩 和花岗 岩的 形成 都 具有多旋回 特征, 但中生代早 期( 240～200M a) 是最 主要 形成时代。在海西期后巨大的古太平洋板块与初始欧亚板块 强烈 挤压俯冲作 用下所 引发的 黄海地 体向胶 东联合地 体的 A型俯冲作用 过程中所引起的地 壳内部及壳- 物质交换作 幔 用, 不仅导致仰冲的 胶东地体中广 泛发育中 生代改造型、 同 熔型 花岗岩类及 中酸性火 山岩类, 同时形成 富含挥发 分和 L IL E 的富集 地幔楔, 在 其演化晚期产生 与其有成因 联系的 富含 挥发分 和 L IL E 的煌 斑岩 类以及 与强 烈钾交 代作 用有 联 系的 焦家式 和玲 珑式 金 矿床 ( 卢 冰等, 1992; 胡 受奚 等, ; W ang et al . , 2000) ( 在成 矿过裎 中不排斥 有壳 源物质的参加, 包括雨水) 。 需要 指出: 以上 这些 不同 岩石和 金矿 在形成 时代 上存 在着时差, 即从 榴辉 岩( 240～200 M a, 以 T 为主 ) →改 造型 花 岗岩 ( T - J 为 主) → 同 熔型 花 岗 岩, 火山 岩 及 次火 山 岩 ( 150～130M a, 以 K 1 为主) → 煌 斑 岩和 金 矿( 以 K 1 晚期 为 主, 125～100 M a) 。这种时差正 是与构造 环境及地幔 楔的演 化有 关; 同时表明 富钾煌 斑岩 及金矿 主要 是与富 集地 幔的 残余相更有密切的成因和时, 空上的联系( 图 2) 。 同时 需要 指出: 第三 纪由 于构造 环境 变化和 俯冲 带的处于弧后扩张环境, 从而导致与俯冲机制有关的榴辉岩、 中酸性岩类及其有关 的金矿 趋向消 亡( Hu et al. , 1994) , 而广 泛发育大陆裂谷型碱性玄武岩。 顺便 指出: 在苏鲁榴 辉岩带中 榴辉岩所 占体积 仅约为 4%( 从柏林口头所 述) , 同 时许 多榴辉 岩体 多呈较 小的 透镜 体夹 在各类 变质岩 中, 这 很可 能是由 于大 多数榴 辉岩 因比 重大而滞留在地幔中, 并未折返回地表。 鸣 谢　 感 谢从 柏 林 教授 和 程振 香 工 程师 等 的协 助 和提 供 资料。ReferencesA nhaeusser CR. 1976. 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