鲁西陆块前寒武纪大地构造演化

耿科，李洪奎，梁太涛，禚传源，张玉波

(1.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013；2.山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013；3.国土资源部金矿成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013)

地质与矿产

鲁西陆块前寒武纪大地构造演化

耿科1,2,3，李洪奎1,2,3，梁太涛1,2,3，禚传源1,2,3，张玉波1,2,3

(1.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013；2.山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013；3.国土资源部金矿成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013)

鲁西陆块是中国前寒武纪研究的热点地区之一，其前寒武纪花岗岩-绿岩带地体的划分与构造演化历来为学者们注目。通过系统收集近年来鲁西陆块前寒武纪SHRIMP U-Pb测年数据，利用鲁西陆块前寒武纪花岗岩类岩石化学数据判别其形成的构造环境，综合国内大地构造相方面的研究成果，并在此基础上得出：鲁西陆块前寒武纪地壳形成与演化主要经历了中太古代-陆核形成阶段、新太古代-陆壳增生阶段、元古宙-大陆裂解阶段3个阶段。

前寒武纪;大地构造相;SHRIMP锆石U-Pb测年;构造演化;鲁西陆块

1 大地构造位置及研究现状

1.1 大地构造位置

鲁西陆块属华北克拉通[1]，位于山东省西部相对稳定的地块，前人常称之为鲁西地区、鲁西隆起、鲁西地块。其东界以昌邑-大店断裂与渤海陆块(以往称为胶北地块、胶北隆起、胶辽活动带)相接，南界以宿北断裂与豫皖陆块相接，西界以聊(城)-(兰)考断裂与冀辽陆块相接，北部被新生代渤海坳陷(华北坳陷)盆地所掩盖，推测其边界应该位于齐(河)-广(饶)断裂附近(图1)。

Ⅰ—天山-兴蒙造山系；Ⅱ—塔里木陆块区；Ⅲ—华北陆块区(Ⅲ1—阴山-冀北陆块；Ⅲ2—鄂尔多斯陆块；Ⅲ3—五台-太行陆块；Ⅲ4—冀辽陆块；Ⅲ5—鲁西陆块；Ⅲ6—渤海陆块；Ⅲ7—豫皖陆块)；Ⅳ—秦祁昆造山系；Ⅴ—西藏-三江造山系；Ⅵ—扬子陆块区图1 鲁西陆块大地构造位置图

鲁西陆块具有典型的地台区二元结构。前寒武纪变质基底广泛发育，主要为新太古代的花岗-绿岩组合。寒武纪以来的沉积盖层不整合覆于基底之上，古、中元古代沉积比较稀少。

1.2 研究历史及现状

鲁西陆块前寒武纪变质岩系出露面积约占基岩出露总面积的60%以上，是中国太古宙花岗岩-绿岩带发育最好的地区之一，前人对其进行了大量研究。1869年德国人李希霍芬通过在山东的调查，第一个发现了“潍河断裂”(今沂沭断裂带)，并藉此将山东分为2个不同的地质部分[2]。1907年美国地质学家维里士和布莱克威尔德首先提出泰山地区主要由太古宙火成变质岩组成，并将鲁西泰山地区的太古宙岩石统称之为“泰山杂岩”[3]。1917—1920年，谭锡畴对鲁西地区进行了较为详细的考察，对区内的主要断裂几乎都有论述[2]。李四光、黄汲清分别对鲁西和鲁东的大地构造属性作过研究[2,4]。

陈国达运用地台活化的理论，把鲁西称为地洼，鲁东称为地穹[5]。1961年山东省地质厅、北京地质学院区测一大队建立泰山群，认为属一套复杂的含火山岩类地槽沉积[6]。任纪舜、张文佑分别将鲁西、鲁东划分为不同的大地构造单元[7,8]。曹国权首次对鲁西山区新太古代沉积作用、主要热事件、太古宙陆核形成及演化等进行了讨论[9]。曹国权、Jahn et al，王世进等从泰山岩群中划分出古老的变质英云闪长岩岩体[10]，称之为“望府山片麻岩”[3]。王世进、张成基综合侵入关系、岩石特征、变质程度、同位素年龄对鲁西地区前寒武纪侵入岩期次进行了初步划分[11,12]。王世进提出鲁西地区早前寒武纪变质岩区的基底褶皱主要为泰山岩群组成的向斜与TTG花岗岩组成的背形相间排列[13]。曹国权详细描述了鲁西地区太古宙变质地层和岩浆岩及花岗质片麻状岩石的分期及变质作用分期，对鲁西早前寒武纪地壳演化进行了探讨[14,15]。

赵国春等将鲁西和鲁东分别划归东部陆块和胶-辽-吉构造带[16-18]。侯贵廷等将鲁西地块划分为西部的TTG类岩区和东部的片麻状二长花岗岩区，新太古代末2个岩区焊接在一起[19]。宋明春将山东划分为胶辽微陆块、渤鲁微陆块和迁淮微陆块，隶属华北克拉通东部陆块群。并且通过对沉积建造、岩浆活动、构造变动等形成背景研究，提出了山东省不同地质年代大地构造单元组成和演化过程[20,21]。王世进、陆松年等对鲁西地区前寒武纪侵入岩系年代格架进行了系统地厘定，获得了大量精确可靠的同位素年龄数据，并将鲁西新太古代岩浆侵入活动划分为3期[22,23]。李洪奎等对山东省大地构造相进行了划分，提出了大地构造演化发展经历了克拉通形成与裂解、稳定陆表海发展和滨太平洋构造活动3个阶段[24,25]。万渝生等通过同位素年代学研究把鲁西太古宙花岗绿岩带划分为3个构造岩浆岩带：A带—北东部的新太古代晚期(2490～2525Ma)壳源花岗岩带；B带—中部的新太古代早期(2600～2750Ma)古老岩石带；C带—西南部的新太古代晚期(2500～2550Ma)新生陆壳带[26]。冯艳芳等将鲁西陆块早前寒武纪花岗岩类划分为新太古代早期T1T2G1组合(2741～2611Ma)、新太古代中晚期T1T2G1G2QM组合(2563～2500Ma)、古元古代早期G2QM组合(2496～2435Ma)3个期次[27]。王世进、万渝生对泰山岩群年代地层格架进行了细致研究，认为主要由斜长角闪岩、变质超基性岩组成的雁翎关岩组、柳行岩组下部，形成于2.70～2.75Ga；主要由变质碎屑沉积岩和BIF组成的柳杭岩组上部和山草峪岩组，形成时代为2.50～2.55Ga[28,29]。

2 鲁西陆块前寒武纪年代格架与构造环境

2.1 主要地质事件年代格架

鲁西陆块是中国早前寒武纪地质研究的经典地区之一，前寒武纪地质记录十分发育。该地块是大陆高级变质区，岩石以各种片麻岩为主，有的甚至是麻粒岩类。既包括了太古宙的表壳岩(绿岩带)，也包含了各个时期的变质深成侵入体(花岗岩)。由于其变质变形作用强烈，原生地质和地球化学特征保存少、难恢复，使得对其研究变得十分复杂。进入21世纪以来，随着SHRIMP技术在中国的推广，许多学者在鲁西地区进行了有针对性的SHRIMP锆石U-Pb定年工作，发表了一系列更为精确的测年数据。基于这些高精度年龄数据，并参照各种野外穿插关系的判断，将鲁西陆块前寒武纪年代格架进行了重新构建(表1)。

2.2 构造环境判别

鲁西陆块前寒武纪变质岩以变质深成侵入体为主，其中绝大多数为花岗岩类(图2，表2)。花岗岩类构造环境的正确判断是分析鲁西陆块大地构造演化的重要依据之一，因此该文采用岩石化学方法初步探讨鲁西陆块前寒武纪变质花岗岩类形成的构造环境。

前寒武纪花岗岩类侵入岩可分为英云闪长岩(T1)、奥长花岗岩(T2)、花岗闪长岩(G1)、花岗岩(G2)和石英二长岩(QM)，不同的花岗岩类的岩石组合，形成于不同的构造环境，岛弧环境为T1T2G1；大陆边缘弧环境为T1T2G1G2；大陆碰撞环境则发育G2。近年来研究发现，T1T2G1组合可形成于不同的构造环境，如大洋俯冲环境或下地壳玄武质岩石的局部熔融。

表1 鲁西陆块前寒武纪SHRIMP锆石U-Pb年龄

1—新太古代早中期泰顶TTG组合(含万山庄变质超基性层状侵入体)；2—新太古代中期新甫山TTG组合(含黄前变质超基性层状侵入体)；3—新太古代中晚期峄山TTG组合(含南涝坡变质超基性层状侵入体)；4—新太古代晚期沂水-十里铺TTG组合；5—新太古代晚期傲徕山二长花岗岩组合；6—新太古代晚期四海山正长花岗岩组合；7—古元古代早期红门辉长岩-闪长岩组合；8—古元古代晚期摩天岭二长花岗岩组合；9—中元古代沂水陆核亚相；10—新元古代早期泰安古岛弧亚相；11—新太古代晚期东平-枣庄古岛弧亚相；12—新太古代晚期颜店古岛弧亚相；13—新元古代昌乐-苍山陆缘裂谷相；14—BIF铁矿图2 鲁西陆块大地构造相简图

将鲁西陆块前寒武纪花岗岩类岩石化学成分投点于An-Ab-Or和Q-Ab-Or图解中(图3、图4)[27,48]，泰山岩套和新甫山岩套均为T1T2G1组合，具贫K2O的奥长花岗岩演化趋势。峄山岩套为T1T2G1G2QM组合，沂水岩套为T1G1G2组合，其处于奥长花岗岩演化趋势和钙碱性演化趋势的过渡状态。傲徕山岩套为G1G2QM组合，摩天岭岩套为G2QM组合，其具富K2O的钙碱性演化趋势。

由SiO2-MgO和SiO2-FeO*/MgO图解[49](图5，图6)[27,48]可以看出，鲁西陆块新太古代早期—中期的泰山岩套和新甫山岩套绝大多数T1T2G1岩石具有镁安山岩性质，属于洋俯冲环境下形成的岩浆岩。新太古代中期—晚期的峄山岩套和沂水岩套中，绝大多数T1T2G1岩石具MA性质，也属于洋俯冲环境下形成的岩浆岩；部分G2和QM岩石则可能形成于下地壳底部的部分熔融。新太古代晚期的傲徕山岩套和古元古代晚期的摩天岭岩套的G2QM岩石大多不具MA性质，是下地壳底部部分熔融形成的岩浆岩。

(A)新太古代早-中期泰山岩套;(B)新太古代中期新甫山岩套;(C)新太古代中-晚期峄山岩套;(D)新太古代晚期沂水岩套;(E)新太古代晚期傲徕山岩套;(F)古元古代晚期摩天岭岩套；An—钙长石；Ab—钠长石；Or—正长石图3 鲁西陆块前寒武纪花岗岩类An-Ab-Or图解*山东省地质调查院，杨恩秀、张春池、李庆平等，1∶25万淄博市幅区域地质调查报告，2003年。*山东省地质调查院，宋明春、李远友、战金成等，1∶25万日照市幅区域地质调查报告，2002年。(图3—图6底图均源自冯艳芳[27])

(A)新太古代早-中期泰山岩套;(B)新太古代中期新甫山岩套;(C)新太古代中-晚期峄山岩套;(D)新太古代晚期沂水岩套;(E)新太古代晚期傲徕山岩套;(F)古元古代晚期摩天岭岩套；Q—石英；Ab—钠长石；Or—正长石图4 鲁西陆块前寒武纪花岗岩类Q-Ab-Or图解

K2O的富集程度和K2O/Na2O比值可作为陆壳成熟度的标志之一[27]。一般来说，玄武质洋壳在贝尼奥夫带向陆壳下俯冲到一定深度而发生部分熔融，首先产生低K2O的T1T2G1组合，T1T2G1在陆壳底部熔融产生逐渐富K2O的T1T2G1G2组合，最终产生富K2O的G2QM组合。其中T1T2G1属于新生的初始不成熟陆壳，T1T2G1G2是过渡性的半成熟陆壳，富K2O的G2QM是最终形成的成熟陆壳。鲁西陆块早前寒武纪花岗岩类组合特征指示，该区具有从早期不成熟陆壳向晚期成熟陆壳演化的地球化学特点(表2)。

表2 鲁西陆块早前寒武纪花岗岩类划分及其构造环境

(A)新太古代早-中期泰山岩套，(B)新太古代中期新甫山岩套，(C)新太古代中-晚期峄山岩套，(D)新太古代晚期沂水岩套，(E)新太古代晚期傲徕山岩套，(F)古元古代晚期摩天岭岩套；MA—镁安山质岩石系列；A—安山岩质岩石系列图5 鲁西陆块前寒武纪花岗岩类w(SiO2)-w(MgO)图解

(A)新太古代早-中期泰山岩套;(B)新太古代中期新甫山岩套;(C)新太古代中-晚期峄山岩套;(D)新太古代晚期沂水岩套;(E)新太古代晚期傲徕山岩套;(F)古元古代晚期摩天岭岩套；LF-CA—低铁钙碱性系列；CA—钙碱性系列；TH—拉斑玄武岩系列图6 鲁西陆块前寒武纪花岗岩类w(SiO2)-w(FeO*)/w(MgO)图解

3 大地构造演化

3.1 中太古代——陆核形成阶段

2800Ma以前，原始地壳在一种类似多岛洋的环境下受地幔热柱影响产生了早期岩浆作用，一部分岩浆侵入到地壳中形成严家官庄超基性岩，另一部分喷出地表形成了鲁西陆块最老的表壳岩——沂水岩群，沂水古陆核由此形成。

古陆核形成之后，原始地壳与洋壳由于强烈俯冲、碰撞、拼贴，产生了大量TTG花岗岩类，原始陆壳在垂向和横向上不断增生。鲁西新太古代陆壳演化大致分为3个阶段(图7)。

图7 鲁西陆块前寒武纪大地构造演化序列图

3.2 新太古代——陆壳增生阶段

第一阶段为新太古代早期—中期。鲁西地区经历了2次伸展-挤压构造活动旋回。地壳伸展时，幔源岩浆侵位形成超基性层状侵入体，伴有火山喷发形成表壳岩系；地壳挤压时，原始洋壳发生俯冲，俯冲洋壳部分熔融产生大量T1T2G1花岗岩类，大致呈NW走向分布于泰山—徂徕山—蒙山一带，构成洋内岛弧。第一次伸展-挤压构造旋回形成了万山庄变质超基性层状侵入体、泰安古岛弧亚相～2700Ma的表壳岩和泰顶TTG组合，第二次伸展-挤压构造旋回形成了黄前变质超基性层状侵入体和新甫山TTG组合。此阶段的陆壳性质为原始不成熟陆壳。

第二阶段为新太古代中期—晚期。鲁西地区再次经历伸展-挤压构造活动旋回。伸展构造活动期，幔源基性—超基性岩浆侵位，形成南涝坡变质超基性层状侵入体；同时发生火山喷发—沉积作用，形成东平-枣庄古岛弧亚相、颜店古岛弧亚相中2520Ma的表壳岩和BIF。挤压构造活动期，洋壳向陆壳下俯冲，原始陆壳增生加厚，鲁西地区处于大陆边缘岛弧环境。俯冲洋壳熔融产生的T1T2G1和下地壳T1T2G1熔融产生的G2QM岩浆侵入，形成大量T1T2G1G2QM花岗岩类，空间上大致呈NW向分布于肥城—泗水—枣庄一带，形成峄山TTG组合和沂水-十里铺TTG组合。此时的陆壳逐渐向富K2O演化，为半成熟陆壳。

第三阶段为新太古代晚期。在持续挤压环境下，洋壳俯冲殆尽，鲁西地区大地构造演化进入陆-陆碰撞阶段。此时产生的花岗岩类只有下地壳T1T2G1熔融产生的G2QM岩浆，空间上大致呈NW向分布于章丘—沂源—沂南一带，形成傲徕山古同碰撞岩浆杂岩亚相、四海山古后碰撞岩浆杂岩亚相。四海山正长花岗岩组合的形成，代表着鲁西陆块完成了初步克拉通化，陆壳演化达到了成熟陆壳程度。

3.3 元古宙——大陆裂解阶段

古元古代早期，随着地壳拉张，红门辉长岩-闪长岩组合沿构造薄弱的韧性剪切带侵位，直到古元古代晚期裂谷闭合，摩天岭二长花岗岩组合侵位，鲁西陆块第二次克拉通化完成。之后鲁西陆块主体处于造山隆升阶段，遭受剥蚀。晚青白口世至早震旦世，地壳沿现在的沂沭断裂带附近被拉开，形成沂沭海峡[20]，沉积了昌乐-苍山陆缘裂谷相。

晚震旦世沂沭海峡上升为陆，沉积缺失。早寒武世以后，地壳沉降，海侵开始，鲁西陆块进入稳定地台发展阶段。

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Precambrian Tectonic Evolution of Luxi Landmass

GENG Ke1,2,3, LI Hongkui1,2,3, LIANG Taitao1,2,3, ZHUO Chuanyuan1,2,3, ZHANG Yubo1,2,3

(1. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Jinan 250013, China; 2 Shandong Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources Utilization and Metal Mineralization, Shandong Jinan 250013, China; 3. Key Laboratory of Geological Processes of Gold Mineralization and Mineral Resources Utilization Subordiated to the Ministry of Land and Resources, Shandong Jinan 250013, China)

Luxi landmass is one of the hot areas for studying Precambrian in China. Division and tectonic evolution of Precambrian granite greenstone belt terrane have always been paid more attention by scholars. In recent years, through systematic collection of Precambrian SHRIMP zircon UP-b dating data of Luxi landmass, by using chemical data of Precambrian granite rocks in Luxi landmass, tectonic environment of its formation has been discriminated. In this paper, tectonic research results in China and abroad have been summarized comprehensively. On this basis, formation and evolution of Precambrian continental blocks in Luxi crust have experienced three stages, they are Archean continental nucleus formation stage, Neoarchaean-continental crust accretion stage and Proterozoic-continenetal breakup stage.

Precambrian; tectonic phase; SHRIMP zircon U-Pb dating; tectonic evolution; Luxi landmass

P542

：A

2013-02-01；

：2013-12-05；编辑：王秀元

项目来源：全国矿产资源潜力评价项目之山东省成矿地质背景研究(1212010813014-01)成果

耿科(1982—)，男，山东淄博人，工程师，主要从事成矿地质背景研究、地质矿产勘查及矿产资源规划编制工作；E-mail:gengke@126.com。