胶东地区中生代花岗岩年代学、地球化学特征及与金银多金属成矿的关系

赵立翔 丁正江 张琪彬 范家盟 滕嘉文 孙金磊 钱烨

摘要：胶东地区不仅是中国东部中生代大规模矿产形成的关键区域之一，同时也是中国东部岩浆岩带的一个重要组成部分。中生代花岗岩主要划分为晚侏罗世玲珑期（147～162 Ma）、早白垩世早期郭家岭期（125～133 Ma）、早白垩世晚期伟德山期（110～123 Ma）和崂山期（110～118 Ma）。玲珑期花岗岩为地壳重熔S型岩石，源区物质主要为古元古代荆山群、粉子山群和太古代TTG片麻岩系；郭家岭期花岗岩为高w（Ba）/w（Sr）值花岗岩，伟德山期花岗岩为I型花岗岩，二者均为壳幔混合成因；崂山期花岗岩为地壳重熔A型花岗岩。金银多金属矿成矿时代主要为早白垩世，接近伟德山期花岗岩；在空间上，金矿床主要赋存在玲珑期花岗岩和郭家岭期花岗岩内；金银多金属矿成矿物质均具明显地幔来源特征，与伟德山期花岗岩具有密切联系，上地幔在胶东地区中生代成岩成矿作用的贡献主要通过幔源C-H-O流体活动实现。含金幔源C-H-O流体在进入地壳后发生分异作用，分异后的流体在上升到一定高度后，随着温度的不断降低和大气水的不断加入而发生成矿作用，在岩体内外适当部位形成金银多金属矿，在岩体外部适当部位形成蚀变岩型、脉型等金矿。

关键词：中生代；花岗岩；岩石成因；成岩成矿关系；构造背景；胶东地区

中图分类号：TD11 P618.51文章编号：1001-1277（2024）04-0057-08

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20240413

引 言

胶东地区是中國东部中生代大规模成矿的重要地区之一，也是中国东部岩浆岩带的一个重要组成部分。中生代花岗岩在该地区分布广泛，覆盖了2/3以上基岩出露区［1］，与金银多金属矿化具有密切的联系，因此受到了国内外地质专家的高度关注。然而，这一地区的研究主要聚焦于特定的岩体或关键的成矿带。例如，该地区有关金矿床的研究主要集中在胶西北和牟乳成矿区，而蓬莱—栖霞成矿区研究相对较少［2］，这导致了各个地区在研究程度上存在显著的不均衡性。此外，该地区的研究更多集中在金矿床上，银多金属矿床方面的研究相对薄弱，在各矿种成矿物质来源及成矿深度方面尚未有较为明确的认识［3］。本文系统收集了胶东地区中生代各个时期花岗岩年代学、地球化学和Lu-Hf、Sr-Nd同位素数据，并对这些岩石成因、成岩成矿关系及构造演化进行了系统阐述；通过对胶东地区不同岩体内挑选的磷灰石进行裂变径迹试验及银矿床内石英原位分析，认为该地区西部剥蚀程度更加严重，提出了银的深源成因与金矿物来源一致，为上地幔来源，但形成深度较金矿稍浅，以期对后期找矿勘查工作具有一定的指导意义。

1 研究区地质概况

胶东地区位于华北板块东南缘和扬子板块北缘交会部位，以牟平—即墨—五莲断裂为界，可分为胶辽隆起区和胶南—威海隆起区（见图1-A）。该地区的地质构造极为复杂，还表现出强烈的岩浆活动，在壳幔混合过程中形成了大量花岗岩，并伴随金银多金属矿的形成。

胶东地区结晶基底主要包括新太古界胶东岩群、古元古界粉子山群和荆山群，以及同时代的深成岩。在蓬莱、长山岛、福山等地区，这些基底上方还覆盖着新元古界蓬莱群盖层沉积，而古生界和中生界的三叠系和侏罗系地层在该地区缺失（见图1-B）。该地区的岩浆活动异常频繁，延续了从太古代到新生代的时间跨度，且以中生代岩浆活动表现最为强烈，主要集中在晚三叠世、晚侏罗世及早白垩世。

胶东地区脆性和韧性构造均十分发育，主要脆性断裂走向以北东向和北北东向为主，其次是东西向和北西向。其中，北北东向和北东向断裂与金成矿关系最为密切［4］，包括招平断裂、焦家断裂和三山岛断裂等重要断裂［5-7］。胶东地区矿床集中分布，构成胶西北、栖蓬福、牟乳3个金矿集区和栖霞—福山、荣成2个有色金属矿集区，这种构造格局与中生代岩石圈减薄和地幔上隆有关［8］。

2 中生代侵入岩活动时间

本文系统收集了近20年来在该地区获得的单颗粒锆石年代数据，统计结果见图2。由图2可知，中生代岩浆事件起源于晚三叠世，中间时段包括早期和中期侏罗世数据缺失，随后在晚侏罗世一直延续到早白垩世，这段时期的岩浆活动基本是连续不断的。其中，147～162 Ma、125～133 Ma、110～123 Ma、110～118 Ma为4个年龄峰值区间，分别对应晚侏罗世玲珑期、早白垩世早期郭家岭期、早白垩世晚期伟德山期和崂山期。伟德山期和崂山期的形成时代相近，但二者存在明显差异。在野外勘查中，经常可以看到伟德山期花岗岩被崂山期花岗岩侵入，并且崂山期花岗岩的锆石年龄略晚于伟德山期花岗岩，因此可以单独划分这2个时期［9］。

3 中生代侵入岩地球化学特征

胶东地区中生代花岗岩岩石类型主要包括石英二长岩、花岗闪长岩和花岗岩（见图3-a）），属于准铝质—弱过铝质的高钾钙碱性岩系（见图3-b）、c）），玲珑期花岗岩和崂山期花岗岩大多数属于铁质花岗岩，而郭家岭期花岗岩和伟德山期花岗岩则多数为镁质花岗岩（见图3-d））。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（见图4-a））上，表现出轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的特征。在微量元素原始地幔标准化蛛网图（见图4-b））上，这些岩石富集Rb、K、Ba等大离子亲石元素及U、Th等高场强元素，而Nb、P、Ti元素则呈现亏损特征。此外，玲珑期花岗岩和崂山期花岗岩富集Zr、Hf元素，反映了地壳物质的再循环过程，留下了明显的“痕迹”。其中，玲珑期花岗岩Sr元素多数呈现正异常，这可能指示了斜长石的堆晶或源区没有斜长石存在。

4 讨 论

4.1 岩石成因

4.1.1 玲珑期花岗岩

玲珑期花岗岩具有高铝、低镁，富集低场强元素，亏损高场强元素，以及高Sr、低Y和Yb，高w（Sr）/w（Y）值和w（La）/w（Yb）值，亏损重稀土元素等特征，类似埃达克质岩的地球化学特征［10-12］。岩石普遍含有石榴子石，其中存在变质岩包裹体，通过其宏观结构特征和矿物组合，可以判断这是一种形成于地壳重熔过程中的S型花岗岩体［1，8，13-14］。Hf二阶段模式年龄主要为2.1～2.9 Ga（见图5），位于华北上地壳和扬子下地壳附近，样品高w（87Sr/86Sr）i值及低εNd（t）值（见图6）显示古老下地壳特征，代表其主要物源为古元古代荆山群、粉子山群和太古代TTG片麻岩系［10，15-16］，被认为是加厚下地壳部分熔融的产物，没有地幔成分加入［11，17-20］。

4.1.2 郭家岭期花岗岩

郭家岭期花岗岩含有钾长石斑晶的似斑状结构和数量不等的角闪石［8］，部分学者将其归为埃达克质岩石［18，20］，然而其高全碱、低Al2O3和MgO，以及相对平坦的稀土元素球粒陨石标准化配分模式，与典型的埃达克质岩石明显不同，而高w（Sr）/w（Y）值、明显的Nb、Ta、Ti等元素亏损，表现出了高w（Ba）/w（Sr）值花岗岩典型的地球化学特征［8，21-24］。

Hf二阶段模式年龄主要为2.3～2.7 Ga［21，23］，表明其地壳来源主要为古元古代荆山群和粉子山群变质岩系［22］。此外，可能部分来自于太古宙胶东岩群、TTG片麻岩系及玲珑期花岗岩。在w（87Sr/86Sr）i-εNd（t）图解（见图6）中，郭家岭期花岗岩同位素特征与典型扬子板块下地壳具有高度相似性，部分位于胶东基性岩范围内，表明主要起源于地壳，局部有幔源岩浆混合作用［8，11，16，25-27］。岩体中多见闪长质包裹体和少量胶东岩群斜长角闪岩捕虏体［28］，其中部分包裹体内部包含了与周围岩石具有相似性质的似斑状闪长岩质成分和钾长石斑晶［22，27］，表明郭家岭期花岗岩为岩浆混合成因［8，21］。

4.1.3 伟德山期花岗岩

伟德山期花岗岩普遍富含角闪石、黑云母等暗色矿物，并且全岩Al2O3、P2O5含量随SiO2含量增加而减少，指示该期岩石为传统Ⅰ型花岗岩［29-31］。伟德山期花岗岩中含有较多微粒闪长质包裹体［25］，地球化学特征指示其岩浆来源为壳幔混合成因［14，25，29，32-33］。来源于下地壳的酸性岩浆岩与来源于上地幔的中—基性岩浆岩同位素年龄的一致性，也暗示了早白垩世下地壳拆沉及壳幔相互作用的存在［34］。2.1～2.5 Ga的Hf二阶段模式年龄也表明其源区主要是古元古代陆壳物质［32］。一些学者认为，这些岩体可能是构造拼合或岩石圈拆沉后的碰撞产物［35-36］，其岩浆源于华南陆壳部分熔融，这发生在挤压逐渐演化为伸展的后碰撞阶段，通过碰撞形成了减薄造山带下的大陆裂谷［37］。

4.1.4 崂山期花岗岩

崂山期花岗岩具有弧花岗岩的特点，该期岩石内观察到钠闪石、镁钠闪石和霓石等碱性暗色矿物［38］，以及显著Eu负异常和右倾“海鸥型”稀土元素配分模式，具有典型A型花岗岩特征。王栋等［38］研究表明，其源区特征与苏鲁造山带内三叠纪富K碱性岩体具有相似的地球化学特征，认为是三叠纪碱性岩浆岩受到软流圈地幔上涌加热的影响而发生重熔形成该岩体。

4.1.5 中生代4期花岗岩体演化特征

胶东地区中生代4期花岗岩从早到晚在地球化学特征方面呈现出规律性变化：从玲珑期花岗岩到崂山期花岗岩，w（Rb）/w（Sr）值先减小后增大，在郭家岭期花岗岩处于拐点为最小值，而w（Sr）/w（Yb）值和εNd（t）值则呈现出完全相反的变化；郭家岭期花岗岩似乎分成2部分，SiO2含量较低的部分较为接近玲珑期花岗岩，可能为早期阶段（见图7）。

对伟德山期花岗岩和崂山期花岗岩进行了锆石U-Pb定年和地球化学分析，结果显示，二者均属于伟德山期岩浆活动产物，且2组样品的MgO、Cr、Ni等含量明显偏高，而与钼矿床有成因联系的一组样品中这些元素含量偏低，认为伟德山期岩浆在116 Ma和117 Ma存在2期基性岩浆的注入，而与钼成矿有关的岩浆经历了高演化、高分异过程，造成这些元素亏损。

4.2 成岩成矿关系

4.2.1 形成时代

关于胶东金矿的成矿时代，研究者们具有不同观点［1，39-46］。于晓卫等［47］认为，胶东地区金成矿至少可以分为3个成矿期，即146～162 Ma、120～133 Ma、105～120 Ma，这3个成矿期与胶东地区的区域性岩浆活动一致，被称为玲珑成矿期、郭家岭成矿期及伟德山成矿期。此外，还存在一个崂山矿化蚀变期（105～110 Ma）。膠东地区同时存在晚中生代铜、钼钨、铅锌等有色金属矿床，成矿年龄主要集中在111～118 Ma［48］。

对以往有关成矿年龄数据进行收集统计，结果表明，金成矿年龄为100～213 Ma，主要集中在100～112 Ma、115～123 Ma和125～135 Ma，分别对应崂山期、伟德山期和郭家岭期，其中大规模成矿与伟德山期花岗岩同时代形成。金银多金属矿床多数形成于111～121 Ma，也与伟德山期花岗岩同时代，此外在郭家岭期和崂山期也有少量矿床形成。

综合来看，胶东地区金银多金属矿与伟德山期花岗岩具有密切联系，形成于相同的地质时代并具有相似的空间分布，虽然其在具体成矿条件方面有所不同，但与伟德山期花岗质岩浆作用密切相关，一起构成了一个岩浆热液成矿系列［49］。

4.2.2 空间分布

胶东地区的金银多金属矿呈现出一定的空间分布格局，其中金矿主要分布于中部和西部，且主要赋存在玲珑期和郭家岭期花岗岩内，二者储存了胶东地区95 %以上的金资源储量［50-52］；伟德山期和崂山期花岗岩中仅含少部分金资源储量，并严格受断裂控制［47］。

有色金属矿主要位于胶东地区的东部和中部，且多围绕伟德山期花岗岩分布。这些矿产围绕伟德山期花岗岩大致形成了外部铅锌多金属矿、中部铜银矿和内部钼矿的分布环带。在围岩中，出现了与多金属矿共生的金矿和独立金矿。总体来看，由东向西，剥蚀程度增加，金矿床数量增加而多金属矿床数量减少［49］。

4.2.3 成矿物质来源

尽管玲珑期花岗岩和郭家岭期花岗岩是金矿床的直接围岩，然而其形成时间却早于大规模金成矿时代，且成矿流体的温度（200 ℃～350 ℃）低于岩浆的形成温度（>573 ℃）［7，39，53］，因此其不可能为金矿形成提供主要物质来源。而大规模成矿时代与伟德山期花岗岩一致，且胶东地区东部的金银多金属矿均围绕伟德山期花岗岩分布，说明成矿物质来源于该期岩体。胶东地区西部的伟德山期花岗岩出露较少，可能是因为剥蚀程度较大。研究表明，胶东群和荆山群含金较高或具有含金高的层位［54］。有学者认为，金矿床的成矿物质主要来自结晶基底胶东岩群和围岩花岗岩，有壳幔相互作用的地幔物质加入［47］。对伟德山期花岗岩、荣成岩体和老横山银矿挑选的石英颗粒进行了微量元素分析，结果显示，石英微量配分模式与伟德山期花岗岩一致，也证明伟德山期花岗岩对成矿物质的直接贡献大；石英中Au、Ag与Bi、Te等元素具有良好的正相关性，推测金银多金属矿与金矿同样为深源成因，但形成深度较金矿来说相对浅一些。

由于胶东地区伟德山期花岗岩及金矿形成过程中有幔源物质参与，同时，该地区金矿与煌斑岩关系密切，更显示出上地幔在成矿作用中的影响；孙丰月等［54］认为，上地幔在胶东地区中生代成岩成矿作用的贡献主要通过幔源C-H-O流体活动实现。金矿石与这些煌斑岩在同位素（Pb、S）和微量元素特征上接近，表明二者存在成因联系，都属于幔源C-H-O流体演化过程中的产物。煌斑岩中金的高含量特征证明了金来源于上地幔。

4.3 成岩成矿构造背景

晚二叠世到晚三叠世（200～300 Ma），扬子板块持续向华北板块俯冲，随着古太平洋闭合，二者沿秦岭—大别—苏鲁造山带发生碰撞。三叠纪末到早侏罗世（180～220 Ma），在华北板块南缘，后碰撞引发了伸展环境，部分岩石圈地幔出现低程度熔融，在苏鲁造山带内产生了碱性岩体［3］。

古太平洋板块向亚洲大陆俯冲可能为中侏罗世晚期（170～180 Ma）［55-56］，在最初的俯冲阶段，古太平洋板块以较快速度低角度俯冲，导致古太平洋板块被嵌入亚洲大陆之下，这进一步引发了华北克拉通东侧地壳的持续增厚及地壳的重熔作用。中晚侏罗世（135～170 Ma）进一步引发后续板块的断离或/和俯冲地壳的拆沉，发生了地壳重熔，产生了S型花岗质岩浆［19，57］，这些岩浆不断上升，从而形成玲珑期花岗岩。

早白垩世早期（125～135 Ma），郯庐断裂经历了从左旋挤压逐渐向右旋拉伸的过程［1］，使上地幔上涌，中国东部岩石圈开始大规模拆沉，伊泽奈奇板块俯冲加速［55］，导致了地幔物质对流，引起岩石圈拆沉、垮塌，软流圈上涌，下地壳与地幔岩浆混合，形成郭家岭期花岗岩。早白垩世晚期，伊泽奈奇板块运动方向发生转变，受到了上升幔流柱的影响，富集的岩石圈地幔部分熔融及地幔橄榄岩与消减洋壳板片部分熔融产生基性岩浆，壳幔重熔岩浆与幔源物质上升，结晶分异形成了伟德山期花岗岩。

胶东早白垩世广泛的岩浆热隆和伸展构造构成了热隆-伸展构造体系［58］，在这一体系形成过程中，壳幔物质大比例交换和混合、流体作用异常活跃［59］，产生岩浆流体成矿系统，为金、银及有色金属等热液矿床提供了有利成矿条件，由此产生了115 Ma的胶东大规模爆发式成矿作用。含金幔源C-H-O流体在进入地壳后发生分异作用，分异后的流体上升到一定高度后，发生侧向运移和富集，使构造带附近的胶东群和荆山群发生重熔而形成花岗质岩石。岩浆活动后期，随着温度不断降低和大气水不断加入而发生成矿作用［54］，其中在岩体内外适当部位形成金银多金属矿，而在岩体外部则形成了金矿。因此，其空间分布具有一定规律性，形成了从中心到边缘、再到距早白垩世侵入体一定距离的钼（钨）、铜铅锌银、金（银）矿［49］。

5 结 论

1）胶东地区中生代花岗岩主要划分为晚侏罗世玲珑期（147～162 Ma）、早白垩世早期郭家岭期（125～133 Ma）、早白垩世晚期伟德山期（110～123 Ma）和崂山期（110～118 Ma）。

2）玲珑期花岗岩为埃达克质岩石，形成于增厚地壳的部分熔融，源区物质主要为古元古代荆山群、粉子山群和太古代TTG片麻岩系；郭家岭期花岗岩为高w（Ba）/w（Sr）值花岗岩，为壳幔混合成因；伟德山期花岗岩为I型花岗岩，形成于壳幔混合；崂山期花岗岩为地壳重熔A型花岗岩，多与伟德山期花岗岩构成I-A型复式岩体。伟德山期岩浆经历了116 Ma和117 Ma 2期基性岩浆的注入，从玲珑期到崂山期基性岩浆物质逐渐增多。

3）胶东地区金銀多金属矿成矿时代主要为早白垩世，与伟德山期花岗岩和崂山期花岗岩较为一致；空间上，金矿主要赋存在玲珑期花岗岩和郭家岭期花岗岩体内，自东向西，随着剥蚀程度的增加，金矿逐渐增多，而金银多金属矿逐渐减少；金银多金属矿成矿物质均具明显地幔来源的特征，均为深源成因，与伟德山期花岗岩具有密切联系，上地幔在胶东地区中生代成岩成矿作用的贡献主要通过幔源C-H-O流体活动实现。

4）胶东地区中生代构造岩浆演化反映了中国东部中生代构造体制转换的过程。在演化过程中，早期挤压阶段形成了玲珑期的地壳重熔型花岗岩，而转换初期则形成了郭家岭期壳幔混合型花岗岩，峰期则对应伟德山期花岗岩，崂山期花岗岩是转换结束期的产物。含金幔源C-H-O流体在进入地壳后发生分异作用，分异后的流体在上升到一定高度后，随着温度不断降低和大气水不断加入而发生成矿作用，在岩体内外适当部位形成金银多金属矿，在岩体外部适当部位形成蚀变岩型、脉型等金矿。

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Chronology and geochemical characteristics of Mesozoic granites in Jiaodong area

and their relationship with gold silver polymetallic mineralization

Abstract：Jiaodong area is one of the important regions of Mesozoic large-scale mineralization and an important part of the magmatic belt in eastern China.The Mesozoic granites are mainly divided into the Late Jurassic Linglong Stage （147-162 Ma），Early Cretaceous Guojialing Stage （125-133 Ma），Late Early Cretaceous Weideshan Stage （110-123 Ma） and Laoshan Stage （110-118 Ma）.Linglong granite is crustal remelting S-type rock，and the source of materials is mainly Paleoproterozoic Jingshan Group，Fenzishan Group and Neoarchean TTG gneiss;Guojialing granite is high w（Ba）/w（Sr） granite and Weidershan granite is I-type granite，both of which are derived from crust-mantle mixing;Laoshan granite is crustal remelting A-type granite.The gold and polymetallic mineralization is mainly formed in the Early Cretaceous，which is consistent with the Weideshan granite;spatially，the Linglong granite and Guojialing granite are the most important enclosing rocks of the gold deposits;the metallogenic materials of the goldsilver polymetallic deposits are characterized by obvious mantle origin，which is closely related to the Weideshan granite，and the upper mantles contribution to Mesozoic petrogenesis and metallogeny of the Jiaodong area is mainly realized through the mantle source C-H-O fluid activity.Differentiation occurs after the gold-bearing mantle source C-H-O fluid enters into the crust.When the fluid after the differentiation rises to a certain height，with the continuous lowering of the temperature and the continuous addition of atmospheric water，mineralization occurs and gold silver polymetallic deposits in the rock body or the appropriate parts outside and altered rock-type，vein-type and other gold deposits in appropriate parts outside of the rock body.

Keywords：Mesozoic;granite;petrogenesis;relationship between petrogenesis and mineralization;tectonic setting;Jiaodong area