胶东西北部北截岩体岩石成因:锆石U-Pb年龄、岩石地球化学与Sr-Nd-Pb同位素制约

胶东半岛西北部是我国最重要的金矿集区,95%以上的金资源储量赋存于晚侏罗世玲珑型和早白垩世郭家岭型花岗岩中。然而,对郭家岭型花岗岩形成的大地构造背景及其与金成矿的关系,尤其是岩石成因仍存有争议。本文通过对归属于郭家岭型花岗岩的北截岩体开展详细的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Pb地球化学研究,识别出细粒花岗闪长岩、含斑细粒花岗闪长岩、斑状中粒花岗闪长岩、斑状粗粒花岗闪长岩和花岗伟晶岩脉5种侵入岩类型,它们具有相似的地球化学特征和同位素组成,呈连续演化关系,为同一期岩浆活动的产物。电子探针分析显示,样品中的黑云母具有富FeOT、MgO、高Al2O3低TiO2的特点,为岩浆成因的富铁黑云母,Mg和Al元素的负相关性表明结晶过程中二者可能发生了置换。岩石地球化学研究表明,花岗闪长岩具有高的全碱(K2O+Na20=6.92%~9.31%)、Ba(518×10-6~3330×10-6)、Sr(305×10-6~1371×10-6),低的Al2O3(14.41%~15.82%)、MgO(0.19%~0.77%)、Rb(39.3×10-6~105×10-6)、Y(1.2×10-6~6.05×10-6)、Yb(0.08×10-6~0.40×10-6)含量特征,轻稀土(LREE)富集、重稀土(HREE)相对亏损(LREE/HREE=13.13-21.40),轻、重稀土元素分馏明显[(La/Yb)N=18.39~45.76],Rb、Sr、Ba、Pb等大离子亲石元素(LILE)富集,Nd、Ta、Zr、Hf等高场强元素(HFSE)明显亏损,具有高Ba-Sr花岗岩的地球化学特征。锆石LA-ICP-MS定年结果表明,斑状粗粒花岗闪长岩形成于131.53±0.86Ma,花岗伟晶岩脉形成于127.4±1.3Ma,说明其形成于早白垩世早期,伟晶岩脉应该是本次岩浆活动后期的产物。Sr-Nd同位素分析表明,初始87Sr/86Sr(ISr)和εNd(t)分别为0.710658-0.711568和-18.53^-11.17,二阶段亏损地幔模式年龄(tDM2)为2107-2425Ma,与胶东群变质岩年龄一致,指示了其原始岩浆有部分熔融的胶东群参与;Pb同位素分析表明,初始206Pb/204Pb和初始208Pb/204Pb分别为17.047~17.945和37.744~38.389,说明有大量的下地壳物质参与成岩。上述数据分析表明,北截岩体是基底岩石胶东群变质岩部分熔融形成的下地壳酸性岩浆与幔源基性岩浆混合作用的结果,太平洋板块向欧亚板块俯冲构造背景下的软流圈物质上涌和下地壳的部分熔融可能是形成这套花岗岩的机制,是板块俯冲产生的欧亚板块边缘火山弧的组成部分;在区域金成矿方面,其为金成矿提供了有利的赋存空间,而应该不是成矿流体来源或热动力条件。