鲁西地区闪长质岩石的成因：年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据*

2022-03-30张伟强张照录张永明高明波高继雷刘丽萍

地质科学 2022年2期

张伟强张照录张永明高明波高继雷刘丽萍

（1.山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博 255049；2.山东省第一地质矿产勘查院济南 250100；3.山东省富铁矿勘查技术开发工程实验室济南 250100）

华北克拉通在中生代早白垩世时期遭受了严重的破坏并伴随着大规模的岩浆活动（Menzies et al.，1993；Griffin et al.，1998；Gao et al.，2002），受此影响华北克拉通东部鲁西地区形成了一系列的岩浆岩杂岩体。岩石组成以中性—中偏酸性岩为主，少量基性、中基性岩，主要发育辉长—闪长质岩体，形成时代主要在早白垩世（陈斌等，2005；许文良等，2006；Yang et al.，2007；钟军伟等，2012；郭谱，2014）。同时受沂沭断裂带断裂作用的影响，华北克拉通下地壳物质参与岩浆演化过程从而致使岩浆混染作用加强，进而形成了大量的中性火山岩（孟凡超等，2020）。区域上前人对中生代侵入岩的研究主要集中在沂南铜井、莱芜地区、淄博金岭、临朐铁寨等杂岩体上（胡华斌等，2004；王永等，2011；肖淳等，2012；金子梁，2017；Duan et al.，2020；刘松岩，2020），其中闪长质岩石一直以来是学者们研究的热点对象（许文良等，2003，2006；杨承海等，2006；杨承海，2007；张超等，2017；高继雷等，2021）。学者们对该地区闪长质岩石的成因有着不同的解释：拆沉下地壳的部分熔融的产物在上升过程中与地幔橄榄岩反应的产物（Xu et al.，2002；Gao et al.，2004）；古洋壳俯冲板片的部分熔融（Liu et al.，2010）；来自于地幔的玄武质岩浆通过分离结晶作用形成中性闪长质岩石（Castllo et al.，1999）；部分安山岩也可以由酸性岩浆在上升过程中同化碳酸盐岩围岩进而演变为中性岩（Guo et al.，2003；Ying et al.，2006）；幔源基性岩浆和壳源酸性岩浆同时发育是华北东部中生代岩浆作用的重要特征，也是壳幔岩浆混合的前提（Chen and Zhai，2003；陈斌等，2005；Yang et al.，2007）。由此可见，鲁西地区闪长质岩石的源区和岩石成因一直有着较大的争议。

前人针对鲁西地区早白垩世闪长质岩石开展了一系列岩石学、岩石地球化学和年代学等方面的研究工作，但在形成岩体的岩浆来源及岩石成因方面存在一定的争议。在前人研究的基础上，笔者对鲁西地区金牛山岩体以及金星头岩体闪长质岩石进行锆石U-Pb年代学、岩相学、岩石地球化学及同位素共同约束研究，探讨其岩浆源区及岩石成因。

1 区域地质背景

鲁西地区位于郯庐断裂西侧、聊考断裂东侧（金振奎等，1999），北邻齐河—广饶断裂，南部与丰沛断裂相邻（图1a）。该区除广泛分布前寒武纪岩浆岩外，中生代侵入岩也较为发育。区内断裂构造也极为发育，一系列NW-NNW向断裂构造形成向NW散开向SE收敛的帚状构造格架。鲁西地块较东部边缘处于更稳定的板内环境，具有典型的太古宙—古元古代结晶基底并且出露大量太古宙TTG岩系，基底主要由新太古代泰山岩群组成。

本文选择鲁西地区的金星头岩体（图1b）和金牛山岩体（图1c）为研究对象，两个岩体岩性均以中性—中酸性岩石为主，伴生少量同期的基性岩石，代表岩石类型为闪长玢岩，少量辉长质岩石。金星头岩体位于沂沭断裂带西侧，出露面积约11 km2，区内古生代地层广泛分布，主要发育浅成的闪长质侵入岩体；金牛山岩体位于莱芜盆地北侧，弧形断裂带的弧顶位置，岩体侵入主要受弧形断裂控制，并顺地层间侵入（段壮，2019）。

图1 鲁西地块地质简图（a）、金星头岩体地质图（b）以及金牛山岩体地质图（c）Fig.1 Geological sketch map of the Luxi Block（a），geological map of the Jinxingtou pluton（b）and geological map of the Jinniushan pluton（c）

样品采自山东省淄博市沂源县金星头岩体和山东省莱芜市金牛山岩体，主要岩性为闪长玢岩和闪长岩。年代学样品为金牛山岩体辉石闪长玢岩（YZ13）及斑状闪长岩（YZ16）；全岩Sr-Nd同位素样品为金星头闪长玢岩（YZ05）和金牛山辉石闪长玢岩（YZ13），全岩Sr-Nd同位素样品采样位置GPS坐标分别为118°12′51″E、35°57′57″N，117°39′09″E、36°20′34″N；锆石Hf同位素样品为金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）。

2 岩相学特征

金星头闪长玢岩（YZ05）（图2a、图2b）镜下呈斑状结构，基质呈包含嵌晶结构，块状构造，岩石由斑晶和基质组成；斑晶由斜长石（±40%）、普通角闪石（±5%）和黑云母（1%～5%）组成，粒度一般0.2～2.8 mm；基质由长英质（斜长石为主±50%）及少量普通角闪石（1%～5%）、少量黑云母组成，粒度一般小于0.2 mm。金牛山斑状闪长岩（图2c、图2d）由斑晶和基质组成。斑晶由斜长石、少量暗色矿物组成，定向分布，大小为1～3 mm，斜长石呈半自形板状，绢云母化、高岭土化，隐约可见环带构造，聚片双晶发育；基质由斜长石、暗色矿物组成，定向分布，大小一般0.5～1 mm，部分0.1～0.5 mm，金牛山斑状闪长岩（YZ16）手标本中发现了捕掳体，与寄主界线截然（图2c、图2d）。金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）镜下斑晶由普通角闪石（±20%）、斜长石（±10%）、单斜辉石（±5%）组成，粒度一般0.2～4 mm。普通角闪石呈半自形柱粒状，杂乱分布，大多数向绿色角闪石转变；斜长石呈半自形板状，星散分布，具高岭土化、绢云母化等表面脏；单斜辉石呈半自形柱粒状，星散分布；基质主要为斜长石（±60%）和少部分普通角闪石（±5%）组成（图2e、图2f）。

图2 金星头岩体和金牛山岩体闪长质岩石手标本及显微特征Fig.2 Photos of handspecimen and microphotographs of diorite rocks in the Jinxingtou and Jinniushan plutons

3 测试方法

3.1 LA-ICP-MS测年

锆石颗粒分选在河北省区域地质调查研究所实验室完成，随后在核工业北京地质研究院完成锆石样品的制靶、拍照。通过观察阴极发光照片明确锆石内部结构并且选择测年的测试区域，再结合反射光和透射光的图像来选择合适的打点位置并圈点。锆石U-Pb定年在北京锆年领航科技有限公司微区分析实验室使用激光剥蚀—电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）完成。本次实验对金牛山岩体闪长质岩石两个样品（YZ13和YZ16）共40个测试点进行了锆石U-Pb测年分析。激光剥蚀平台采用Resolution SE型193 nm深紫外激光剥蚀进样系统，配备S155型双体积样品池。质谱仪采用Agilent 7900型电感耦合等离子体质谱仪。采用束斑直径50μm、剥蚀频率10 Hz、能量密度3.5 J/cm2、扫描速度3μs扫描速的激光参数剥蚀NIST 612，调节气流以获得高的信号强度、低的氧化物产率（Thompson et al.，2018）。采用5个激光脉冲对每个剥蚀区域进行预剥蚀，以去除样品表面可能的污染。在束斑直径30μm、剥蚀频率5 Hz、能量密度2 J/cm2的激光条件下分析样品。数据处理采用Iolite程序，锆石91500作为校正标样，GJ-1作为监测标样，每隔10～12个样品点分析两个91500标样及一个GJ-1标样。

3.2 岩石地球化学测试

全岩主、微量元素测试在山东省第一地质矿产勘查院实验室完成。本次实验对金牛山岩体3个闪长质岩石样品（YZ13、YZ15、YZ16）和金星头岩体4个闪长质岩石样品（YZ05-1、YZ05-2、YZ06、YZ07）进行了全岩主、微量元素测试。SiO2采用动物胶凝聚重量法测试，Al2O3、Fe2O3、MgO等主量元素以及Sc、V、Cr等微量元素采用电感耦合等离子体原子发射光谱法进行测试，La、Ce、Pr等稀土元素则采用封闭酸溶—电感耦合等离子体质谱法测试。

3.3 全岩Sr-Nd同位素与锆石Hf同位素测试

全岩Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素测试在北京锆年领航科技有限公司微区分析实验室完成。Sr-Nd同位素组成测试均在ThermoFisher公司Neptune plus型MC-ICP-MS上进行。Sr同位素仪器分馏校正采用指数方程，以88Sr/86Sr=8.375 209进行校正；Nd同位素仪器分馏校正采用指数方程，以146Nd/144Nd=0.721 9进行校正。Lu-Hf同位素测试采用激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪，选择好锆石的合适区域，利用Resolution SE 193 nm准分子激光剥蚀系统对锆石进行剥蚀，激光剥蚀的斑束直径一般为38μm，能量密度为7～8 J/cm2，频率为10 Hz，激光剥蚀物质以高纯He为载气送入Neptune Plus（MC-ICPMS），接收器配置与溶液进样方式相同。176Hf/177Hf比值采用179Hf/177Hf=0.732 5进行指数归一化校正（即认为两对同位素之间的质量歧视分馏效应符合指数法则），每分析10件样品，分析1件天然锆石标准样品Plešovice，以监控整个实验流程的准确性和稳定性，获得的176Hf/177Hf值为0.282 480±0.000 016（2σ），与推荐值在误差范围内一致。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb定年结果

金牛山岩体闪长质岩石样品（YZ13和YZ16）的锆石阴极发光图像如图3所示。从图3中可以看出，金牛山辉石闪长玢岩样品（YZ13）的锆石内部结构均匀，皆表现出条带状的均匀吸收，自形—半自形晶型，长轴约80～150μm，短轴约50～80μm。Th、U含量表现出较好的相关性，Th/U值（1.17～2.53）相对较高，具有典型的岩浆锆石特征（Koschek，1993）。金牛山斑状闪长岩样品（YZ16）大部分锆石内部结构均匀，条带状或椭圆状均匀吸收，自形—半自形晶型，长轴约100～160μm，短轴约40～70μm；还有部分锆石具有核边结构，呈浑圆状，核部偏暗，边部明亮，有振荡环带，结合其相对高的Th/U比值（0.23～0.91），也表明其岩浆锆石成因。

对于锆石U-Pb同位素分析结果，年龄较老的锆石（＞1 000 Ma）要选用207Pb/206Pb年龄，而对于相对年龄较年轻的锆石（＜1 000 Ma）则采用206Pb/238U年龄。结果显示，金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）样品24个测试点的锆石年龄比较均一，介于133～128 Ma之间，不存在捕获锆石，加权平均年龄130±1 Ma（MSWD=0.61，N=24）（图4a），属于早白垩世，该年龄代表金牛山辉石闪长玢岩的结晶年龄。而金牛山斑状闪长岩（YZ16）中8个测点锆石年龄均一，在126 Ma左右，加权平均年龄为126±1 Ma（MSWD=0.25，N=8）（图4b）也属于早白垩世；此样品中还存在古老的捕获锆石，在锆石阴极发光图像中（图3）可见YZ16中有部分测点锆石年龄在2 500 Ma以上。

图3 金牛山岩体闪长质岩石部分锆石阴极发光（CL）图像Fig.3 Cathodoluminescence（CL）images of zircon grains from the Jinniushan diorite

图4 金牛山岩体闪长质岩石锆石U-Pb年龄谐和图（a）和加权平均年龄（b）Fig.4 LA-ICP-MSmagmatic zircon U-Pb concordia diagrams（a）and dating results of the diorite（b）in the Jinniushan pluton

4.2 主、微量元素结果

（1）主量元素

金星头岩体闪长质岩石样品的SiO2含量较高，在54.02%～65.02%之间，Al2O3含量在16.00%～17.61%之间，TiO2含量为0.32%～0.71%，MgO含量为1.11%～2.68%，其Mg#值在37～46之间。金牛山岩体闪长质岩石样品的SiO2含量为57.61%～60.52%、TiO2含量为0.44%～0.62%、Al2O3含量为14.86%～15.41%，相比之下，金牛山岩体闪长质岩石样品MgO含量（4.35%～6.78%）和Mg#值（56～70）较高。本次的7件样品均具有较高的烧失量（LOI=1.60%～7.45%），暗示其经历了较强烈的热液蚀变作用，根据不活泼元素Nb/Y-Zr/TiO2分类图解中（图5a）显示金牛山岩体样品主要属于闪长岩类，金星头岩体样品属于英安岩类；在Co-Th图解中（图5b），二者都显示钙碱性的地球化学特征。在主要氧化物的Harker图解中，金牛山岩体和金星头岩体的闪长质岩石样品的FeOT、TiO2、CaO、P2O5含量总体上与SiO2含量呈明显负相关关系（图6）。

图5 金牛山岩体和金星头岩体闪长质岩石Nb/Y-Zr/TiO2图解（a.据Winchester and Floyd，1976）和Co-Th图解（b.据Hastie et al.，2007）Fig.5 Nb/Y-Zr/TiO2 diagram（a.after Winchester and Floyd，1976）and Co-Th diagram（b.after Hastie et al.，2007）of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

（2）微量元素

金牛山岩体和金星头岩体的样品都表现出富集轻稀土元素，贫重稀土元素，富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素，亏损Nb、Ti、Y等高场强元素的地球化学特征（图7b、图7d）；轻、重稀土元素明显分异（LREE/HREE=4.55～10.9），在球粒陨石标准化稀土元素分配模式图中（图7a、图7c），各样品配分曲线基本趋于一致，均表现右倾趋势。金牛山岩体闪长质岩石δEu值介于0.90～1.05之间，δEu异常不明显，Nb/Ta比值为15.8～17.3（表1），除金牛山斑状闪长岩（YZ16）样品外都富集Pb，高Ba、Sr含量、低Y，高Sr/Y值（29～136）；而金星头岩体闪长质岩石δEu值为1.09～1.56，δEu正异常明显，Nb/Ta比值为11.9～13.8（表1），在Harker图解中，金星头岩体中元素Y、Yb随SiO2含量增加而降低，Sr/Y值随SiO2含量增加而增加（图6）。

图6 金牛山岩体和金星头岩体闪长质岩石元素Harker图解Fig.6 Harker diagram of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

图7 金牛山岩体和金星头岩体闪长质岩石球粒陨石标准化稀土元素配分图（a、c.标准化值据Boynton，1984）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b、d.标准化值据Sun and Mc Donough，1989）Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns（a，c.after Boynton，1984）and primitive mantle-normalized trace elements spider diagram（b，d.after Sun and McDonough，1989）of the dioritic rocks in the Jinniushan and Jinxingtou plutons

4.3 Sr-Nd-Hf同位素结果

本次实验对金牛山岩体辉石闪长玢岩（YZ13）以及金星头岩体闪长玢岩（YZ05-1）共两件样品进行了全岩Sr-Nd同位素测试；对金牛山岩体辉石闪长玢岩（YZ13）的23个测试点进行了锆石Hf同位素测试。

全岩Sr-Nd同位素及相关的计算结果见表2。金星头闪长玢岩（YZ05）的ISr值为0.706 971，εNd（t）值为-10.16，tDM1值为1 726 Ma，tDM2值为1 750 Ma；金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）的ISr值为0.707 519，εNd（t）值为-15.67，tDM1值为2 117 Ma，tDM2值为2 196 Ma。与沂南铜井闪长玢岩样品的ISr=0.707 017～0.709 362和εNd（t）=-15.13～-10.23（王永等，2011）数据相似。

在锆石U-Pb年代学分析基础之上，对金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）进行了锆石原位Hf同位素分析，分析结果见图9和表3。从表中可以看出，金牛山辉石闪长玢岩在其形成年代130 Ma左右时176Hf/177Hf比值稳定在0.282 100～0.282 300之间，其εHf（t）值在-21.6～-15.9之间，176Lu/177Hf比值在0.002 408～0.003 699之间，tDM1=1 726～1 529 Ma，tDM2=2 601～2 243 Ma。fLu/Hf值在-0.90左右，均小于镁铁质地壳的-0.34（Amelin et al.，1999）以及硅铝质地壳的-0.72（Vervoort et al.，1999）。

图9 金牛山岩体和金星头岩体I Sr-εN（dt）关系图（a）以及金牛山辉石闪长玢岩Hf同位素图解（b）华北克拉通下地壳及大陆上地壳据Jahn et al（.1999），亏损地幔端元据Zindler and Har（t1986），沂南闪长玢岩据王永等（2011），方城玄武岩据Guo et al（.2013），铁铜沟辉石闪长玢岩和金岭黑云母闪长岩据Yang et al（.2005）Fig.9 I Sr-εN（dt）diagram（a）of the Jinniushan and Jinxingtou plutons and Hf isotopic diagrams（b）of the Pyroxene diorite porphyrite in the Jinniushan pluton

5 讨论

5.1 闪长质岩石形成年代

本文对两件鲁西金牛山闪长质岩石样品（YZ13和YZ16）进行了锆石U-Pb同位素测试分析，金牛山辉石闪长玢岩（YZ13）的加权平均年龄为130±1 Ma（图4a），斑状闪长岩（YZ16）的加权平均年龄为126±1 Ma（图4b），表明金牛山闪长质岩石形成时代为早白垩世。关于鲁西地区岩浆岩的形成年龄，王世进等（1998）通过K-Ar法得出金星头岩体石英闪长玢岩、辉石闪长岩的侵位年龄分别为122 Ma和121 Ma；许文良等（2004）对莱芜铁铜沟岩体中的黑云母的40Ar/39Ar定年结果为133 Ma；杨承海等（2006）测得的铁铜沟岩体的辉石闪长岩的侵位年龄为135 Ma；王永（2011）对沂南闪长玢岩进行了研究，测定年龄129 Ma；于立栋（2018）对铁寨闪长玢岩测定了年龄125 Ma；段壮（2019）对矿山、金牛山和铁铜沟岩体开展了锆石U-Pb年代学研究，认为莱芜地区的岩浆侵位作用集中爆发于～130 Ma；以及刘松岩（2020）对金星头岩体石英闪长玢岩（126 Ma）、角闪闪长玢岩（120 Ma）、辉石闪长岩（121 Ma）年龄的测定等等。本文获得的金牛山辉石闪长玢岩和斑状闪长岩侵位年龄与前人测得的鲁西地区岩浆岩形成年龄基本一致，都形成于早白垩世。

5.2 岩石成因和源区性质

对于鲁西地区闪长质岩石的岩浆源区问题，多数学者认为其岩浆主要来源于交代过的岩石圈地幔（巫祥阳等，2003；王冬艳等，2004；杨承海，2007；王永等，2011；宁培松等，2013；杨浩田等，2018）。而造成杂岩体的岩性差异的成因也有着不同的观点：岩浆源区性质的差异及部分熔融程度的不同（杨承海等，2006）、亏损地幔物质参与程度的不同（王永等，2011）、下地壳熔融岩浆与来源于富集地幔的基性岩浆的混合（陈斌等，2005，2013；郭谱，2014）、地壳物质的同化混染（董树义，2008；金子梁，2017；张超等，2017）。

鲁西地区金牛山岩体闪长质岩石具有中等硅含量（SiO2=57.61%～60.52%）、高镁（MgO=4.35%～6.78%）、高Mg#值（56～70）以及相对高的Cr（300×10-6～380×10-6）、Co（19.9×10-6～29.1×10-6）、Ni（63.8×10-6～125×10-6）含量，Mg#值明显高于地壳部分熔融形成岩浆的值（40），说明它们具有地幔的源区特征或者有地幔物质的加入（Rapp and Watson，1995）。再者，岩石样品Nb/Ta值（15.82～17.31）明显高于地壳Nb/Ta值（11.00），偏向地幔Nb/Ta值（17.50），表明其幔源性质（Green，1995）；Zr/Hf值（25.82～39.66）接近原始地幔Zr/Hf值36.27（Ionov et al.，1997；刘永江等，2016）；金牛山岩体斑状闪长岩（YZ16）中存在捕获锆石，锆石年龄在2.63～2.44 Ga之间，与华北克拉通太古界基底年龄（2.5～2.4 Ga）一致（Gao et al.，2004；Geng et al.，2012），说明金牛山岩体闪长质岩石在岩浆演化过程中有古老地壳物质的参与。金牛山岩体岩石样品虽然落入埃达克岩区域范围内（图8b），但是其MgO（4.35%～6.78%）和Al2O3（14.86～15.41）含量与埃达克质岩的MgO＜3%和Al2O3≥15%不符，所以不能直接用埃达克岩的岩石成因去分析。与亏损地幔相比，金牛山岩体辉石闪长玢岩（YZ13）具有相对高的ISr值0.708 025和较低的εNd（t）值-15.67，图9中金牛山辉石闪长玢岩落入EMI地幔演化趋势，暗示其形成于富集岩石圈地幔的部分熔融，而不是软流圈地幔，因为软流圈地幔的ISr值较低并且亏损Nd同位素（εNd（t）＞0）；鲁西的铁铜沟和金岭岩体基本上也都位于地幔演化趋势线上（图9）。较高的ISr值、较低的εNd（t）值以及高的LILE含量和亏损的HFSE充分暗示岩浆形成或演化过程中有陆壳物质的贡献（Chen and Zhai，2003；郭春丽等，2004；陈斌等，2005；许文良等，2006；Yang et al.，2007）。金牛山辉石闪长玢岩表现出EMI型地幔的演化特征，与受下地壳改造地幔源区形成的沂南闪长玢岩同位素组成相似，与受上地壳物质改造地幔源区形成的方城玄武岩同位素组成有所不同（图9），所以我们认为金牛山岩体地幔源区的陆壳物质可能来自大陆下部地壳。在Harker图解中，金牛山岩体岩石样品FeOT、TiO2、MgO、CaO和P2O5有明显的负相关关系（图6），暗示岩石形成过程中可能存在橄榄石、单斜辉石等的分离结晶作用。Hf同位素是探讨岩浆源区属性的重要指标，因为其很少受到后期地质事件的影响（Griffin et al.，2002），并且岩石负的εHf（t）值表明岩浆来源于古老下地壳的再重熔和演化。金牛山辉石闪长玢岩岩浆锆石的εHf（t）值为-21.6～-15.9，并且εHf（t）值都落在了球粒陨石演化线的下面，二阶段模式年龄tDM2=2 601～2 243 Ma，表明其岩浆是古老地壳物质重熔之后混染富集地幔部分熔融物质的产物（Deng et al.，2015；Yang et al.，2018）。这种幔源和壳源岩浆共存的双峰式岩浆作用特征也正是这一时期的最主要特征（许文良等，2004）。金牛山辉石闪长玢岩的结晶年龄为130 Ma，即形成于受太平洋板块俯冲影响的板内伸张环境。综上，本文认为早白垩世时期在太平洋板块俯冲和地壳伸展变形的影响之下，金牛山岩体闪长质岩石是古老下地壳再重熔并混染富集地幔部分熔融产物的结果，岩石形成过程中还发生了分离结晶作用。

图8 埃达克质岩石判别图解（底图据Martin，1999）Fig.8 Plots of Sr/Y-Y（a）and（La/Yb）N-Yb N（b）for adakitic rocks or classical island arc rocks（base map after Martin，1999）

金星头闪长质岩石样品整体具有以下地球化学特征：SiO2≥56%、Al2O3≥15%、MgO＜3%、贫K、Y和Yb，富集LREE等，再结合其样品落入埃达克岩范围内（图8a），推测金星头闪长质岩石属于埃达克质岩。前人对埃达克质岩的成因有着不同的观点：俯冲洋壳板片的部分熔融（Defant and Drummond，1990；Zhang et al.，2010a）；酸性岩浆与基性岩浆的混合作用（Guo et al.，2007；Streck et al.，2007）；玄武质岩浆的同化混染和结晶分异（Castillo et al.，1999；Gao et al.，2009）；加厚下地壳的部分熔融（张旗等，2001）以及拆沉下地壳的部分熔融（Xu et al.，2002；Gao et al.，2004）。金星头岩体闪长质岩石具有中高含量的SiO2（54.02%～65.02%），而岩浆混合作用形成的埃达克质岩SiO2含量较低（Martin et al.，2005）、具有高的MgO含量（＞4.5%）和Mg#值（＞66），这与金星头岩体高SiO2含量、低MgO含量（1.11%～2.68%）以及低Mg#值（37～46）不符，并且未发现暗色包体，由此可排除酸性岩浆和基性岩浆混合成因。金星头岩体闪长质岩石Na2O/K2O比值（1.28～2.19），低于俯冲洋壳部分熔融成因的埃达克质岩的Na2O/K2O比值（2.5～6.5；Sajona et al.，2000），也可排除俯冲洋壳部分熔融成因。刘松岩（2020）测得的金星头岩体闪长玢岩的εHf（t）值介于-9.1～-7.6之间，暗示源区为地壳或者存在陆壳物质的改造；再结合金星头岩体闪长质岩石富集LREE和LILE，该特征属于壳源物质组成特征，说明物质的来源为地壳源区或者经过地壳物质改造过的地幔源区。在ISr-εNd（t）关系图中，金星头闪长玢岩样品落入地幔演化区范围内，比富集岩石圈地幔成因的金牛山辉石闪长玢岩更亏损Nd同位素，这与地壳源区成因的岩石εNd（t）值完全不符，表明金星头岩体岩浆源区为富集岩石圈地幔，可以排除加厚地壳部分熔融成因和拆沉下地壳部分熔融成因。并且拆沉下地壳部分熔融成因的埃达克质岩浆在上升过程中会与地幔橄榄岩发生交代反应，从而使MgO含量和Mg#值升高，这与金星头岩体较低的MgO含量和Mg#值特征不符，再次排除拆沉下地壳部分熔融成因的可能，那么其地壳物质特征可能是地幔源区岩浆受到了一定程度的地壳混染造成的。金星头岩体埃达克质岩性质不一定是由源区控制的，幔源岩浆也可通过分离结晶过程产生具有埃达克质岩浆特征的岩石（Castillo et al.，1999）。在Harker图解中金星头岩体岩石样品FeOT、TiO2、MgO、CaO和P2O5有明显的负相关关系（图6），暗示岩石形成过程中也可能存在橄榄石、单斜辉石等的分离结晶作用。在图5中，随着SiO2含量的增加，元素Y和Yb的含量逐渐降低，而Sr/Y比值变高，表明金星头岩体形成过程中可能存在角闪石的分离结晶。因为角闪石富集Y、Yb等稀土元素，角闪石的分离结晶会使残余岩浆逐渐亏损Y、Yb等稀土元素（Gao et al.，2009），但是角闪石的分离结晶会使金星头岩体闪长质岩石的微量元素呈现“U”型的特征（Rollinson，1993），但实际上微量元素配分图呈现出右倾形式，再结合图2a、图2b中大量斜长石结晶的存在，表明角闪石的分离结晶程度并不大。而金星头岩体明显的正Eu异常也与岩相学特征相吻合，表明岩浆中有大量斜长石的加入。所以说金星头岩体样品的埃达克质岩特征并不是由角闪石的分离结晶造成的。综上，本文认为金星头岩体闪长质岩石为地幔源区的岩浆在上升侵位过程中被陆壳物质同化混染形成的埃达克质岩，岩石形成过程中也经历了分离结晶作用。

5.3 地质意义

金牛山岩体闪长质岩石形成于早白垩世（130～126 Ma），这与华北克拉通广泛发育的岩浆活动相吻合，暗示它们具有共同的形成环境。大量年代学结果显示，在早白垩世时期，华北克拉通东部出露了一系列侵入岩和火山岩：胶东地区岩浆岩（130～110 Ma）（Zhang et al.，2010b）、燕山—辽西地区侵入岩（140～110 Ma）（Yang et al.，2008）和鲁西地区高镁闪长岩（～130 Ma）（Xu et al.，2004；杨承海，2007）等等。同时期，受古太平洋板块向亚欧大陆的俯冲、伸展引张等活动影响（Yang et al.，2016），鲁西地区发育了一系列杂岩体，如沂南闪长玢岩（王永等，2011）、金岭闪长岩（张超等，2017；高继雷等，2021）、上峪辉长—闪长岩（杨承海等，2008）、邹平和龙宝山的闪长质岩（林景仟等，1996；Lan et al.，2011）、沂沭断裂高钾钙碱性岩（孟凡超等，2020）以及鲁西的玄武岩、安山岩和英安岩等（庞崇进，2015）。此外，郯庐断裂带在此时期也开始了伸展运动并且控制了一系列NNE向分布的变质核杂岩的发育，郯庐断裂带的构造演化也是鲁西地区伸展构造的演化响应（朱光等，2001）。早白垩世鲁西地区的岩浆岩主要表现为为双峰式火成岩组合（许文良等，2004），表明其引张伸展的构造背景，也与大型伸展构造的形成这一地质事件相对应（Zhu et al.，2012；刘俊来等，2020），同时也是华北克拉通破坏的顶峰阶段，岩石圈强烈减薄的时期（许文良等，2004）。到了早白垩世末期，随着断裂带伸展活动的减弱，岩浆活动也随之结束（Guo et al.，2014）。综上所述，受古太平洋板块斜向俯冲亚欧板块的影响，鲁西地区金牛山岩体和金星头岩体闪长质岩石形成于早白垩世岩石圈强烈伸展的构造背景，鲁西地区闪长质岩石具有相同的构造环境。