韩宗珠，张 贺，丁蒙蒙，塔金璐，徐翠玲，刘 明

（中国海洋大学海洋地球科学学院 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛266100）

中生代是中国东部地区岩石圈减薄、构造体制转换的主要时期，同时是中国东部岩浆剧烈活动的时期，在中国东部广泛发育具有高Sr低Y特征的高钾碱性－钙碱性中酸性岩系，部分学者将其定义为“埃达克岩”［1－4］，这种岩性在华北地区同样出露，但与埃达克岩相比存在很大的差异，且其成因特征与俯冲板块的直接熔融无关［5－9］。山东胶东地区也出露这种中酸性火成岩，如胶东郭家岭花岗闪长岩体，其地球化学特征与埃达克岩相类似，但其源于与基性岩浆底侵形成的下地壳铁镁质岩石［10］。本文主要以桃村地区青山组中的一套中酸性火侵入杂岩为研究对象，综合分析其地球化学特征和成因特征，这对于解决胶东乃至华北地区中生代的动力学演化具有重要意义。

图1 栖霞桃村地区采样点附近地质图Fig.1 Geologic map near the sampling location in the Qixia Taocun

1 地质背景

研究地区位于山东省栖霞桃村地区，出露地层不完全，从老至新依次为上太古界胶东群、下元古界荆山群和粉山子群、上元古界的蓬莱群、中生界侏罗系上统莱阳组、白垩系下统青山组、上统王氏组、新生界唐山棚砾岩组和第四系沉积物，缺少古生界地层。

研究区内青山组火山岩从整体特征上可分为上、中、下3部分，下部为一套中基性火山碎屑岩夹火山碎屑沉积岩及正常的河流相粗碎屑沉积岩，由3个小的基本层序所组成，表现为火山活动初始呈间歇式的爆发，并接受正常沉积。中部则为一套厚层状的中基性熔岩，以安山岩为主见有少量的玄武岩及其沉积岩夹层，表现为火山已进入喷溢阶段。上部以中酸性一酸性为主的流纹质英安岩、流纹岩、角砾岩及凝灰岩，反映出火山活动已进入后期，爆发和喷溢交替进行，火山活动区逐渐南移，从而形成了佛顶一带的中酸性火山熔岩、碎屑岩直接覆盖于莱阳组之上。

张岳桥对采集自胶莱盆地青山群的玄武质火山岩层和火山岩脉进行了40Ar－39Ar同位素测年，结果显示青山群火山岩年龄集中于120～105Ma之间，显示为早白垩世中晚期［11］。

2 岩相学特征

本文中桃村地区中酸性杂岩主要采自白垩系下统青山组下段（K1q2），采样层位见实测剖面图（见图2）。按照观察的样品手标本和镜下描述可以分为以下几种类型。

图2 桃村地区青山组实测地层剖面图Fig.2 Measured strata section of Qingshan Group in Taocun

粗面安山岩：样品手标本颜色主要为紫红色，斑状结构，块状构造，斑晶成分主要为钾长石与斜长石，含量约为10%～20%。镜下观察基质为细小的长石晶体，略具定向排列，基质中含有少量石英。此外薄片中显示少量长石暗化晶体。

安山岩：样品手标本颜色为紫红色和灰绿色，斑状结构，斑晶主要为钾长石与斜长石，石英在样品基质中出现，呈细小颗粒。镜下观察，长石斑晶熔蚀呈港湾状，具有暗化边，并具少量的绢云母或碳酸盐化，基质为为长英质细小晶粒，暗色矿物含量很少。

闪长玢岩：样品手标本颜色为紫红色，似斑状结构，斑晶为斜长石、钾长石以及角闪石。镜下观察长石角闪石斑晶自形程度好，但大多数为暗化后骸晶或残晶（钠黝帘石化），基质中长石的暗化晶体也较多，部分岩石在基质中出现少量石英。

英安岩：样品手标本为紫红色，斑状结构，块状构造，斑晶成分主要为石英和长石。镜下观察岩石基质主要为斜长石和钾长石，此外，石英呈细小颗粒充填于基质之中。

流纹岩：样品手标本为灰白色，板状结构，流纹构造，斑晶成分主要为长石和石英，镜下观察，流纹岩斑晶多具有熔蚀边缘，基质为细小的长英质矿物以及一些火山玻璃物质，呈定向流纹构造。

3 地球化学

3.1 分析测试方法

本文桃村中酸性火山－侵入杂岩的主量元素在中国海洋大学海洋地球科学学院由XRF测试，分析精度一般优于5%，微量元素在中国地质调查局青岛海洋地质研究所由ICP－AES和ICP－MS进行测试，分析精度一般优于5%。

3.2 主量元素地球化学

桃村地区中酸性岩类的主量元素地球化学的特征如下：SiO2含量为54.62～66.97；TiO2含量较少，为0.3～0.56；Na2O 含量为0.12～4.95，K2O 含量为2.81～4.64，Na2O／K2O比值为0.03～1.76，除2011－T－01和2011－T－02大于1之外，其余其余样品均小于1；Al2O3含量较高，为15～18.1，铝饱和指数ACNK为1.29～1.95，显示为强过铝质；MgO含量较低，为0.85～3.2，除个别样品外均小于3%；里特曼指数（σ）为1.67～3.44，显示桃村中酸性岩类为亚碱性；分异指数（DI）为60.28～81.63，固结指数（SI）12.38～22.49，结晶指数（CI）为7.07～28.14，均显示桃村中酸性岩类均分异程度较高。在Nb／Y－Zr／TiO2图解中，桃村地区中酸性岩类落在粗面安山岩类的区域；在SiO2－K2O相关性图解中，桃村地区火成岩主要落在钾玄岩系列以及高钾钙碱性系列。

在样品的Harker图解中，青山组中酸性火山岩主量元素氧化物之间的相关性较好，Al2O3，TiO2，MgO，CaO与SiO2大致呈负相关关系，而Na2O和（K2O＋Na2O）与SiO2呈正相关关系，显示样品可能为同源岩浆演化形成，且在岩浆演化过程岩浆分异起到主导的作用。

表1 栖霞桃村中酸性岩类主量元素分析结果Table 1 Major element analysis of medium and acid rocks in Qixia Taocun ／%

图3 栖霞桃村中酸性岩类的TAS图解Fig.3 TAS diagram of the medium and acid rocks in Qixia Taocun

图4 栖霞桃村地区火成岩的SiO2－K2O相关性图解Fig.4 SiO2－K2O correlation diagram of the igneous rock in Qixia Taocun

图5 栖霞桃村火成岩Harker图解Fig.5 Harker diagram of the igneous rock in Qixia Taocun

3.3 微量元素地球化学

样品的微量元素分析值见表2，由表2可知，桃村地区中酸性杂岩的Cr含量为22.99～74.52μg／g，Co含量为4.58～14.65μg／g，Ni含量为8.41～28.65μg／g，3种元素的含量均较低；Rb／Sr比值为0.60～2.03，Sr／Y比值较高，为26.82～118.75，Zr／Hf比值为9.26～16.61，Nb／Ta比值为12.13～22.21，显示桃村地区青山组中酸性火成岩组合为近于同源演化的岩石。在微量元素MORB标准化蛛网图中，桃村地区青山组中酸性火成岩富集大离子亲石元素K，Rb，Ba和Th，同时富集不相容元素Ce，Hf和Ti，亏损高场强元素Ta，Nb以及P。此外，元素Y，Yb，Sc，Cr等元素较其他元素相比含量很低。

Pearce根据构造环境和玄武岩之间的时空关系，将玄武岩划分为3种主要类型：（1）在板块边缘深海环境下喷发的洋中脊玄武岩（MORB）；（2）在汇聚板块边缘喷发的火山弧玄武岩（VAB）；（3）远离板块边缘喷发的板内玄武岩（WPA）。以洋中脊玄武岩为基准对上述玄武岩成分作图，各种玄武岩的地球化学特征分别为：

（1）洋中脊拉斑玄武岩曲线呈平坦型；碱性玄武岩在Rb，Ba，Th，Ta，Nb处局部隆起，其后的元素与拉斑质玄武岩一致；快速扩张的洋中脊玄武岩与MORB的比值大于1，缓慢扩张洋中脊玄武岩则小于1。

（2）板内拉斑玄武岩处 Y，Yb，Sc，Cr等元素外，其他元素均呈隆起；板内碱性玄武岩Ba，Th，Ta，Nb和Hf，Zr，Sm 2组元素呈双隆起。

（3）火山弧中的拉斑玄武岩除Sr，K，Rb，Ba选择性富集之外，从Ta到Yb所有元素以低丰度为特征；板内碱性玄武岩中Sr，K，Rb，Ba，Th等元素有较强富集和Ce，P，Sm等元素富集，呈现峰谷迭起的曲线形式［12］。

青山组中酸性火成岩的MORB标准化蛛网图分配模式显示青山组火成岩源区与俯冲作用导致的派生流体交代作用相关，也显示分异之后的残余源区物质可能存在磷灰石、金红石以及辉石的残留。

表2 栖霞桃村中酸性杂岩类的微量元素分析结果（10－6）Fig.2 Trace element analysis of medium and acid complex in Qixia Taocun（10－6）

图6 栖霞桃村火成岩微量元素MORB标准化蛛网图Fig.6 MORB normalized spider diagram of trace element of the igneous rock in Qixia Taocun

3.4 稀土元素地球化学

桃村地区青山组中酸性杂岩的稀土元素的特征为：ΣREE含量为178.95～358.72，ΣLREE含量为167.52～334.97，ΣHREE 含量为11.42～23.75，LREE／HREE为11.30～15.17，δEu为0.93～1.45，（La／Yb）N为41.18～60.64，青山组中酸性杂岩稀土元素球粒陨石标准化曲线为强烈的右倾形式，显示为轻稀土元素强烈富集模式，并且不显示Eu的强烈的富集或亏；重稀土元素的Ho至Lu含量很少，蛛网图中分配模式较为平坦，指示桃村地区中酸性杂岩源区残留有角闪石或石榴石残余，而无斜长石的残余或晶出的现象。

表3 栖霞桃村中酸性杂岩类稀土元素分析结果（10－6）Table 3 REE analysis of medium and acid complex in Qixia Taocun（10－6）

图7 栖霞桃村火成岩稀土元素球粒陨石标准化蛛网图Fig.7 REE Chondrite normalized spider diagram of trace element of the igneous rock in Qixia Taocun

4 成因分析

4.1 与埃达克岩相对比

埃达克岩与太古代TTG岩套在地球化学特征上具有相似性，主要为：岩性一套与板块俯冲相关的中酸性火山岩和侵入岩（安山岩、英安岩、流纹岩等）；SiO2≥56%，Al2O3＞15%，高 Na2O（一般约为4%）；Sr含量较高（一般均大于400μg／g），Yb（≤1.9μg／g）和Y（≤18μg／g）的含量较低，Sr／Y比值较高（＞20－40）［13－16］。然而，加厚的下地壳熔融［17－19］以及拆沉下地壳的熔融［20－21］也可以形成类似埃达克岩的岩石。在（La／Yb）N－YbN以及Sr／Y－Y 相关性图解中［22］，青山组中酸性火成岩类均落入埃达克岩与高Al－TTG岩套的范围内，而没有落入岛弧拉斑玄武岩以及钙碱性岛弧岩的范围。但是青山组火成岩地球化学特征上又表现出不同于埃达克岩或者太古代TTG岩套不同的地球化学特征，主要表现为：Na2O低K2O高，仅有少量火成岩显示Na2O高K2O低；Eu异常不明显；此外，埃达克岩通常具有较高的Mg＃值，指示埃达克岩在形成的过程中与地幔楔的相互作用明显［23－24］，而青山组的中酸性杂岩的 MgO含量较低，Cr，Co，Ni元素的含量也较低，证明青山组中酸性杂岩经过了高度的分异作用，岩石手标本没有见到地幔混染的暗色包裹体证据，这种元素的分布形式和手标本特征指示青山组中酸性杂岩源区没有受到地幔物质的明显作用，这均指示青山组中酸性火成岩的形成过程与埃达克岩不同。但是其源区具有与埃达克岩或太古宙TTG岩套类似的特征，即显示源区有含石榴石或角闪石残留，指示其形成深度很大。

图8 栖霞桃村火成岩（La／Yb）N－YbN相关性图解Fig.8 （La／Yb）N－YbNcorrelation diagram of the igneous rock in Qixia Taocun

4.2 青山组中酸性杂岩的成因

青山组中酸性杂岩的不相容元素比值与其他地壳和地幔储库比值的对比见表4，通过对比可见青山组中酸性杂岩的不相容元素的比值显示不同于原始地幔、MORB以及富集型地幔，而是向地壳方向迁移，并且大于地壳不相容元素比值。在Pb／Ce－Pb图解中［］，青山组中酸性杂岩均落入深海沉积物附近范围，也指示其受到深海沉积物的明显影响。

图9 Sr／Y－Y相关性图解Fig.9 Sr／Y－Ycorrelation diagram of the igneous rock in Qixia Taocun

表4 青山组不相容元素比值与其他地壳和地幔储库比值对比（Sun S.and McDonough W.F.1989［26］）Table 4 Incompatible element ratios contrast table between Qingshan Group and other crust and mantles

图10 栖霞桃村火成岩Pb－Pb／Ce相关性图解Fig.10 Pb－Pb／Ce correlation diagram of the igneous rock in Qixia Taocun

华北东部地区晚侏罗世发生挤压变形和地壳增厚，而动力学机制有可能与古太平洋向欧亚板块的角度俯冲有关［27－28］，需要进一步的研究。桃村地区青山组中酸性杂岩微量元素蛛网图以及lgτ－lgσ构造环境图解（见图11）［29］也均显示出火山弧的构造环境，指示了俯冲作用对青山组中酸性杂岩源岩形成的制约。随后的早白垩世华北东部地区开始发生伸展变形，胶莱盆地在早白垩世也主要为伸展作用控制［11－30］，这种伸展作用可能为华北板块下地壳增厚或者岩石圈拆沉的响应，同时伴随着软流圈地幔的上涌。青山组中酸性杂岩地球化学特征显示，这套杂岩可能为加厚下地壳部分熔融，而其源区受到俯冲沉积物的混染，其熔融的所需的高温可能为软流圈的加热作用，但是未受到软流圈地幔混染。而源区残余的榴辉岩相以及角闪岩相的物质可能会导致下地壳的拆沉。

图11 青山组中酸性杂岩的lgτ－lgσ构造图解（据Rittmann）Fig.11 lgτ－lgσtectonogram of Qingshan Group medium and acid complex

6 结论

（1）青山组中酸性杂岩的地球化学特征为：高钾低钠，高铝低镁；Cr，Co，Ni含量较低，Sr／Y 及（La／Yb）N比值很高；微量元素MORB标准化蛛网图显示富集大离子亲石元素K，Rb，Ba和Th，以及不相容元素Ce，Hf和Ti，亏损高场强元素Ta，Nb以及P；轻重稀土元素分馏程度高，重稀土元素含量很低。

（2）青山组中酸性火山－侵入杂岩的地球化学特征显示青山组杂岩具有类似埃达克岩的地球化学特征，但是其形成过程与埃达克岩不同，为增厚下地壳的熔融，且其源区混入了俯冲沉积物，其熔融机制可能为下部软流圈地幔的加热作用。

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