胶莱盆地中部及西南缘火山岩成因分析

胶莱盆地中部及西南缘火山岩成因分析

中生代，中国东部和华北克拉通经历了扬子克拉通的重大构造事件，如冲突与太平洋板块的斜坡，导致克拉通岩石圈的属性发生了重大变化。岩石圈的厚度显著减小，伴随着一系列复杂的岩浆事件。因此,研究华北克拉通中生代时期的火山岩对揭示华北克拉通中生代岩石圈、地幔演化历史及其相互作用具有重要意义。胶莱盆地地处一系列大型构造带的交汇处,是中国东部鲁东地区一个典型的中生代陆相火山-沉积盆地,盆地内分布有大量的中生代青山群火山岩。过去对胶莱盆地中生代火山岩的研究已建立丰富的基础,但对岩浆起源一直存有争议,诸多学者认为其起源于交代成因的富集岩石圈地幔部分熔融本文对胶莱盆地中部及西南缘火山岩进行了地球化学方面的研究,旨在通过研究胶莱盆地不同岩性青山群火成岩来探讨其成因联系,进一步揭示胶莱盆地火山作用与岩浆演化机制及其与中国东部中生代一系列岩浆-构造事件的关系。1西部沿海内盆地与沿海地区的分离胶莱盆地位于山东半岛中南部(见图1),盆地长轴方向为北东向,呈形状不规则的条带状展布,西部与沂沭断裂带(郯庐断裂带东段)内的盆地相邻;盆地南部界线由于沂沭断裂带的构造作用,呈现出向北凸起的弧线状,大体沿莒南-五莲一线为界,其南部属于胶南隆起地带,是大别山-苏鲁超高压变质带的北部区域;东部以黄海为边界;北界沿莱阳-烟台桃村一线,胶莱盆地与胶北隆起区为超覆接触关系盆地基底为前寒武纪变质岩系,包括太古界胶东群、下元古界荆山群、粉子山群及上元古界蓬莱群。盆地内大规模发育一套巨厚多期次的火山-沉积建造2岩石地球化学特征本次研究的样品取自胶莱盆地中部及西南缘,中部的取样地点为胶州、黄岛和诸城东南部等地(见图1),共计37件;西南缘的取样地点为诸城西南、五莲、莒县等地(见图1),共计32件。将所采样品制作成岩石薄片后进行偏光显微镜岩相学鉴定并照相,偏光显微镜型号为OLYMPUSBX61。手标本及镜下鉴定显示,采到的胶莱盆地中部岩石样品主要为粗面岩和流纹岩,还有部分安山岩、粗安岩、安山玢岩、闪长岩、火山角砾岩、火山凝灰岩、火山碎屑岩、英安岩和煌斑岩等。其中,粗面岩(见图2a)为浅紫红色,斑状结构,斑晶矿物主要为碱性长石、斜长石及少量黑云母,部分暗色矿物发生绿泥石化,填充于基质中的少量不透明矿物为磁铁矿,块状构造。流纹岩(见图2b)呈紫红色或浅灰色,斑状结构或无斑晶,斑晶为碱性长石、石英,基质主要由长英质微晶组成,流纹构造。胶莱盆地西南缘岩石样品主要为粗安岩、玄武质粗面安山岩和粗面岩,另有部分安山岩和火山碎屑岩,少量安山玢岩和花岗岩。其中,粗安岩(见图2c)为紫红色,呈斑状结构,斑晶主要为斜长石、碱性长石及少量角闪石,基质为粗面结构,斜长石多蚀变为绿泥石,块状构造。玄武质粗面安山岩(见图2d)呈黑绿色,斑状结构,斑晶约占50%,斑晶主要为斜长石和角闪石,基质主要为斜长石、角闪石和磁铁矿,次要矿物为黑云母,部分角闪石发生绿帘石化,块状构造。从采样结果来看,从胶莱盆地中部采到的岩石相较于西南缘更偏酸性。根据岩相学鉴定结果,从胶莱盆地岩石样品中选出30件具代表性的样品经碎样处理后进行主量元素测试,后又选出20件(粗面岩、流纹岩、粗安岩和玄武质粗安岩)样品进行微量元素测试。主量元素测试完成于中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室,使用仪器为德国斯派克公司SPECTROXEPOS台式偏振X射线荧光光谱仪,测试精度优于0.5%。微量元素测试完成于中国地质调查局青岛海洋地质研究所实验中心,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法,仪器型号为SeriesⅡ,分析精度优于5%。3地球化学特征3.1主岩岩石学及微量元素地球化学从主量元素含量表(见表1)中可以看到,胶莱盆地中部及西南缘青山群火山岩样品的SiO从样品的TAS图解在K在主要氧化物及微量元素-SiO3.2稀土元素的地球化学特征胶莱盆地青山群火山岩样品的ΣREE含量变化大(见表2),在107.61×10从样品的球粒陨石标准化分布模式图3.3常量地球化学特征从胶莱盆地青山群火山岩的微量元素地幔标准化蜘蛛网图4讨论4.1la/yb稀土元素地球化学特征在通常情况下,REE元素在富硅体系中的分配系数高于基性体系,所以在岩浆演化过程中ΣREE含量及(La/Yb)值得注意的是,火山岩样品中存在两个特殊的流纹岩样品(JL-2013-39和JL-2013-50),其稀土元素配分模式图明显与其他样品不同,表现为明显的下凹,并且可以根据曲线形状变化将其分为四段(见图11)。相关学者将高硅花岗类岩石中存在的这种特殊稀土元素配分模式称为四分体效应4.2岩浆形成时代及形成时代研究区样品具有富集大离子亲石元素K、Rb、Th、U、Pb,亏损高场强元素P以及具Eu负异常的特征,与中上地壳相类似玄武质粗安岩、粗安岩及粗面岩的MgO含量、Mg前人对区内火山岩形成年龄的研究均显示其形成于早白垩世中晚期5岩浆源区的划分(1)研究区的青山群火山岩样品普遍具有富钾富碱富铝的特征,整体属钙碱性系列、钾玄岩系列;富集LREE元素,具Eu负异常及弱的Ce负异常;富集大离子亲石元素K、Rb、Th、U、Pb,强烈亏损高场强元素P。(2)流纹岩样品中存在两个特殊的样品具有极为明显的Eu负异常,其稀土元素配分曲线显示出四分体效应,表明这两个样品曾经历过高度的岩