摘要
胶北地体是胶东半岛重要组成部分，也是最重要的金矿集中区，构造位置上处于华北克拉通东南缘。胶北蓬莱-栖霞地区出露一套完整的与华北东部岩石圈减薄过程相对应的岩浆岩序列，是探讨华北东部岩石圈减薄过程中大规模岩浆活动与地质流体演化-金成矿的理想地区。 本文通过对蓬莱-栖霞地区中生代三期花岗岩和浅成酸性脉岩的地球化学、锆石U-Pb年代学、Lu-Hf和O同位素进行分析，建立了完整的胶北中生代岩浆演化序列，及与华北东部岩石圈减薄过程（初始-峰期-衰弱）相对应的模型。早期玲珑花岗岩(166-158Ma)在地球化学特征上与埃达克质岩石相似，具有负的εNd(t)(-21.3至-19.2)，负的锆石εHf(t)(-26.8至-18.7)，和高的锆石δ18O(6.7‰至8.3‰)。岩浆来源于华北东部俯冲加厚的下地壳，并有俯冲的扬子地块物质贡献，代表了岩石圈减薄的初始阶段，构造体制由挤压变为伸展后的产物;中期郭家岭花岗闪长岩(130-128Ma)地球化学特征为高Sr/Y比值，高Ba(898-5075ppm)和Sr(657-2256ppm)，比玲珑花岗岩较高的εNd(t)(-19.1至-11.5)，锆石εHf(t)(-19.0至-11.6)和δ18O(7.5‰至8.7‰)，反映了流体交代岩石圈地幔来源的镁铁质岩浆与古元古代下地壳来源长英质岩浆发生混合，强烈的壳幔相互作用，与岩石圈减薄峰期时间一致，受俯冲太平洋板块的回撤影响;晚期的艾山花岗岩类(118-115Ma)由花岗闪长岩、二长花岗岩、斑状正长花岗岩、碱性花岗岩和二长闪长岩组成，表现出比郭家岭花岗闪长岩略低的εNd(t)(-17.9至-16.2)、锆石εHf(t)(-21.4至-15.3)和δ18O(6.6‰至7.9‰)。艾山岩浆源于新太古代-古元古代地壳的部分熔融，较弱的壳幔相互作用，经历过地壳同化混染和结晶分异，代表岩石圈减薄衰弱阶段的产物。本文讨论了岩石圈减薄不同阶段的岩浆活动响应，对研究大陆埃达克质岩石的成因和演化以及华北克拉通破坏过程具有重要意义。 胶北地体酸性脉岩可分为两个阶段，分别为131-127Ma的早白垩世早期脉岩(ESFDs)和123-116Ma的早白垩世晚期脉岩(LSFDs)。早期酸性脉岩(ESFDs)具有负的锆石εHf(t)(-22.4至-11.1)，高的锆石EuN/EuN*(0.41-0.92)和Ce4+/Ce3+(62-944)，低的锆石Ti结晶温度(524-738℃)，地球化学特征与区域上邻近的郭家岭花岗闪长岩相似。大量的继承锆石和散乱的锆石Hf、Yb/Gd、Th/U和Ce/Sm值表明，早期脉岩岩浆经历过强烈的地壳混染。本文认为它们是郭家岭岩体的浅成相，具有相同的岩浆源区，即华北东部古元古代下地壳，伴随广泛的壳幔相互作用和地幔组分的参与。晚期酸性脉岩(LSFDs)的锆石εHf(t)、EuN/EuN*和Ce4+/Ce3+值变化范围大，可分为两个亚组，花岗闪长斑岩和花岗斑岩对应的值分别为-20.1至-12.2，0.38-0.88和64-956，而二长花岗斑岩对应的值为-27.6至-16.2，0.17-0.75和22-503。LSFDs的锆石Ti结晶温度为562-774℃。锆石Hf、Yb/Gd、Th/U和Ce/Sm的系统变化表明角闪石的结晶分异在晚期酸性脉岩的形成中起重要作用。LSFDs地球化学特征介于郭家岭花岗闪长岩和艾山花岗岩类之间，岩浆来源于华北东部新太古代-古元古代下地壳，与早期酸性脉岩相比，地幔物质的参与较少且不均匀，表明较弱的壳幔相互作用，与岩石圈减薄程度衰弱相对应。LSFDs的形成时间(123-118Ma)与在区域上胶北大规模的金矿化年龄相近，且其高的锆石Ce4+/Ce3+表明强氧化性岩浆，可能与金矿化具有成因关系。 岩石圈减薄过程中，胶北地体隆升历史及其对同期金矿床形成和保存的影响，之前缺乏详细研究。本文采用矿物温压计方法估算郭家岭岩体(约130Ma)和艾山岩体(约116Ma)的侵位深度。结果表明，角闪石全铝压力计计算的郭家岭和艾山岩体结晶压力分别为3.2-5.4kbar(最小侵位深度约12km)和1.5-2.6kbar（最小侵位深度约5km）。使用角闪石-斜长石温度计计算的结晶温度分别为628-697℃和702-745℃。根据胶东金矿流体包裹体数据估算的金矿化深度集中在6-10km，与艾山岩体侵位深度(5-10km)相近。温压计结果和年代学数据表明胶北地体在130-116Ma之间经历了快速隆升，高度约7km，但在金矿床形成后直到116Ma隆升高度可以忽略不计，胶北地体快速隆升与区域强烈伸展构造背景有关。结合前人对矿物同位素研究，发现胶北地体大量金矿床矿化发生在快速隆升末期或之后。金矿床形成之后构造环境基本保持稳定，利于矿体保存。艾山岩体侵位后，胶北地体缓慢抬升5-10km，恰好将胶东金矿床抬升到现今近地表可勘探范围内。 本文选择胶北地体庄子金矿作为典型矿床分析，研究岩石圈减薄和胶北地体隆升背景下成矿热液流体活动过程和成分演化。庄子金矿中主要矿石矿物为黄铁矿和自然金，矿化形式简单，对研究流体成矿过程和金沉淀机制很有利。基于BSE、EPMA、SIMS硫同位素分析和NanoSIMS面扫描对黄铁矿进行结构和地球化学成分分析，区分出三种类型的黄铁矿。Py0具有不规则的形状和大量的硅酸盐包裹体，与最早的黄铁绢英岩化蚀变同期，具有低含量的As(0-0.3wt.％)、Au和Cu。Py1在矿化阶段Ⅰ形成，具有明显的振荡环带，其中亮环带具有高含量As(0.4-3.9wt.％)、Au和Cu，而暗环带的As(0-0.4wt.％)、Au和Cu含量低。振荡环带的形成与黄铁矿周围压力波动和局部流体相分离有关。Py1中不可见金以固溶体的形式存在，金含量与砷成正比。Py2在矿化阶段Ⅱ中形成，与毒砂、黄铜矿和自然金共生，代表新一期的富金流体。Py2部分取代Py1，可能是假晶溶解-再沉淀的结果。三种类型黄铁矿的δ34S值大致相似，范围为+7.1‰至+8.8‰，表明多期流体具有共同的硫源。流体包裹体分析表明，在矿化阶段Ⅱ发生广泛的流体相分离，是金沉积的主要原因。热液独居石原位U-Pb定年将庄子金矿矿化年龄限定在约119Ma，与太平洋板块俯冲方向突然转变导致的胶东短暂挤压事件同时。
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