中元古代大陆裂解

相对于新太古代—古元古代和新元古代，中元古代的构造岩浆活动比较薄弱，形成的地质体数量较少，仅有小范围的裂谷沉积杂岩、稀疏的基性岩墙群和被新元古代构造岩浆活动强烈破坏的中元古代幔源岩浆杂岩。

图4.3 山东陆壳中新元古代构造演化的重大构造热事件

（参照李江海等^[34]）

Fig.4.3 Major tectonic-thermo events during the Meso-to Neo-Proterozoic period evolution of the Shandong continental crust（cit.Li et al.^[34]）

4.3.1 济宁裂谷

分布于鲁西地块西侧的济宁岩群形成于中元古代初期大陆裂解阶段，是鲁西地块陆内裂谷产物。

4.3.1.1 济宁岩群主要岩性特征

济宁岩群是山东省境内的隐伏地层，仅见于为验证济宁磁异常而施工的钻孔岩心中，埋深＞1000m。原山东省地质局第二地质队、李评、亓润章先后进行过研究^[64，65]。2006年，山东物化探勘查院为进一步验证磁异常施工了一深达1804.78m的钻孔，于1221.98m始见济宁岩群，至终孔仍为济宁岩群，总垂直厚度583.80m。济宁岩群主要岩石组合：上部以绢云千枚岩、绿泥绢云千枚岩为主，下部主要为方解绢云千枚岩、方解磁铁石英岩、绿泥磁铁钙质千枚岩和方解绢云凝灰质千枚岩，底部出现变质泥砂岩（图4.4）。原岩为泥岩、钙质砂岩、砂泥质灰岩夹酸性火山岩。济宁岩群的岩石组合和矿物组合特征指示其变质程度为低绿片岩相。

图4.4 济宁岩群钻孔柱状图

Fig.4.4 Drill core lithological column of the Jining Group

4.3.1.2 济宁岩群地球化学特征及形成的大地构造背景

化学成分分析结果（表4.1）表明，济宁岩群岩石普遍含有方解石，因此CO₂和烧失量较高。岩石化学成分变化较大，SiO₂37.25%～73.18%，TiO₂0.05%～0.76%，Al₂O₃1.33%～19.84%，Fe₂O₃＋FeO 2.28%～45.55%，MgO 0.6%～5.54%，CaO 0.39%～4.86%，Na₂O 0.14%～2.95%，K₂O 0.04%～5.20%。其中，富硅、碱，低铁、镁者为变质酸性火山岩；贫硅、铝、钛、碱，富铁者为碳酸盐含量高的泥灰岩成分的变质岩；富铝、钾、钙、镁者为泥质变质岩。

稀土元素球粒陨石标准化型式（图4.5）呈右倾斜线，显示了轻稀土富集、重稀土平坦、无或具轻微铕异常、轻微正钕异常的特点，与澳大利亚后太古沉积岩稀土元素平均值和大陆上地壳稀土元素平均值型式相似。

微量元素组成，富K、Rb、Ba、Ce，贫Sr、Nb、P、Ti、Cr。在相对于洋中脊玄武岩标准化的蛛网图上（图4.5），Sr、Nb、P、Ti、Cr呈显著的“V”形，指示斜长石、磷灰石、钛铁矿等矿物含量少；Rb、Ce呈明显的尖峰，指示绢云母、榍石含量较高。曲线型式具有拉张环境的特点。

济宁岩群岩石化学成分在F₁-F₂判别图解中，主要投点于活动大陆边缘区和大陆岛弧区；在SiO₂-log（K₂O/Na₂O）图解中，投点于活动大陆边缘和被动大陆边缘区界限两侧（图3.22）。结合济宁群中含较多火山物质及微量元素、稀土元素地球化学特征，综合分析认为，济宁岩群总体形成于活动大陆边缘拉张构造背景。

表4.1 济宁岩群样品的全岩主元素、微量元素和稀土元素化学分析结果　Table4.1 Geochemical analyses of the rocks belong to the Jining Group，including major elements（wt.%），trace elements，and rare earth elements（μg/g）

续表

注：分析测试单位及分析方法同表3.1。

图4.5 济宁岩群岩石的稀土元素球粒陨石标准化型式和微量元素N-MORB 标准化型式

Fig.4.5 Chondrite-normalized REE patterns and N-MORB normalized trace element spider diagram of the Jining Group metamorphic rocks

稀土曲线图中位置靠上的虚线为澳大利亚后太古沉积岩稀土元素平均值（McLennan，1989），位置靠下的虚线是大陆上地壳稀土元素平均值（Taylor and Mclennan，1981），其他为本文样品，对比样品的原始数据转引自Rollinson^[66]

4.3.1.3 济宁岩群形成时代

前人获得济宁群中的变质火山岩全岩K-Ar同位素年龄为1709.5Ma，千枚岩Rb-Sr全岩等时线年龄1753Ma；发现有光面球藻、厚缘小球藻及瘤面球藻等超微体古植物化石，并认为可与长城系中的微古植物组合对比。综合考虑同位素年龄和微古植物化石特征，笔者认为济宁岩群的形成时代可暂置于中元古代早期。

4.3.2 鲁西基性岩墙群

由辉绿岩组成，分布于鲁西地块前寒武纪基底区，常集中成群分布，主要为一系列北北东—近南北向展布的基性岩墙。在苍山、杨谢、野店等地分布较集中，岩墙长百余米至5km，宽1～20m，局部宽度可达220m。

王岳军等对基性岩墙的地球化学特征作了较详细研究^[67]，样品的SiO₂为51.86%～63.83%，MgO为5.62%～6.39%，Al₂O₃为12.9%～13.9%，FeO^＊（全铁）为11.04%～12.18%，K₂O为1.36%～2.30%，Na₂O＋K₂O为3.63%～5.52%，K₂O/Na₂O为0.5～0.78，TiO₂＝2.02%～2.24%，Mg＝0.47～0.51，Cr为（192～244）×10^-6，Ni为（84～103）×10^-6，属亚碱性玄武岩和玄武安山岩系。它们相对于MORB具有相对低的FeO^＊和相对高的Al₂O₃，而相对于弧后盆地玄武岩则表现为相对高的FeO^＊、TiO₂和相对低的Al₂O₃。微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素地球化学特征均表明基性岩墙具弧火山和MORB双重地球化学属性。与日本海弧后盆地玄武岩相似。

元古宙华北克拉通内广泛发育未变质变形的基性岩墙群，对于其形成的构造背景有两种不同的认识。一种观点认为，基性岩脉是Columbia超大陆裂解时地幔柱作用下的同期同构造产物；另一种观点认为，基性岩脉是陆块碰撞后陆内伸展作用的产物^[67]。鲁西地区傲徕山岩浆活动带广泛发育的同碰撞花岗岩，证明古元古代发生了强烈的碰撞造山作用，因此笔者同意基性岩墙是弧-陆碰撞后伸展作用的结果。

前人在地质填图过程中，认识到鲁西基性岩墙的重要性，在将其作为填图单位划分出来的同时，对其进行了K-Ar、Rb-Sr和Sm-Nd同位素测年，年龄范围为1906～1149Ma^[10，68]，结合地质体之间的接触关系认为基性岩墙形成于中元古代。近年来，部分研究者测得了一些高精度锆石U-Pb年龄数据：侯贵廷等^[69]测得莱芜辉绿岩岩墙锆石SHRIMP谐和年龄为1139±25Ma和1157±18Ma，泰山红门辉绿岩墙锆石SHRIMP年龄为1837±18Ma；王岳军等^[67]测得蒙阴野店激光ICP-MS锆石U-Pb年龄为1841±17Ma。可见，鲁西基性岩墙群可分为两期，早期岩墙形成于中元古代初，与研究者们普遍认可的华北克拉通1.8Ga基性岩墙群^{[38，63，70]}形成时代一致；晚期岩墙形成于中元古代晚期，与Mekenzie巨型岩墙群的形成时间相近，也与华北克拉通中新元古代第二期伸展事件^[63]接近。但两期基性岩墙群的关系、分布规律和野外识别标志目前尚不清楚。

4.3.3 海阳所幔源岩浆杂岩

由蛇纹石化变辉橄岩、变辉石角闪石岩、变辉长岩、闪长岩、石英闪长岩和斜长花岗岩组成，以变辉长岩为主（约占50%），呈大小不等的包体状包于苏鲁造山带新元古代花岗岩中，各种岩性常组合成带状密集区断续分布。

岩石化学成分在FAM图解中（图4.6a），投点于拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩界线附近，由早期侵入体至晚期侵入体显示了由富镁向富铁再向富钠、钾方向演化的特点。

图4.6 海阳所幔源岩浆杂岩的FAM图解（a）和稀土元素球粒陨石标准化型式（b）

Fig.4.6 （a）FAM diagram and（b）Chondrite-normalized REE patterns of the Haiyangsuo Complex

1—斜长花岗岩；2—石英闪长岩；3—闪长岩；4—变辉长岩；5—角闪石岩；6—变辉橄榄岩；

TH—拉斑玄武岩系；CA—钙碱性岩系；原始数据据宋明春等^[10]

关于海阳所幔源岩浆杂岩的成因尚有争议，一种观点认为青岛仰口及乳山海阳所一带的超镁铁质岩是蛇绿岩的组成部分^[71，72]，认为乳山前岛一带的石英岩是蛇绿岩套中的硅质岩^[73]；另一种观点认为是幔源岩浆杂岩^[74～76]。

海阳所杂岩各岩体的岩石化学特征及早期岩体较低的稀土总量，较平坦型的稀土配分模式（图4.6b）指示其来源于亏损的地幔源区。后期岩体稀土总量增高，轻、重稀土比值增大的特点，反映了分异结晶作用的存在。小屯斜长花岗岩显著的正铕异常显示了残余岩浆的特点，是典型的幔源花岗岩类^[77]。采用Wells的二辉石温度计与Bertrand等的斜方辉石—石榴石压力计，计算出梭罗树辉橄岩的平衡温压值，温度介于784～913℃之间（平均856℃），压力变化介于1.863～1.982GPa之间，相当于52～59km深度^[74]。幔源岩浆杂岩的岩石组合与G.蒂申多夫划分的洋内裂谷作用造成的岩浆组合相吻合，其所处的大地构造背景也指示了裂谷存在的可能性。因此，幔源岩浆杂岩可能是上地幔岩浆沿裂谷上侵并分异形成的。

海阳所幔源岩浆杂岩同位素年龄年龄范围是1742～1282Ma^[10]，但可信度高的为测自斜长花岗岩的锆石U-Pb年龄（1370.6Ma^[77]）和变辉橄岩的Sm-Nd等时线年龄（1282Ma）。