根据各期岩浆活动背景的分析判别,结合区域地质构造特征,总结胶东中生代成岩成矿动力学演化史,大致包括以下6期。
(1)陆陆碰撞造山期
三叠纪早期,与全球板块汇聚大背景相统一,扬子板块向华北板块开始碰撞,随后阿坝、羌塘、印度、南华板块尾随拼贴,造成了强大的南北向挤压力(陈衍景等,2004),并随之发生俯冲造山。大约240~220Ma期间,苏鲁超高压变质作用发生,形成一套超高压变质岩系(郭敬辉等,2005)。随后,强烈的折返,区内进入后造山期,超高压变质带快速抬升,至218Ma回至中地壳。由于快速回升,幔源岩浆随之快速上升侵位,形成一套富钾的正长岩-花岗岩系列岩石,至~205Ma三叠纪末花岗岩侵位,发生热液铍矿化,形成大疃刘家铍矿(?)(图2.25a)。碰撞带抬升用了大约20Ma。
(2)向活动陆缘转换、地壳增生期
侏罗纪早期,东南亚板块自东南向西北向华北板块碰撞(陈衍景,2004),引起了扬子板块再次向华北板块俯冲,同时古太平洋区域初形成,驱动伊泽奈奇板块自东南向欧亚板块低角度慢俯冲(郭春影,2010),开始时间可能在180~170Ma左右(Maruyama et al.,1997)。太平洋板块可能受南端扩张的影响,持续向华北板块俯冲,速度可达47mm/a,(Engebretson et al.,1985),地壳持续增厚。~160Ma起,增厚的地壳局部开始发生减薄,在北侧的辽西地区表现得较为明显(159±47Ma,Gao et al.,2004),并发生了富钾镁铁质岩浆活动,发育了一套煌斑岩群(155±4Ma,姜耀辉等,2005)。在鲁西地区发生了携带深源包体的中基性岩浆侵入活动(177±4Ma,Xu et al.,2004),说明鲁西岩石圈减薄可能早于胶东地区,证明了华北岩石圈减薄作用的时空不均一性(匡永生等,2012)。增厚的地壳发生熔融,生成地壳原地重熔型S型花岗质岩浆(王德滋等,2002),形成大型玲珑型花岗岩岩基;同时伴随有下地壳重熔型花岗岩浆(可能混合了部分幔源岩浆)沿断裂上升,底侵侵位,发育了浅成的小岩体及伴生的岩株、岩脉,由于NW-SE向应力作用发育了片麻状构造,胶东西部地区岩基上部玲珑花岗岩岩基与太古宙变质岩系接触带形成了中地壳不连续面,并局部在其基底发育低角度逆冲断层(张田等,2007),辽东地区也见有类似挤压变形构造(~143Ma,杨进辉等,2004);浅部小岩体、岩株、岩脉形成了斑岩型矿化(图2.25b)。大约至137Ma,扬子板块与华北板块完全拼合,东部地壳本期增厚事件也达到了顶峰,可能此期相当于张旗等(2001)的中国东部高原的形成期。
(3)地壳增生向垮塌转换期
中国东部岩石圈大规模拆沉(吴福元等,2000,2003;郭春影,2010;徐贵忠等,2001;翟明国等,2003;邓晋福等,2003;许文良等,2004;Xu et al.,2004;周新华等,2006;于学峰等,2012;李洪奎等,2013),大约自~137Ma开始。可能由于岩石圈拆沉减少了下插板块的阻力,伊泽奈奇板块俯冲加速,可达300mm/a,(Maruyama et al.,1997),同时也由于前者的阻挡和下插洋壳的重力下沉作用,俯冲角度变陡,并导致了郯庐断裂带发生大规模左旋平移,而处于其东侧上盘的胶北隆起和胶莱坳陷地区,由于地壳的不均一性,平移速度有所差距,逐渐形成了幔隆与幔凹,幔隆区下陷形成沉积盆地;幔凹区沿早期不连续面继续发育了低缓角度断层,并逐渐发育了与NW-SE向挤压应力向配套的一系列断裂构造。冷板片的俯冲引起蛇纹石等含水矿物脱水形成致密的含水镁硅酸盐相(陈斌等,2005)。孙丰月等(1995)指出,此期间成熟的冷洋壳的快速俯冲向地幔(深可达约660km)带入了丰富的水,形成大量的幔源C-H-O流体,水的加入导致地幔部分熔融,金等成矿物质进入饱和硫化物熔体相,形成金的上地幔源区,为金的成矿奠定了物质和流体基础。由于冷洋壳快速俯冲,其周围形成了明显的反向地热梯度,导致了地幔物质的对流,形成了上升幔流柱,引起岩石圈的拆沉、垮塌,软流圈上涌,下地壳与地幔混熔岩浆底侵,陆续发育了一套中性—中酸性侵入岩类,即郭家岭型花岗岩。鹊山地区可能在岩浆侵位上拱与重力滑脱作用下,在地壳较深层次形成韧性剪切带,地壳浅部层次形成拆离断层。同时,在地层发育地段形成与斑岩有关的铜铅锌(钼)矿化(图2.25c)。
图2.25 胶东中生代成岩成矿动力学演化模式图
NCP—华北板块;YZP—扬子板块;PP—伊泽奈奇板块;TLF—郯庐断裂
(4)岩石圈大规模拆沉、壳幔强烈作用期
125~115Ma期间(图2.25d),太平洋板块运动方向发生转变,转由南东东向北西西向欧亚大陆俯冲,在上升的幔流柱的影响下,岩石圈加剧拆沉,壳幔强烈作用(翟明国等,2003;吴福元等,2000,2003;Zhou et al.,2006)。区域应力场相对松弛,郯庐断裂性质逆转,由早先的左行压扭转为此时的右行剪切;早先次级压扭性NE向断裂,在局部走向偏NEE处出现张扭性空间(NNE向部位仍表现为压性,但已相对松弛,属封闭—半封闭空间)。壳幔重熔岩浆与幔源物质大规模迅速上升,携带了巨量金成矿物质的幔源C-H-O流体(孙丰月等,1995)与地壳大范围进行物质交换,在主构造带相对封闭空间由于交代作用充分形成蚀变岩型矿床,而在相对狭小张性空间仅以充填为主形成石英脉型矿床。
(5)陆缘弧俯冲作用期
115Ma左右,伊泽奈奇板块后退式俯冲,胶东地区处于大陆弧环境(图2.25e)。逐渐年轻的渐热的洋壳不断俯冲,岩浆作用向东南方向推进,主要沿大型断裂构造带发育了一套壳幔重熔型岩浆岩,形成了与之相关的斑岩型铜钼矿床,这在处于造山带更前缘的苏鲁造山带表现得更为明显。在幔隆区(盆地范围),下部熔浆沿断裂上升形成侵入体,陆续喷发形成了双峰式火山岩。
(6)弧后岩石圈强烈伸展期
至100Ma,伊泽奈奇-太平洋板块间洋中脊俯冲消亡,引起上地幔物质的再次强烈对流,此时中国东部处于SE-NW向的拉张状态(
总的来看,包括胶东在内的中国东部中生代几次大的构造活动,是与太平洋板块分别在156.6Ma、137Ma和97Ma3个增生期强烈活动是明显相对应的,这就是说中国东部在进入燕山运动期以来,其形成演化与成岩成矿主要受控于伊泽奈奇板块的俯冲作用影响(表2.4)。
值得注意的是,前述太平洋板块的6个主要增生期之间,相间隔的时间分别为约20Ma、40Ma、40Ma、20Ma、16Ma,即大致应以约20Ma发生一次规律增生循环,但在137~97Ma和97~58Ma之间则用了约2倍时间。从目前研究看,前面的137~97Ma之间的40Ma中,在约125~115Ma间发生了一次规模空前的岩石圈拆沉、幔源物质巨量上涌,形成了胶东地区举世瞩目的金集中区。刘燊(2004)的研究给出了一些线索,他通过对胶东地区基性脉岩及火山岩的综合研究认为,该区中生代地壳至少存在大致时间为140Ma、120Ma、100Ma和~80Ma的四次拉张过程,与前述分析相比较,前三个时间均有较好对应。那么问题是,在80~58Ma之间的这个~20Ma,胶东地区又到底发生了些什么地质作用呢?这是个值得深入思考的问题。