针对古太平洋板块俯冲—华北克拉通破坏与岩浆作用、爆发式金成矿耦合关系这一关键科学问题,本文综合运用岩相学分析、地球化学示踪、高精度地质年代学测定及三维地质建模等技术手段,对胶东地区晚中生代岩浆岩序列开展系统性研究,构建年代学格架,解析岩浆岩序列成因及地球化学属性演变规律,剖析赋矿断裂及与成矿有关花岗岩体的三维形态特征,确定矿体赋存位置与断裂构造产状变化的关系,并探讨构造背景-岩浆活动-矿床成因的时空耦合关系,以深化胶东大规模金矿成因及找矿规律认识。通过多学科交叉研究,取得以下主要成果: 1.构建了胶东地区晚中生代岩浆岩序列年龄图谱,查明各岩浆岩序列源区性质 系统梳理区域晚中生代玲珑、郭家岭、伟德山及崂山序列花岗岩类的时空分布及岩石学特征,综合集成前人高精度测年数据,构建了胶东地区晚中生代岩浆岩序列年龄图谱。将其划分为四个岩浆活动阶段:晚侏罗世(166-149 Ma)玲珑序列、早白垩世早期(132-126 Ma)郭家岭序列、早白垩世晚期伟德山序列(121-108 Ma)及崂山序列(120-114 Ma)。 玲珑序列花岗岩类由增厚的下地壳原地-半原地重熔形成,物质来源于扬子、华北克拉通基底及苏鲁造山带成分;郭家岭序列花岗岩类由富集岩石圈地幔部分熔融,与壳源岩浆混合及结晶分异形成,同期埃达克质铁镁质包体是由深部岩浆房中岩石圈地幔源玄武岩浆与壳源岩浆混合形成;伟德山序列花岗岩类源自再循环大陆地壳物质部分熔融和富集岩石圈地幔,而同期岛弧质包体的基性成分源于华北克拉通交代岩石圈地幔部分熔融。在伟德山序列形成过程中,下地壳古老基底部分熔融与幔源岩浆未发生明显混合,上升侵位形成崂山序列花岗岩类。 2.新发现周官地区幔源高镁闪长岩,提出花岗岩类源区属性和地幔性质转换为金成矿提供有利条件的认识 在周官地区新发现了早白垩世晚期幔源高镁闪长岩,成岩年龄为119-118 Ma,与伟德山序列花岗岩类及金矿的成岩、成矿时代一致,系古太平洋俯冲背景的地幔楔环境下,富集岩石圈地幔部分熔融。 综合区域中基性脉岩及火山岩研究,胶东晚中生代花岗岩类地球化学演化呈现规律性递变:岩石系列从高钾钙碱性向橄榄安粗岩过渡,微量元素具高Ba-Sr→低Ba-Sr、高Sr/Y(低Y)→低Sr/Y(高Y)特征;铕异常由弱正异常转为负异常,成因类型由埃达克质向岛弧质演化,呈现S型→I型→A型转变,物源组分从复杂趋向单一。同位素体系同步显示地幔属性由EMⅡ型向EMⅠ型转变,揭示幔源区从富集型向亏损型演化,暗示动力学体制由岩石圈地幔优势向软流圈主导过渡。 胶东金矿床及相关岩浆岩的时空分布指示,成矿作用发生于由埃达克质向岛弧质花岗岩和A型花岗岩演变的岩浆活动过渡或转换时期,提出晚中生代花岗岩类源区属性和地幔性质转换为大规模金成矿提供了有利条件。 3.建立了胶西北地区和典型金矿床三维地质模型,揭示了断裂产状变化控制金矿体/床的空间分布规律 胶西北三维地质模型显示,与金成矿有关的玲珑、郭家岭和伟德山序列花岗岩体分别呈似层状、楔形和塔形。3条控矿断裂(三山岛、焦家和招平)均呈由浅部至深部倾角逐渐变缓而且陡缓交替变化的铲式断裂特征,金矿体赋存于断裂倾角陡缓转折部位的半封闭扩容空间。 3个巨型-超巨型金矿床(三山岛、焦家和玲南—水旺庄)三维地质建模分析认为:其主矿体赋存于控矿断裂倾角阶梯状变化的相对缓倾角段,断裂倾角变化的差值越大矿化富集程度越高,金矿化富集区主要位于断裂表面变化率大的部位。断裂倾角阶梯变化及相对缓倾角部位是胶东破碎带蚀变岩型金矿成矿的有利部位,断裂倾角20°-50°、表面变化率≥0.91是深部找矿的目标靶区。 胶东与成矿有关花岗岩体和赋矿断裂的三维形态以及大规模金成矿作用是区域热隆-伸展构造的结果。约120 Ma时,胶东半岛岩石圈拆沉/减薄加剧,高强度的岩浆活动为金耦合成矿提供了必要的赋矿和热驱动条件,岩石圈拆沉与伸展体制促使中上地壳内郯庐断裂次级构造系统广泛发育,为含金流体汇聚提供优势通道与储集空间,从而控制金矿化空间分布格局。 4.初步提出“复合造山系统叠加成矿”认识,金矿形成于大陆内部多重构造复合域和构造体制时空转换区间 初步提出“复合造山系统叠加成矿”新认识,揭示胶东金矿集区是中生代太平洋构造域与苏鲁造山带复合叠加的构造-岩浆-成矿产物。具体表现为:晚三叠世苏鲁超高压变质带碰撞造山基础上,晚中生代太平洋板块俯冲引发陆缘活化改造,形成多阶段构造-岩浆-成矿事件的时空耦合。 早侏罗世起,古太平洋板块以NW方向向欧亚板块快速低角度俯冲,导致由多来源物质混合组成的胶东下地壳不断增厚,高温高压条件下原地-半原地重熔生成玲珑序列埃达克质花岗岩类。早白垩世早期构造体制转变初期,地壳生长达到顶峰,原低角度俯冲的大洋板块倾角变陡,前端回撤,导致岩石圈地幔失稳拆沉,软流圈上涌诱发减压熔融和局部伸展,壳幔岩浆混合形成郭家岭序列。郭家岭、伟德山序列铁镁质包体的基性成分由岩石圈地幔向交代岩石圈地幔转变,也标志着由大洋板块回撤引发的下地壳持续伸展熔融或剥离。伟德山、崂山序列花岗岩类形成于俯冲板块快速回撤阶段,是岩石圈伸展减薄体制下构造背景与岩浆成因的耦合响应。 胶东半岛晚侏罗世-早白垩世岩浆活动展现了由华北-扬子板块碰撞向古太平洋板块俯冲过渡的地球动力学演化过程,即地壳增厚到岩石圈减薄,挤压环境到伸展环境交替变化。早白垩世早期岩浆活动反映了板块碰撞导致的地壳生长/增厚开始向伸展环境过渡,晚期岩浆活动是对伸展构造机制驱动下克拉通破坏的积极响应。