山东半岛的中太古代岩层仅有一些零星出露,如沂水、栖霞县等地已发现有大于2800Ma的岩石。其它地区未见基岩露头。本节根据航空磁异常结合地质上的推断,提出在山东半岛的北部边缘存在中太古代古陆的想法,其目的是想引起同行们的重视和讨论,促进这一地区太古宙地质的区域研究工作。我们主要基于如下一些依据和联想:
一、沂水断裂的中太古代岩块
1986年山东地质八队在沂水断裂带进行1/5万填图时,将沂水县城东分布的麻粒岩、含辉石斜长角闪岩、紫苏花岗岩及花岗岩岩石组合,称为沂水群。张宗清等在沂水东南的林家官庄村附近的含辉石斜长角闪岩、斜长角闪岩进行了Sm-Nd年龄测定,获得Sm-Nd全岩等时线年龄为2970Ma±78Ma,从而肯定了该区有中太古代岩石的存在。另据山东地质八队资料,沂水县城东羊圈一带的紫苏花岗岩的锆石U-Pb不一致线年龄为2760Ma和2706Ma,羊圈东5个黑云二辉片麻岩的全岩Rb-Sr年龄为2760Ma。因此,从同位素年龄测定结果来看,除了林家官庄一带的角闪质岩石属中太古代外,其它地区的年龄结果应属新太古代。
从该区太古宙角闪质岩石的产状来看,它们呈大小不等、形态也不规则的条状或块状体被包于花岗岩中,很可能是新太古代花岗岩侵位时的捕虏体,目前还难以肯定在沂水断裂带内中太古代岩层的分布范围有多大?尚需进一步研究。
沈其韩等(1992)对沂水地区的麻粒岩相岩石进行的岩石学、矿物学及地球化学等方面的研究表明,它们与泰山地区的新太古代泰山岩群具有完全不同的地质特征和构造环境。如何研究两种完全不同特征的太古宙地质体的时、空关系及形成的区域构造背景是当前急待解决的关键性基础地质问题。
二、山东东北栖霞附近的中太古代岩块
栖霞县东南的中太古代岩块,呈北西—南东向展布,长约10km,宽约3~6km的不规则碎块。岩块的周边均被剪切带和断裂切断(图2—28)。组成岩块的岩石有响东夼英云闪长质片麻岩、黄崖底黑云斜长片麻岩和老灵山花岗岩。从图2—28中可以看出,中太古代的岩块被夹持于新太古代胶东群褶皱体中。胶东群至少经历了两期褶皱变形作用,早期为北西—南东向的紧闭同斜褶皱,晚期,在近南北向挤压作用下形成近东西向的条形宽缓褶皱。因此,栖霞东南的中太古代岩块,是胶东群在深部褶皱变形过程中,由于构造作用将中太古代岩层挤入成为构造楔夹持于胶东群中,反映地壳深部构造相的特点。
图2—28 栖霞地区地质图 (据山东省地矿局区调队修编)
1—第四系;2—第三系玄武岩;3—古元古代粉子山群石墨云母片岩;4—胶东群黑云斜长片麻岩、变粒岩;5—胶东群斜长角闪岩;6—中太古代角闪黑云斜长片麻岩;7—中太古代英云闪长片麻岩(糜棱岩);8—中太古代老灵山花岗岩;9—新太古代花岗岩;10—新太古代英云闪长岩;11—元古宙基性岩;12—剪切带;13—断层;14—破碎带;15—褶皱枢纽倾向
目前已在该区获得3个大于2800Ma的锆石U-Pb年龄数据。山东区调队四分队在进行1/5万栖霞幅地质填图时,在响东夼、黄崖底两处的片麻岩采样,经地科院地质所同位素实验室测定,分别获得2858Ma和2817Ma两条锆石U-Pb不一致线年龄。锆石的自形程度好,干净透明,至少说明这些岩石在2800Ma前已经变质,应属中太古代。作者等对侵入于响东夼片麻岩的老灵山花岗岩的锆石,由宋彪用单颗粒逐层蒸发法,测得2831Ma年龄,这一结果更说明响东夼片麻岩的时代应属中太古代。
栖霞东南的响东夼、黄崖底、陈家的片麻岩的主要化学成分如表2—8,稀土元素含量如表2—9。它们的主要矿物组成为斜长石(An20~25),含量60%左右,斜长石为半自形,聚片双晶常见,多被压碎或弯曲,石英为它形粒状,受构造挤压拉长呈细条纹状,含量25%~30%,黑云母、角闪石含量较少,多已绿泥石化。它们在An—Ab—Or图上,投入英云闪长岩区(图2—29)。它们的稀土图谱可分为两类(图2—30),有轻重稀土分馏显著者,轻稀土富集,重稀土亏损,无Eu异带。另一类为轻稀土富集,重稀土平坦(一般为球粒陨石的10倍左右)。
表2—8 栖霞东南中太古代岩石化学成分(%)
表2—9 栖霞东南中太古代岩石稀土元素
图2—29 栖霞附近中太古代岩石Ab—Ab—Or图
图2—30 栖霞附近中太古代岩石稀土图谱
老灵山花岗岩主要化学成分如表2—8,中粒花岗结构,块状构造。主要矿物组成为斜长石(An10~20),含量40%,微斜长石半自形,含量10%~20%,石英为它形粒状,含量30%左右。暗色矿物为黑云母,量少,多绿泥石化,在An—Ab—Or图上(图2—29)投入奥长花岗岩区。稀土元素图谱表现为轻稀土富集,重稀土亏损,并有明显的Eu正异常。
上述中太古代岩石的特征表明,它们主要为TTG岩系,具有一般岩浆岩的矿物成分、结构构造特征,为中太古代硅铝质陆壳增生事件的产物。该区是否有像龙岗、铁架山穹隆那样相似成因和规模的花岗质陆壳,是今后值得深入研究的。如果联系到沂水地区的麻粒岩,镁铁质岩石,以及莱阳北部唐家庄一带的麻粒岩相岩石的出现,其区域背景可以同龙岗、铁架山地区对比。推测在胶北地区,胶东岩群之下有掩覆的中太古代硅铝壳基底是完全可能的。
三、对埕宁地区航磁异常的重新认识
在山东半岛西北部黄河入海口一带,有一规模较大的航磁异常区长300km余,宽50~100km(图2—31),王延忠称埕宁异常。该异常以+10伽马值封闭的形态为鲸鱼形,鱼头在无极县附近,鱼身和鱼尾向东南方向偏移。靠北的一支鱼尾向东延至掖县以北的海中。该异常为1959年地质部航磁904队发现,后经石油系统钻孔揭露证实,9个钻孔在不同深度(727~2558m)均见到前震旦纪片麻岩、花岗岩(图2—32)。
对这些前寒武纪花岗岩至今未获得同位素年龄,它们的地质时代至今不明。曹国权(1996)认为它可能属泰山岩群。我们初步分析认为,该异常可能不属于泰山群,有可能是被该区古生界盖层隐伏的中太古代陆块。主要依据是:
1.该异常为正高磁异常,它与鲁西泰山地区已出露的泰山杂岩的磁异常不同。埕宁磁异常磁场强度大,为一完整的正磁异常区,而泰山杂岩则为较低的正异常,它们的磁场强度相差很大,无法对比。埕宁异常上部有2000余米的盖层,但它的强度仍很大,这只能表明埕宁异常不可能是泰山岩群引起的。
图2—31 渤海湾埕宁航磁异常图 (据地质部航空物探大队,1981)
图2—32 埕宁地区航磁∆Ta异常、基岩地质叠合图(百万分之一) (据王延忠,1990)
1—白垩系;2—侏罗系;3—石炭—二叠系;4—寒武—奥陶系;5—前震旦系;6—断层;7—推测正断层;8—性质不明断层;9—推断地层界线;10—推断不正合界线;11—钻孔号及地层埋深(米);12—航磁∆Ta等值线及伽马数值
2.埕宁异常经上延20km之后,仍然保留了原有异常形态,表明引起该异常的强度很大,延伸很深,上延后的异常特征同鞍山铁架山航磁异常,冀东麻粒岩区异常均有相似之处。
3.从山东区域构造分析,在埕宁异常的南部为泰山杂岩,泰山杂岩呈明显的NW—SE走向,片麻理倾向南西,泰山杂岩的花岗岩岩石的分布,以及变质火山岩的条块均表现为NW走向。泰山杂岩的区域变形明显与NE—SW方向的挤压有关。北东方向的挤压力来自何处?我们认为是因为在泰山杂岩的北面有一个古老的陆块存在,是它控制了泰山岛弧杂岩的分布,以及构造变形的区域方位。