中太古代残留陆块——沂水和唐家庄古陆核

3.3.1 沂水古陆核

沂水古陆核是山东省保存最为古老的残留陆核，分布于沂沭断裂带内沂水县城以东地区。由沂水岩群变质表壳岩组成，在沂水紫苏花岗岩中呈包体产出。在沂水严家官庄斜长角闪岩中，测得Sm-Nd同位素模式年龄为3133Ma，是目前山东境内获得的同位素年龄最大值。采自沂水岩群的样品（斜长角闪岩），测得Sm-Nd同位素等时线年龄范围为2997～2761Ma^[41]。

沂水岩群划分为石山官庄岩组和林家官庄岩组。石山官庄岩组主要岩性为角闪二辉辉石岩、石榴二辉斜长角闪岩、角闪二辉麻粒岩及紫苏磁铁石英岩，其原岩为由超镁铁质-镁铁质火山岩与泥质或中酸性凝灰质、泥质砂岩夹条带状硅铁质岩石组成的一套火山-沉积建造；林家官庄岩组岩性以黑云变粒岩、含透辉石（或紫苏辉石）斜长角闪岩为主，少量斜长角闪岩、角闪变粒岩，其原岩主要为拉斑玄武岩与泥质或中酸性凝灰质沉积岩系。沂水群变质程度达麻粒岩相。在沂水岩群中常见到露头尺度的紧闭同斜顶厚小褶皱等构造，反映出褶皱变形时，岩石处于较高的塑性状态，显示固态流变的特征。

沂水岩群斜长角闪岩和麻粒岩的化学成分具有富铁、镁的特点。在（Fe^∗＋Ti）-Al-Mg图解和FeO^∗-（Na₂O＋K₂O）-MgO图解上，分别主要投点于高铁拉斑玄武岩区和拉斑玄武岩与钙碱性玄武岩界限附近（图3.5），表明斜长角闪岩和麻粒岩的原岩多为富铁的拉斑玄武岩；在TiO₂-K₂O-P₂O₅图解和Ti₂O-MnO-P₂O₅图解中（图3.6），分别投点于低钾拉斑玄武岩、钙碱性岩群区和岛弧拉斑玄武岩及岛弧钙碱性玄武岩区；在部分主元素地球化学图解中，分别投点于洋岛火山岩和洋中脊火山岩区（图3.7a）、岛弧拉斑玄武岩和洋中脊拉斑玄武岩区（图3.7b）、及拉斑玄武岩系和钙碱性玄武岩系区（图3.7c）。可见，沂水岩群斜长角闪岩既有拉斑玄武岩又有钙碱性玄武岩，总体显示岛弧火山岩的化学成分特征。

斜长角闪岩的稀土元素模式（图3.7）可大致分为两类^[41]：一类为稀土平坦型，它们的ΣREE较低，各元素多为球粒陨石的10倍左右，轻重稀土分馏不明显；另一类为轻稀土富集型，其ΣREE较高，轻重稀土分馏明显。前者与太古宙绿岩带内的TH1型拉斑玄武岩的稀土特征类似，后者则类似于TH2型拉斑玄武岩。我国华北克拉通太古宙变质地体内两种稀土模式的基性火山岩共存是一种较为普遍的现象，这很可能与地幔源区的不均一性有关。不同的稀土特征反映了岩石形成于不同的构造环境，研究表明^[41]，N型洋中脊拉斑玄武岩以轻稀土强烈亏损为特征，而大陆拉斑玄武岩和岛弧拉斑玄武岩及弧后盆地玄武岩的稀土特征具有相似性，轻稀土富集型和轻稀土亏损型都可以出现。本区斜长角闪岩的稀土特征明显不同于洋中脊玄武岩，因此不可能形成于洋中脊环境。沂水岩群稀土特征明显不同的两类变质玄武岩的一个共同特点是富集大离子亲石元素^[41]。岛弧环境由于洋壳俯冲过程中脱水淋滤使上覆亏损地幔受到交代，可以导致大离子亲石元素相对富集^[19]。

图3.5（Fe^∗＋Ti）-Al-Mg图解（a）和FeO^∗-（Na₂O＋K₂O）-MgO图解（b）

（底图分别据Jensen，1976和T.N.Irvine，1971）

Fig.3-5 （Fe^∗＋Ti）-Al-Mg diagram（a）and FeO-（Na₂O＋K₂O）-MgO diagram show the classification of basic and ultra-basic（after Jensen 1976 and Irvine 1972 respectively）

1—胶东岩群；2—唐家庄岩群；3—泰山岩群斜长角闪岩；4—泰山岩群超镁铁质岩；5—沂水岩群；6—莱州基性-超基性岩组合；7—马连庄基性-超基性岩组合；8—官地洼基性-超基性岩组合；9—南涝坡基性-超基性岩组合；10—万山庄基性-超基性岩组合；11—红门闪长岩；A1—高铁拉斑玄武岩；A2—高镁拉斑玄武岩；B—钙碱性岩；C1—玄武质科马提岩；C2—超镁铁质科马提岩；TH—拉斑玄武岩系；CA—钙碱性岩系

图3.6 早前寒武纪基性岩的TiO₂-K₂O-P₂O₅图解和TiO₂-MnO-P₂O₅图解

（底图分别据Pearce et al.，1973和Mullen，1983）

Fig.3.6 TiO₂-K₂O-P₂O₅and TiO₂-MnO-P₂O₅diagrams show the possible tectonic setting for the Early Precambrian mafic rocks（after Pearce et al.1973 and Mullen 1983 respectively）

图中符号的说明同图3.5；A—“大洋岩”（狭义的）；B—“非大洋岩”：OFP—洋底玄武岩；LKT—低钾拉斑玄武岩；C—A钙-碱岩群；MORB—洋脊玄武岩；OIT—洋岛拉斑玄武岩；OIA—洋岛碱性玄武岩；IAT—岛弧拉斑玄武岩；CAB—钙碱性玄武岩（岛弧）

图3.7 早前寒武纪基性岩的主元素地球化学图解

（底图分别据Pearce，1977；Glassily，1974和A.Miyashiro，1974）

Fig.3-7 Diagram of Major elements of the Early Precambrian mafic rocks

（after Pearce 1977，Glassily 1974，and Miyashiro 1974，respectively）

图中符号的说明同图3.5；A—洋中脊火山岩；B—洋岛火山岩；C—大陆火山岩；D—岛弧扩张中心火山岩；E—造山带火山岩；MORB—洋中脊拉斑玄武岩；OIB—洋岛拉斑玄武岩；IAT—岛弧拉斑玄武岩区；TH—拉斑玄武岩系；CA—钙碱性玄武岩系

图3.8 沂水岩群斜长角闪岩稀土模式图^[41]

Fig.3.8 Chondrite-normalized REE distribution patterns of the amphibolites from the Yishui Group complex^[41]

综合考虑本区斜长角闪岩的主元素地球化学、稀土元素和大例子亲石元素的特点，认为它们形成于类似现代岛弧系统的环境。

3.3.2 唐家庄古陆核

主要分布于莱西唐家庄—栖霞鸡冠山一带，由于被后期新太古代侵入岩严重破坏，而呈长径几米至几百米的包体分布，个别包体长径千余米。古陆核由唐家庄岩群和官地洼变基性—超基性岩组成。唐家庄岩群磁铁石英岩Sm-Nd模式年龄为2763～2846Ma，官地洼变橄榄辉长岩的Sm-Nd模式年龄为2839～2904Ma^[10]。

唐家庄岩群呈零星的包体状残存于新太古代栖霞片麻岩套中。主要岩性为磁铁石英岩、黑云（角闪）变粒岩，磁铁紫苏斜长麻粒岩、石榴二辉麻粒岩、斜长角闪岩、磁铁二辉麻粒岩。变质程度达麻粒岩相，其原岩以中基性、中酸性火山岩为主夹硅铁建造。

唐家庄岩群的岩石组合、形成时代和地球化学成分与沂水岩群具有相似的特点，在有关化学成分图解上分别投点于高铁拉斑玄武岩区、拉斑玄武岩区、“大洋岩”区、洋岛火山岩区、岛弧拉斑玄武岩区和拉斑玄武岩系（图3.5，图3.6，图3.7）中，指示其形成于岛弧环境。

官地洼变基性—超基性岩由变橄榄岩、变橄榄辉石岩和变辉长岩组成，是一组幔源基性—超基性岩组合，在有关化学成分图解上分别投点于超镁铁质科马提岩区、高镁拉斑玄武岩区、拉斑玄武岩区、钙碱性岩群区、岛弧拉斑玄武岩区、洋中脊火山岩区和钙碱性岩系区（图3.5，图3.6，图3.7）中，同样具有岛弧环境的特点。

3.3.3 中太古代构造变形

中太古代构造是山东省最古老的构造形迹，在后期构造运动中被多次改造，仅在沂水古陆核中尚有保留。沂水一带现在的透入性构造，至少可见三期面理：S₀是沂水岩群的沉积层理，它现在的产状是100°～170°∠40°～60°，局部发生倒转；S₁是以S₀为变形面的第一期韧性变形面或片理面，以条带、片麻理等形式存在；S₂是最广泛的一期面理构造，与第二期褶皱轴面平行，以片麻理、条带等形式产出。

褶皱构造可分为二期，第一期褶皱主要发育于沂水岩群中，以沉积层理为变形面、褶皱形态多为二面角很小的紧闭同斜褶皱，转折端较圆滑，核部明显变厚，翼部变薄，核部与翼部厚度之比为3∶1～5∶1，总体反映被褶皱岩层塑性较高，为固态流变的产物，该期褶皱规模较小，有的仅几厘米至几十厘米；第二期褶皱构成了中太古代地质体的主体构造格架，其变形面为第一期褶皱形成的轴面面理，褶皱后形成宏观上可识别的复式背向形构造。

在沂水道托—小店子一带，紫苏花岗岩片麻理及其中的沂水岩群包体产状显示为一穹隆状复背形构造，长约7km，宽约6km，由一系列次级褶皱组成，根据276个片麻理产状投影，该背形枢纽产状80°∠40°（图3.9）。石山官庄倒转背形构造位于沂水县城东石山官庄—大山—九层岭一带，面积约30km²，核部为沂水岩群石山官庄岩组一段，紫苏花岗岩侵入其核部并受其控制，转折端核部发育“M”形褶皱，轴向70°～75°，中部轴向58°，轴面倾向南东，倾角50°～60°。

图3.9 道托-小店子背形片麻理极点投影

（据1∶5万高桥等幅区调报告，1997）

Fig.3.9 Stereographic projection of polar to foliation，which is folded giving rise to the Daotuo-Xiaodianzi fold

3.3.4 中太古代陆壳演化

虽然中太古代地质体大都遭受后期地质作用改造，保留的构造演化信息比较少，但根据前述资料仍可大致恢复中太古代地壳演化史。中太古代时山东地区存在沂水和唐家庄2个古陆核。在3000Ma以前，地壳初始发展阶段，地球表面温度高，地热梯度大，火山作用强烈，在地球逐渐冷却过程中，开始形成原始地壳，原始地壳受地幔对流影响，引起拉张，形成拉斑玄武岩与泥质＋中酸性火山岩夹少量BIF沉积岩系，构成火山沉积盆地。由于后期地质作用的严重破坏，其范围和规模尚不清楚。其所处的大地构造环境总体相当于岛弧环境。稍后在唐家庄岛弧有裂谷环境的幔源基性—超基性岩侵入。在2800Ma左右发生弧-弧或弧-陆碰撞，同时发生高温区域变质作用（麻粒岩相）、挤压褶皱及韧性剪切变形作用。从而在本区形成一个非均匀的古老基底，当时原始地壳表现为不成熟的过渡型地壳（可能相当于玄武质-安山质基底）。这一过程形成了本区的太古宙高级区。总之，中太古代是小区域尺度的初始陆壳形成的主要时期，为由中基性岩组成的不成熟陆壳。