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在能源枯竭、经济发展和碳排放的三重压力下，寻找和开发新的清洁可再生能源愈发重要。地热资源作为一种清洁、稳定的可再生能源受到各国的广泛关注。地热资源在一定程度上可以用地表热流来反映。Birch等[1]结合岩石圈热结构，提出地表热流主要由地壳热流和地幔热流组成。在地壳热流研究中，Jaupart等[2]认为大陆地壳的平均热生产估计值低于1 μW/m3，Hasterok和Webb[3]认为花岗岩的热生产率平均为3.54 μW/m3，远高于大陆地壳的平均热量，花岗岩代表地壳总热生产率中明显的异常。花岗岩中异常的热量主要是由于放射性生热元素（U、Th和40K）的衰变产生，占地表热通量的很大一部分，并强烈影响地壳和岩石圈的热状态[4]。因此岩石中放射性元素衰变产生的热量是地热研究的关键[5]。放射性元素主要富集在上地壳中，岩浆活动和构造运动可以增加局部热流。山东地区位于太平洋西岸高热流带[6]，构造环境复杂，特别是中生代，地壳活动强烈，岩浆活动频繁，岩浆岩分布广泛，地热资源丰富。笔者以山东地区中生代岩浆岩为研究对象，分析岩浆岩中放射性元素的富集规律与大地热流的关系，以期为山东地区地热资源的开发和利用提供借鉴意义。
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1 山东地区中生代岩浆岩时空分布特征
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山东地区位于中国大陆东部，被郯庐断裂带划分为鲁东和鲁西两个明显不同的地块，其中鲁西地区和五莲—即墨断裂以北属于华北板块，五莲—即墨以南属于扬子板块[7]。山东地区地层发育较为齐全，以中、新生代地层出露最广。山东地区构造运动复杂，各时代岩浆岩均有出露，中、新太古代、中生代、新生代火山活动剧烈，其他年代均以岩浆侵入活动为主[8]。中生代扬子板块与华北板块俯冲碰撞，岩石圈强烈减薄，太平洋板块俯冲导致大规模的岩浆活动，岩浆岩出露面积广，约占全省陆地面积的20%[9]（图1）。强烈的构造和岩浆活动导致山东地区水热活动异常，地热资源丰富。
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图1 山东地区中生代岩浆岩分布（据文献[9]，有修改）
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Fig.1 Distribution of Mesozoic magmatic rocks in Shandong province (After citation[9], modified)
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1.1 时间分布特征
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如图2所示，山东地区中生代的岩浆活动可划分为晚三叠世、晚侏罗世、早白垩世、晚白垩世4个阶段，以早白垩世岩浆岩分布最广。
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晚三叠世岩浆岩主要分布在胶东地区，多为花岗岩类侵入体。晚侏罗世岩浆岩在胶东地区发育高锶花岗岩，在鲁西地区主要为高镁中基性侵入岩[8]。早白垩世侵入岩以花岗岩类规模最大，胶东地区可分为高Ba、Sr花岗岩类和富碱质花岗岩类；鲁西发育高镁闪长岩类、高钾钙碱性花岗岩类等[8]。火山岩总体为高钾碱钙性岩系—橄榄安粗岩系，不同区域的火山岩体具有不同的化学成分特点[8]。晚白垩世岩浆侵入强度减小，以喷出作用为主，主要发育高钛碱性玄武岩[8]。
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1.2 空间分布特征
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胶东地区和鲁西地区岩浆活动存在很大差异。胶东地区长期处于相对活动的华北板块东南缘，地质演化复杂，侵入岩体多成片分布，规模较大，以花岗岩类为主，其次为闪长岩类。火山岩受构造控制，分布在沂沭断裂带及其两侧的断陷型陆相火山岩盆地，以白垩纪为主。鲁西地区长期处于华北板块的内部，构造岩浆活动较弱，岩浆岩分布少，辉长岩类为主，其次为闪长岩，同时发育一定数量的碱性岩。火山岩以中、基性岩为主，分布于邹平、临朐等断陷盆地中，形成时间多在早白垩世。
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2 数据来源及处理方法
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本研究中使用的数据来自前人对山东地区中生代岩浆岩的研究结果，数据包括岩石类型、年龄、分布、主微量元素含量及大地热流值等，数据总计约为5000个。本研究通过对前人数据的整理汇总，进行大数据分析，提取与山东地区岩浆岩中与放射性元素Th、U含量相关的因素，借助Excel、Origin、Coreldraw等软件绘制图件让数据可视化，从而对数据加以详细研究和概括总结，进而得到放射性元素的富集特征及影响因素等结论。
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3 放射性元素富集特征
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放射性元素U、Th、40K是主要的生热元素，由于Th、U元素在岩浆岩中的含量及衰变产生的热量远高于40K[22]，对地表热流的贡献量大，所以主要以Th、U为研究对象。Th、U作为典型的不相容元素大离子亲石元素，在岩浆熔融过程中优先分配到熔体中，因而在花岗岩中最为富集，花岗岩中的副矿物为Th、U元素主要的载体，在Th、U元素进入矿物时分配系数也受到岩浆成分、物理化学条件的影响[23]，所以岩浆的源区和演化制约岩石中Th、U含量。具体到山东地区中生代的岩浆岩，其Th、U元素的丰度受很多因素的影响。
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3.1 不同岩性中放射性元素含量特征
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山东地区出露的侵入岩类型多样。分析结果显示（图3），在不同类型的侵入岩中，正长岩Th含量最高，Th含量可达20.38 μg/g，U含量可达2.74 μg/g，远超地壳岩石中Th、U的平均含量，山东地区正长岩出露较少，正长岩的样品数偏少，结果具有较大的不确定性。其次为花岗岩，Th含量可达15.52 μg/g，U含量可达3.33 μg/g；二长岩Th、U含量分别为8.44、1.56 μg/g；闪长岩Th、U含量为5.90、1.36 μg/g。基性岩中辉长岩Th、U含量较低，分别为1.26、0.34 μg/g，但部分地区出露的碱性辉长岩Th、U含量高，其含量可分别达19.50、2.95 μg/g。酸性岩和碱性岩中富集不相容元素，其Th、U元素丰度较高。除此之外，辉绿岩中Th、U含量较辉长岩高，分别为5.87、0.99 μg/g，但由于数据较少，可能存在较大误差。
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山东地区出露的火山岩类型多样。在流纹岩、英安岩、安山岩及玄武岩中，流纹岩的Th含量最高，Th含量平均为14.84 μg/g，U含量平均为2.02 μg/g；其次为英安岩，其Th、U含量分别为12.84、2.17 μg/g；安山岩含量较低，平均为6.11、1.51 μg/g；玄武岩的Th、U含量最低，分别为4.10、1.24 μg/g。粗面岩和粗安岩等碱性岩的Th、U含量相对较高。粗面岩的Th、U含量分别为14.30和1.91 μg/g；粗安岩的Th含量较粗面岩低，为9.14 μg/g，但其U含量稍高于粗面岩，为2.13 μg/g。该区出露的火山碎屑岩有流纹质凝灰岩和玄武质火山角砾岩，其Th、U含量高。流纹质凝灰岩Th、U含量分别为20.18、3.45 μg/g；玄武质火山角砾岩Th、U含量分别为10.71、2.04 μg/g。
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Th和U倾向于富集副矿物中，大多数副矿物富集于岩浆作用后期的产物中，即酸性岩中。因此酸性岩相较于基性岩，其放射性元素Th、U的含量较高。此外碱质含量的增加对放射性元素含量也具有一定的影响。在某些含碱质高的基性岩其放射性元素含量也很高。而在岩浆性质相似时，侵入岩和火山岩中放射性元素含量相差不大。
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3.2 不同时期岩浆岩放射性元素丰度特征
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胶东地区侵入岩广泛分布，前人对胶东地区侵入岩研究较多，数据较为丰富，所以以胶东地区侵入岩来研究放射性元素丰度的时代特征。三叠纪岩体的放射性元素丰度最高，侏罗纪岩体的放射性元素丰度最低，白垩纪岩体放射性元素丰度变化较大，这可能与岩石类型有关。晚三叠世岩浆岩以碱质含量较高为特征。晚侏罗世主要发育钙碱系列的侵入岩。早白垩世岩体分布广泛，类型复杂，部分高钾钙碱系列侵入体中Th、U含量高。
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研究的岩石年龄集中在110~150 Ma。岩石年龄主要由锆石定年得出。分析结果显示（图4），岩石年龄较小的，其Th、U元素含量相对较高，约在120 Ma，出现Th、U元素含量的峰值，此时正是岩浆活动的峰期，对应华北克拉通破坏高峰期。山东地区中生代岩浆岩演化过程存在着基性到酸性的旋回[10]，在此过程中SiO2含量逐渐富集，长英质含量的增加，也有利于Th、U元素的富集。
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3.3 不同地区放射性元素丰度特征
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分析结果所示（图5），胶东与鲁西地区的侵入岩Th、U丰度差异很大，胶东地区的Th、U含量明显高于鲁西地区。胶东地区Th含量平均为15.55 μg/g， U含量为3.24 μg/g；鲁西地区Th含量平均为3.09 μg/g，U含量为0.83 μg/g。胶东地区与鲁西地区的火山岩相比，Th、U含量差距不如侵入岩差距大，Th含量平均为13.74 μg/g，U含量为1.83 μg/g；鲁西地区Th含量平均为5.36 μg/g，U含量为1.37 μg/g。
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胶东地区岩浆岩的放射性元素丰度较鲁西地区高，主要是因为岩性不同。两者侵入岩岩性差异大，火山岩岩性较为接近，其侵入岩Th、U丰度差异明显，火山岩丰度差异较小，所以山东地区中生代岩浆岩的放射性元素含量受岩性影响明显。
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4 讨论
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4.1 主量元素与放射性元素丰度相关性
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火成岩样品中的热量随着SiO2和K2O含量的增加而增加，随着MgO等含量的增加而减少，由于产热元素在熔化过程中不兼容，在低度部分熔融时，它们往往会增加浓度，并在熔体开始结晶时留在熔体中，低度的部分熔融和结晶都倾向于增加熔体中的SiO2浓度，因此基性岩的热量产生往往较低[3]。在火成岩样品中，热含量随K2O含量的增加而增加，因为K是一种产生热量的元素，与U、Th浓度相对高度相关。
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分析结果显示（图6），岩石中w（SiO2）对Th、U 丰度存在一定的影响。w（SiO2）增加，Th、U含量有微弱的增加趋势，且SiO2与Th元素之间相关性更好，Th/U随w（SiO2）的增加呈现上升趋势。另外，在w（SiO2）约为68% 时，Th、U含量存在一个小的峰值，表明在w（SiO2）为68%时，岩石中Th、U元素丰度较高。
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岩石中碱质含量对Th、U丰度存在一定的影响。碱质含量增加，Th、U含量有较为明显的增加趋势，且与Th元素含量之间相关性更好。Na、K中，K元素对Th、U含量的影响性更大，Na元素对与Th、U元素含量影响性不大。
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随着SiO2含量的增多，Ca、Mg、Fe等元素含量一般会相对减少。Th、U元素与CaO、MgO含量的变化也表现出负相关的趋势。
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4.2 微量元素与放射性元素丰度相关性
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Th、U作为不相容元素，其含量变化与其他不相容元素有一定的相关性。分析结果中（图7），Rb等元素与Th、U元素均属于不相容元素，在岩浆熔融过程中倾向于在流体中富集，因此其含量具有一定的相关性。随着Rb等元素含量的增加，Th、U元素含量均呈现上升趋势。
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稀土元素具有亲石性，富硅体系中矿物/熔体间的分配系数一般高于基性体系。分析结果（图8）显示，Th、U元素随着稀土元素的逐渐富集其含量均呈现上升趋势，尤其是对于轻稀土元素，其变化趋势更加显著。研究样品的δEu主要集中在1附近，且可以比较明显的看出，相对富集Eu的部分Th、U含量较低，亏损Eu的部分Th、U含量较高。Eu的负异常通常被认为是斜长石和钾长石的结晶分离，这是碱性岩和酸性岩的特征，因此其Th、U含量较高。
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4.3 放射性元素丰度与大地热流的关系
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大地热流是以热传导的方式传递到地表的地球深部的能量，主要由地壳热流和地幔热流组成，地壳热流与地壳岩石中放射性生热元素U、Th、40K的放射性衰变生热有关，地幔热流为来源于地球深部的热量。因此放射性元素的丰度与大地热流值存在密切的关系。
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山东地区构造演化复杂，大地热流值较高。如图9所示，胶东地区整体的大地热流值较高，仅有极少处热流值低于65 mW/m2；鲁西地区整体热流值较胶东低，在鲁西地区中部，存在着大地热流的低值区，热流高值区属于潜凸地区[6]。
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在胶东地区（图9），大地热流值的高值区与岩浆岩的分布对应性较好；在鲁西地区，大地热流与岩浆岩体分布的对应性不好。在鲁西地区大地热流值高值区内，很少有岩浆岩的分布，但其大地热流值却很高，接近山东地区大地热流值的峰值。在鲁西地区中部，分布有晚侏罗纪和早白垩纪的岩浆岩体，但其大地热流值却是全省最低区。
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产生这种差异的原因，推测有以下几点：
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（1）岩浆岩的类型与分布。胶东地区和鲁西地区的岩浆岩岩性存在差异，胶东地区岩浆岩中放射性元素Th、U丰度高，鲁西地区整体偏低。另外胶东地区岩浆岩分布面积广、岩体厚度大；鲁西地区岩浆岩分布零散，岩体规模小，前者对大地热流的贡献明显。
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（2）地壳厚度。胶东地区较鲁西地区处于板块边缘，在中生代时地壳减薄达到峰值。胶东地区和鲁中北部热流高值区比鲁西中部热流低值区地壳普遍减薄约数千米，鲁西地壳最大厚度达40 km，一般为37~38 km，胶东地壳厚度为32~34 km [37]。因此胶东地区的地幔热流贡献值可能较鲁西地区高。
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（3）断裂及盖层条件。胶东地区构造作用强烈，各级断裂广泛存在，具有良好的导热条件，鲁西地区断裂不如胶东地区发育。鲁西地区大地热流高值区位于潜凸起区，具有良好的盖层条件，保温作用较好。所以山东地区岩浆岩中放射性元素与大地热流之间具有一定的相关性。但两者之间的关系，需要综合考虑岩体密度、地壳厚度等多种因素，这将作为揭示两者之间相关性的关键所在。
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5 结论
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（1）山东地区中生代岩浆活动强烈，受华北板块与扬子板块碰撞及太平洋板块向亚欧板块俯冲影响，形成一系列岩浆岩，其中以早白垩世岩体出露最为广泛。胶东地区岩浆岩以中酸性为主，其放射性元素Th、U含量较高；鲁西地区以偏基性为主，其放射性元素Th、U含量低。
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（2）放射性元素Th、U丰度受岩石中碱质含量的影响。岩石中碱质含量，尤其是钾含量高者，放射性元素Th、U丰度高。
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（3）放射性元素Th、U含量与部分元素含量存在一定的相关性。Th、U元素与Si、K存在较为明显的正相关，与Fe、Mg等存在较为明显的负相关；Th、U与Zr、Nb、Ta、Hf等不相容微量元素呈明显的正相关，与相容元素之间关系不明显；Th、U元素与稀土元素呈明显的正相关，轻稀土的相关性更好。
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（4）山东地区大地热流值与中生代岩浆岩分布具有一定的关系，岩浆岩分布的地方大地热流值较高。但在西部和北部大地热流值高值区，中生代岩浆岩几乎没有分布，这可能是受到地壳厚度与地幔热流的影响。
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参考文献
-
[1] BIRCH F,ROY R F,DECKER E R.Heat flow and thermal history in New York and New England[C]//ZEN E,WHITE W S,HADLEY J B,et al.Studies of the appalachian geology:Northern and Maritime Interscience.New York:Wiley-Interscience,1968,437-451.
-
[2] JAUPART C,MARESCHAL J C,IAROWSKY L.Radiogenic heat production in the continental crust[J].Lithos,2016,262:398-427.
-
[3] HASTEROK D,WEBB J.On the radiogenic heat production of igneous rocks[J].Geoscience Frontiers,2017,8:919-940.
-
[4] SANDIFORD M,MCLAREN S,NEUUMANN N.Long term thermal consequences of the redistribution of heat producing elements associated with large-scale granitic complexes[J].Journal of Metamorphic Geology,2002,20:87-98.
-
[5] ABBADY A G E,AL-GHAMDI A H.Heat production rate from radioactive elements of granite rocks in north and southeastern Arabian shield Kingdom of Saudi Arabia[J].Journal of Radiation Research and Applied Sciences,2018,11(4):281-290.
-
[6] 许传杰,张军,张玲,等.山东省干热岩地热资源潜力估算[J].山东国土资源,2021,37(10):44-50.XU Chuanjie,ZHANG Jun,ZHANG Ling,et al.Estimation of geothermal resource potential of dry hot rock in Shandong province[J].Shandong Land and Resources,2021,37(10):44-50.
-
[7] 曹光跃,薛怀民,王金光.郯庐断裂山东段(胶东)中生代中酸性火山岩的锆石 U-Pb 年代学及地球化学特征[J].岩石矿物学杂志,2014,33(6):1019-1038.CAO Guangyue,XUE Huaimin,WANG Jinguang.Zircon U-Pb age and geochemistry of Mesozoic intermediate and acidic volcanic rocks from the Shandong segment(Jiaodong area)of the Tan-Lu fault[J].Acta Petrologica et Mineralogica,2014,33(6):1019-1038.
-
[8] 宋明春.山东省大地构造格局和地质构造演化[D].北京:中国地质科学院,2008.SONG Mingchun.Tectonic framework and tectonic evolution of the Shandong province[D].Beijing:Chinese Academy of Geological Sciences,2008.
-
[9] 宋明春.山东省地质矿产图集[M].济南：山东省地图出版社,2012:121.
-
[10] 敖文昊,冯涛,赵燕,等.灵山岛早白垩世岩浆活动及其大地构造意义[J].岩石学报,2018,34(6):1612-1640.AO Wenhao,FENG Tao,ZHAO Yan,et al.Early Cretaceous magmatic activities in Lingshan Island and its geological significance[J].Acta Petrologica Sinica,2018,34(6):1612-1640.
-
[11] 匡永生,庞崇进,罗震宇,等.胶东青山群基性火山岩的Ar-Ar年代学和地球化学特征:对华北克拉通破坏过程的启示[J].岩石学报,2012,28(4):1073-1091.KUANG Yongsheng,PANG Chongjin,LUO Zhenyu,et al.40Ar-39Ar geochronology and geochemistry of mafic rocks from Qingshan Group,Jiaodong area:implications for the destruction of the North China Craton[J].Acta Petrologica Sinica,2012,28(4):1073-1091.
-
[12] 张永清,凌文黎,张军波,等.鲁东中生代青山群火山岩锆石U-Pb年代学[J].地球科学,2019,44(1):344-354.ZHANG Yongqing,LING Wenli,ZHANG Junbo,et al.Zircon U-Pb geochronology of the mesozoic volcanic rocks from qingshan group in the Eastern Shandong[J].Earth Science,2019,44(1):344-354.
-
[13] 郭敬辉,陈福坤,张晓曼,等.苏鲁超高压带北部中生代岩浆侵入活动与同碰撞—碰撞后构造过程:锆石U-Pb年代学[J].岩石学报,2005,21(4):1281-1301.GUO Jinghui,CHEN Fukun,ZHANG Xiaoman,et al.Evolution of syn-to post-collisional magmatism from north Sulu UHP belt,eastern China:zircon U-Pb geochronology[J].Acta Petrologica Sinica,2005,21(4):1281-1301.
-
[14] 赵广涛,王德滋,曹钦臣.崂山花岗岩岩石地球化学与成因[J].高校地质学报,1997,3(1):2-4,6,9-16.ZHAO Guangtao,WANG Dezi,CAO Qinchen.Petrogeochemistry and genesis of Laoshan granites[J].Geological Journal of China Universities,1997,3(1):2-4,6,9-16.
-
[15] 宋明春,李杰,周建波,等.胶东早白垩世高镁闪长岩类的发现及其构造背景[J].岩石学报,2020,36(1):279-296.SONG Mingchun,LI Jie,ZHOU Jianbo,et al.The discovery and tectonic setting of the Early Cretaceous high-Mg diorites in the Jiaodong Peninsula[J].Acta Petrologica Sinica,2020,36(1):279-296.
-
[16] 陈广俊,孙丰月,李玉春,等.胶东郭家岭花岗闪长岩U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义[J].世界地质,2014,33(1):39-47.CHEN Guangjun,SUN Fengyue,LI Yuchun,et al.U-Pb dating,geochemical characteristics and geological significance of Guojialing grandiorite in Jiaodong Peninsula[J].World Geology,2014,33(1):39-47.
-
[17] 谢文雅,牛漫兰,曹洋.郯庐断裂带早白垩世岩浆活动与断裂带的活动关系[J].合肥工业大学学报（自然科学版）,2009,32(3):293-298，304.XIE Wenya,NIU Manlan,CAO Yang.Research on early cretaceous magmatic activity in the middle-southern segment of the Tan-Lu fault zone and its evolution[J].Journal of Hefei University of Technology(Natural Science),2009,32(3):293-298，304.
-
[18] 张伟强,张照录,张永明,等.鲁西地区闪长质岩石的成因:年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据[J].地质科学,2022,57(2):564-586.ZHANG Weiqiang,ZHANG Zhaolu,ZHANG Yongming,et al.Petrogenesis of the diorite rocks in western Shandong:evidence from geochronology,petrogeochemistry and Sr-Nd-Hf isotopes[J].Scientia Geologica Sinica,2022,57(2):564-586.
-
[19] 高明波,高继雷,张永明,等.鲁西莱芜矿山岩浆杂岩体源区及成因：地球化学、Sr-Nd-Pb 及锆石Hf同位素约束[J].矿物岩石地球化学通报,2022,41(2):287-306.GAO Mingbo,GAO Jilei,ZHANG Yongming,et al.Magma source and genesis of the kuangshan complex in laiwu county of the western Shandong:constraints from geochronology,geochemistry,bulk rock Sr-Nd-Pb isotopes and zircon Hf isotopes[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2022,41(2):287-306.
-
[20] 杨承海,许文良,杨德彬,等.鲁西上峪辉长-闪长岩的成因:年代学与岩石地球化学证据[J].中国科学(地球科学),2008,38(1):44-55.YANG Chenghai,XU Wenliang,YANG Debin,et al.Genesis of the Shangyu gabbro diorite in western Shandong:evidence from chronology and petrogeochemistry[J].Science China：Earth Sciences,2008,38(1):44-55.
-
[21] 王永,范宏瑞,胡芳芳,等.鲁西沂南铜井闪长质岩体锆石U-Pb年龄、元素及同位素地球化学特征[J].岩石矿物学杂志,2011,30(4):553-566.WANG Yong,FAN Hongrui,HU Fangfang,et al.Zircon U-Pb ages and geochemistry of elements and isotopes of the diorite from Tongjing,yinan,western Shandong province[J].Acta Petrologica et Mineralogica,2011,30(4):553-566.
-
[22] ARTEMIEVA I M,THYBO H,JAKOBSEN K et al.Heat production in granitic rocks:global analysis based on a new data compilation GRANIT2017[J].Earth Science Reviews,2017,172:1-26.
-
[23] LUO Yan,AYERS J C.Experimental measurements of zircon/melt trace-element partition coefficients[J].Geochimica Et Cosmochimica Acta,2009,73(12):3656-3679
-
[24] 宁培松,龙群,程婷,等.鲁西地块晚中生代中—基性岩地球化学和Sr-Nd-Pb同位素组成特征[J].地球科学与环境学报,2013,35(4):62-76.NING Peisong,LONG Qun,CHENG Ting,et al.Geochemistry and Sr-Nd-Pb isotopic composition of late Mesozoic intermediate-basic rock in western Shandong block[J].Journal of Earth Sciences and Environment,2013,35(4):62-76.
-
[25] 刘松岩.鲁西中生代杂岩体岩浆源区及形成机制[D].北京:中国地质大学(北京),2020.LIU Songyan.Petrogenesis and magma source of the Mesozoic complexes in western Shandong Province[D].Beijing:China University of Geosciences(Beijing),2020.
-
[26] 王斌,宋明春,霍光,等.胶东晚中生代花岗岩的源区性质与构造环境演化及其对金成矿的启示[J].岩石矿物学杂志,2021,40(2):288-320.WANG Bin,SONG Mingchun,HUO Guang,et al.Source characteristics and tectonic evolutive of Late Mesozoic granites in Jiaodong and their implications for gold mineralization[J].Acta Petrologica et Mineralogica,2021,40(2):288-320.
-
[27] 巫祥阳,徐义刚,马金龙,等.鲁西中生代高镁闪长岩的地球化学特征及其成因探讨[J].大地构造与成矿学,2003(3):228-236.WU Xiangyang,XU Yigang,MA Jinlong,et al.Geochemical characteristics and genesis of Mesozoic high magnesia diorite in western Shandong[J].Geotectonica et Metallogenia,2003(3):228-236.
-
[28] 高林,陈斌.鲁西地块济南辉长岩岩石学、地球化学和Os-Nd-Sr同位素研究[J].地球科学与环境学报,2013,35(2):19-31.GAO Lin,CHEN Bin.Study on petrology,geochemistry and Os-Nd-Sr isotopes of Jinan gabbro in Luxi block[J].Journal of Earth Sciences and Environment,2013,35(2):19-31.
-
[29] 梁文栋.山东东部近海晚中生代火山—岩浆系统演化特征[D].青岛:中国石油大学(华东),2016.LIANG Wendong.The evolution of late Mesozoic volcanic-magmatic system in the offshore of eastern Shandong province[D].Qingdao:China University of Petroleum(East China),2016.
-
[30] 闫峻,陈江峰.鲁东青山组中性火山岩的地球化学特征:岩石成因和地质意义[J].地球化学,2007,36(1):1-10.YAN Jun,CHEN Jiangfeng.Geochemistry of qingshan formation volcanic rocks from Jiaolai Basin,eastern Shandong province:petrogenesis and geological significance[J].Geochimica,2007,36(1):1-10.
-
[31] 张永清,凌文黎,张军波,等.山东西部中生代青山群火山岩的地球化学特征及其岩石成因[J].地质学报,2017,91(12):2697-2709.ZHANG Yongqing,LING Wenli,ZHANG Junbo,et al.Geochemistry and petrogenesis of the Mesozoic volcanic rocks from the Qingshan Group in western Shandong province[J].Acta Geologica Sinica,2017,91(12):2697-2709.
-
[32] 高天山,陈江峰,谢智,等.苏鲁超高压变质带中三叠纪石岛杂岩体的地球化学研究[J].岩石学报,2004,20(5):36-49.GAO Tianshan,CHEN Jiangfeng,XIE Zhi,et al.Geochemistry of Triassic igneous complex at Shidao in the Sulu UHP Metamorphic belt[J].Acta Petrologica Sinica,2004,20(5):36-49.
-
[33] 杨进辉,朱美妃,刘伟,等.胶东地区郭家岭花岗闪长岩的地球化学特征及成因[J].岩石学报,2003,19(4):692-700.YANG Jinhui,ZHU Meifei,LIU Wei,et al.Geochemistry and petrogenesis of granodiorites from the northwestern Jiaodong Peninsula,eastern China[J].Acta Petrologica Sinica,2003,19(4):692-700.
-
[34] 梁平,祝培刚,祝德成,等.胶西北大尹格庄斑状花岗岩地球化学特征及地质意义[J].山东科技大学学报(自然科学版),2018,37(4):22-34.LIANG Ping,ZHU Peigang,ZHU Decheng,et al.Geochemical characteristics and geological significance of porphyritic granite in Dayingezhuang,Northwestern Jiaodong[J].Journal of Shandong University of Science and Technology(Natural Science),2018,37(4):22-34.
-
[35] XU Y G,HUANG X L,MA J L,et al.Crust-mantle interaction during the tectono-thermal reactivation of the North China Craton:constraints from SHRIMP zircon U-Pb chronology and geochemistry of Mesozoic plutons from western Shandong[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,2004,147(6):750-767.
-
[36] 曲平,吕杰,郭震,等.山东地区地壳及上地幔结构研究[J].北京大学学报(自然科学版),2020,56(4):649-658.QU Ping,LÜ Jie,GUO Zhen,et al.Study on crust and upper mantle structure in Shandong Area[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,2020,56(4):649-658.
-
[37] 徐贵忠,周瑞,王艺芬,等.胶东和鲁西地区中生代成矿作用重大差异性的内在因素[J].现代地质,2002,16(1):9-18.XU Guizhong,ZHOU Rui,WANG Yifen,et al.The intrinsic factors causing the significant differences in Mesozoic mineralization between Jiaodong and Luxi areas[J].Geoscience,2002,16(1):9-18.
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摘要
为进一步了解岩浆岩中放射性元素富集与大地热流异常的相关性，以山东地区中生代岩浆岩为研究对象，从岩石类型、元素含量、岩石形成年龄、放射性生热元素Th、U丰度、大地热流等方面进行分析。结果表明：区内正长岩Th、U丰度最高，酸性岩和碱性岩的Th、U含量相对较高；Th、U元素与Si、K元素含量存在正相关，与Fe、Mg等其他主量元素存在负相关，与Nb、Ta、Pb及稀土元素也存在较为明显的正相关；放射性元素丰度与大地热流存在一定的正相关，但还受到地壳厚度等多种因素的影响；研究进一步揭示放射性元素、岩浆岩及地热之间的关系，对山东地区地热资源的开发和利用具有一定借鉴意义。
Abstract
In this study, an investigation was conducted to better comprehend the relationship between the concentration of radioactive elements in magmatic rocks and anomalies in terrestrial heat flow. The research focuses on Mesozoic magmatic rocks in Shandong province, analyzing various aspects including rock type, element content, rock formation age, abundance of radioactive thermogenic elements such as Thorium (Th) and Uranium (U), and terrestrial heat flow. The findings indicate that syenite exhibits the highest concentration of Th and U elements, while acid and alkaline rocks also display relatively elevated level of these elements. Th and U elements are positively correlated with Silicon (Si) and Potassium (K) elements, but negatively correlated with major elements such as Fe and Mg. Additionally, there is a positive correlation observed with Nb, Ta, Pb, and rare earth elements. Moreover, a certain relationship is established between the abundance of radioactive elements and terrestrial heat flow, but this relationship is also influenced by various factors, including the crustal thickness. This study further reveals the relationship among radioactive elements, magmatic rocks, and geothermal energy. It serves as a valuable reference for the development and utilization of geothermal resources within Shandong province.
Keywords
Shandong province ； Mesozoic ； magmatic rock ； radioactive elements ； terrestrial heat flow
