鲁西地区新太古代花岗质岩石广泛出露，占同时代地质体的90%以上（图4—15）。构成呈北西向分布的巨型花岗杂岩带。根据它们的矿物组成、化学成分特征，可把花岗质岩石划分为三大类型，即TTG花岗岩、二长花岗岩和钾质花岗岩。另外还存在少量的闪长质岩石。化学数据见表4—4a,b,c。
一、TTG花岗岩
TTG花岗质岩石有广泛的分布范围，总面积大于2000km2。它们主要分布于该花岗岩带西南侧，即泰安-平邑一线之西南，在泰安-平邑—线和黑虎石-蒙阴一线之间也有大量的分布（图4—14）。其中奥长花岗质岩石出露范围相对较小，主要分布于泰安黑虎石和新泰富山。据大量同位素年龄测定，TTG花岗质岩石主要形成于2.60～2.70Ga之间（曹国权等，1996）。这与它们侵入包裹泰山群变质表壳岩系，又被更年轻的花岗质岩石侵入切割等广泛存在的地质现象相一致。
表4—4a 鲁西地区太古宙花岗质岩石的常量元素组成（%）
表4—4b 鲁西太古宙花岗质岩石的微量元素组成（10-6）
注：序号同表4—4a。
表4—4c 鲁西太古宙花岗质岩石的稀土元素组成（10-6）
图4—14 鲁西地区新太古代地质略图 （据曹国权等（1994）、林强等（1992），略作增减和修改）
1—表壳岩系；2—（石英）闪长岩；3—TTG花岗质岩石；4—二长花岗岩；5—钾质花岗岩；6—断层
TTG花岗质岩石为中粗粒，一般都遭受了强烈变形，普遍具有清楚的片麻理构造。在平邑白彦、石莱和新泰富山等地，强烈的糜棱岩化作用使岩石面状、线状、条带状构造十分发育，形成较大规模的糜棱岩化带。强烈的变形使岩石的矿物粒度变细，并可呈条带状与粒度粗一些的同类岩石相间排列。岩石的组成矿物主要为斜长石、石英和少量的微斜长石及黑云母，在一些岩体中有角闪石存在。随着岩石类型的不同，其矿物比例有较大的变化。在同一岩体内部亦可如此。斜长石矿物粒度通常比石英大，呈它形、半自形，可具环带结构。在变形强的岩石中石英常以细粒集合体长条状存在。微斜长石一般为它形，具格子双晶。在一些岩体中微斜长石可呈斑晶形式出现。黑云母环绕长石或石英集合体定向分布，使岩石显示出明显的片麻理。岩石的副矿物组合为磁铁矿、锆石、磷灰石、榍石等，根据其比例不同，还可作进一步的划分。副矿物锆石一般都有较复杂的晶形。
TTG花岗质岩石的化学组成有较大变化，常量元素含量变化的通常范围是，SiO2:58%～70%,Al2O3:15%～17%,MgO:1.0%～2.5%,TFeO:2.0%～5.0%,CaO:2.0%～4.0%,Na2O:3.0%～5.5%,K2O:1.5%～3.0%。以Na2O>K2O为特征。在Ab—An—Or图中，TTG花岗质岩石主要分布于英云闪长岩区、花岗闪长岩区和奥长花岗岩区的靠上位置。富山奥长花岗岩成分特殊，作了单独表示，它们分布于奥长花岗岩区靠下位置。为清楚起见，图4—15A和B分别给出了前人和本项目分析样品的Ab—An—Or图解，我们的样品主要集中在花岗岩区。
图4—15 鲁西地区新太古代花岗质岩石的Ab—An—Or图解
图A：圆圈—英云闪长岩和花岗闪长岩，未充填正方形—黑虎石奥长花岗岩，充填正方形—富山奥长花岗岩，三角形—花岗岩（数据引自曹国权等，1996），徐惠芬等（1994），万渝生（1986），部分投影点代表一些岩体的平均值）；图B：充填正方形—TTG花岗质岩石，未充填正方形—钾化花岗闪长岩，充填圆圈—二长花岗岩，半充填圆圈—龙廷钾质花岗岩（数据由本项目分析获得）
图4—16A中，分别表示了曹国权等（1996）给出的英云闪长岩（实线）和花岗闪长岩（虚线）稀土组成的变化范围。岩石常量元素组成虽有较大变化，但稀土模式基本一致。它们一般具有轻重稀土较强分离、重稀土强烈亏损、不出现明显负铕异常的稀土模式。我们的分析结果也与之类似。其中采自平邑白彦南部的一个花岗闪长岩样品（SD9429）稀土总量最低。从野外关系看，它以脉状（约3m宽）穿插大面积分布的片麻状TTG花岗岩（SD9428），后者稀土总量明显的高。如果它们存在物源上的成因联系（无论是结晶分异或部分熔融），稀土组成上的差异则很可能表明花岗质岩石在形成过程中发生了副矿物的分离。在Pearce图上，所有的TTG花岗质岩石都出现Nb的相对亏损，Ba相对于Rb、Th无明显的富集，也无明显的亏损（图4—16B）。总体特征与辽北等地的同类岩石类似，其形成应与玄武质岩石的部分熔融和其后发生的结晶分异作用有关。
新泰城东二长花岗岩中的残余包体（样品SD9421），常量元素组成上虽与其它TTG岩石类似，但稀土模式却有较大区别。该样品重稀土亏损不强，存在一定的负铕异常（图4—16A）。在Pearce图上Ba相对于Rb、Th强烈亏损（图4—16B），也与其它TTG岩石明显不同。它们可能是经受过外生作用叠加改造的副变质岩。这种类型的残余包体在新泰的青云山二长花岗岩中也可见到。
鲁西地区奥长花岗岩出露面积约200km2，其比例在整个吉-辽-鲁岛弧带中最大。存在两种类型的奥长花岗岩（曹国权等，1996）。一类以黑虎石奥长花岗岩为代表，它们为奥长花岗岩的主体。这类岩石相对低硅、钾，高铁、镁、钙，在Ab—An—Or图上位于靠近英云闪长岩区的位置，与其它TTG花岗质岩石构成同一演化系列。但稀土模式和Pearce图解存在较大的变化。另一类为分布于富山和任家庄一带的奥长花岗岩，它们相对高硅（SiO2:71.70%～74.63%），高钾（K2O:1.52%～3.13%），低铁（TFeO:0.75%～1.60%）、镁（MgO:0.12%～0.47%）、钙（CaO:0.40%～2.17%），在Ab—An—Or图上远离英云闪长岩区，分布于奥长花岗岩区的靠下位置（图4—15A）。多数样品具有重稀土强烈亏损、无明显负铕异常的稀土模式，但稀土总量低（图4—16E），与典型的TTG花岗质岩石有较大区别。部分样品重稀土亏损相对较弱，出现较强的负铕异常（图4—16E）。在Pearce图上，相对于Rb、Th而言，Ba未显示出亏损。富山和黑虎石奥长花岗岩原岩组成的差异反映了它们成因的不同。
图4—16 鲁西地区TTG花岗质岩石的地球化学图解
A和B—TTG花岗质岩石的稀土模式和Pearce图解，图A中虚线和实线区域分别为曹国权等（1994）给出的英云闪长岩和花岗闪长岩的分布范围；C和D—黑虎石奥长花岗岩的稀土模式和Pearce图解（数据引自曹国权等的科研报告（1996），编号同表4—4a）；E和F—富山奥长花岗岩的稀土模式和Pearce图解（数据引自曹国权等的科研报告（1996），编号同表4—4a）根据地球化学组成特征，富山奥长花岗岩很可能形成于早期TTG花岗质岩石的部分熔融。稀土含量低与源区残余副矿物相有关。
TTG花岗质岩石遭受钾化，使岩石带红色色调。对两个遭受钾化的TTG花岗质岩石进行了分析。样品取自平邑的下后河村附近，分布于四海山钾质花岗岩体边部。岩石相对低SiO2（64.83%～68.00%），高MgO（0.77%～1.47%）、TFeO（3.39%～6.28%）、CaO（1.77%～3.12%），与TTG花岗岩类似，但是，由于钾化，岩石K2O（4.02%～4.89%）和Na2O（4.47%～4.52%）含量相近，在Ab—An—Or图上位于二长花岗岩区（图4—15B）。岩石轻重稀土分离较强，不存在明显负铕异常（图4—17A），在Pearce图上，Ba相对于Rb、Th无明显的亏损（图4—17B），其特征与其它TTG花岗岩类似。
图4—17 钾化TTG花岗质岩石的地球化学图解
A—稀土模式；B—Pearce图解
二、二长花岗岩
二长花岗岩在鲁西地区广泛分布，其总面积与TTG花岗质岩石不相上下。总体上，它们分布于该花岗岩带的中部和东北部，如泰安的傲徕山，新泰的雌山、青云山，沂源的九山，临朐的蒋峪等地（图4—14）。在许多地方都可见到花岗岩穿插包裹泰山群表壳岩系。表壳岩系以不同规模呈带状分布，岩体延伸与围岩及残余体分布方向一致。尽管花岗质岩石变形不强，一般呈块状或只具有弱的线状构造，但岩体本身及残余表壳岩系定向分布说明岩体形成时区域应力控制作用仍存在。在许多地方都存在二长花岗岩切割早期TTG花岗质岩石的现象。在新泰城东和青云山，二长花岗岩中见片麻状英云闪长岩残余，残余体规模不大，呈不规则状分布。根据穿插关系和变形特征，二长花岗岩无疑形成于TTG花岗质岩石之后。这也得到大量同位素年龄测定数据的支持，二长花岗岩类的同位素年龄一般都小于2500Ma（曹国权等，1994，江博明等，1988，万渝生，1990）。
岩石通常为灰白色，中粒或中粗粒结构，少部分为细粒—中细粒结构。花岗结构和二长结构等岩浆结构仍然可见。其矿物组合以微斜长石、斜长石、石英为主，含有一定量的黑云母，部分岩体含黑云母很少。微斜长石可以斑晶形式存在。在新泰的雌山、沂源九山等地花岗岩中，一些地方微斜长石含量很高，岩石带有明显的红色色调，实际上已向钾质花岗岩方向发生了转变。一些花岗质岩石中有角闪石零星分布，看来与斜长角闪岩的分解有关。局部强烈混染而出现黑云母团块。副矿物组合仍以锆石、磷灰石、榍石等为主，但与TTG花岗质岩石比较也存在较大的差异。总的来说，二长花岗岩中磁铁矿的含量更低，可出现独居石、钍石等稀土含量很高的副矿物。锆石一般都以简单晶形为主，颜色较浅。由于岩石富钾，锆石更易受到脱玻化作用的影响而呈乳白色，透明度也随之降低。
二长花岗岩在Ab—An—Or图上分布于花岗岩区靠上位置，但有较大的变化范围（图4—15）。一部分靠近奥长花岗岩区和花岗闪长岩区的位置，另一些相对富钾贫钙，与钾质花岗岩类似，分布于花岗岩区的靠下位置。岩石的稀土组成也表现出很大的变化，可划分出三种不同的类型。
1．类型一 二长花岗岩
以轻重稀土无明显分离，重稀土部分呈平坦型，出现明显负铕异常为特征。这类二长花岗岩出露不多，可以泰山地区的傲徕山花岗岩为代表。常量元素组成该岩体接近于钾质花岗岩。29个样品的平均值为，SiO2:72.87（1.21）,Al2O3:14.00（0.27）,TFe2O3:2.09（0.50）,MgO:0.38（0.16）,CaO:1.40（0.36）,Na2O:3.76（0.34）,K2O:4.50（0.46）（单位为%，括号内为方差。引自江博明等，1988）。从给出的数据看，部分参加统计的样品已是属于钾质花岗岩了。4个样品的分析结果（图4—18A），稀土总量有相当的变化。随着稀土总量的增高，轻重稀土的分离程度增大，负铕异常变得更为明显。根据岩石化学和稀土组成，结合Sr、Nd同位素研究，江博明等（1988）认为傲徕山花岗岩在物源上与陆壳物质有关，并很可能是望府山片麻岩部分熔融的产物。由于望府山片麻岩和花岗岩的重稀土含量相近，所以石榴石和角闪石在源区中残留不多，但花岗岩明显的负铕异常说明斜长石作为重要的残余相矿物留在源区。另一种可能是，它们形成于有过外生作用叠加改造，成熟度更高的陆源碎屑沉积变质岩的部分熔融，与钾质花岗岩存在物源上的成因联系。稀土模式反映的是源区物质的组成特征。不论哪种情况，岩石稀土总量发生大的变化都表明副矿物对岩石的稀土组成变化起了重要作用，一些样品稀土总量很低与部分熔融过程中富集稀土的副矿物在源区残余有关。
2．类型二 二长花岗岩
以重稀土强烈亏损，轻重稀土强烈分离，不出现明显负铕异常为特征。它们轻重稀土的分离程度甚至比许多TTG花岗质岩石还要大。本区大多数二长花岗岩都具有这种类型的稀土模式（图4—18B和C，也见曹国权等，1996）。但它们在吉-辽-鲁岛弧带其它地区出露不多。根据岩石常量元素组成，它们难以由玄武质岩浆结晶分异或玄武质岩石部分熔融形成。由于无明显的负铕异常，重稀土强烈亏损，也可排除它们是由经受过外生作用强烈叠加改造成熟度很高的陆壳物质部分熔融形成的可能。这类花岗岩Nb亏损通常很强。特别是，Ba对于Rb、Th表现出明显的强烈亏损（图4—18D），都与TTG岩石有很大不同。可以认为TTG岩浆的结晶分异也不是这类花岗岩形成的主要成因方式。根据组成及其它特征，它们很可能是黑云变粒岩部分熔融的产物，具体讨论见后。
3．类型三 二长花岗岩
轻重稀土强烈分离，但出现明显的负铕异常（图4—18E）。这类二长花岗岩只见于新泰城东。岩石具较明显的片麻理，中粗粒，含有较多的黑云母，它们被类型二二长花岗岩切割，故形成在前。后者为中粒—中细粒，变形弱，岩石外貌和化学组成与之有很大不同。两个样品的化学分析，SiO2:68.48%～71.58%,Al2O3:14.96%～15.36%,MgO:0.52%～0.73%,TFeO:1.83%～3.07%,Na2O:4.44%～4.46%,K2O:4.14%～4.20%，在Ab—An—Or图上分布于靠近奥长花岗岩区的位置。岩石虽Ba相对于Rb、Th亏损，但Rb和Th的相对富集程度与类型二花岗岩却有明显的差异（图4—18F）。这些差异的存在表明它们之间无物源上的成因联系。另一方面，包裹于该二长花岗岩中的英云闪长质片麻岩存在负铕异常，Ba相对于Th更为富集（图4—17A和B中的SD9421）。有可能，该种类型的二长花岗岩是由英云闪长质片麻岩部分熔融形成。如是这样，由于花岗岩有比片麻岩轻重稀土分离更强的稀土模式，要求部分熔融过程中有富集重稀土的矿物相（石榴石或角闪石）残余下来，而负铕异常更为明显则与熔融源区斜长石残余有关。
图4—18 鲁西地区新太古代二长花岗岩的地球化学图解
A—泰山傲徕山（数据引自江博明等，1988）；B—新泰雌山（数据引自万渝生，1988）；C和D—沂源九山（SD9410和SD9414）、新泰青云山（SD9427）、龙廷西的苗庄（SD9417和SD9418-1），石莱花岗闪长岩中的细粒花岗岩（SD9424）；E和F—新泰城东（SD9419和SD9420）
三、钾质花岗岩
钾质花岗岩主要分布于该花岗岩带的东北部，它们与二长花岗岩空间上***生。其次在花岗岩带的西南部也有出露，如平邑的四海山岩体。
东北部花岗岩带的钾质花岗岩（图4—15），根据对龙廷东北部两县村附近的观察，岩石呈红色色调，风化后颜色变浅。具中粗粒片麻状、斑状构造，片麻理走向320°～330°。在一些地段岩石遭受强烈糜棱岩化，微斜长石斑晶发生旋转，出现压力影、拖尾构造，显示为顺时针旋转。它们是后期塑性变形作用的结果。岩体中局部残余有斜长角闪岩、含碳质变泥沙质沉积岩等表壳岩包体。岩石的矿物组合为微斜长石、石英、斜长石，黑云母较少，副矿物为锆石、磷灰石等。地球化学上，岩石组成与鞍本地区的钾质花岗岩十分类似。两个样品分析，它们高SiO2（76.77%～77.14%），低MgO（0.06%～0.09%）、TFeO（1.38%～1.41%）、CaO（0.61%～0.64%）,K2O（4.33%～4.51%）＞Na2O（3.62%～3.70%），在Ab—An—Or图上分布于靠近Ab—Or连线的位置（图4—16B）。稀土模式以出现明显负铕异常为特征（图4—19A）。Ba相对于Rb、Th强烈亏损，高场强元素Nb、P、Zr，特别是Ti相对亏损（图4—19B）。它们无疑形成于成熟度高的陆壳物质的部分熔融。
图4—19 鲁西地区新太古代钾质花岗岩的地球化学图解
A—稀土模式；B—Pearce图解；SD9415和SD9416采自龙廷东北部的两县村附近；SHSG为四海山钾质花岗岩
（数据引自曹国权等，1994）
平邑的四海山钾质花岗岩，有表壳岩系岩石包体残余，侵入早期的花岗质岩石，Rb—Sr等时年龄为2330Ma。岩石呈暗红色，中粗粒、中细粒，块状构造，局部为片麻状构造。主要矿物组成为斜长石、微斜长石、石英，也含有较多的黑云母，局部可达10%以上。黑云母常以集合体形式产出，部分黑云母为角闪石分解形成。微斜长石可以斑晶形式存在，其中常含有斜长石、石英包体。副矿物主要有磁铁矿、榍石、锆石、磷灰石等。常量元素组成上，它们与北部钾质花岗岩类似，但铁、镁含量稍高，与含更多的暗色矿物有关。据曹国权等的分析资料，四海山钾质花岗岩的常量元素组成与北部钾质花岗岩相似，但稀土模式存在较大区别，前者铕亏损程度明显的相对要低（图4—19A）。特别是，在Pearce图上，四海山钾质花岗岩Ba相对于Rb、Th无明显的亏损（图4—19B）。这种区别可能表明它们源区组成和形成条件有所不同。
四、闪长岩和辉长岩类
就整个吉-辽-鲁岛弧带而言，这类岩石在鲁西地区出露相对较多。主要有济南附近的桃科辉长岩，泰山地区的麻塔角闪石岩、金牛山角闪辉长岩、大众桥石英闪长岩和马刨泉石英闪长岩，平邑白彦北部的石洞口村的闪长岩等。它们主要存在于西南部TTG花岗岩带中，呈北西向分布。单个侵入岩的出露规模一般都不大。根据野外地质关系和同位素年龄测定，它们与TTG花岗质岩石大致同期形成或形成更早。下面重点对泰山地区的有关岩石（徐惠芬、庄育勋等1996）作一介绍。
图4—20 不同类型中基性侵入岩的化学图解
A—A—F—M图解，十字：麻塔角闪石岩，方框：金牛山角闪辉长岩，圆圈：大众桥石英闪长岩，三角：马刨泉石英闪长岩；B—麻塔角闪石岩的稀土模式；C—金牛山角闪辉长岩的稀土模式；D—大众桥石英闪长岩（Td032-1和Td052-6）和马刨泉石英闪长岩（P14D86YQ2）的稀土模式；E—麻塔角闪石岩的Pearce图解；F—金牛山角闪辉
长岩（D为头的样品号）和大众桥石英闪长岩（Td052-6）的Pearce图解
1．麻塔角闪石岩
岩石粒度粗大，块状构造，主要由角闪石组成，另有少量斜长石。岩石低硅，高铁、镁、钙，在A—F—M图上主要位于拉斑玄武岩区靠MgO端元一侧（图4—20A），具平坦或轻稀土稍富集型的稀土模式（图4—20B），大离子亲石元素相对富集（图4—20E）。
2．金牛山角闪辉长岩
中粗粒，块状，主要由角闪石和斜长石组成，可见辉石残余。一些地方角闪石和斜长石互层产出，构成堆晶构造。岩石SiO2为50.70%～56.49%,MgO为6.84%～9.35%,K2O+Na2O为2.86%～5.79%，在A—F—M图上多数进入钙碱性岩区（图4—20A）。具轻稀土富集型的稀土模式［4个样品（La/Yb）。平均值为9.48］（图4—20C），在Pearce图上，大离子亲石元素表现出相对富集，而高场强元素Nb出现相对亏损（图4—20F）。
3．大众桥石英闪长岩
中粒不等粒结构，片麻状构造。主要由斜长石和少量的石英和黑云母组成。SiO2为58.00%～58.91%,MgO为2.48%～3.70%,K2O+Na2O为6.37%～7.51%，在A—F—M图上位于钙碱性岩区（图4—20A），2个样品（La/Yb）。分别为30.66和10.90（图4—20D）,Pearce图解与金牛山角闪辉长岩相似，但高场强元素Nb存在更强烈的亏损（图4—20F）。
4．马刨泉石英闪长岩
中粒，弱片麻状构造。主要由斜长石和少量的石英、角闪石及微斜长石、黑云母组成。化学组成与大众桥石英闪长岩类似（图4—20A、D、F）。
根据岩石的组成特征，可把它们划分为两种成因系列。一是麻塔角闪石岩（也包括桃科辉长岩），它们组成上与表壳岩中玄武质岩石相似，稀土和高场强元素具平坦或亏损的性质，而大离子亲石元素相对富集。两者可能具有类似的成因，都形成于亏损地幔遭受交代之后发生的部分熔融，只是形成时间有所不同。麻塔角闪石岩含有较多的角闪石，可能与岩浆受过结晶分异作用有关。另一类是金牛山角闪辉长岩、大众桥石英闪长岩和马刨泉石英闪长岩。它们在A—F—M图上位于钙碱性岩区，轻稀土和大离子亲石元素明显相对富集，在许多方面与TTG花岗质岩石存在类似之处。它们同样可能是洋壳板块及其上覆沉积物俯冲熔融的产物，但熔融程度明显更高，熔融压力更低。角闪辉长岩和石英闪长岩化学组成的差异，可能反映了熔融程度的不同，也有可能后者是前者进一步结晶分异的产物。