大兴安岭中生代火山岩地层对比

2013-04-15周其林王献忠吉峰刘智杰刘涛赵炳新怀宝峰李德新表尚虎

地质论评 2013年6期

周其林，王献忠，吉峰，刘智杰，刘涛，赵炳新，怀宝峰，李德新，表尚虎

1)武警黄金第三支队，哈尔滨，150086；2)大庆油田采油三场，黑龙江大庆，163000

内容提要：大兴安岭中生代火山岩分布区植被覆盖严重，地层间接触关系不明，再加上缺乏古生物年代学资料，其填图单位的归属及形成时代问题一直是该地区研究的重点和争论的焦点。传统上该套火山岩地层的归属主要依据岩石组合的对比，且因对其认知的所限同一填图单位常赋予不同名称。该文首先介绍了大兴安岭中生代火山岩地层对比沿革，之后通过对近些年区域上的研究成果的综合研究，以中国地质调查局在承德召集的中生代火山岩地层研讨会议上张立东❶提出的地层柱的基础上进行了对比和厘定。该套方案主要以最新的Ar-Ar法、锆石 SHRIMP、 LA-ICP-MS U-Pb 法等测年资料为基础，以双峰式火山岩成因为岩浆演化理论，归并为早期、中期、晚期，并遵从了地层学优先命名法则，提出了新的地层柱。

大兴安岭中生代火山岩地层的填图单位的归属及形成时代问题一直是该地区研究的重点和争论的焦点。

2011年武警黄金三支队开始承担大兴安岭富西里地区地质矿产调查❷(1∶5万国际分幅十里长岭幅、富西里幅、陡岸山幅、瓦拉里幅)工作。工作区系大兴安岭中生代火山喷发带的北东端，测区内近1/2面积为中生代火山岩分布区。通过野外工作及对已有成果的综合整理和研究，笔者等对大兴安岭中生代火山岩地层层序进行了重新的厘定。

1 大兴安岭中生代火山岩地层的沿革

历年来，对大兴安岭中生代火山岩带开展区调工作的单位有，内蒙古区调一队、内蒙古区调二队、辽宁区调二队、黑龙江区调一队、黑龙江区调二队、内蒙古地调院、黑龙江地调院等。

大兴安岭中生代火山岩地层的建立始于20世纪70年代。由于工作单位较多，工作年代不同，工作地域的所限等原因，建立了较多的地层单位。以下介绍主要地层单位的建组定义及其时代归属：

(1)塔木兰沟组：1981年黑龙江第二区调大队创建于内蒙古牙克石市绰尔镇塔木兰沟。原始定义为“火山岩夹沉积岩”，岩性为灰绿色杏仁状、致密块状更长玄武岩及其角砾岩，粗安岩夹灰黑色粉砂泥质岩薄层，下界喷发整合于中侏罗统南平组之上，上界被中—上侏罗统吉祥峰组喷发整合覆盖，时代为中—晚侏罗世(引自黑龙江省地质矿产局，1996)。

(2)满克头鄂博组：1974年辽宁省区调二队创建于内蒙古哲里木盟扎鲁特旗民主乡满克头鄂博山，建组剖面岩性为一套灰白、灰黄色流纹质熔岩及火山碎屑岩。原始定义指中侏罗统新民组之上，上侏罗统玛尼吐组之下的酸性火山岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩及少许安山岩；含叶肢介Nestoria和Magumbonia等化石，时代为晚侏罗世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1996)。

(3)玛尼吐组：1974年辽宁省区测二队创名于内蒙古巴林右旗幸福之路乡玛尼吐西山。建组剖面岩性分为上、下两部分：上部以安山质熔岩及火山碎屑岩为主；下部为火山碎屑岩夹沉积岩含Nestoria。1982年傅嘉友在其内蒙古昭乌达蒙北部晚侏罗世地层一文中仅保留上部为玛尼吐组，将其下部划归满克头鄂博组，之后均接受此方案。本组常与满克头鄂博组相伴出露，但前者不如后者发育。原始定义指以安山岩为主夹凝灰质细砂岩和钙质泥岩，含Nestoria。与下伏满克头鄂博组整合接触，与上覆白音高老组为假整合接触，时代为晚侏罗世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1996)。

(4)白音高老组：1974年辽宁省区调二队创名于内蒙古赤峰市巴林左旗哈达英格乡白音高老，原始定义上部为酸性熔岩、凝灰岩、英安质熔结凝灰岩，下部为凝灰质砂砾岩、细砂岩夹粉砂质泥质页岩及少量酸性凝灰岩、熔岩，含Nestoria、Fergonoconcha等及植物化石Pityophylliumsp.。1982年傅嘉友在其内蒙古昭乌达蒙北部晚侏罗世地层一文中认为其上部与下部应倒置，之后均接受该方案。现在定义的上部(原下部)层位与黑龙江省划分的木瑞组或王福店组相当。该套地层假整合在玛尼吐组中性火山岩之上，被梅勒图组中基性火山岩不整合覆盖，时代为晚侏罗世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1996)。

(5)吉祥峰组：1980年黑龙江第二区调大队创建于内蒙古博克图镇吉祥峰火车站北的七上房山，原始定义为英安岩、流纹岩、流纹英安岩及其凝灰岩、凝灰角砾岩，下伏为塔木兰沟组，上覆为上库力组，时代为晚侏罗世(引自黑龙江省地质矿产局，1996)。1974年黑龙江第一区调大队对加格达奇一带开展1∶20万区调时，将相当于这套中酸性火山岩称为壮志组❸。

(6)木瑞组：1980年黑龙江第二区调大队创建于内蒙古额尔古纳左旗木瑞农场西10 km处，岩性主要由粉砂岩、泥质粉砂岩、砾岩、砂砾岩、砂岩组成，局部见火山灰凝灰岩、层状凝灰岩、凝灰角砾岩等，底部常见一层紫色砾岩，下伏为塔木兰沟组、吉祥峰组，与上覆上库力组为整合接触，含Nestoriacf.pissoni、Sentwstheriabanjietanses及植物Coniopterissilapensis等，时代为晚侏罗世。黑龙江第一区调大队(1980)对黑龙江省呼玛县余庆老沟出露的一套湖相火山沉积地层称为王福店组，产叶肢介Nestoria(引自内蒙古自治区地质矿产局，1982)。

(7)玄武岩组❹：1984年黑龙江第二区调大队创建于黑龙江省塔河地区，岩性为一套中基性熔岩及其凝灰岩、角砾凝灰岩、凝灰角砾岩，凝灰质砂岩、砾岩，沉凝灰岩等，与下伏吉祥峰组呈微角度不整合，上被上库力组喷发不整合覆盖，时代为早白垩世。

(8)七一牧场组：内蒙古区域地质志编写时针对黑龙江第二区调大队建立的“玄武岩组”改名为七一牧场组，建组地点为陈巴尔虎旗七一牧场。岩性为灰紫、灰黑、灰绿、暗褐色玄武岩、安山玄武岩、安山岩、粗安岩、玄武质集块岩，夹少量凝灰岩(内蒙古自治区地质矿产局，1982)。

(9)龙江组：源于1972年黑龙江第一区调大队龙江县山泉乡剖面，原义指该剖面的1～10层以灰绿、灰紫色中性熔岩为主的一套岩层，始称中兴安岭火山岩组。1976年大庆中生代地层会议认为山泉剖面的中兴安岭火山岩组与其之上的含热河生物群凝灰岩(始称上兴安岭火山岩组)是整合关系，建议合并称为“龙江组”。1982年黑龙江地质志编志时认为该套地层与其上的凝灰岩为假整合，仅将原中兴安岭火山岩组称为龙江组，其上地层(始称上兴安岭火山岩组)则称为光华组。其时代依据以含热河生物群的光华组相伴出露，故置于早白垩世(引自黑龙江省地矿局，1996)。

(10)上库力组：1980年黑龙江第二区调大队创建于内蒙古额尔古纳右旗上库力村，自下而上分为三个岩段：一岩段为灰白、灰绿、灰紫色流纹质火山碎屑岩，一般具层理构造，含Eostheria等化石，二岩段为淡紫灰绿色碱性流纹质英安岩、碱性粗面质熔岩，夹少量凝灰岩，火山角砾岩及火山玻璃，三岩段以碱性流纹岩为主，其次为角砾熔岩、火山玻璃，时代为早白垩世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1982)。

(11)光华组：黑龙江省地矿局(1982)黑龙江地质志建立，系由广义的“龙江组”中分出，即原黑龙江省龙江县山泉乡剖面的中兴安岭火山岩组之上的含热河生物群的上兴安岭火山岩组，岩性为酸性凝灰岩、凝灰角砾岩、凝灰砂岩、沉凝灰岩、泥岩、油页岩等，产植物、叶肢介Eostheriaaff.elongata等，时代为早白垩世。

(12)九峰山组：源于30年代谭锡畴、王恒升创建的甘河火山岩系。1960年黑龙江省煤田109队在内蒙古大杨树煤田勘探过程中，将甘河火山岩系二分，上部基性火山岩为主地层称甘河组；下部含煤地层(夹玄武岩)谓九峰山组，时代为早白垩世(引自黑龙江省地矿局，1996)。

(13)伊列克得组：1980年黑龙江第二区调大队创建于内蒙古牙克石市伊列克得北山，岩性为安山质—玄武质火山熔岩、玄武岩、钾质粗玄岩、粗面岩等，时代为晚侏罗世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1982)。

(14)甘河组：1960年黑龙江省煤田109队在大杨树煤田建立，指九峰山组煤系地层之上的一套基性、中基性火山岩，与伊列克得组同组异名，时代为早白垩世(引自黑龙江省地质矿产局，1996)。

(15)梅勒图组：辽宁省区调二队(1976)在扎鲁特旗阿日昆都楞苏木梅勒图山创名。原始定义指多呈帽状并以平缓产状盖于黑依哈达组及其更老地层之上，为一套陆相喷发的中基性火山熔岩，以黑、灰紫、灰绿色黑云母安山岩、辉石安山岩、流纹状安山岩、安山玄武岩、玄武岩为主，夹凝灰岩薄层，底部往往有一套凝灰质砂砾岩，时代为早白垩世(引自内蒙古自治区地质矿产局，1996)。

表 1 大兴安岭中生代火山岩地层对比沿革Table 1 Evolution of the corresponding relations of the Mesozoic volcanic formations in the Da Hinggan Mountains

(16)欧肯河组❸：1975年黑龙江第一区调大队建立于加格达奇地区的一套流纹质—碱性火山熔岩及火山碎屑岩，地貌上常呈帽状不整合覆盖在甘河组或老地层之上。内蒙古地质志采用了该地层单位名称，时代为早白垩世。黑龙江第一区调大队(1975)在开展1∶20万霍龙门公社幅区域地质调查时将该套地层称为福民河组❺，含义为一套中酸性夹中性火山岩组合，时代为早白垩世。

(17)孤山镇组❻：黑龙江地调总院齐齐哈尔分院(2005)开展1∶25万阿荣旗幅区调时建立，岩性为流纹质火山碎屑岩、粗面岩、英安岩，喷发不整合于下伏的甘河组紫灰色玄武质含集块凝灰角砾岩之上，上未见顶，时代归为晚白垩世。该套地层与欧肯河组相当。

2 大兴安岭中生代火山岩地层对比沿革

对大兴安岭中生代火山岩地层的系统对比始于80年代的各省编制的地质志。之后经历各省的岩石地层清理。

2010年中国地质调查局在河北承德召开了中生代野外现场会议❶，内蒙古地调院的邵积东和沈阳所张立东等提出了对比方案(表1)。

由对比表可以看出大兴安岭东北段和中南段的中生代火山岩地层对比上始终有着不同的认识。传统的火山岩地层的对比，多数采用岩石组合的对比，如果没有化石时只能依靠同位素测年数据的对比。实际上大兴安岭中生代火山岩在不同地区的出露并非连续(多数情况仅为两套或三套)，加之其独特产出方式(可以任意喷发不整合在地形低的部位)，势必造成不同的工作者由于地域及对比沿革的不同造成对比上的差异。总体上以往的对比，大兴安岭中南段(内蒙古)将整体上偏上部的一套酸性火山岩地层(如白音高老组)的时代多置于晚侏罗世，其上早白垩世仅有梅勒图组(中基性)，而大兴安岭北段(黑龙江)则将整体上偏上部的一套酸性火山岩地层(上库力组或光华组)置于早白垩世，使得一段时期很多学者误认为大兴安岭中生代火山岩自南向北存在着地层的穿时。

3 近些年有关大兴安岭中生代

火山岩的最新成果

(1)本次工作(大兴安岭富西里地区1∶5万地质矿产调查❷)分别采集了两个锆石U-Pb测年样品，玛尼吐组安山岩为145.8±1.7 Ma(LA-ICP-MS)；光华组流纹岩为119.61±0.74 Ma(LA-ICP-MS)。

(2)黑龙江地调总院承担的(中国地质调查局)1∶5万区调十六站等四幅联测项目报告❼(2012年最终成果验收)，塔木兰沟组安山岩为161±10 Ma(LA-ICP-MS)。

(3)黑龙江地调总院齐齐哈尔分院承担的(中国地质调查局)1∶25万开库康等三幅联测项目野外验收简报❽(2012年野外验收)，塔木兰沟组安山岩为123±1 Ma(LA-ICP-MS)；甘河组安山岩为118±1 Ma(LA-ICP-MS)。

(4)张玉涛等(2007)在塔河地区对原1;20万划分的塔木兰沟组、玄武岩组和伊列克得组分别采集了测年样品，其结果为：塔木兰沟组粗面质玄武安山岩为125.6±0.6 Ma(Ar-Ar)；玄武岩组玄武岩为129.7±1.6 Ma(SHRIMP)和123.7±0.6 Ma(Ar-Ar)；伊列克得组玄武安山岩为122.3 ±0.6 Ma(Ar-Ar)。

(5)黑龙江物探队承担的(黑龙江省矿调)1∶5万矿调飞虎山等二幅联测项目报告❾(2012年最终验收)，塔木兰沟组安山质晶屑熔岩为154±1 Ma(LA-ICP-MS)；白音高老组英安质晶屑凝灰熔岩、英安质晶屑凝灰熔岩、流纹质岩屑晶屑角砾凝灰岩分别为157±1 Ma(LA-ICP-MS)、161±1 Ma(LA-ICP-MS)、167 Ma(LA-ICP-MS)；塔木兰沟组玄武(玢)岩为136±3 Ma(LA-ICP-MS)；甘河组橄榄玄武岩为118 Ma(LA-ICP-MS)。

(6)黑龙江地调总院齐齐哈尔分院承担的(中国地质调查局)1∶25万漠河等三幅联测项目报告(2012年最终验收)，白音高老组英安岩为166 Ma(LA-ICP-MS)；白音高老组流纹岩为149 Ma(LA-ICP-MS)。

(7)苟军等(2010)在满洲里南部原1∶20万划分为白音高老组4个流纹岩的测年结果为141±1 Ma(LA-ICP-MS)、139±1 Ma(LA-ICP-MS)、141±1 Ma(LA-ICP-MS)、Ma(LA-ICP-MS)141±1 Ma(LA-ICP-MS)。

(8)张连昌等(2007)在根河地区对原1∶20万区调时划分的塔木兰沟组、吉祥峰组、上库力组和伊列克得组分别采集了Ar-Ar和锆石U-Pb(SHRIMP)测年样品，其结果为：塔木兰沟组粗面质玄武岩为140.3Ma(Ar-Ar);吉祥峰组粗面岩(英安岩)为139.7 Ma(Ar-Ar)；上库力组流纹岩为123.8 Ma(SHRIMP)；伊列克得组玄武质粗安岩为114.5 Ma(Ar-Ar)。

(9)孟恩等(2011)在满洲里灵泉盆地原1∶20万区调时划分的塔木兰沟组和上库力组分别采集了9个测年样品，LA-ICP-MS法测年龄分别如下：塔木兰沟组2个样品中粗面英安岩为142±1 Ma、橄榄玄武岩为129±2 Ma；上库力组7个样品中辉石安山岩为166±2 Ma、英安质熔接凝灰岩为141±1 Ma、粗面英安岩为127±3 Ma、辉石安山岩为125±2 Ma、粗面安山岩为125±2 Ma、英安岩为125±1 Ma、粗面安山岩为123±2 Ma。

为了更清晰的归纳总结，将上述数据列成表格。(近年来大兴安岭中生代火山地层对比表，表2)

4 讨论

从对比表2可看出，利用最新的锆石U-Pb微区测年成果及Ar-Ar坪年龄进行对比有以下特点：

(1)大兴安岭中生代火山岩的地质年代上大致可以划分出以下几个时间区间：155～168Ma，135～150Ma，114～130Ma；我们暂且称为中生代早期、中期和晚期，不同地层单位的时间区间上分属于：① 以往建立的塔木兰沟组的时代既有早期，也有中期，还有晚期。② 以往建立的白音高老组的时代既有早期，也有中期。③ 以往建立的吉祥峰组的时代为中期。④ 以往建立的上库力组的时代有早期，也有中期，还有晚期。⑤ 以往建立的玄武岩岩组的时代为晚期。⑥ 以往建立的光华组的时代为晚期。⑦ 以往建立的伊列克得组、甘河组的时代为晚期。

(2)从大兴安岭整个区域而言，在同一时间区间段上中性或酸性火山岩可出现在下部、同时或上部，即不同的中性或酸性火山岩地层单位可能为同时的产物。

(3)林强(2003)、葛文春(2001)、郭峰(2001)、孟恩(2011)等很多学者曾著文论述过大兴安岭中生代火山岩的双峰式问题，其中林强认为玛尼吐组和白音高老组、上库力组和伊列克得组为双峰式火山岩；葛文春认为满洲里呼伦湖地区的上库力组和伊列克得组为双峰式火山岩；郭峰认为大兴安岭南段的满克头鄂博组为双峰式火山岩；孟恩认为满洲里地区上库力组与伊列克得组为双峰式火山岩。

表 3 大兴安岭中生代火山岩地层对比新方案Table 3 New proposal of the corresponding relations of the Mesozoic volcanic formations in the Da Hinggan Mountains

5 新的对比方案

对大兴安岭中生代火山岩的成因很多学者、专家有过不同的讨论。热向斜成因(林强，1998)、地幔柱成因(林强等，1998；邵济安等，1998；葛文春等，1998)、太平洋板块俯冲成因(徐公愉等，1983；马家骏等，1991；赵国龙等，1989)、裂谷成因(蒋国源等，1989)、边缘陆块型火山岩(夏军等，1993；Faure and Natal’in,1992)、大陆根柱构造(邓晋福等，1996)、幔隆或造山作用期后岩石圈的伸展作用(邵济安等，1994，1997,1998,1999,2001a,2001b)和软流圈伸展构造等模式(邵济安等，1994)。但不管何种成因模式，都认为是一套伸展环境的产物，基性岩为上地幔成因，而酸性岩则为基性岩浆的底辟导致下地壳熔融成因。

地壳深部岩浆形成后，多种原因可诱其岩浆上升定位于地壳浅部形成侵入岩或喷出地表形成火山岩。不论何种原因促使岩浆的上升和运移，同一成因的基性岩浆或酸性岩浆，如果不同地区控制岩浆上升的动力机制不同的话，可能会导致基性岩浆先期上升而酸性岩浆后期上升或酸性岩浆的先期上升则基性岩浆后期上升。如果此推理成立的话，大兴安岭中生代火山岩地层的对比可能会更加合理，更加接近于客观了。

纵观大兴安岭火山岩地层，历经地质工作者的几十年的工作，从岩石组合上，相对先后顺序(局部地区)是可靠的。近些年发展起来的锆石U-Pb微区测年技术使我们有可能较精确的讨论这套火山岩地层的区域性对比。

本次提出的对比方案，主要参照中国地质调查局在河北承德召开的中生代现场会议❶(2010)上张立东提出的方案，遵从地层命名法则及岩石地层清理时岩石地层单位的前提下并根据最新的同位素测年成果提出如下对比方案(大兴安岭中生代火山地层(新)对比表，表3)。

(1)中侏罗统中基性火山岩地层确实存在，与传统的塔木兰沟组的出露特征相吻合，保留塔木兰沟组，其时代为中侏罗世。

(2)新发现中侏罗统酸性火山岩地层，主要依据黑龙江省1∶ 5万矿调飞虎山等2幅(2010)的成果，新建立呼中组。其与塔木兰沟组为双峰式火山岩组合，二者间形成时代的先后在不同地区可能不同，有的地区基性的火山岩地层为早期而酸性的火山岩地层略晚，而有的地区则可能相反。

(3)保留满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组。满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组为双峰式火山岩组合，只不过在不同地区的中基性与酸性的先后喷出的不同而已，并且是区域对比的结果，若在有限的局部区域则仅能出露两套(中基性和酸性)火山岩地层。

(4)大兴安岭中生代火山岩地层的主体部分为火山熔岩，故将张立东的早白垩世(大)龙江组(主要表现一套火山-水盆的火山-沉积相)采用黑龙江岩石地层清理的划分方案，解体为龙江组、光华组和九峰山组。

(5)甘河组的含义不变。

(6)建议将甘河组之上一套酸性火山岩地层称为孤山镇组。过去1∶20万区调时曾命名过欧肯河组，但其接触关系、岩石学特征上较孤山镇组的建组地区逊色，并且近些年的区调和编图中已采用孤山镇组(如1∶25万阿荣旗幅，黑龙江矿产资源潜力评价等)。龙江组、光华组、甘河组为双峰式火山岩组合，其成因应与满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组的双峰式火山组合相似。

大兴安岭中生代火山岩地层的化石资料少得可怜，仅能在火山熔岩喷发间歇期的沉积夹层或远离火山口的山间盆地沉积层中才能找到。

据邵积东❶(2010)研究，动物组合在各岩石地层中分布的特点和繁盛程度可分为早、晚两期，与本次划分的中期和晚期相对应。

(1)鱼类

1)Peipiaosteus(北票鲟)组合：以Peipiaosteus属为代表。见于满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组火山岩之沉积夹层中。

2)Lycoptera(狼鳍鱼)组合：该组合由Lycopteralungteensis，L.davidi，L.tungi，L.woodwardi，L.kansuensis，Longdeichthysluojiaxiaensis，Sinamiazdanskyi，Ikechaoamiaorientalis等分子组成，产出于龙江组。

(2) 叶肢介

1)Nestoria-Keratestheria(背角叶肢介)组合：以Nestoria，Keratestheria，Leuroestheria，Magumbonia，Sentestheria属的成员为代表。产于满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组。

2)Eosestheria组合：以Eosestheria，Diestheria，Yanjiestheria，Neimengguestheria，Amelestheria属为代表。产于梅勒图组、龙江组。

以上动物化石组合的产出特征从古生物年代学而言也佐证了大兴安岭中生代双峰式火山岩的论据是成立的。

侏罗系—白垩系界线一直为地学研究中的焦点，而且是海相化石为依据划分的。传统上国内曾以叶肢介Nestoria和Eosestherlia划分侏罗纪和白垩纪的界线，以此135Ma为划分侏罗纪和白垩纪时限。

中国地质调查局最新(2012)颁布的《中国地层表》(试用版)已明确指出侏罗纪和白垩纪的时限为145.0±0.8Ma，Nestoria为冀北阶带化石、Eosestherlia为热河阶的带化石，二者均为早白垩世；因此，满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组的具体时代应依靠锆石U-Pb测年成果归属为宜。

建议今后在大兴安岭中生代火山岩地层区工作时，对不同岩石组合的火山岩的归属不仅要查清其岩石组合及与上、下填图单位关系的基础上，还应采集锆石U-Pb测年样品，佐证其成岩时代，归属其相应的填图单位为宜。

注释/Notes

❶ 2010年中国地质调查局在河北承德召开的中生代野外现场会议成果汇报材料(会议资料).

❷ 武警黄金第三支队.2011～2013.大兴安岭富西里地区1:5万地质矿产调查(十里长岭幅、富西里幅、陡岸山幅、瓦拉里幅)项目成果.(项目正在进行中).

❸ 黑龙江省地质矿产局第一区域地质调查大队. 1974. 1∶20万加格达奇幅区域地质调查报告.

❹ 黑龙江省地质矿产局第二区域地质调查大队. 1984.1∶20万塔河幅区域地质调查报告.