内蒙古大梁道班地区本巴图组地层时代的确定及其地质意义

姜振宁孟 都

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿洲，072754

内蒙古大梁道班地区本巴图组地层时代的确定及其地质意义

姜振宁*孟 都

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿洲，072754

提 要 内蒙古大梁道班地区本巴图组出露面积较广，被岩浆活动和构造运动改造破坏，地层变形强烈，普遍发育轻微变质，导致岩石组合类型复杂多变，地层层序不清，构造样式混乱，与区域上本巴图组有显著差异。通过对该套地层岩石组合的梳理、同位素年龄测定和生物化石的分析利用确定本区地层的时代为晚二叠世，并根据其构造变形特征结合研究区大地构造背景研究可以侧面证明西伯利亚和华北二大版块在二叠纪晚期-三叠系初完成拼合。

本巴图组 地层时代 地质意义 大梁道班 内蒙古

本巴图组是内蒙古中部草原地区分布最广泛的地层之一，自1960年创名之后，凡有据划为中石炭统的地层，不论其岩性岩相如何，均一律称为本巴图组。20世纪60～80年代的区调工作及科研专题资料亦如此处理【1】。依此所划分的本巴图组各处岩性包罗万象，其所含岩性包括碎屑岩、碳酸盐岩、中性火山岩、酸性火山岩组合【2】。内蒙古大梁道班地区前人所划分的本巴图组分布广泛，出露面积约146km2，岩性组合复杂，确定其是否为本巴图组就变得十分重要。

图1　研究区地质略图Fig.1 Geological scheme of the region

1　地质概况

大梁道班位于内蒙古中东部锡林浩特市北40km，东部为西乌珠穆沁旗，与旗政府驻地巴拉嘎尔高勒镇距离约100km，二连-贺根山断裂带在其北侧斜贯而过。

研究区出露的古生代地层主要有本巴图组（C2bb）和大石寨组（P1ds）（图1）。本巴图组为一套受构造影响强烈的浅变质碎屑岩组合，出露的主要岩性有石英绢云千枚岩、泥质板岩、粉砂质板岩、变质粉砂岩、变质细粒长石石英砂岩、变质岩屑砂岩、变质岩屑长石砂岩、变质长石砂岩、变质复成分砾岩，夹蚀变安山岩、安山质凝灰岩薄层，夹灰岩透镜体，颜色以浅灰色、灰黄、灰绿色为主，长石及岩屑含量较高，成熟度较低。本巴图组地层至少经历三次褶皱叠加，原始层序难以恢复，在经受第二期次变形后，总体呈背斜产出。

2　大梁道班地区本巴图组研究

2.1岩石组合特征与区域对比

本巴图组是1960年丁蕴杰（手稿）创名，创名地点在苏尼特左旗赛汗高毕苏木以北20km处（当时称本巴图公社）【3】。原始定义是“本巴图组岩性以砂岩为主夹灰岩及火山岩，灰岩中含腕足、珊瑚和蜓科化石。又根据蜓科化石组合内容，将其划分为两个化石带，即下部Prousulinella—Pseudostaffella带和上部Fusulina—Fusulinella带【4】，以代表本巴图组的沉积时限为中石炭世，上、下限均与上石炭统阿木山组呈断层接触，厚约1376m。

本巴图组现在的定义是指位于华北地层大区，锡林浩特—磐石地层分区石炭-二叠世的海相碎屑岩岩系，夹少量火山碎屑岩和灰岩薄层及透镜体，顶底出露不全。

大梁道班地区本巴图组地层呈北东向展布，以背斜形式产出，根据岩石组合及变形变质特征将其划分为三个岩性段：一段位于背斜核部，变形强烈，轻微变质，沉积物粒度较细，原岩以粉砂岩、泥岩为主；二段粒度逐渐变粗，变形变质程度减弱，发育强片理化；三段，变形程度较浅，轻微片理化，且粒度变粗，多出现砾岩、含砾杂砂岩等。

本巴图组虽然普遍变质，但变质程度不高，原岩基本可恢复。本巴图组层型剖面是在苏尼特左旗赛汗高毕苏木阿尔登格勒庙剖面（112°39′，43°46′；据内蒙古区测一队，1965），岩性主要为灰绿色杂砂岩、粉砂岩、黄褐色及暗绿色细粒长石砂岩夹暗黄绿色砾岩、灰岩透镜体及中酸性火山岩。通过原岩恢复，区内本巴图组地层剖面与苏尼特左旗赛汗高毕苏木阿尔登格勒庙剖面可对比（表1）。本区内火山岩段不发育。

表 1 研究区本巴图组与层型剖面本巴图组岩石组合对比表Table 1 Rock combination table of Bumbat Formation and stratotype section Bumbat Formation

2.2年代学特征

野外在本巴图组地层中发现一条安山岩夹层，厚5～10m，断续出露，追索后作为一、二段分界的标志层，反映了本巴图组地层中存在沉积间断，其产状变化频繁，变形强烈，直接反映了当时受到多期次褶皱构造影响。采集了该夹层的同位素年龄样品（TW3090），在中国地质科学院利用 LA-ICP-MS方法对其进行了同位素年龄测定，共选取17颗锆石中的17个测点。锆石均选择透明的、晶型较好，发育岩浆型韵律环带结构（锆石阴极发光图片见图2，测试结果见图4），测得其年龄为（296.4±2.4）Ma。

路线地质调查过程中，采集了一个至少经历两期褶皱叠加的闪长玢岩脉的同位素年龄样品（TW3513），与本巴图组地层经历的构造变形特征一致，所得脉岩年龄与本巴图组地层年龄较为接近。共选取16颗锆石中的16个测点。锆石均选择晶型完整，岩浆环带发育的样品进行测试（锆石阴极发光图片见图3，测试结果见图5），测得其同位素年龄为（296.5±1.8）Ma。

图 2 TW3090锆石CL图像Fig.2 CL image of Zircon， sample TW3090

图 3 TW3513锆石CL图像Fig.3 CL image of Zircon ， sample TW3513

图4　TW3090的谐和年龄Fig.4 Concordant age ， sample TW3090

图5　TW3513的谐和年龄Fig.5 Concordant age ， sample TW3513

郭晓丹在西乌旗地区采集的本巴图组碎屑锆石，测得本巴图组沉积年龄为319Ma，与本次所得年龄结果相吻合，由此可以确定本巴图组地层时代为晚石炭世【5】。

2.3生物化石特征

研究区生物化石不发育，并且受构造影响强烈，本次工作仅在灰岩透镜体中寻找到少量不完整化石，主要有珊瑚、苔藓虫和海百合茎等，可以提供生物化石依据。

珊瑚：Sinophyllum sp.［四射珊瑚碎片？、中国珊瑚？（P？）］；

苔藓虫：cystoporids（泡孔目苔虫类）、trepostomids（变口目苔虫类）；

海百合茎： Pentagonocyclicus sp. ［星圆茎.（O-k）］；

经南京古生物所鉴定以上化石均为内蒙古地区石炭—二叠纪常见分子。

2.4与上下地层的接触关系

研究区内本巴图组下未见底，上与下二叠统大石寨组（P1dŝ）角度不整合接触。大石寨组为一套中酸性火山岩夹碎屑岩组合。本次工作在大石寨组酸性火山岩中采集了多个同位素年龄样品，测得结果为：（291.0±1.5）Ma、（282.7±1.6）Ma、280Ma。接触部位地层界线清晰，产状差异明显，变形较浅，未见变质，岩石新鲜，角度不整合接触关系清楚。因此本巴图组地层的年龄肯定晚于（291.0±1.5）Ma，支持上述晚石炭世的年龄结果。

3　地质意义

中亚造山带是全球显生宙陆壳增生与改造最显著的地区【6】，其构造演化经历了由大洋板块俯冲到大陆板块碰撞拼合再到后造山构造塌陷和拉张等若干阶段，记录了古亚洲洋开启与闭合的全过程。位于西伯利亚和华北板块之间的兴蒙造山带，属于巨型中亚造山带的东部【7】，一直是地质学界研究的热点。

国内外多数学者认为，内蒙古北部索伦—苏尼特左旗—锡林浩特贺根山一带是西伯利亚板块和华北板块的最终缝合带，但对最终缝合时间，目前仍然存在较大的分歧，主要包括两种观点，其一认为发生在晚泥盆世—早石炭世【8】主要证据来自区域地质对比、生物地层学及年代学数据；其二认为发生在二叠纪晚期甚至三叠纪初【9，10】，主要证据来自古地磁数据和蛇绿岩的同位素年代学的研究，无论哪种观点都缺少沉积地层年代学的约束。

研究区距离贺根山蛇绿混杂岩带30km，区内古老地层中必然残存有板块运动的证据。笔者认为石炭纪末期，西伯利亚板块与华北板块拼接，洋盆开始收缩，形成本巴图组浅海相碎屑岩，在这样大规模的造山运动影响下，本巴图组地层发生了复杂的褶皱变形，此次工作中，本巴图组地层时代的确定，可以从侧面说明两大板块在晚石炭世仍然处于活动状态，在二叠纪晚期—三叠纪初完成拼合。

4　结论

（1）本次工作通过与层型剖面对比、同位素年龄测定、生物化石采集分析及上下地层接触关系的研究，确定了区内本巴图组地层的时代为晚石炭世；

（2）通过本巴图组时代的确定，结合其变形变质特征，从侧面证明了西伯利亚板块与华北板块在二叠纪晚期—三叠纪初完成拼合。

1 徐备，陈斌. 内蒙古北部华北板块与西伯利亚板块之间中古生代造山带的结构与演化［J］，中国科学，1997

2 邵积东，王 惠，张 梅，赵文涛. 内蒙古大地构造单元划分及其地质特征［J］，西部资源，2011（2）51～56

3 贺元凯，吴泰然，罗红玲，等. 华北板块北缘中段新太古代的陆-陆碰撞事件：来自合教S型花岗岩的证据［J］，北京大学学报，2010

4 李益龙、周汉文，钟增球，等. 华北板块与西伯利亚板块的对接过程［J］. 地球科学，2009，34（6）

5 孟庆鹏，贺元凯，张文，等. 华北板块北缘古大洋闭合时间的限定-来自四子王旗西后豪子同碰撞花岗岩的证据［J］，地质通报，2013（11）：1750～1759

6 李锦铁，高立明，孙桂华，等. 内蒙古东部双井子中三叠世同碰撞壳源花岗岩的确定及其对西伯利亚与中朝古板块碰撞时限的约束［J］.岩石学报，2007，23（3）：565～582

7 赵立敏. 内蒙古东部地区石炭-二叠纪构造-沉积环境研究［D］，长春：吉林大学，2010，6

8 田树刚，李子舜，王峻涛，等. 内蒙古东部及邻区石炭-二叠纪构造地层格架与形成环境［J］，2012，31（10）：1555～1564

9 鲍庆中，张长婕，吴之理，等. 内蒙古东南部西乌珠穆沁旗地区石炭纪-二叠纪岩石地层和层序地层［J］，地质通报，2006，25（5）：573～579

10 郭晓丹，周建波，张兴洲，等. 内蒙古西乌珠穆沁旗本巴图组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其意义［J］，地质通报，2011，30（2～3）：279～290

The Benbatu Formation take large area of Daliangdaoban in Inner Mongolia. They deform intensively and metamorphose lightly caused by magma movement and tectogenesis， therefore， there are complex rock combination types and blurry stratum sequence with jumbled structure which are different with the regional Bumbat Formation. We found the stratum were developed in late permian system according to the reseach on the rock combination and isotopic age testing as well as the analysis of fossil organism. They also found that the Siberia plate joint North China plate at late Permian period and early Triassic System.

AGE DETERMINATION OF BENBATU FORMATION AND THE GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF DALIANGDAOBAN，INNER MONGIOLIA

Jiang Zhenning Meng Du
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

Bumbat formation；stratum era；geological signification；Daliangdaoban，Inner Mongolia

P623.12：P534.45

A

1006-5296（2016）01-0033-05

* 第一作者简介：姜振宁（1986～），男，矿产普查与勘探专业，工程师

2015-12-14；改回日期：2016-01-18