内蒙古扎兰屯市浩绕山地区白音高老组时代归属探讨

2018-07-30孙哲崔加伟

山东国土资源 2018年8期

孙哲，崔加伟

(1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065;2.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081)

0 前言

大兴安岭地区位于兴蒙造山带东北部，夹于华北板块与西伯利亚板块之间，该区及其相邻地区晚侏罗世至早白垩世沉积时，火山活动强烈，火山岩分布广泛，构成了中国东部沿海重要的火山岩带。由于该区地表植被覆盖严重，造成各地层之间的接触界线不清，给研究工作带来了较大的困难。另外，由于历史原因，在该区开展地质工作的单位，分属不同的省区，各自采用该省的岩石地层单位，造成该区地层命名、划分混乱[1-2]。早期大致以乌兰浩特—阿尔山一线为界，将这套火山岩划分为南北两个区，其地层划分方案也不同，南部中生代火山岩自下而上可以划分为满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组；北部地区将这套火山岩自下而上划分为塔木兰沟组、吉祥峰组、七一牧场组、木瑞组、上库里组和依列克的组。由于这套火山岩缺乏统一的地层单位，并且化石资料缺乏，造成这套火山岩时代划分及归属混乱。邵积东等[3]在系统总结了莫尔道嘎镇幅、阿龙山镇幅、小乌尔其汉、林场幅等区调报告的基础上，提出将大兴安岭北部含Eosestheria动物群的大套酸性火山岩定为光华组，并且时代为早白垩世；将含有Nestoria动物群的大套酸性火山岩定为白音高老组，时代定为晚侏罗世。将这两套酸性火山岩之间的含有Eosestheria动物群的中酸性火山岩定为龙江组，时代划分为晚侏罗世。周其林等[4]参照中国地质调查局在承德召开的中生代现场会议上张立东提出的观点，结合完成的区域地质调查报告，认为含Nestoria的火山岩形成于晚侏罗世，将含有Eosestheria定名为龙江组，时代为早白垩世。该文针对大兴安岭中生代火山岩地层划分混乱的现象，选择扎兰屯市浩绕山地区白音高老组火山岩进行系统研究，拟通过锆石U-Pb年龄数据，确立这套火山岩的时代归属，为区域地层对比奠定基础。

1 区域地质概况

研究区位于内蒙古扎兰屯市西南角的浩饶山镇，大地构造位置特殊，位于西伯利亚板块与华北板块的缝合带上，先后经历了古亚洲洋构造域和蒙古-鄂霍次克洋构造域[3]。研究区前中生代地层零星分布，中生代火山岩分布广泛。出露的地层自下而上为石炭纪巴图组、查干诺尔火山岩层、二叠纪林西组、侏罗纪满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组、中更新统洪积坡积物、大黑沟组玄武岩、上更新统洪积坡积物、上更新统冲洪积物、上更新统冲积物、全新统现代河床沉积。岩体主要为中生代的花岗岩、花岗斑岩，侵入到中生代火山岩中，主要分布在研究区的西北角及东北角，其余地方零星出露(图1)。

1—缝合带；2—研究区；3—构造区带编号；4—侏罗纪满克头鄂博组；5—侏罗纪玛尼吐组；6—侏罗纪白音高老组图1 浩绕山地区中生代火山岩分布图

2 白音高老组地层特征

白音高老组是由原辽宁省区测二队于1974年在赤峰市巴林左旗哈达英格乡白音高老最早创立的。当时将一套上部为酸性熔岩、凝灰岩、英安质熔结凝灰岩，下部为凝灰质砂砾岩、细砂岩夹粉砂岩、泥质页岩及少量酸性凝灰岩、熔岩，含叶肢介化石Nestoriasp.，Keratestheriarugosa，植物化石以及双壳类化石，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的火山岩命名为白音高老组[1]。

白音高老组在研究区中出露最多，岩性组合中下部为火山碎屑岩夹流纹岩、火口湖沉积，主要为火山碎屑流相、爆发相、溢流相。上部以火口湖沉积为主，晚期潜流纹岩侵入，发育喷发沉积相和沉积相，潜火山岩相、侵出相发育(图2)。

1—流纹质含角砾凝灰岩；2—流纹质晶屑凝灰岩；3—流纹质玻屑凝灰岩；4—流纹质岩屑凝灰岩图2 白音高老组中下部地层层序

3 锆石U-Pb的测试及数据

3.1 样品采集及测试

白音高老组的2件样品(3001TW3,7003TW1)采自浩绕山地区，样品3001TW3岩性为流纹斑岩，侵入到白音高老组中的火山碎屑岩中，为潜火山岩相。岩石新鲜，无蚀变，岩石成灰白色，少斑结构，流纹构造发育。斑晶主要为长石，含量约为5%，基质为隐晶质，基质含量达95%。样品7003TW1岩性为流纹质熔结角砾凝灰岩，岩石新鲜，未蚀变，岩石新鲜面为灰白色，角砾熔结结构，假流纹构造，岩石主要由角砾和凝灰物构成，角砾含量小于20%，凝灰物由晶屑、玻屑及岩屑组成，含量大于80%，其中塑性玻屑含量约为65%～70%，岩屑为15%～20%(图3)。

1—流纹质角砾凝灰岩；2—流纹质角砾岩；3—流纹质沉角砾岩；4—流纹质沉凝灰岩；5—流纹质含集块角砾岩；6—流纹质晶屑凝灰岩；7—潜流纹岩；8—含砾砂岩；9—杂砾岩图3 白音高老组剖面特征

锆石分选工作在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，锆石制靶、照相均在北京凯德正科技有限公司完成，LA-ICP-MS锆石U-Pb测年在天津地质矿产研究所同位素实验室完成，采用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪。首先，将待测锆石进行制靶，透射光、反射光以及阴极发光图像的观察和采集，以确定锆石的内部结构和内部成因。锆石数据测试采用的设备为美国Thermo Fisher公司生产的Neptune多接收器电感耦合等离子质谱仪和美国ESI公司生产的波长为193nm的UP193-FXAnF准分子激光器，束斑直径为35μm。采用TEMORA作为外部锆石年龄标准，具体操作流程见李怀坤等[5-8]；数据分析采用ICPMSDataCal程序和Isoplot程序进行数据处理[9]，应用208Pb校正法对普通铅进行校正，利用NIST612玻璃表样作为外标，计算锆石样品的Pb，U，Th含量。

3.2 锆石U-Pb年龄

样品3001TW3共测得21个点，年龄结果见表1。除3001TW3-10的206Pb/238U年龄为144Ma之外，其余各点年龄均在134～140Ma之间，20个点的206Pb/238U加权平均年龄为(134.84±0.78)Ma，MSWD=2.1，Th/U比值为0.4951～1.1883，均大于0.1，结合阴极发光图像中震荡环带发育特征，可知其为典型的岩浆型锆石(图4、图5)[10]。

表1 浩绕山白音高老组3001TW3样品LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果

样品7003 TW1共测得14个点，年龄结果见表2。除7003TW1-1和7003TW1-9明显不协和，206Pb/238U年龄分别为264Ma和263Ma，其余12个分析点年龄范围为135～141Ma，12个点的206Pb/238U加权平均年龄为(139.84±0.78)Ma，MSWD=0.49，Th/U比值为0.2942～1.182，均大于0.1，结合其阴极发光图像中震荡环带发育的特征，可知其为典型的岩浆型锆石(图6，图7)[10]。

表2 浩绕山白音高老组7003TW1-1样品LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果

图4 3001TW3样品锆石U-Pb年龄协和图

图5 3001TW3样品阴极发光图

图6 7003TW1样品锆石U-Pb年龄协和图

图7 7003TW1样品阴极发光图

4 讨论

目前，国际地层表中的侏罗纪-白垩纪GSSP尚未确定。国际上对于侏罗纪与白垩界线划分的争议由来已久，主要有135Ma和145Ma两种意见，分别代表北方区和特提斯区两者的界线年龄。国际地层表[11]推荐的年龄为145Ma作为界线年龄，中国地层委员会在2010年7月召开的大兴安岭中南段、冀北、辽西中生代地层划分对比研讨会上推荐使用这一界线，并将界线放在下白垩统张家口组与土城子组之间，并一直沿用至今[12-13]。

前人研究认为[14-16]，白音高老组这套火山岩形成于晚侏罗世，但当时缺乏高精度测年方法，仅做过少量Ar-Ar测年，年龄结果可信程度低。近年来，一大批高精度的年龄数据表明，这套火山岩主要形成于早白垩世，时间跨度大，主要集中于135～145Ma和115～125Ma之间。

随着该地区地质工作研究的不断深入，部分学者[17-20]提出，大兴安岭火山岩并不存在穿时性，而是分属于不同的组。在张吉衡[14]划分的两段白音高老组中，发现Nestoria和Eosestheria两种动物群化石，Nestoria化石分布于135～145Ma的火山岩中，Eosestheria化石分布于115～125Ma的火山岩中。根据古生物学研究[21-24]，Nestoria和Eosestheria分属2个不同的层位，没有混生现象[24]。在最新的中国地层简表中，将含有Nestoria和Eosestheria这2种动物群分别放在大北沟组和义县组中，但时代均为早白垩世。

根据1∶25万区域地质调查报告，在研究区相邻的扎兰屯市柞木梁子，测得柞木梁子剖面表明，含有Eosestheria化石的龙江组底部为砂砾岩，不整合覆在白音高老组、玛尼吐组、满克头鄂博组之上。依据高精度的U-Pb锆石年龄测定，浩绕山地区白音高老组样品(3001TW3、7003TW1)测得的年龄数据，分别为(134.84±0.78)Ma和(139.842±0.78)Ma，为早白垩世，含有Nestoria化石。

冀北地区晚侏罗世至早白垩世地层自下而上可以划分为张家口组、大北沟组、义县组、九佛堂组、下店组及青石砬子组(图8)。根据最新的研究结果认为[23-24]，张家口组在西部(张家口)地区持续时间较长，在143～136Ma之间；而在东部(滦平)地区持续时间较短，在136～135Ma左右[23-25]。