阿拉善地块东北缘狼山地区大红山组沉积时代、物质来源及区域构造意义

林灿楠 ，解国爱，田荣松，王博，张庆龙

1)南京大学地球科学与工程学院，南京，210093；2)贵州大学资源与环境工程学院，贵阳，550025

内容提要:阿拉善地块位于中亚造山带南缘，是研究中亚造山带南缘二叠纪构造背景及演化的关键地区。本研究在阿拉善地块东北缘狼山地区野外调查的基础上，对狼山地区大红山组地层进行古流向、碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和砂岩碎屑组分分析。研究表明砾石最大扁平面倾向为SWW—NWW，指示大红山组地层沉积时的古水流的流向总体呈现自西向东，推测大红山组砾石主要来自狼山西部地区。砂岩中碎屑锆石最小年龄峰值为275 Ma和278 Ma，表明大红山组沉积时代不早于中二叠世早期。砂岩的碎屑组分分析和碎屑锆石年龄谱指示大红山组可能来自于晚古生代诺尔公—狼山弧，砾石的古流向分析和碎屑锆石年龄谱推测大红山组砾石极有可能来自于阿拉善地块前寒武纪变质基底。结合诺尔公—狼山构造带晚古生代大陆岩浆弧的存在，认为二叠系大红山组地层沉积于弧背前陆盆地的构造背景。

中亚造山带由一系列的前寒武纪微陆块、蛇绿混杂岩带、岛弧、陆缘弧、增生杂岩、洋岛以及被动大陆边缘沉积物聚合而成，记录了古亚洲洋长达数亿年的俯冲增生演化历史，是显生宙陆壳生长的最大的地区之一(engör et al.,1993;Windley et al.,2007;Kozlovsky et al.,2015;Xiao Wenjiao et al.,2015,2018)。古亚洲洋最终沿着南天山—索伦克缝合带在晚石炭世—早中三叠世时期从西到东完成最终拼合，形成显生宙世界上最大的增生型造山带(Eizenhöfer et al.,2014)。

阿拉善地块位于中亚造山带南缘中段，记录了古亚洲洋多期次复杂的构造演化历史，是研究古亚洲洋从俯冲到最终闭合的关键地区。然而，古亚洲洋在阿拉善地块的构造演化仍存在争议，争议主要集中在晚古生代阿拉善地块东北缘的构造环境。多数研究者认为晚石炭世至二叠纪期间古亚洲洋的俯冲作用仍在进行，阿拉善地块处于古亚洲洋向南俯冲形成的活动大陆边缘弧环境。晚古生代超铁镁质—铁镁质杂岩、弧相关岩浆岩、砾状火山—沉积岩系的存在表明大洋俯冲持续到二叠纪(Feng Jianyun et al.,2013；Lin Lina et al.,2014;Zheng Rongguo et al.,2014;Liu Qian et al.,2017a;Song Dongfang et al.,2018a;Wang Wenlong et al.,2020)。最近，吕洪波等(2018)在狼山南麓发现了蛇绿混杂岩，包括白垩纪的玄武岩等，古亚洲洋是在白垩纪沿狼山-阴山南缘一线最终俯冲造山闭合，华北克拉通的北界并不是传统认为的白云鄂博北—西拉木伦河一线。然而，也有研究者认为古亚洲洋在晚石炭世之前已经闭合，二叠纪时期阿拉善地块处于陆内构造环境，大规模的岩浆岩形成于早期的陆内裂谷或地幔柱导致的大火成岩省(张建军等，2012;Dan Wei et al.,2014b,2015;Liu Min,2016;Chen Yan et al.,2020)。上述研究成果为中亚造山带的深入研究提供了丰富的基础资料，然而，这些研究大多基于地球化学分析，缺乏详细的野外地质调查以及区域沉积记录分析。

笔者等通过详细的野外地质调查，在阿拉善地块东北缘狼山西南段地区识别出呈区域角度不整合覆盖在古元古代叠布斯格杂岩之上的二叠系碎屑岩组合。通过对该套碎屑岩的古流向分析、砂岩碎屑组分分析和碎屑锆石U-Pb定年，旨在探讨该套地层沉积时代、物质来源以及构造背景，为古亚洲洋在中亚造山带南缘中段的构造演化提供新的证据。

1 地质背景

阿拉善地块位于华北克拉通和塔里木克拉通之间的连接地区，其北缘为中亚造山带(图1a)。阿拉善地块北部地区分布恩格尔乌苏和查干楚鲁两条蛇绿岩带，将该地区自北向南划分为珠斯楞—杭乌拉构造带、宗乃山—沙拉扎山构造带和诺尔公—狼山构造带(吴泰然等,1992)。研究区位于诺尔公—狼山构造带内狼山西南段波仁楚鲁地区(图1b)。

图1 阿拉善地块位置示意图 (a)和阿拉善地块北缘构造单元划分简图 (b) Fig.1 Schematic geological map of the Alxa Block (a) and sketch map of major tectonic divisions of the northern Alxa Block,showing the position of the study area (b)

图 2 阿拉善地块狼山西南缘地区地质构造图(据Tian Rongsong et al.,2020)Fig.2 Detailed geological and structural map of the southwestern Langshan Mountains,Alax Block (after Tian Rongsong et al.,2020)

诺尔公—狼山构造带的新太古代—古元古代变质岩石主要包括北大山杂岩、龙首山杂岩、叠布斯格杂岩和巴彦乌拉山杂岩，这些古老基底岩石记录了多期次岩浆—变质事件，包括约2.5 Ga 的TTG质岩浆作用与同期变质事件，2.3～2.0 Ga的岩浆事件和1.95～1.85 Ga的变质事件，具有与华北克拉通相似的演化历史 (张建新等，2018)。新元古代狼山群为一套不整合于早前寒武变质基底之上的绿片岩相变质碎屑岩、碳酸盐岩夹少量火山岩组合，沿狼山地区广泛分布。该构造带古生代沉积记录较少，晚石炭世—早二叠世阿木山组地层沿着查干楚鲁缝合带两侧零星分布(郑荣国等，2017；郭硕等，2019;Chen Yan et al.,2020)。此外，狼山炭窑口地区出露少量的中—晚二叠世大红山组地层(Tian Rongsong et al.,2020)。花岗岩、闪长岩、玄武岩、安山岩等晚古生代岩浆岩广泛分布于诺尔公—狼山构造带，大量的研究支持这些岩浆岩形成于古亚洲洋向南俯冲形成的大陆弧环境(Jian Ping et al.,2010;Feng Jianyun et al.,2013;Liu Qian et al.,2017b；王文龙等,2018)。二叠纪岩浆岩沿该构造带零星出露，呈线性分布，前人对其进行地球化学等方面的研究，支持二叠纪火山—岩浆弧存在的观点(Liu Qian et al.,2016;Song Dongfang et al.,2018a,b;Tian Rongsong et al.,2020)。分析前人对晚古生代诺尔公—狼山构造带岩浆岩地质年代学数据，显示该构造带晚古生代主要存在两期幕式弧岩浆事件，具有年龄峰值为325 Ma 和276 Ma(Feng Jianyun et al.,2013;Dan Wei et al.,2014b;Lin Lina et al.,2014;Wang Zengzhen et al.,2015;Liu Min et al.,2016;Tian Rongsong et al.,2021)。

研究区出露古元古代叠布斯格杂岩和新元古代狼山群，这些地层被新元古代闪长岩、晚古生代闪长岩、花岗岩所侵入(图2)。叠布斯格杂岩主要由斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、花岗质片麻岩、磁铁石英岩、透辉石大理岩组成，是阿拉善地块变质程度最高的变质岩系(Zou Lei et al.,2021)。新元古代狼山群主要由结晶灰岩、石英砂岩、石英岩、炭质板岩和千枚岩以及少量变火山岩夹层组成。近年来许多学者对狼山群进行了地质年代学的分析，认为狼山群形成于新元古代(Hu Jianmin et al.,2014;Liu Chaohui et al.,2019;Bao Chuang et al.,2019)。研究区的古元古代叠布斯格岩群、新元古代狼山群、二叠纪火山岩中发生了强烈的褶皱和逆冲叠瓦构造。

笔者等通过最新的野外地质调查，在狼山西南缘波仁楚鲁地区识别出一套区域角度不整合在古元古代叠布斯格杂岩之上的砾岩、砂岩和页岩的碎屑岩组合(图3a,b,c)。Tian Rongsong等(2020)对该套碎屑岩与研究区北东处的炭窑口地区大红山组进行对比，认为两者岩性和层位相当，笔者把狼山西南缘波仁楚鲁的这套地层组合也称为“大红山组”。

图3 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组野外露头:(a) 大红山组和上下地层之间接触关系；(b) 野外地质剖面图及砾岩砾石最大扁平面(ab面)倾向玫瑰花图;(c) 大红山组与古元古代叠布斯格杂岩角度不整合接触；(d) 大红山组地层中的砾岩；(e) 晚二叠世枕状玄武岩覆盖在大红山组砾岩之上；(f) 晚二叠世枕状玄武岩的杏仁构造、气孔构造Fig.3 Outcrop characteristics of the Dahongshan Formation in Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block:(a) the contact relationship between the Dahongshan Formation and its underlain and overlying strata;(b) cross-section and the rosette diagram of gravel primeval ab-plane of the conglomerate layers;(c) the angular unconformity between the Dahonghshan Formation and the Paleoproterozoic Diesusige Complex;(d) conglomerate from the Dahongshan Formation;(e) the unconformity between the conglomerate of the Dahongshan Formation and Late Permian pillow basalts;(f) the amygdaloidal structure and vesicular structures of the Late Permian pillow basalt

研究区大红山组之上被枕状玄武岩覆盖，枕状玄武岩呈墨绿、暗绿、黑绿色，枕状构造发育，多呈椭球状，大小在20～100 cm之间。玄武岩枕边发育1～3 cm的冷凝边，并发育气孔构造、杏仁构造，杏仁体以方解石为主(图3e,f)。玄武岩岩枕之间多被基性熔岩和紫红色泥质粉砂岩所充填，岩枕长轴平行排列,长轴基本与下伏剥蚀面平行。前人对该套枕状玄武岩做了地质年代学分析，表明枕状玄武岩形成于二叠纪晚期(252～ 259 Ma；张进等，2013；艾米尔丁·艾尔肯等，2019)。

2 古流向分析

狼山西南缘波仁楚鲁地区大红山组，自下而上显示由粗至细的沉积韵律(图4)。下部为砾岩，砾石成分主要为石英岩、片麻岩(图3d)，呈硅质胶结，夹少量薄层砂岩条带和砂岩透镜体，砾石分选差、磨圆好，最大粒径约50 cm，平均粒径为1～2 cm，砾石中见大量剪切破裂面；中部为灰黄色粗砂岩、黄褐色细砂岩；上部为青灰色页岩、炭质页岩。野外露头见大红山组地层被一组正断层错开，断层面发育假玄武玻璃、擦痕、阶步，断层破碎带宽约30 cm，充填有断层角砾岩和方解石脉(图3a)。

砾岩中砾石最大扁平面(面)主要向上游倾斜，通过对砾石最大扁平面的倾斜方向的统计可判断古水流的方向，进而推断物源的方向(闫义等，2002)。波仁楚鲁地区大红山组砾岩砾石露头较好，粒径整体较大且磨圆度好，可以使用砾石最大扁平面作为判断古流向的有效方法。地层倾角>10°，需使用极射赤平投影对其进行校正，使其恢复到原始沉积的水平方位(Sun Jiaopeng et al.,2020a)。在波仁楚鲁地区出露大红山组的两个剖面选取9个测点，进行砾石最大扁平面测量统计。砾岩中发育大量剪切破裂面，因此选取保存完整的砾石进行测量，每个测点不少于20个数据。以10°为间隔绘制砾石最大扁平面倾向玫瑰花图，统计得出该区的砾石最大扁平面倾向为SWW—NWW( 245°～ 285°)(图5)，表明大红山组地层沉积时的古水流的流向总体呈现自西向东，推测大红山组砾石主要来自狼山西部地区。

图5 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组砾岩砾石最大扁平面(ab面)倾向玫瑰花图Fig.5 The rosette diagram of gravel primeval ab-plane of the conglomerate layers of the Dahongshan Formation in the Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block

3 砂岩碎屑组分特征

砂岩碎屑组分与大地构造背景控制的物源区密切相关(Dickinson et al.,1979)。定量的砂岩岩相学分析是碎屑岩研究的重要手段，有助于探讨沉积物的源区、构造背景和沉积盆地的性质(Edgar et al.,2019) 。

在波仁楚鲁地区大红山组采集不同层的砂岩样品(图4)，砂岩风化程度较低，显微镜下，大部分石英颗粒较粗，呈次棱角形至次圆形，分选较差—中等，岩屑含量较高，大部分呈次棱角状(图6)。使用Gazzi—Dickinson碎屑统计法以获得砂岩不同组分的百分含量，对于岩石中所有砂级(大于62.5 μm)矿物颗粒，无论其独立存在或与其他矿物连接，均单独计数(Garzanti,2016)。对薄片进行镜下观察，据颗粒的粒径，且确保单个颗粒不被重复计数，选择1000 μm的栅格间距进行统计。一个视域统计完成后移动薄片进入相邻的下一个视域。为使统计结果具有代表性和可靠性，每个样品统计碎屑颗粒不少于300颗(Yan Zhen et al.,2019)。根据研究需要，统计的碎屑组分有单晶石英(Qm)、多晶石英(Qp)、长石(F)、岩屑(L)，计算得出Qt/(L+F)值(表1)。

图6 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组砂岩正交偏光显微照片Fig.6 Cross-polarized light photomicrographs showing sandstone components of the Dahongshan Formation in Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block

表 1 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组中砂岩碎屑组分统计Table 1 Point-count data for fragments of the sandstones in the Dahongshan Formation in the Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block

大红山组砂岩碎屑颗粒Qt/(L+F)值在1.23～2.07之间，表明有很多不稳定碎屑(岩屑、长石)，呈现低成分成熟度特点，沉积物应来自于较近的物源区，没有经过长距离的搬运过程，可使用砂岩物源区构造判别图解(Dickinson et al.,1979；Sun Jiaopeng et al.,2020a,b)。投图得到砂岩碎屑组分Dickinson三角判别图解(Qt—F—L 及 Qm—F—Lt)(图7)，研究区大红山组样品投点均落在过渡弧物源区，说明大红山组采集的砂岩样品具有相同的物源背景，可能是一个盖层不发育的岛弧背景区。

图7 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组砂岩的Qm—F—Lt和Qt—F—L 构造判别图解(据Dickinson et al.,1979)Fig.7 The Qm—F—Lt and Qt—F—L triangular diagrams of sandstones of the Dahongshan Formation in Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block (after Dickinson et al.,1979)

4 碎屑锆石U-Pb定年

4.1 测试方法与数据处理

本次研究从大红山组地层中采集了片麻岩砾石(20LS01)、石英岩砾石(20LS02)和砂岩(20LS03和20LS04)进行碎屑锆石U-Pb定年分析，采样层位见图4，详细的GPS点位见附表1。锆石挑选工作由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成，样品测试在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)完成测试，采用Agilent 7500s质谱仪和波长193 μm的激光剥蚀系统，激光斑束直径为32 μm，重复频率为5 Hz。锆石测点避开包裹体及裂隙进行，具体实验方法参见文献介绍(Jackson et al.,2004)。Th-Pb的仪器计数由Glitter(4.1.4版)平台获取并换算成同位素比值和U-Pb年龄。普通铅校正使用嵌入Excel的ComPbCorr#3_15G程序完成(Andersen,2002)。最后采用Isoplot4.0软件处理数据结果(Ludwing,2003)。

样品的碎屑锆石测试结果见附表1。由于放射性成因Pb含量较低和Pb校正的不确定性，对于大于1000 Ma的锆石采用n(207Pb)/n(206Pb)年龄，小于1000 Ma的锆石采用n(206Pb)/n(238U)年龄，剔除n(207Pb)/n(235U)相对于n(206Pb)/n(238U)偏差超过±10%的数据(Gehrels et al.,2006)。

4.2 测试结果

(1)样品20LS01。片麻岩砾石的锆石根据CL图像和年龄可划分为两种类型。第一类锆石具有明显的核—边结构，核部多发育明显的岩浆振荡环带，边部为灰色—灰白色的变质增生边，年龄介于2221～2413 Ma之间，年龄峰值为2326 Ma。第二类岩石呈浑圆状—椭圆状，呈弱分带或无分带结构，年龄范围在1837 Ma到2200 Ma，年龄峰值为1918 Ma(图8a,b)。

图8 阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组样品碎屑锆石年龄谐和图及频谱图Fig.8 Concordia diagrams and histograms of the detrital zircons from the Dahongshan Formation in Borenchulu area,the northeastern margin of the Alxa Block

(2)样品20LS02。石英岩砾石的锆石晶形完整，大部分颗粒具有半自形柱状与不规则浑圆状的晶体状态。在CL图像中，大部分锆石发育岩浆振荡环带，少数呈无分带或弱分带结构。年龄范围在2343～2663 Ma，其峰值年龄为2528 Ma(图8c,d)。

(3)样品20LS03和20LS04。两个砂岩样品的锆石结构相似，锆石颗粒为自形至次圆形，长宽比为1∶1～1∶3。CL图像中大多数颗粒具有清晰的岩浆振荡环带。20LS03的年龄范围在269～2468 Ma，产生275 Ma的主要峰值年龄，还有1885 Ma等若干小峰。20LS04的年龄介于270～2528 Ma之间，主要年龄峰值为278 Ma，还有1932 Ma等次要年龄峰值(图8e、f、g、h)。

5 讨论

5.1 大红山组沉积时代

出露于狼山山前炭窑口地区不整合覆盖在新元古代狼山群之上的一套碎屑岩，由砾岩、变质砂岩、炭质页岩夹结晶灰岩组成(图9)，与华北北缘大红山组有相似的岩性。根据地层中古老植物化石碎片初步认为该套地层形成于晚石炭世—早二叠世(内蒙古自治区地质局❶)。最近Tian Rongsong等(2020)从炭窑口地区大红山组两个砂岩样品中获得273～261 Ma的最小碎屑锆石年龄峰值，认为这套地层形成于中晚二叠世时期。

图9 炭窑口地区大红山组野外露头:(a) 大红山组与新元古代狼山群角度不整合接触；(b) 大红山组地层中的砾岩；(c) 炭窑口地区大红山组地质剖面示意图Fig.9 Outcrop characteristics of the Dahongshan Formation in the Tanyaokou area:(a) the angular unconformity between the Dahonghshan Formation and the Neoproterozoic Langshan Group;(b) conglomerate from the Dahongshan Formation;(c) cross-section of the Dahongshan Formation in the Tanyaokou area

狼山西南段波仁楚鲁地区与炭窑口相邻，出露的大红山组地层也角度不整合在前寒武纪古老基底之上，具有相似的沉积组合。波仁楚鲁地区两个砂岩样品中获得两个最小碎屑锆石年龄峰值为275 Ma和278 Ma，限定狼山西南段地区大红山组地层沉积时代不早于中二叠世早期。与狼山相连的乌兰敖包地区二叠系地层中火山岩夹层具有(265.0 ±1.5)Ma的锆石U-Pb年龄,为大红山组同沉积的岩浆活动(郭硕等,2017;Tian Rongsong et al.,2020)。结合研究区晚二叠世枕状玄武岩不整合覆盖在大红山组地层之上，进一步认为该套地层形成于中二叠世—晚二叠世早期之间(275～259 Ma)。

5.2 大红山组的物质来源

波仁楚鲁地区大红山组砾岩砾石粒径大、分选差的特征说明运移距离短、源区近；砾石磨圆度好但分选较差表明该区为一个高能并快速沉积的构造背景，可能来自一个快速隆升的源区，这与诺尔公—狼山构造带西段二叠系地层中发育的角度不整合一致(Song Dongfang et al.,2018a)。砾石的锆石U-Pb年龄谱显示古元古代年龄群，片麻岩砾石(20LS01) 1837～2413 Ma的年龄范围具有1918 Ma和2326 Ma两个年龄峰值，石英岩砾石(20LS02) 2343～2664 Ma的年龄范围具有2528 Ma的年龄峰值(图8b,d)，表明具有古元古代岩浆和变质作用的特征。该年龄特征在阿拉善基底中广泛存在。我们收集了阿拉善地块的前寒武纪变质基底研究数据(图10a)，与大红山组砾石年龄相似。前人通过岩石学、地球化学和同位素年代学等一系列研究，认为狼山西部地区与波仁楚鲁地区的前寒武纪变质基底同属古元古代叠布斯格杂岩(牛鹏飞等,2019;Zou Lei et al.,2021)。结合大地构造位置及自西向东的古水流方向，大红山组的变质砾石极有可能来自于阿拉善基底叠布斯格杂岩。

图10 锆石年龄统计图:(a )阿拉善基底(董春艳等,2007;耿元生等,2007,2010;Dan Wei et al.,2014a;包创等,2013;Wu Sujuan et al.,2014;牛鹏飞等,2019;Zou Lei et al.,2021);(b) 诺尔公—狼山构造带古生代岩浆岩(耿元生等,2012;Feng Jianyun et al.,2013;吴亚非等,2013;Zhang Jin et al.,2013;Dan Wei et al.,2014b;Lin Lina et al.,2014;Wang Zengzhen et al.,2015;Liu Min et al.,2016;Tian Rongsong et al.,2020,2021)Fig.10 Compilation of zircon ages for the basement rocks of the Alxa Block(a) and the Paleozoic magmatic rocks in the Nuoergong—Langshan Zone(b).Data sources of the Precambrian basement rocks of the northern of the Alxa Block are from (Dong Chunyan et al.,2007#;Geng Yuansheng et al.,2007&,2010&;Dan Wei et al.,2014a;Bao Chuang et al.,2013&;Wu Sujuan et al.,2014;Niu Pengfei et al.,2019&;Zou Lei et al.,2021).Data for the Paleozoic magmatic rocks in the Nuoergong—Langshan Zone are from (Geng Yuansheng et al.,2012&;Feng Jianyun et al.,2013;Wu Yafei et al.,2013&;Zhang Jin et al.,2013;Dan Wei et al.,2014b;Lin Lina et al.,2014;Wang Zengzhen et al.,2015;Liu Min et al.,2016;Tian Rongsong et al.,2020,2021)

砂岩成熟度是反映源区相对位置的重要指标，波仁楚鲁地区大红山组砂岩碎屑颗粒Q/(L+F)值在1.23～2.07之间，呈现低成分成熟度特点，反映砂岩近源沉积。两个砂岩样品的锆石内部结构和年龄分布相似，表明砂岩样品源区没有明显的改变。大红山组砂岩碎屑锆石U-Pb主要分为两个年龄群，一是晚古生代，峰值为278 Ma和275 Ma；二是古元古代，主要峰值为1885 Ma和1932 Ma，以及几个在2255 Ma和2518 Ma左右的不明显的次级峰(图8f,h)。古元古代碎屑可能来自阿拉善地块或华北克拉通的基底，两者具有2500 Ma和1850 Ma的古元古代年龄峰(张建新等,2018；Song Dongfang et al.,2021)，这两者都可能是潜在的物源区。诺尔公—狼山构造带出露晚古生代的岩浆岩，被认为是在阿拉善前寒武纪变质基底上发育的陆缘弧(张拴宏等,2010;Liu Qian et al.,2016)。我们收集诺尔公—狼山弧的晚古生代岩浆岩锆石年龄(图10b)，大红山组砂岩的晚古生代年龄群与诺尔公—狼山弧的时间窗和峰值非常吻合。同时，砂岩的碎屑组分构造判别也指示其岩浆弧源区(图7)。结合砂岩的近源沉积特征和锆石年龄分布，大红山组砂岩可能来源于阿拉善地块发育的诺尔公—狼山弧。

5.3 区域构造意义

诺尔公—狼山构造带大面积出露的岩浆岩具有较大的时间跨度范围(图10b)，且呈现出由南西至北东逐渐变年轻的年龄特点，可能反映了古亚洲洋俯冲传递的过程(Lin Lina et al.,2014;Wang Zengzhen et al.,2015;Liu Qian et al.,2017a;Tian Rongsong et al.,2021)。前人在诺尔公—狼山构造带识别出一个二叠纪中期约300 km的火山带，主要由英安岩、安山岩和流纹岩组成，显示大陆弧火山岩特征(张拴宏等,2010;Liu Qian et al.,2016;Song Dongfang et al.,2018b ;Wang Wenlong et al.,2020)。早二叠世诺尔公—狼山构造带发育大量褶皱冲断带，指示广泛的挤压环境。狼山地区的右行韧性走滑剪切带，变形发生时间在中晚二叠世，大规模的右行走滑剪切变形可能与古亚洲洋最终闭合过程相关(宋东方等,2018;Tian Rongsong et al.,2020)。区域上呈带状分布的弧火山岩、褶皱冲断带、弧背前陆盆地等组合支持了晚古生代阿拉善地块北缘处于古亚洲洋向南俯冲形成的活动大陆边缘环境的观点(Song Dongfang et al.,2018b,Sun Jiaopeng et al.,2020b)。

碎屑锆石U-Pb年代学方法为恢复沉积盆地物源和大地构造背景提供有效途径。根据大红山组砂岩(20LS03和20LS04)碎屑锆石U-Pb年龄累积分布曲线(图11)，支持大红山组地层形成于汇聚环境(Cawood et al.,2012)。在汇聚(俯冲)背景下，通常发生大规模的岩浆活动，且形成的岩浆岩容易快速剥蚀进入相邻的沉积盆地内，这类沉积盆地中最年轻的碎屑锆石年龄峰与沉积年龄相似(Pereira et al.,2020;胡修棉等，2021)。

图 11 阿拉善地块东北缘大红山组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄的累积分布图解(底图据Cawood et al.,2012)Fig.11 The cumulative U-Pb ages distribution diagram of the detrital zircon of the samples from the Dahongshan Formation,the northeastern margin of the Alxa Block (modified after Cawood et al.,2012)

在弧—沟体系整体处于挤压环境时，大陆边弧后地区大部分陆壳俯冲至岛弧造山带底部并在岛弧带后侧形成前陆褶皱逆冲带，同时引起岩石圈发生挠曲和形成弧背前陆盆地。受前陆褶皱逆冲带的控制，弧背前陆盆地一般以陆源碎屑沉积物为主，出现一套或几套韵律性沉积(李继亮等,2013;闫臻等,2018)。

根据大地构造位置、大红山组为一套陆源碎屑沉积的野外事实，加之物质来源分析，可以推断大红山组可能沉积于弧背前陆盆地环境。弧背前陆盆地体系包括楔顶、前渊、前缘隆起、隆后盆地四个沉积带。巨大的砾石沉积、广泛发育的区域角度不整合面和向上变细的沉积韵律组合是楔顶沉积中心的典型特征(DeCelles et al.,1996;Horton et al.,2016;Fildani et al.,2005;Fosdick et al.,2015)。这些特征指示了研究区大红山组沉积时位于弧背前陆盆地的楔顶带。

综上讨论，笔者等认为晚二叠世早期古亚洲洋俯冲作用在阿拉善地块仍在继续，狼山西南缘地区形成了弧背前陆盆地，沉积了来自诺尔公—狼山大陆弧的石炭纪—二叠纪火山碎屑物质和阿拉善前寒武纪基底剥蚀的碎屑物质。

6 结论

(1)阿拉善地块东北缘波仁楚鲁地区大红山组的两个砂岩中碎屑锆石最小年龄峰值为275 Ma和278 Ma，上覆大红山组的枕状玄武岩年龄为252～259 Ma，邻区炭窑口大红山组具有相似的最小年龄峰值，表明狼山地区大红山组沉积时代在中二叠世—晚二叠世早期之间。

(2)波仁楚鲁地区的砾石最大扁平面倾向为SWW—NWW(245°～ 285°)，表明大红山组地层沉积时的古水流的流向总体呈现自西向东，推测大红山组砾石主要来自狼山西部地区变质基底。

(3)大红山组两个砂岩样品的碎屑锆石具有古元古代(1809～2528 Ma)和晚古生代(269～373 Ma)的年龄，结合砂岩碎屑组分分析和碎屑锆石年龄特征，认为砂岩样品来自晚古生代岩浆弧源区。两个砾岩砾石样品的年龄主要为古元古代(1837～2663 Ma)，具有1925 Ma和2528 Ma的主要年龄峰值，结合沉积时古水流方向分析，认为大红山组变质砾石来自阿拉善地块前寒武纪变质基底。

(4)狼山地区大红山组地层沉积时的构造位置位于俯冲背景下的弧背前陆盆地的楔顶带，沉积时接收了来自诺尔公—狼山大陆弧的石炭纪—二叠纪的火山碎屑物质和阿拉善地块前寒武纪基底剥蚀的碎屑物质。

注 释/Note

❶ 内蒙古自治区地质局.1982.中华人民共和国区域地质调查报告(三道桥幅,1∶20万)