內蒙古扎蘭屯市浩繞山地區白音高老組時代歸屬探討

孫哲，崔加偉

(1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065;2.中國地質科學院地質力學研究所，北京 100081)

0 前言

大興安嶺地區位于興蒙造山帶東北部，夾于華北板塊與西伯利亞板塊之間，該區及其相鄰地區晚侏羅世至早白堊世沉積時，火山活動強烈，火山巖分布廣泛，構成了中國東部沿海重要的火山巖帶。由于該區地表植被覆蓋嚴重，造成各地層之間的接觸界線不清，給研究工作帶來了較大的困難。另外，由于歷史原因，在該區開展地質工作的單位，分屬不同的省區，各自采用該省的巖石地層單位，造成該區地層命名、劃分混亂[1-2]。早期大致以烏蘭浩特—阿爾山一線為界，將這套火山巖劃分為南北兩個區，其地層劃分方案也不同，南部中生代火山巖自下而上可以劃分為滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組；北部地區將這套火山巖自下而上劃分為塔木蘭溝組、吉祥峰組、七一牧場組、木瑞組、上庫里組和依列克的組。由于這套火山巖缺乏統一的地層單位，并且化石資料缺乏，造成這套火山巖時代劃分及歸屬混亂。邵積東等[3]在系統總結了莫爾道嘎鎮幅、阿龍山鎮幅、小烏爾其漢、林場幅等區調報告的基礎上，提出將大興安嶺北部含Eosestheria動物群的大套酸性火山巖定為光華組，并且時代為早白堊世；將含有Nestoria動物群的大套酸性火山巖定為白音高老組，時代定為晚侏羅世。將這兩套酸性火山巖之間的含有Eosestheria動物群的中酸性火山巖定為龍江組，時代劃分為晚侏羅世。周其林等[4]參照中國地質調查局在承德召開的中生代現場會議上張立東提出的觀點，結合完成的區域地質調查報告，認為含Nestoria的火山巖形成于晚侏羅世，將含有Eosestheria定名為龍江組，時代為早白堊世。該文針對大興安嶺中生代火山巖地層劃分混亂的現象，選擇扎蘭屯市浩繞山地區白音高老組火山巖進行系統研究，擬通過鋯石U-Pb年齡數據，確立這套火山巖的時代歸屬，為區域地層對比奠定基礎。

1 區域地質概況

研究區位于內蒙古扎蘭屯市西南角的浩饒山鎮，大地構造位置特殊，位于西伯利亞板塊與華北板塊的縫合帶上，先后經歷了古亞洲洋構造域和蒙古-鄂霍次克洋構造域[3]。研究區前中生代地層零星分布，中生代火山巖分布廣泛。出露的地層自下而上為石炭紀巴圖組、查干諾爾火山巖層、二疊紀林西組、侏羅紀滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組、中更新統洪積坡積物、大黑溝組玄武巖、上更新統洪積坡積物、上更新統沖洪積物、上更新統沖積物、全新統現代河床沉積。巖體主要為中生代的花崗巖、花崗斑巖，侵入到中生代火山巖中，主要分布在研究區的西北角及東北角，其余地方零星出露(圖1)。

1—縫合帶；2—研究區；3—構造區帶編號；4—侏羅紀滿克頭鄂博組；5—侏羅紀瑪尼吐組；6—侏羅紀白音高老組圖1 浩繞山地區中生代火山巖分布圖

2 白音高老組地層特征

白音高老組是由原遼寧省區測二隊于1974年在赤峰市巴林左旗哈達英格鄉白音高老最早創立的。當時將一套上部為酸性熔巖、凝灰巖、英安質熔結凝灰巖，下部為凝灰質砂礫巖、細砂巖夾粉砂巖、泥質頁巖及少量酸性凝灰巖、熔巖，含葉肢介化石Nestoriasp.，Keratestheriarugosa，植物化石以及雙殼類化石，整合在瑪尼吐組中性火山巖之上，被梅勒圖組中基性火山巖不整合覆蓋的火山巖命名為白音高老組[1]。

白音高老組在研究區中出露最多，巖性組合中下部為火山碎屑巖夾流紋巖、火口湖沉積，主要為火山碎屑流相、爆發相、溢流相。上部以火口湖沉積為主，晚期潛流紋巖侵入，發育噴發沉積相和沉積相，潛火山巖相、侵出相發育(圖2)。

1—流紋質含角礫凝灰巖；2—流紋質晶屑凝灰巖；3—流紋質玻屑凝灰巖；4—流紋質巖屑凝灰巖圖2 白音高老組中下部地層層序

3 鋯石U-Pb的測試及數據

3.1 樣品采集及測試

白音高老組的2件樣品(3001TW3,7003TW1)采自浩繞山地區，樣品3001TW3巖性為流紋斑巖，侵入到白音高老組中的火山碎屑巖中，為潛火山巖相。巖石新鮮，無蝕變，巖石成灰白色，少斑結構，流紋構造發育。斑晶主要為長石，含量約為5%，基質為隱晶質，基質含量達95%。樣品7003TW1巖性為流紋質熔結角礫凝灰巖，巖石新鮮，未蝕變，巖石新鮮面為灰白色，角礫熔結結構，假流紋構造，巖石主要由角礫和凝灰物構成，角礫含量小于20%，凝灰物由晶屑、玻屑及巖屑組成，含量大于80%，其中塑性玻屑含量約為65%～70%，巖屑為15%～20%(圖3)。

1—流紋質角礫凝灰巖；2—流紋質角礫巖；3—流紋質沉角礫巖；4—流紋質沉凝灰巖；5—流紋質含集塊角礫巖；6—流紋質晶屑凝灰巖；7—潛流紋巖；8—含礫砂巖；9—雜礫巖圖3 白音高老組剖面特征

鋯石分選工作在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成，鋯石制靶、照相均在北京凱德正科技有限公司完成，LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年在天津地質礦產研究所同位素實驗室完成，采用激光燒蝕多接收器等離子體質譜儀。首先，將待測鋯石進行制靶，透射光、反射光以及陰極發光圖像的觀察和采集，以確定鋯石的內部結構和內部成因。鋯石數據測試采用的設備為美國Thermo Fisher公司生產的Neptune多接收器電感耦合等離子質譜儀和美國ESI公司生產的波長為193nm的UP193-FXAnF準分子激光器，束斑直徑為35μm。采用TEMORA作為外部鋯石年齡標準，具體操作流程見李懷坤等[5-8]；數據分析采用ICPMSDataCal程序和Isoplot程序進行數據處理[9]，應用208Pb校正法對普通鉛進行校正，利用NIST612玻璃表樣作為外標，計算鋯石樣品的Pb，U，Th含量。

3.2 鋯石U-Pb年齡

樣品3001TW3共測得21個點，年齡結果見表1。除3001TW3-10的206Pb/238U年齡為144Ma之外，其余各點年齡均在134～140Ma之間，20個點的206Pb/238U加權平均年齡為(134.84±0.78)Ma，MSWD=2.1，Th/U比值為0.4951～1.1883，均大于0.1，結合陰極發光圖像中震蕩環帶發育特征，可知其為典型的巖漿型鋯石(圖4、圖5)[10]。

表1 浩繞山白音高老組3001TW3樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結果

樣品7003 TW1共測得14個點，年齡結果見表2。除7003TW1-1和7003TW1-9明顯不協和，206Pb/238U年齡分別為264Ma和263Ma，其余12個分析點年齡范圍為135～141Ma，12個點的206Pb/238U加權平均年齡為(139.84±0.78)Ma，MSWD=0.49，Th/U比值為0.2942～1.182，均大于0.1，結合其陰極發光圖像中震蕩環帶發育的特征，可知其為典型的巖漿型鋯石(圖6，圖7)[10]。

表2 浩繞山白音高老組7003TW1-1樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結果

圖4 3001TW3樣品鋯石U-Pb年齡協和圖

圖5 3001TW3樣品陰極發光圖

圖6 7003TW1樣品鋯石U-Pb年齡協和圖

圖7 7003TW1樣品陰極發光圖

4 討論

目前，國際地層表中的侏羅紀-白堊紀GSSP尚未確定。國際上對于侏羅紀與白堊界線劃分的爭議由來已久，主要有135Ma和145Ma兩種意見，分別代表北方區和特提斯區兩者的界線年齡。國際地層表[11]推薦的年齡為145Ma作為界線年齡，中國地層委員會在2010年7月召開的大興安嶺中南段、冀北、遼西中生代地層劃分對比研討會上推薦使用這一界線，并將界線放在下白堊統張家口組與土城子組之間，并一直沿用至今[12-13]。

前人研究認為[14-16]，白音高老組這套火山巖形成于晚侏羅世，但當時缺乏高精度測年方法，僅做過少量Ar-Ar測年，年齡結果可信程度低。近年來，一大批高精度的年齡數據表明，這套火山巖主要形成于早白堊世，時間跨度大，主要集中于135～145Ma和115～125Ma之間。

隨著該地區地質工作研究的不斷深入，部分學者[17-20]提出，大興安嶺火山巖并不存在穿時性，而是分屬于不同的組。在張吉衡[14]劃分的兩段白音高老組中，發現Nestoria和Eosestheria兩種動物群化石，Nestoria化石分布于135～145Ma的火山巖中，Eosestheria化石分布于115～125Ma的火山巖中。根據古生物學研究[21-24]，Nestoria和Eosestheria分屬2個不同的層位，沒有混生現象[24]。在最新的中國地層簡表中，將含有Nestoria和Eosestheria這2種動物群分別放在大北溝組和義縣組中，但時代均為早白堊世。

根據1∶25萬區域地質調查報告，在研究區相鄰的扎蘭屯市柞木梁子，測得柞木梁子剖面表明，含有Eosestheria化石的龍江組底部為砂礫巖，不整合覆在白音高老組、瑪尼吐組、滿克頭鄂博組之上。依據高精度的U-Pb鋯石年齡測定，浩繞山地區白音高老組樣品(3001TW3、7003TW1)測得的年齡數據，分別為(134.84±0.78)Ma和(139.842±0.78)Ma，為早白堊世，含有Nestoria化石。

冀北地區晚侏羅世至早白堊世地層自下而上可以劃分為張家口組、大北溝組、義縣組、九佛堂組、下店組及青石砬子組(圖8)。根據最新的研究結果認為[23-24]，張家口組在西部(張家口)地區持續時間較長，在143～136Ma之間；而在東部(灤平)地區持續時間較短，在136～135Ma左右[23-25]。

1—流紋質含角礫晶屑凝灰巖；2—流紋質含角礫屑玻凝灰巖；3—砂巖；4—安山質角礫凝灰巖；5—安山巖；6—泥質巖；7—化石圖8 浩繞山地區白音高老組地層與冀北-遼西區域對比圖

5 結論

內蒙古扎蘭屯市浩繞山地區白音高老組2個樣品的鋯石U-Pb年齡分別為(134.84±0.78)Ma和(139.84±0.78)Ma，說明該地區白音高老組的沉積時代介于134～139Ma之間，屬于早白堊世。區域上可以與冀北—遼西地區的下白堊統張家口組進行對比。