• 中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 中国科学引文数据库核心期刊

大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗坤都地区林西组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

张渝金, 张超, 郭建刚, 李伟, 郭威, 王青召, 郭佳, 汪岩, 张立东

张渝金, 张超, 郭建刚, 李伟, 郭威, 王青召, 郭佳, 汪岩, 张立东. 2018: 大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗坤都地区林西组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义. 地质通报, 37(9): 1682-1692.
引用本文: 张渝金, 张超, 郭建刚, 李伟, 郭威, 王青召, 郭佳, 汪岩, 张立东. 2018: 大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗坤都地区林西组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义. 地质通报, 37(9): 1682-1692.
ZHANG Yujin, ZHANG Chao, GUO Jian'gang, LI Wei, GUO Wei, WANG Qingzhao, GUO Jia, WANG Yan, ZHANG Lidong. 2018: U-Pb dating of detrital zircons and geochemical characteristics of Linxi Formation in the Kundu area of Ar Horqin Banner, southern Da Hinggan Mountains, and their geological significance. Geological Bulletin of China, 37(9): 1682-1692.
Citation: ZHANG Yujin, ZHANG Chao, GUO Jian'gang, LI Wei, GUO Wei, WANG Qingzhao, GUO Jia, WANG Yan, ZHANG Lidong. 2018: U-Pb dating of detrital zircons and geochemical characteristics of Linxi Formation in the Kundu area of Ar Horqin Banner, southern Da Hinggan Mountains, and their geological significance. Geological Bulletin of China, 37(9): 1682-1692.

大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗坤都地区林西组碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

基金项目: 

中国地质调查局项目《内蒙古1:5万陶海营子等四幅区域地质调查》 DD20160048-04

国家自然科学基金项目《大兴安岭中段龙江盆地中侏罗统地层新研究》 41702032

详细信息
    作者简介:

    张渝金(1984-), 男, 博士, 高级工程师, 从事地层学、沉积环境等研究。E-mail:syzhangyujin@163.com

  • 中图分类号: P588.21;P597+.3

U-Pb dating of detrital zircons and geochemical characteristics of Linxi Formation in the Kundu area of Ar Horqin Banner, southern Da Hinggan Mountains, and their geological significance

  • 摘要:

    大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗坤都地区乔洛吐山林西组剖面,岩性为一套黄绿色岩屑长石细砂岩、黄绿色岩屑粉砂岩、灰黑色泥质粉砂岩等细碎屑岩组合,含丰富的双壳类、植物化石,指示时代为晚二叠世。用LA-ICP-MS测得乔洛吐山林西组下部黄绿色岩屑长石细砂岩样品中的碎屑锆石206Pb/238U年龄主要集中于267Ma、299Ma、484Ma、726Ma和933Ma五个峰值,最年轻的206Pb/238U锆石年龄为256Ma,最年轻的峰值年龄为267±2Ma,表明该地区林西组的最大沉积年龄不早于晚二叠世吴家坪期。林西组砂岩地球化学特征显示,乔洛吐山林西组物源具有长英质物源特性,沉积时期的水体为陆相开阔的淡水环境。结合古生物学、岩石学、地球化学和同位素年代学研究,推测研究区内古亚洲洋在晚二叠世已经闭合,林西组沉积环境为陆相湖盆,沉积物源显示出复杂性和多样性特点,反映物源区主要来自于兴蒙造山带,少量可能来自于华北板块。

    Abstract:

    The Qiaoluotu geological section of the Linxi Formation in the Kundu area of Ar Horqin Banner in Da Hinggan Mountains is a set of yellowish green debris feldspar fine sandstone, yellowish green lithic siltstone, grayish black siltstone crust rock assemblage. The age of the section is the Late Permian according to rich bivalves and plant fossils. According to the study of LA-ICP-MS detrital zircon U-Pb in the lower sandstone of the Qiaoluotu geological section of the Linxi Formation, the authors hold that the ages of 206Pb/238U zircons are mainly concentrated at 267Ma, 299Ma, 484Ma, 726Ma and 933Ma, with the youngest 206Pb/238U zircon age being 256Ma, which indicates that the maximum deposition age of Linxi Formation in this area was not earlier than that of Late Permian Wujiaping period. Geochemical characteristics of sandstone in Linxi Formation show that the source of the Qiaoluotu geological section was characterized by the felsic materials, and the water body during the sedimentary period was a freshwater environment. Combined with paleontology, petrology, geochemistry and isotopic chronology research, it is inferred that the ancient Asian Ocean in the study area was closed in the Late Permian, the sedimentary environment of Linxi Formation was continental lake basin, and the sedimentary source had complex and diversity characteristics, suggesting that the main source area was from the Xingmeng orogenic belt, with a small amount probably from the North China plate.

  • 阿尔金山特殊的大地构造属性使该地区的基础地质、区域构造演化、地质找矿研究成为最近十几年的研究热点[1-8]。阿尔金北缘地区发育红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带,代表了北阿尔金曾经存在古洋盆(北阿尔金洋)。喀腊大湾地区位于蛇绿混杂岩带中东段,区内广泛发育浅变质火山-沉积岩组合,是研究阿尔金北缘构造演化的重要窗口。有学者曾对该火山-沉积岩系内岩浆岩的时代做过研究,得到了早古生代存在岩浆活动的认识[9-12]。近年来根据碎屑岩的物质组成,特别是碎屑锆石的年龄来限定碎屑物源、沉积时代和沉积环境已发展成为盆地与造山带研究的重要方法。所以对研究区北部的沉积岩系开展碎屑锆石年代学的研究,不仅可以限定该地层的形成时代,还有利于正确认识阿尔金喀腊大湾地区早古生代的构造演化历史。因此,本文选择喀腊大湾沟沉积岩系中的砾岩进行高精度的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,结合古生代区域地质背景及邻区早古生代岩浆活动分析,对该沉积岩系的时代、物质来源和构造属性进行初步探讨,同时为北阿尔金和北祁连演化的相似性提供进一步依据。

    阿尔金山是青藏高原北缘的重要组成部分,向东与北祁连相连,西侧插入西昆仑。从大地构造看,阿尔金山南北两侧分别以阿尔金南缘断裂(阿尔金主断裂)和阿尔金北缘断裂(西北缘断裂)2条深大断裂为界,分割了柴达木地块、昆仑-祁连造山带和塔里木地块。阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的索尔库里走廊北侧区域,属于阿尔金山山脉中金雁山的西段。

    研究区所在的阿尔金北缘地区发育红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带,走向近东西,宽约20km,主要由蛇绿岩、具复理石特征的深海-半深海碎屑岩、碳酸盐岩和变质岩组成[13]。多位学者研究认为,红柳沟-拉配泉裂谷带在震旦纪晚期—早古生代早期经历了扩张,晚寒武世开始发生板块俯冲作用,至中奥陶世发生板块碰撞作用[14-18]。晚中生代以来阿尔金断裂带发生了大规模的左行走滑[19-20]。研究区内构造线以近东西向为特征(图 1),主干断裂主要为东西向,一级断裂有喀腊达坂断裂和阿尔金北缘断裂(阿北断裂),呈东西向横贯南北两侧;二级断裂有白尖山断裂,呈东西向贯穿中北部;次级小断裂呈北东东向和北西向,断裂性质以压性、压扭性为主。其中阿尔金北缘断裂规模巨大,出露于研究区北部,是太古宇与下古生界奥陶系的界线。喀腊达坂断裂位于研究区南部,是下古生界与震旦系(西段)或下古生界与新生界(东段)的界线。白尖山断裂位于研究区中北部的白尖山南侧,该断裂部分为卓阿布拉克组与斯米尔布拉克组的界线。研究区地层属于塔里木地层区中塔南地层分区的阿尔金山地层小区[21],根据已有的火山-沉积岩系测年资料[6],区内自老到新依次出露太古界达格拉格布拉克组(Ardg)的一套中、高温变质的高角闪岩相-麻粒岩相变质岩系;中元古界蓟县系金雁山组(Jx j)碳酸盐岩;下古生界卓阿布拉克组(Є3-Ozh)、斯米尔布拉克组(Є3-Os);上石炭统因格布拉克组(C3y),主要由石英砂岩、砂砾岩、粉砂岩组成;古近系渐新统下干柴沟组(E3g),新近系中新统上干柴沟组(N1g)、中新统下油砂山组(N1y)和第四系(Q)。

    图  1  阿尔金山东段喀腊大湾地区地质构造图
    N1y—中新世下油砂山组;N1g—中新世上干柴沟组;E3g—渐新世下干柴沟组;C3y—上石炭统因格布拉克组;Є3-Os—早古生界斯米尔布拉克组;Є3-Ozh—早古生界卓阿布拉克组;Jx j—金雁山组;Ardg—太古宇达格拉格布拉克组;δ3—早古生代闪长岩;γδ3—早古生代花岗闪长岩;γ3—早古生代花岗岩;ηγ3—早古生代似斑状二长花岗岩;v3—早古生代辉长岩;1—地质界线;2—断裂;3—韧脆性变形带;4—火山-沉积岩系剖面位置;5—图 2图 4沉积岩系剖面位置;6—采样点;7—样品编号
    Figure  1.  Map of geological structure in Kaladawan area, eastern part of Altun Mountains

    早古生界卓阿布拉克组和斯米尔布拉克组火山-沉积岩系分布于研究区的中部,呈东西向延伸,厚度巨大,在南北两侧分别以喀腊达坂断裂和阿尔金北缘断裂与新生界及太古宇呈断层接触。底部与蓟县系浅变质岩呈角度不整合接触或断层接触,顶与奥陶系砾岩整合接触。东部喀腊大湾地区斯米尔布拉克组为一套火山-沉积岩系,厚度1139~ 3232m。其中火山岩以中基性火山岩为主,由于临近阿北断裂带并分布于阿北断裂带与白尖山断裂之间,受后期构造的强烈改造,火山-沉积岩几乎全部呈直立状态,并经历低绿片岩相动力变质作用。卓阿布拉克组也是一套火山-沉积岩系,厚562~ 1876m。其中火山岩在北部以中基性火山岩为主,中南部以中酸性火山岩为主。虽然发生一定程度构造变形,但是比斯米尔布拉克组构造变形要弱得多,变质作用以低绿片岩相为特点,变形变质作用较低,火山喷发-沉积旋回较清楚,因此作为岩性研究剖面和定年样品的主要采样点。

    在阿尔金北缘断裂南侧4km的3021高地西南侧的喀腊大湾沟东剖面,发育156m厚的沉积岩系夹层,夹层以南为火山岩,以北为辉长岩体(图 2)。沉积岩剖面南段为砾岩,不整合覆盖于安山质火山岩之上,近南端砾石粒径达5~10cm,局部最大达20cm,向北20~30m后,砾石的粒径减小,为2~ 5cm,再向北变化为含砾砂岩、砂岩,接近辉长岩体的位置出露粉砂岩、泥岩甚至泥灰岩(图 2)。同时在大旋回序列内,还存在次一级的微层序列变化。如在层4内部,发育厚度为40~50cm的微层序列,岩性从巨-粗砾岩到细砾岩,再到砂岩(图 3-a);在层5内部,微层序列岩性从中-粗砾岩,到细砾岩、含砾砂岩,再到粗砂岩、中砂岩、细砂岩(图 2图 3-b);而在层6内部,微层序列岩性从细砾岩、含砾砂岩,到粗砂岩、中砂岩,再到粉砂岩、泥岩、泥灰岩;该火山岩中沉积岩夹层的沉积序列特点非常清楚地反映了沉积层自南向北的变化特点。同时,喀腊大湾沟西侧剖面,发育126m的沉积岩系夹层,沉积岩夹层以南为火山岩,以北为辉长岩体。剖面南段为砾岩,不整合覆盖于安山质火山岩之上,近南端砾石粒径达5~10cm,局部最大达20cm,往北砾石的粒径减小,为2~5cm,再向北变化为含砾砂岩、砂岩;110m(斜距)后,则主要出露粉砂岩、泥岩甚至泥灰岩(图 4)。同时在大旋回序列内,也存在次一级的微层序列变化。该砂砾岩层(砾岩占多数)向东断续延伸可达近10km,其南侧为具有典型枕状构造的玄武岩,砂砾岩层不整合覆盖于枕状玄武岩之上。

    图  2  北阿尔金喀腊大湾沟东侧沉积岩系剖面
    Figure  2.  Section of sedimentary series in east Kaladawan area, North Altun Mountains
    图  3  北阿尔金东段喀腊大湾沉积岩韵律照片
    a—砾岩和粗砂岩,镜头向东;b—细砂岩和粉砂岩
    Figure  3.  Photograph of sedimentary series in east Kaladawan area, North Altun Mountains
    图  4  阿尔金喀腊大湾沟西侧沉积岩系剖面
    Figure  4.  Section of sedimentary series in west Kaladawan area, North Altun Mountains

    本次采集的样品为北阿尔金喀腊大湾地区北部卓阿布拉克组中沉积岩系的砾岩,采样点GPS坐标为北纬39°08′04.68″、东经91°41′56.91″(图 1),野外编号A431-1,对其进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试。锆石的分选工作由河北省廊坊市地质勘探技术服务有限公司完成,采用常规方法将样品粉碎,经人工水淘洗分选出锆石,在实体双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒作为测定对象。将锆石颗粒粘在双面胶上,然后用无色透明的环氧树脂固定,待环氧树脂充分固化后,对其表面进行抛光至锆石内部暴露,然后进行锆石显微照相(反射光和透射光)、阴极发光(CL)图像研究及LAICP-MS测试分析。锆石原位U-Th-Pb同位素年龄分析在吉林大学东北亚矿产资源评价国土资源部重点实验室完成,测试仪器为美国Agilent公司7900型四极杆等离子质谱仪和激光剥蚀系统(COMPExPro)联机,激光器为193nmArF准分子激光器,激光剥蚀束斑直径为32μm,剥蚀样品的深度为20~40μm。测试过程中使用标准锆石91500(206Pb/238U年龄为1065.4±0.6Ma)作为外标进行同位素比值校正,以标准锆石GJ(206Pb/238U年龄为600Ma)控制盲样。元素含量采用美国国家标准物质局人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610作为外标,29Si作为内标进行校正。实验数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式,每完成7个待测样品点,测定一次标样。样品的同位素比值及元素含量的数据处理采用中国地质大学刘勇胜教授研发的ICPMSDataCal7.7程序,年龄计算及U-Pb谐和图的绘制采用Isoplot3.0程序[22],单个点的同位素比值及年龄误差均为1σ。

    对所采样品共测试了84颗锆石,碎屑锆石阴极发光图像见图 5,分析结果列于表 1。采用谐和度高的数据点统计,其中谐和度定义为206Pb/238U与207Pb/235U的表面年龄之比,剔除谐和度小于90%的数据,可得到80个数据点。对于年龄大于1000Ma的锆石,采用207Pb/206Pb表面年龄,小于1000Ma的锆石,采用更精确的206Pb/238U表面年龄。在U-Pb年龄谐和图中,绝大多数数据点都落在谐和线上或其附近,表明样品中的锆石U-Pb体系基本保持封闭,绝大多数锆石具有谐和年龄(图 6)。

    图  5  卓阿布拉克组沉积岩系砾岩(A431-1)代表性锆石阴极发光图像及年龄
    Figure  5.  CL images and ages of representative zircons from conglomerate in sedimentary series of Zhuo'abulake Formation
    图  6  卓阿布拉克组沉积岩系砾岩(A431-1)碎屑锆石U-Pb年龄谐和图
    Figure  6.  U-Pb concordia diagram of zircons from conglomerate in sedimentary series of Zhuo'abulake Formation
    表  1  卓阿布拉克组砾岩(A431-1)碎屑锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb分析结果
    Table  1.  LA-ICP-MS U-Th-Pb isotope composition of zircons from conglomerate in sedimentary series of Zhuo'abulake Formation
    点号含量/10-6Th/U同位素比值年龄/Ma谐和度
    ThU207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σ207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σ
    11592530.630.10050.00293.5410.1800.24330.008116354915364014044290%
    295210420.910.05670.00130.5870.0150.07510.00094805046910467599%
    395011240.850.05480.00140.6020.0160.07990.00104065647810495696%
    490612260.740.05500.00140.5830.0180.07670.00094136246711476697%
    5241317681.360.07290.00191.9030.0570.18930.001910105510822011171096%
    667511700.580.05520.00190.5790.0220.07590.00094207646414472598%
    78149070.900.05240.00200.5490.0230.07610.00093028744515473593%
    8146011961.220.05330.00200.5470.0220.07460.00083439044315464595%
    95435251.030.05540.00210.5390.0210.07120.00094288343714443598%
    1053513350.400.05850.00160.6790.0200.08430.00095506152612522599%
    11103713800.750.05650.00140.5720.0160.07340.00084725446010456599%
    12148419900.750.05650.00120.5670.0130.07280.0009472424569453599%
    13244423941.020.05650.00100.5590.0120.07160.0008472454518446598%
    1489310680.840.05700.00120.5780.0140.07340.0009500794639456598%
    155917050.840.05750.00150.5820.0150.07350.0008522574669457598%
    165006600.760.06670.00141.0110.0230.11010.00168284470912673994%
    17100410870.920.05740.00110.5810.0120.07330.0008506444658456598%
    18268222561.190.05780.00090.6270.0110.07850.0010520404947487698%
    194876830.710.07080.00141.5650.0320.15990.001995434957139561199%
    209129620.950.05790.00130.6260.0140.07800.0010524484939484698%
    2127817850.160.07020.00111.5070.0250.15510.001893331933109291099%
    22100212520.800.05780.00120.5800.0130.07250.0008520484658451597%
    23147314421.020.09640.00133.1750.0470.23790.002715672514511213761494%
    2474714900.500.05630.00100.5710.0120.07320.0009465364598456699%
    25144215400.940.05660.00100.5650.0100.07220.0008476394557450598%
    265436380.850.05870.00140.5850.0140.07230.0008554524689450596%
    2789211330.790.05650.00110.5760.0110.07410.0008472474627461599%
    28136421450.640.05530.00100.5660.0110.07410.0008433394567461598%
    2974011220.660.05360.00110.5410.0120.07310.0008354464398455596%
    3061313490.450.05490.00110.5250.0120.06930.0007409464298432599%
    3196513980.690.05570.00110.5850.0120.07620.0009439444688473598%
    328099590.840.05530.00100.5620.0110.07370.0008433384537458598%
    33173418550.930.05530.00100.5630.0110.07360.0008433394547458599%
    34127214700.870.05540.00110.5570.0120.07290.0008428444508453599%
    3552613760.380.15950.002210.100.1610.45820.005124502324441524322399%
    36249719761.260.05560.00090.5690.0100.07400.0008435374577460599%
    379638451.140.28570.003727.470.4850.69320.008433942034001733953299%
    38101011900.850.05590.00120.5580.0120.07250.0007456484508451499%
    3997910190.960.05660.00110.5550.0110.07130.0007476434487444498%
    4038814570.270.07250.00101.4170.0230.14140.001410112989610853895%
    4178215450.510.05550.00100.5500.0110.07170.0008432414457447599%
    42102710330.990.05770.00130.5780.0140.07260.0008517444639452597%
    4398951.030.08100.00272.1320.0700.19380.00301233661159231141698%
    447969970.800.10800.00154.7600.0790.31920.00361766261778141781799%
    458008110.990.05480.00130.5350.0130.07080.0008467524359441598%
    4674913780.540.05670.00110.5780.0120.07380.0008480414638459599%
    47135818310.740.05820.00110.6470.0120.08090.0009600445078501698%
    48156822760.690.05510.00100.5610.0100.07370.0008417394527459598%
    496529260.700.05540.00130.5820.0140.07580.0008428454669471598%
    5088712210.730.05680.00110.6100.0120.07790.0009483434838483599%
    5182010730.760.05620.00130.5800.0140.07450.0008461484659463599%
    528198960.910.07400.00290.8370.0410.07880.001010437961723489676%
    53119815200.790.08240.00112.5580.0510.22350.00321255251289151301799%
    546247240.860.07170.00121.6850.0310.17010.001797735100312101999%
    55197127100.730.05920.00100.6240.0130.07580.0008576354928471595%
    569699701.000.06190.00200.6510.0260.07530.00086726450916468591%
    57104014960.700.05610.00110.5760.0120.07440.0007457434627462499%
    58103113710.750.05410.00110.5580.0120.07480.0008376464518465596%
    59111016900.660.05570.00100.5970.0110.07760.000844364757482598%
    60214321910.980.05500.00090.5480.0100.07200.0007413374447448499%
    6191511410.800.05560.00110.5830.0110.07620.0008435444667473598%
    6210248771.170.05760.00130.5660.0120.07140.0008522484568445597%
    63123413930.890.06540.00140.6500.0140.07210.0007787445098449487%
    6465714390.460.05460.00100.5330.0110.07040.0007398434347438498%
    6593210550.880.06150.00150.4940.0130.05780.0006657524089362488%
    668678611.010.05620.00120.5540.0120.07130.0008461484488444599%
    672878430.340.06210.00130.8910.0200.10410.00136764464711638898%
    6890013310.680.05710.00110.5640.0120.07120.0006498434548443497%
    69118614760.800.06200.00120.6390.0120.07480.0009676435017465592%
    7077710110.770.05790.00130.5750.0130.07190.0008524484618448597%
    71229920031.150.05610.00100.5360.0100.06910.0007454414367431498%
    7249013400.370.06120.00150.6240.0170.07350.00076565449210457492%
    7376348850.160.07730.00131.2830.0390.11710.0023112833838177141484%
    74156421800.720.05590.00090.5670.0100.07340.0007456374566457499%
    75108813010.840.06200.00120.6770.0170.07840.00106764152510487692%
    763847090.540.10590.00144.3980.0670.30010.00311731241712131691598%
    77184717591.050.05780.00110.5900.0120.07380.0007524434717459497%
    78126218010.700.05400.00100.5120.0100.06840.0007372394207427498%
    797577840.970.05340.00140.5390.0140.07320.0008346594389456595%
    80112312620.890.05580.00110.5810.0150.07480.00114431046510465799%
    815289240.570.05670.00130.5620.0120.07210.0007483504538449499%
    82113421220.530.05630.00090.5700.0100.07320.0007465354586455499%
    83237522131.070.05560.00100.5300.0090.06920.0007435414326432499%
    84100913600.740.05510.00110.5540.0110.07290.0007417444487454498%
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    研究表明,岩浆锆石的Th/U值一般高于0.4,变质成因锆石的Th/U值一般低于0.1[23-24],快速生长的变质锆石含有相对高的Th/U值[25-26]。所获取的碎屑锆石的Th/U值为0.16~1.36,其中75颗锆石的Th/U值高于0.4,占锆石总数的93.75%;其余5颗锆石的Th/U值介于0.16~0.38之间;碎屑锆石为浅黄色-无色透明,多呈卵形、短柱状、菱形锥状,以次棱角状-次圆状为主,被不同程度地磨圆。大多数颗粒具有韵律环带,锆石的粒径大多在50~ 140μm之间,长宽比介于2.0~1.0之间。通过Th/U值并结合锆石的形态特征,认为本次研究的锆石大部分为岩浆成因锆石。样品中所测得的最年轻和最古老的锆石年龄分别为427Ma和3394Ma。

    从锆石年龄频谱图(图 7)和表 1可以看出,所获碎屑锆石年龄可以分为2组:427~522Ma、638~ 1766Ma。其中427~522Ma年龄组有65颗锆石,约占锆石总数的81%,它们构成年龄谱中最大的碎屑锆石群体,且年龄相对集中,呈现出仅有的最强烈的峰值特征,峰值年龄为456Ma,可进一步细分为495~522Ma(3颗)、472~487Ma(12颗)、468~441Ma(45颗)、427~438Ma(5颗)4个亚组;673~1766Ma的同位素年龄数据有14个,占锆石总数的17.5%,可以进一步分为2个亚组:638~1255Ma和1635~ 1766Ma,这些锆石颗粒年龄分布较分散,数量较少,因此该年龄段无明显的峰值。除这些主要锆石颗粒外,还存在2颗年龄大于2400Ma的锆石,其锆石同位素年龄数据分别为2450Ma、3394Ma。

    图  7  鹿角沟组[27](a)、天祝组[27](b)和卓阿布拉克组沉积岩系砾岩(c)碎屑锆石年龄频谱图
    Figure  7.  U-Pb zircon age spectum diagrams for conglomerates from sedimentary series of Lujiaogou Formation (a), Tianzhu Formation(b) and Zhuo'abulake Formation(c)

    对于喀腊大湾地区这套火山-沉积岩系,早先的研究,包括20世纪80年代初期完成的1:20万索尔库里幅区域地质矿产调查①将区内的火山-沉积岩系确定为震旦系,90年代初地层清理后改为中元古界[21]。王小凤等[28]依据Gehrels等[9]在红柳沟和卡拉塔格两地沉积岩(砂岩)中的2个碎屑锆石的年龄(分别为482Ma和487Ma)将红柳沟—拉配泉一带大面积发育火山岩的中元古界划归为奥陶系;韩凤彬等[10]对喀腊大湾地区中酸性侵入岩进行SHRIMP锆石U-Pb年龄测定,得到卓阿布拉克组火山-沉积岩系内的侵入岩年龄为417~506Ma。陈柏林等[11]运用SHRIMP法对区内火山-沉积岩系南部的中酸性火山岩进行定年,获得477~485Ma的年龄。上述测年结果将该套火山-沉积岩系的时代限定在晚寒武世—奥陶纪末期。

    由于地层的沉积时代比碎屑形成的时代年轻,因此碎屑锆石的年龄常被用来约束地层沉积时代的下限。本次研究对喀腊大湾地区卓阿布拉克组火山-沉积岩组合中的沉积岩夹层的砾岩开展碎屑锆石U-Pb定年,测年结果显示,测试样品中碎屑锆石最主要的年龄谱段为427~522Ma,约占锆石总数的81%,并呈现出最强烈的峰值年龄456Ma。最年轻的碎屑锆石谐和年龄为427±4Ma,为典型的岩浆锆石,其谐和度达98%,说明该地层的沉积时代晚于427Ma。该年龄段中最年轻的5个锆石颗粒的年龄加权平均值为432±3.8Ma。研究区内广泛分布的岩浆岩年龄普遍在417~520Ma之间,与碎屑锆石的427~522Ma年龄数据吻合。且沉积岩系西侧200m处的细粒闪长岩运用SHRIMP锆石U-Pb方法得到的测年结果为472.5±7.4Ma和458.1±5.4Ma,该砾岩的碎屑锆石峰值年龄与该段地层岩浆岩的形成年龄也非常类似,表明它们可能属于岩浆岩再循环形成的碎屑锆石,是岩浆岩形成后不久剥蚀、近距离搬运、沉积的产物。该沉积岩系北侧阿北花岗岩体中的黑云母二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为427.3±5.7Ma,地球化学特征和成因特征显示是同碰撞阶段(挤压)向后碰撞阶段(伸展)转换的特征产物[29]。阿北花岗岩体中黑云母二长花岗岩的年龄与砾岩中最年轻的碎屑锆石年龄一致,说明在沉积时期该二长花岗岩已经被抬升至地表。阿北岩体中似斑状二长花岗岩的年龄为417±5Ma[10],但是在碎屑锆石的年龄谱中并没有反映出这一期岩浆事件,表明在该段地层沉积时年轻的似斑状二长花岗岩还未大面积出露。根据上述内容,本文将该卓阿布拉克组沉积岩系的形成时代大致限定在晚志留世—早泥盆世(410~427Ma)。由前文可知,该沉积岩系具有明显的陆相沉积环境特征,暗示此时洋盆已经闭合。北阿尔金造山带构造体制转换的时限为420~440Ma,420Ma之后发生了广泛的下地壳拆离与减薄[29],进入后碰撞阶段。表明沉积岩系形成时已经进入了造山阶段的晚期。

    本次砾岩层的测试样品中,共有65颗锆石同位素年龄属于早古生代(427~522Ma),占锆石总数的81%,说明早古生代形成的岩浆岩是该沉积岩系最主要的物源,同时也反映研究区在加里东期发生了构造岩浆热事件。样品碎屑锆石的峰值年龄为456Ma,表明喀腊大湾地区在该时期发生过强烈的岩浆活动。

    敦煌地块在早古生代沿阿尔金北缘红柳沟—拉配泉一带发生俯冲碰撞,由此产生了一系列复杂的构造-岩浆活动。阿尔金构造带北缘红柳沟-拉配泉混杂岩带西段的红柳沟钾长花岗岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为500.3±1.2Ma,形成于与洋壳俯冲作用相关的陆缘火山弧环境[30];喀腊大湾以西120km的恰什坎萨依沟蛇绿混杂岩带中变玄武岩和枕状玄武岩年龄分别为508.3 ± 41~512 ± 30Ma、524.4 ± 44Ma和448.6 ± 3.3Ma[31-32];喀腊大湾以西15km处的阔什布拉克杂岩体中似斑状黑云母花岗岩的单颗粒TIMS锆石U-Pb年龄为443±5Ma[33]。喀腊大湾以西约200km的巴什考供地区的花岗岩类锆石年龄为435~475Ma[34-36];喀腊大湾一带出露的火山岩年龄在477~485Ma之间,显示活动大陆边缘(岛弧)构造环境,且也获得了喀腊大湾地区侵入岩岩体417~514Ma的锆石U-Pb年龄[10-11, 37]

    通过上述岩浆活动事件与早古生代年龄谱(427~522Ma)的对比可以看出,这些锆石年龄与阿尔金北缘俯冲带的俯冲碰撞产生岩浆活动具有较好的对应性,因此,红柳沟—拉配泉一带早古生代岩浆岩为沉积岩系提供了主要物源。同时,前人在北祁连也得到与北阿尔金近同期(420~510Ma)的岩浆岩年龄[38-40];吴才来等[41]对北祁连西段多个岩体进行研究后得到一系列岩体的年龄和地球化学数据,表明北祁连岩浆活动也包括501~512Ma、463~ 477Ma、424~435Ma三期重要的岩浆作用,且花岗岩具有火山岛弧性质;李兆等[42]对北祁连河流沉积物的碎屑锆石研究后指出,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期(400~ 650Ma),主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。因此,北祁连与阿尔金北缘构造环境极相似,这也许意味着两者之间存在某种可对比性,或者说为同一洋盆体系,北祁连作为北阿尔金东延的部分也有为其提供一定物源的可能性。

    卓阿布拉克组砾岩样品中获得该时期的测点共有14个,占锆石颗粒总数的17.5%,可以分为新元古代早期—中元古代(638.3~1255Ma)和古元古代末(1635~1766Ma)2个年龄段。锆石年龄在新元古代—中元古代的测点有10个,年龄为638.3~ 1255Ma。古元古代年龄组信息的碎屑锆石仅有3颗,年龄分别为1635Ma、1731Ma、1766Ma。Rodinia超大陆的汇聚及相应的后期造山事件始于1300Ma,到900Ma左右结束[43],之后在700~800Ma发生裂解[44]。在阿尔金有900~1100Ma的岩浆活动[45-49],对构成中阿尔金地块主体的阿尔金群碎屑锆石研究表明,其形成于新元古代900~940Ma之间,之后经历了新元古代晚期(760Ma左右)、早古生代(450~500Ma)的构造热事件[50];而在相邻的祁连造山带、柴北缘同样有中元古代末期—新元古代早期岩浆事件的报道[51-54]。在北阿尔金还发现有700~ 780Ma的岩浆活动,可能代表了北阿尔金陆内初始裂解阶段[55-56];北祁连在该时期也存在类似的岩浆活动[57-58]。在北阿尔金蛇绿构造混杂岩带北侧分布太古宇米兰群,构成敦煌地块的主体。在敦煌地块的米兰岩群中记录了2.35~2.45Ga深成花岗岩侵入的热事件[59],这与年龄为2450Ma的锆石有较好的对应性。米兰群是阿尔金山出露的最老变质基底,曾获得过3605Ma、3407±62Ma的锆石U-Pb年龄信息[56, 60]。碎屑锆石中最古老的年龄为3394Ma,意味着源区存在古太古代地层。

    依据碎屑锆石内元古宙的年龄值,并结合区域热事件分析对比可以判断,元古宙2个年龄段的碎屑锆石最有可能来自南部的中阿尔金地块和北部的敦煌地块。427~521Ma的锆石与喀腊大湾岛弧岩浆岩和同碰撞及碰撞后岩浆活动的时间一致。另外,还有极少数来自结晶基底的锆石(老于1800Ma的锆石)。综上所述,喀腊大湾地区卓阿布拉克组北部沉积岩系夹层中砾岩的物源主要来自岛弧岩浆岩和同碰撞及碰撞后花岗岩,其次少量来自南部的中阿尔金地块和北部的敦煌地块,源自北部古老结晶基底的沉积物极少。

    北祁连东段武威斜豪地区上奥陶统天祝组主要为紫红色-灰绿色砂砾岩、砂岩、粉砂岩及页岩,底部局部见厚达百米的底砾岩。其与中奥陶统之间的不整合面,代表了中祁连地块与华北板块之间的初始碰撞[27]。北祁连西段肃南地区下志留统鹿角沟组以灰绿色砾岩、砂砾岩为主,夹含砾砂岩和砂岩,厚度可达350m以上。Xu等[61]对北祁连东段天祝组底部砾岩(DG-1)和西段鹿角沟组砾岩(Su- 11)进行了碎屑锆石的年代学研究,得到了年龄分布频谱图(图 7)。通过对比三者的年龄谱可以看出,天祝组底部砾岩、鹿角沟组砾岩和卓阿布拉克组沉积岩中砾岩的碎屑锆石具有相似的年龄谱峰,在420~520Ma区域显示出锆石年龄最强烈的峰值特征,由北祁连岛弧为其提供最主要的物源。其中,天祝组底部砾岩样品峰值年龄为477Ma,最年轻锆石年龄为467Ma,其沉积时代为450~467Ma[61],限定了华北板块和中祁连地块在此期间已完成初始碰撞。鹿角沟组砾岩样品峰值年龄为442Ma,最年轻锆石年龄为428Ma,其沉积期在435Ma左右[62]。上文已提及,卓阿布拉克组沉积岩中砾岩的碎屑锆石峰值年龄为456Ma,最年轻锆石年龄为427Ma。前述碎屑锆石物源分析表明,砾岩中碎屑锆石来自早古生代的岩浆岩,进一步表明碎屑沉积物的物源具有相似特征。由此可见,卓阿布拉克组和天祝组、鹿角沟组中碎屑沉积物的沉积时代、沉积物源基本相近,暗示三者的构造环境可能具有相似性,即研究区内该套沉积岩系可能形成于早古生代晚奥陶世中阿尔金地块与敦煌地块汇聚作用相关的造山时期。

    本文获得的卓阿布拉克组沉积岩系内砾岩碎屑锆石的峰值年龄区间为440~470Ma,说明喀腊大湾地区在此阶段依然存在大量的岩浆活动,应是俯冲、碰撞造山的结果。这一过程中有大量新生地壳产生,可能由于受俯冲碰撞的影响,使下部软流圈部分熔融而上涌的地幔物质。岩浆岩在形成之后很快被风化剥蚀,近距离搬运、沉积成岩。喀腊大湾地区火山-沉积岩系中的中酸性侵入岩年龄为413~443Ma、474~514Ma[10];区内中酸性火山岩的年龄在477~485Ma之间[11]。本文碎屑锆石的年龄研究反映出456Ma的岩浆活动,将岩浆活动在时间上串联起来,反映了喀腊大湾地区寒武纪晚期—志留纪末期中酸性岩浆喷发活动的持续性。

    在喀腊大湾东叉沟东侧2km处的地质剖面中,该套沉积岩系北侧出露堆晶辉长岩,两者呈断层接触,与枕状玄武岩呈互层状产出,走向为东西向,南北向出露宽度400~500m,堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为514~516Ma(陈柏林等,另文报道);沉积岩系南为枕状玄武岩,二者也呈不整合接触,陈柏林等[12]获得该枕状玄武岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为517±7Ma,堆晶辉长岩与玄武岩的年龄非常相近;堆晶辉长岩北侧与玄武岩呈渐变关系,玄武岩被中粗粒似斑状二长花岗岩侵入接触(图 8),韩凤彬等[10]测得该似斑状二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为431±4Ma。在喀腊大湾西叉沟,堆晶辉长岩呈较大的捕虏体或包体出露于玄武岩中。笔者发现在卓阿布拉克组中岩浆岩的年龄范围在431~506Ma之间,在该沉积岩系南部的沉积地层中获得砾岩的最年轻碎屑锆石年龄为487Ma(何江涛等,未发表),而本文获得砾岩的形成时代晚于427Ma。因此卓阿布拉克组火山-沉积岩组合中,存在晚寒武世—早泥盆世陆缘弧物质、蛇绿岩、洋壳碎片、陆相碎屑岩等,为一混杂岩带,建议将其解体。在以后的区域地质调查工作中,要注意对卓阿布拉克组进行进一步划分。

    图  8  阿尔金山东段喀腊大湾地区北部火山-沉积岩系地质剖面
    1—似斑状二长花岗岩;2—枕状玄武岩;3—堆晶辉长岩;4—砾岩及含砾砂岩;5—粗砂岩及细砂岩;6—泥岩及泥灰岩;7—断层;8—不整合界线;9—锆石SHRIMP年龄及采样点
    Figure  8.  Geological section of sedimentary series in north Kaladawan area, eastern part of Altun Mountains

    郝杰等[63]获得阿尔金北缘红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩变质基质绢云母石英片岩455±2Ma和450± 11Ma的40Ar-39Ar高温坪年龄和等时线年龄,指示了红柳沟-拉配泉蛇绿岩最终构造就位(俯冲结束)的时间,暗示在450Ma左右,北阿尔金地区洋壳俯冲基本结束,之后可能陆续发生碰撞造山作用。北阿尔金巴什考供盆地北缘巴什考供-斯米尔布拉克杂岩体中存在440Ma左右的花岗岩,具有S型花岗岩特征,被认为形成于碰撞环境后[35],说明北阿尔金地区的碰撞时限可能早于440Ma。Xu等[61]认为,在北祁连东段武威地区华北板块和中祁连地块于467~ 450Ma已完成初始碰撞;西段肃南地区鹿角沟组碎屑锆石研究表明,在约435Ma发生了碰撞[62]。笔者参照目前北祁连造山带的研究进展,结合本次碎屑锆石的研究结果,初步认为在早古生代存在北祁连-北阿尔金局限洋盆,二者在演化历史上具有可比性,在中—晚奥陶世可能共同经历碰撞造山、洋盆闭合事件。碰撞阶段产生的新生地壳发生剥蚀、搬运、沉积成岩,随之在北祁连造山带和北阿尔金造山带发育具有相似环境的沉积岩。

    结合本文研究结果可见,喀腊大湾地区经历了洋壳扩张期、洋壳板块俯冲碰撞期和碰撞后伸展期3个构造演化阶段。在晚寒武世仍然存在洋壳的俯冲,晚奥陶世北阿尔金有限洋盆发生碰撞造山,蛇绿岩就位到红柳沟—拉配泉一带,同时产生一系列的岩浆活动,形成新生地壳。志留纪后期碰撞隆升导致新生地壳陆续发生剥蚀、搬运,在碰撞带内沉积了一套碎屑岩系;在志留纪末碰撞后伸展期,再次发生构造-岩浆活动,形成了区内出露的中酸性侵入岩,伴随着二长花岗岩侵入。

    (1) 运用LA-ICP-MS方法,对北阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组火山-沉积岩组合中沉积岩系的砾岩进行锆石U-Pb测年。砾岩样品中最年轻的碎屑锆石年龄为427±4Ma,说明该砾岩的形成时代晚于427Ma,即沉积时代晚于中志留世;结合区域地质资料,暗示地层可能形成于晚志留世—早泥盆世(410~427Ma)。该地区原划为奥陶系的火山-沉积岩组合存在不同时代的物质组成,应对卓阿布拉克组进行解体,需要进一步详细的划分厘定。

    (2) 砾岩样品的碎屑锆石U-Pb同位素年龄可分为2组,介于427~521Ma时间段的锆石颗粒,构成砾岩中最大的碎屑锆石群体,说明在早古生代,尤其是晚寒武世—奥陶纪形成的岩浆岩是该砾岩最重要的一个物源;其峰值年龄为456Ma,表明喀腊大湾地区存在该时期的岩浆活动。沉积岩中出现600~1800Ma年龄段的锆石颗粒,说明古元古代中、晚期形成的岩浆岩也为其提供了部分物源,暗示该时期可能经历过一次重要的构造-岩浆-热事件;砾岩内古元古代早期,甚至太古宙碎屑锆石的出现,说明源区可能存在古元古代—太古宙的结晶基底。

    (3)碎屑锆石谐和年龄分布特征表明,其沉积物主要来自喀腊大湾地区岛弧和同碰撞-碰撞后花岗岩(425~520Ma),少量来自南部的中阿尔金地块和北部的敦煌地块(800~1000Ma,1600~1800Ma),而源自北部古老结晶基底的沉积物(老于1800Ma的锆石)则极少。

    (4)喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系和北祁连天祝组、鹿角沟组具有相似的沉积环境和物质来源,它们可能同为北祁连-北阿尔金局限洋盆闭合后,陆-陆或弧-陆碰撞造山的产物。

    致谢: 植物大化石经沈阳地质矿产研究所郑少林研究员鉴定,审稿专家提出的宝贵建议,在此表示感谢。
  • 图  1   研究区大地构造位置(a)及研究区地质简图(b)

    Figure  1.   Geological structure of the study area (a) and geological map of the study area (b)

    图  2   坤都镇乔洛吐山上二叠统林西组实测剖面(A-B)

    Figure  2.   Measured geological section of the Upper Permian Linxi Formation in Qiaoluotu Mountain, Kundu Town

    图  3   林西组细砂岩野外露头(a)和镜下(b)照片

    Q—石英;Ser—绢云母;Pl—斜长石

    Figure  3.   The fine sandstone field outcrop(a)and microscopic photographs of Linxi Formation

    图  4   林西组细砂岩部分碎屑锆石阴极发光(CL)图像及年龄

    Figure  4.   CL images and ages of detrital zircons in sandstone from the Linxi Formation

    图  5   砂岩锆石稀土元素配分曲线

    Figure  5.   REE patterns of zircons in sandstone

    图  6   阿鲁科尔沁旗坤都地区碎屑锆石谐和图和年龄直方图

    a、b—全部锆石年龄;c、d—显生宙锆石年龄

    Figure  6.   Concordant and frequency diagrams of detrital zircons in Kundu area of Ar Horqin Banner

    图  7   SiO2/Al2O3-Na2O/K2O图解

    Figure  7.   SiO2/Al2O3-Na2O/K2O diagram

    图  8   研究区林西组碎屑岩物源判别图[31]

    Figure  8.   Discrimination of the source of clastic rocks in Linxi Formation in the study area

    表  1   林西组砂岩(PM415TW09)碎屑锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb分析结果

    Table  1   LA-ICP-MS U-Th-Pb analyses of sandstone detrital zircons (PM415TW09) in Linxi Formation

    测试编号 Pb Th U Th/U 同位素比值 同位素年龄/Ma
    10-6 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U
    1 62 592 329 1.80 0.0543 0.0020 0.3110 0.0114 0.0414 0.0010 387 81 275 9 262 6
    2 17 124 145 0.86 0.0528 0.0026 0.3428 0.0163 0.0476 0.0013 320 110 299 12 300 8
    3 22 95 102 0.93 0.0572 0.0025 0.6286 0.0271 0.0805 0.0024 498 98 495 17 499 14
    4 65 230 462 0.50 0.0568 0.0016 0.6225 0.0188 0.0796 0.0018 483 63 491 12 494 11
    5 38 318 198 1.61 0.0571 0.0029 0.3869 0.0224 0.0487 0.0014 494 111 332 16 307 9
    6 94 112 205 0.55 0.0889 0.0022 2.9699 0.0863 0.2413 0.0050 1411 48 1400 22 1393 26
    7 48 86 258 0.34 0.0647 0.0021 1.1084 0.0388 0.1240 0.0029 765 67 757 19 753 17
    8 33 126 185 0.68 0.0572 0.0020 0.6493 0.0245 0.0820 0.0017 502 78 508 15 508 10
    9 35 216 438 0.49 0.0533 0.0014 0.3261 0.0105 0.0441 0.0009 339 95 287 8 278 5
    10 52 68 380 0.18 0.0616 0.0017 1.0316 0.0360 0.1204 0.0027 657 59 720 18 733 16
    11 97 806 808 1.00 0.0506 0.0015 0.2941 0.0106 0.0419 0.0009 220 75 262 8 264 6
    12 46 350 475 0.74 0.0513 0.0017 0.2970 0.0103 0.0421 0.0009 254 76 264 8 266 5
    13 41 231 555 0.42 0.0510 0.0015 0.3015 0.0102 0.0425 0.0008 243 69 268 8 269 5
    14 35 272 287 0.95 0.0513 0.0019 0.2994 0.0111 0.0425 0.0009 254 90 266 9 269 5
    15 18 252 376 0.67 0.0469 0.0020 0.1396 0.0056 0.0218 0.0005 43 100 133 5 139 3
    16 41 104 145 0.72 0.0618 0.0021 0.9859 0.0344 0.1152 0.0023 733 72 697 18 703 14
    17 24 204 189 1.08 0.0501 0.0021 0.3073 0.0138 0.0440 0.0009 211 96 272 11 278 6
    18 40 270 326 0.83 0.0519 0.0020 0.3342 0.0115 0.0469 0.0011 280 87 293 9 295 7
    19 12 82 113 0.73 0.0525 0.0030 0.3161 0.0178 0.0440 0.0012 309 128 279 14 278 8
    20 22 93 125 0.74 0.0573 0.0024 0.6065 0.0241 0.0767 0.0018 502 91 481 15 477 11
    21 24 180 223 0.81 0.0508 0.0019 0.3191 0.0127 0.0454 0.0011 232 85 281 10 286 7
    22 62 259 727 0.36 0.0544 0.0018 0.4097 0.0140 0.0553 0.0014 387 69 349 10 347 9
    23 48 285 636 0.45 0.0497 0.0018 0.2959 0.0121 0.0434 0.0008 189 83 263 9 274 5
    24 22 116 327 0.35 0.0477 0.0021 0.2807 0.0142 0.0434 0.0009 83 100 251 11 274 6
    25 22 151 254 0.59 0.0505 0.0029 0.2780 0.0179 0.0409 0.0009 217 131 249 14 258 5
    31 46 331 586 0.56 0.0527 0.0025 0.3315 0.0188 0.0449 0.0012 317 111 291 14 283 7
    32 32 218 475 0.46 0.0509 0.0032 0.3036 0.0194 0.0426 0.0010 235 144 269 15 269 6
    33 28 267 292 0.91 0.0513 0.0020 0.2993 0.0113 0.0420 0.0008 254 87 266 9 265 5
    34 59 311 372 0.84 0.0564 0.0017 0.5758 0.0165 0.0736 0.0015 478 67 462 11 458 9
    35 34 261 460 0.57 0.0516 0.0017 0.3050 0.0100 0.0426 0.0009 265 78 270 8 269 6
    36 37 282 506 0.56 0.0508 0.0016 0.3064 0.0107 0.0433 0.0010 228 66 271 8 273 6
    37 76 637 871 0.73 0.0544 0.0015 0.3171 0.0088 0.0419 0.0007 391 61 280 7 264 5
    38 52 369 762 0.48 0.0515 0.0014 0.3001 0.0092 0.0418 0.0007 265 58 266 7 264 5
    39 79 93 380 0.25 0.0712 0.0016 1.6454 0.0349 0.1666 0.0028 965 46 988 13 993 16
    40 32 257 390 0.66 0.0519 0.0020 0.3031 0.0117 0.0421 0.0009 280 87 269 9 266 5
    41 99 870 1127 0.77 0.0525 0.0014 0.3100 0.0077 0.0427 0.0007 309 56 274 6 269 4
    42 74 650 564 1.15 0.0518 0.0012 0.3628 0.0087 0.0505 0.0008 276 54 314 7 317 5
    43 72 75 355 0.21 0.0729 0.0019 1.7892 0.0576 0.1759 0.0031 1010 47 1042 21 1044 17
    44 27 213 337 0.63 0.0522 0.0020 0.3353 0.0131 0.0466 0.0010 295 86 294 10 293 6
    45 16 136 214 0.64 0.0514 0.0027 0.2967 0.0169 0.0414 0.0010 257 86 264 13 261 6
    46 40 402 377 1.06 0.0519 0.0019 0.3036 0.0112 0.0423 0.0010 283 85 269 9 267 6
    47 53 154 119 1.30 0.0706 0.0023 1.5786 0.0538 0.1610 0.0034 946 67 962 21 962 19
    48 23 195 283 0.69 0.0507 0.0023 0.2870 0.0126 0.0412 0.0009 228 106 256 10 260 6
    49 70 648 701 0.92 0.0525 0.0017 0.3103 0.0101 0.0428 0.0009 309 79 274 8 270 6
    50 32 230 466 0.49 0.0530 0.0018 0.3227 0.0109 0.0440 0.0008 328 78 284 8 278 5
    51 67 435 551 0.79 0.0527 0.0015 0.4146 0.0125 0.0565 0.0011 322 63 352 9 354 7
    52 12 100 139 0.73 0.0498 0.0033 0.2950 0.0238 0.0419 0.0010 187 156 262 19 265 6
    53 44 448 397 1.13 0.0559 0.0019 0.3210 0.0109 0.0414 0.0008 450 76 283 8 262 5
    54 50 431 571 0.75 0.0535 0.0017 0.3063 0.0108 0.0413 0.0010 350 79 271 8 261 6
    55 81 120 414 0.29 0.0684 0.0019 1.4008 0.0481 0.1464 0.0037 880 58 889 20 881 21
    56 28 156 400 0.39 0.0566 0.0023 0.3480 0.0140 0.0444 0.0011 476 89 303 11 280 7
    57 61 46 369 0.12 0.0701 0.0016 1.5159 0.0388 0.1549 0.0027 931 47 937 16 928 15
    58 32 297 333 0.89 0.0522 0.0019 0.2982 0.0116 0.0409 0.0007 295 83 265 9 259 4
    59 53 354 782 0.45 0.0511 0.0014 0.2955 0.0089 0.0416 0.0008 256 60 263 7 262 5
    60 105 287 268 1.07 0.0681 0.0018 1.4187 0.0396 0.1496 0.0024 872 56 897 17 898 14
    61 34 270 397 0.68 0.0516 0.0019 0.3068 0.0112 0.0429 0.0008 333 82 272 9 271 5
    62 38 285 555 0.51 0.0526 0.0018 0.3017 0.0094 0.0414 0.0007 309 78 268 7 261 5
    63 37 98 272 0.36 0.0635 0.0020 0.8704 0.0269 0.0982 0.0021 724 66 636 15 604 13
    64 31 249 433 0.57 0.0566 0.0024 0.3211 0.0132 0.0405 0.0009 476 90 283 10 256 6
    65 23 170 121 1.40 0.0534 0.0031 0.4641 0.0242 0.0621 0.0019 346 131 387 17 388 11
    66 14 117 178 0.65 0.0544 0.0027 0.3397 0.0146 0.0451 0.0013 391 109 297 11 284 8
    67 40 385 334 1.15 0.0544 0.0030 0.3322 0.0180 0.0435 0.0012 387 124 291 14 274 7
    68 31 314 290 1.08 0.0527 0.0025 0.3070 0.0135 0.0418 0.0009 322 106 272 10 264 6
    69 84 289 591 0.49 0.0590 0.0016 0.7456 0.0195 0.0899 0.0017 565 57 566 11 555 10
    70 48 450 529 0.85 0.0519 0.0020 0.3016 0.0106 0.0419 0.0010 280 89 268 8 265 6
    注:样品由自然资源部东北矿产资源监督检测中心分析
    下载: 导出CSV

    表  2   研究区林西组砂岩岩石地球化学分析结果

    Table  2   Geochemical analyses of sandstone rocks in Linxi Formation in the study area

    元素 YQ7 YQ9 YQ13 YQ15 YQ17 元素 YQ7 YQ9 YQ13 YQ15 YQ17
    Na2O 2.8 1.81 4.09 1.62 1.03 Tm 0.34 0.46 0.39 0.63 0.63
    MgO 0.77 0.96 0.67 1.27 1.41 Yb 2.02 2.84 2.36 3.77 3.87
    Al2O3 13.98 13.84 13.55 16.12 17.25 Lu 0.3 0.39 0.31 0.51 0.52
    SiO2 73.19 72.77 73.09 63.73 63.42 Sn 2.36 2.26 1.86 4.2 2.93
    P2O5 0.12 0.11 0.11 0.18 0.18 B 39.8 21.7 28.1 72.6 58.4
    K2O 2.28 2.91 1.84 3.37 3.88 Sc 6.36 5.18 4.55 8.62 11.2
    CaO 0.53 0.56 1.15 0.74 0.75 Co 4.95 5.36 3.31 8.32 11.8
    TiO2 0.44 0.47 0.38 0.69 0.72 Ni 10.2 10.1 8.47 18 23.7
    MnO 0.038 0.043 0.07 0.098 0.089 Cs 6.39 7.19 3.13 17 21.2
    Fe2O3 2.14 2.44 0.6 5.03 4.24 Hf 2.6 3.41 2.84 5.15 5.11
    FeO 0.9 0.92 1.84 1.57 1.08 Ta 0.74 0.45 0.48 0.54 0.73
    烧失量 2.66 3.16 2.26 5.27 5.62 Th 7.69 10.3 8.59 14 13.2
    Y 16.6 20.4 17.6 30.3 29.9 U 1.78 2.52 1.95 3.5 3.26
    La 24.8 29.5 26 34.3 35.7 Ba 395 457 538 878 653
    Ce 52.3 57.6 53.1 69.3 73.7 Ga 19 20.8 16.8 21.8 23.1
    Pr 5.99 7.48 6.55 9 9.52 Nb 12.3 13.3 11.1 16.7 16.2
    Nd 22.7 28.5 24.9 33.8 37.3 Pb 21.4 22.7 26 22 29.3
    Sm 4.35 5.63 4.95 6.65 7.5 Rb 95.8 118 74.2 133 167
    Eu 1 1.12 1.17 1.55 1.43 Sr 99 84.3 226 155 102
    Gd 3.68 4.48 3.91 5.59 6.18 V 50.8 46.9 43.5 80.9 93.7
    Tb 0.61 0.8 0.7 1.02 1.09 Zn 56 70.3 187 102 105
    Dy 3.34 4.01 3.5 5.52 5.71 Zr 198.69 212.36 150.35 275.6 226.96
    Ho 0.65 0.82 0.7 1.12 1.15 Ce/Ce* 4.29 3.88 4.07 3.95 4
    Er 1.78 2.32 1.98 3.26 3.29 REE 123.82 145.96 130.54 176.07 187.62
    注:氧化物含量单位为%,微量和稀土元素单位为10-6
    下载: 导出CSV

    表  3   研究区林西组沉积环境判别结果

    Table  3   Discrimination of the sedimentary environment of Linxi Formation in the study area

    判别方法 判别标准 判别结果
    范围 沉积环境 测试数据 结果
    B/10-6 80~125 咸水环境 21.65~72
    平均44.11
    淡水环境
    60~80 过渡环境
    < 60 淡水环境
    Sr/10-6 800~1000 咸水环境 84.3~226
    平均133.28
    淡水环境
    300~800 过渡环境
    100~300 淡水环境
    Sr/Ba >1 海相 0.16~0.4
    平均0.24
    陆相
    0.6~1 过渡环境
    < 0.6 陆相
    B/Ga >4.5 海相 1.04~3.33
    平均2.13
    陆相
    3.3~4.5 过渡环境
    < 3.3 陆相
    Rb/K >2 闭塞环境 0.0048~0.0052
    平均0.00
    开阔环境
    < 2 开阔环境
    V/(V+Ni) >0.46 还原环境 0.80~0.84
    平均0.82
    还原环境
    < 0.46 氧化环境
    Ce/Ce* >1 还原环境 3.88~4.29
    平均4.04
    还原环境
    < 0.95 氧化环境
    下载: 导出CSV
  • 唐克东.中朝陆台北侧褶皱带构造发展的几个问题[J].现代地质, 1989, 3(2):195-204. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000003313772

    Zhang Z M, Liu J G, Coleman R G. An outline of the plate tectonics of China[J]. GSA Bull., 1984, 95:295-312. doi: 10.1130/0016-7606(1984)95<295:AOOTPT>2.0.CO;2

    孙德有, 吴福元, 张艳斌, 等.西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带的最后闭合时间——来自吉林大玉山花岗岩体的证据[J].吉林大学学报(地球科学版), 2004, 34(2):174-181. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/cckjdxxb200402003
    李锦轶, 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. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200703004

    Wu F Y, Sun D Y, Ge W C, et al. Geochronology of the Phanerozoic granitoids innortheastern China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2011, 41(1):1-30. doi: 10.1016/j.jseaes.2010.11.014

    苏养正.论图瓦贝Tuvaella的时空分布和生态环境[J].古生物学报, 1981, 20(6):567-576 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000000689822

    Miao L C, Fan W M, Liu D Y, et al. Geochronology and geochemistry of the Hegenshan ophiolitic complex:Implications for latestage tectonic evolution of the Inner Mongolia-Daxing'anling Orogenic Belt, China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2008, 32:348-370. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912007002222

    Tang K D. Tectonic development of Paleozoic foldbelts at the north margin of the Sino-Korean craton[J]. Tectonics, 1990, 9(2):249-260. doi: 10.1029/TC009i002p00249

    Xiao W J, Windley B F, Hao J, et al. Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture, Inner Mongolia, China:Termination of the central Asian orogenic belt[J]. Tectonics, 2003, 22(6):1-8. doi: 10.1029/2002TC001484/abstract

    李鹏武, 高锐, 管烨, 等.古亚洲洋和古特提斯洋的闭合时代——论二叠纪末生物灭绝事件的构造起因[J].吉林大学学报(地球科学版), 2009, 39(3):521-527. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=CCDZ200903024&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    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及演化[J].中国科学(D辑), 1997, 27(3):227-232. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199700269956

    Xu B, Zhao P, Wang Y Y, et al. The pre-Devonian tectonic framework of Xing'an-Mongolia orogenic belt(XMOB) in North China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 97:183-196. doi: 10.1016/j.jseaes.2014.07.020

    任纪舜, 陈廷愚, 牛宝贵, 等.中国东部及邻区大陆岩石圈的构造演化与成矿[M].北京:科学出版社, 1990:1-205.
    邵济安.中朝板块北缘中段地壳演化[M].北京:北京大学出版社, 1991:1-136.
    韩国卿, 刘永江, 温泉波, 等.西拉木伦河缝合带北侧二叠纪砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及其构造意义[J].地球科学, 2011, 36(4):687-702. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/7414691
    叶栩松, 廖群安, 葛梦春.内蒙古锡林浩特-林西地区三叠纪过铝质花岗岩的成因及构造意义[J].地质科技情报, 2011, 30(3):57-64. doi: 10.3969/j.issn.1000-7849.2011.03.007
    李益龙, 周汉文, 钟增球, 等.华北与西伯利亚板块的对接过程:来自西拉木伦缝合带变形花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄证据[J].地球科学, 2009, 34(6):931-938. doi: 10.3321/j.issn:1000-2383.2009.06.007
    韩杰, 周建波, 张兴洲, 等.内蒙古林西地区上二叠统林西组砂岩碎屑锆石的年龄及其大地构造意义[J].地质通报, 2011, 30(2/3):258-269. http://dzhtb.cgs.cn/ch/index.aspx

    Fedo C M, Sircombe K N, Rainbird R H. Detrital zircon analysis of the sedimentary record[J]. Review of Mineral Geochemistry, 2003, 53:227-303. doi: 10.2113-0530277/

    内蒙古自治区地质矿产矿局.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社, 1996:1-319.
    张渝金, 张超, 郭威, 等.内蒙古阿鲁科尔沁旗林西组植物化石新材料[J].地质与资源, 2017, 26(4):333-338. doi: 10.3969/j.issn.1671-1947.2017.04.001
    李长民.锆石成因矿物学与锆石微区定年综述[J].地质调查与研究, 2009, 33(03):161-174. doi: 10.3969/j.issn.1672-4135.2009.03.001
    黄本宏.大兴安岭地区石炭、二叠系及植物群[M].北京:地质出版社, 1993.
    李星学.中国地质时期植物群(中文版)[M].广州:广东科技出版社, 1995.
    李星学.华北月门沟群植物化石[J].北京: 科学出版社, 1963.
    张德军.内蒙古索伦晚二叠世植物群[D].吉林大学地球科学学院硕士学位论文, 2014.
    黄本宏.小兴安岭东南部二叠纪植物群[M].北京:地质出版社, 1977.
    新疆地质矿产局地质科学研究所.新疆吉木萨尔大龙口二叠-三叠纪地层及古生物[M].北京:地质出版社, 1986:70-110.
    张士三, 陈承惠, 黄衍宽.沉积物镁铝含量比及其古气候意义[J].台湾海峡, 1993, (3):73-78. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000003147468
    邱家骧, 林景仟.岩石化学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1991:233-254.
    田景春, 张翔.沉积地球化学[M].北京:地质出版社, 2016:56-107.

    Walker C T. Evaluation of boron as apalaeosa linity indicator and its application to off-shore prospects[J]. AAPG Bulletin, 1968, 55:571-778.

    Harder H. Boron content of sediment as a tool in facies analysis[J]. Sedimentary Geology, 1970, 4(2):153-175. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0037073870900096

    Couch E L. Calculation of palaeosalinities from boron and clay mineral data[J]. AAPG Bulletin, 1971, 55:1829-1837. http://cn.bing.com/academic/profile?id=244468c6fe6efc2216331b507f2dbbf0&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn

    郑荣才, 柳梅青.鄂尔多斯盆地长6油层组古盐度研究[J].石油与天然气地质, 1999, 20(1):20-25. doi: 10.3321/j.issn:0253-9985.1999.01.005
    史忠生, 陈开远, 史军, 等.运用锶钡比判定沉积环境的可行性分析[J].断块油气田, 2003, 10(2):12-16. doi: 10.3969/j.issn.1005-8907.2003.02.004
    经雅丽, 张克信, 林启祥, 等.浙江长兴煤山下三叠统和龙山组、南陵湖组沉积地球化学特征与古环境意义[J].地质科技情报, 2005, 24(1):35-40. doi: 10.3969/j.issn.1000-7849.2005.01.007
    吴少波.博格达山前凹陷上二叠统乌拉泊组沉积相及沉积模式[J].沉积学报, 2001, 19(3):333-339. doi: 10.3969/j.issn.1000-0550.2001.03.003
    席胜利, 郑聪斌, 李振宏.鄂尔多斯盆地西缘奥陶系地球化学特征及其沉积环境意义[J].古地理学报, 2004, 6(2):196-206. doi: 10.3969/j.issn.1671-1505.2004.02.008
    王争鸣.缺氧沉积环境的地球化学标志[J].甘肃地质学报, 2003, 12(2):55-58. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK200301479572
    王中刚, 于学元, 赵振华.稀土元素地球化学[M].北京:科学出版社, 1989:1-93.

    Wan Y S, Li R W, Wilde S A, et al. UHP metamorphism and exhumation of the Dabie Orogen:evidence from SHRIMP dating of zircon and monazite from a UHP granitic gneiss cobble from the Hefei Basin, China[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, 69:4333-4348. doi: 10.1016/j.gca.2005.03.055

    李益龙, 周汉文, 葛梦春, 等.内蒙古林西县双井片岩北缘混合岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[J].矿物岩石, 2008, 28(2):10-16. doi: 10.3969/j.issn.1001-6872.2008.02.003
    李益龙, 周汉文, 肖文交, 等.古亚洲构造域和西太平洋构造域在索伦缝合带东段的叠加:来自内蒙古林西县西拉木伦断裂带内变形闪长岩的岩石学、地球化学和年代学证据[J].地球科学, 2012, 37(3):433-450. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkx201203005
    陈斌, 赵国春, Wilde S.内蒙古苏尼特左旗南两类花岗岩同位素年代学及其构造意义[J].地质论评, 2001, 47(4):361-367. doi: 10.3321/j.issn:0371-5736.2001.04.005
    章永梅, 张华锋, 刘文灿.内蒙古中部四子王旗大庙岩体时代及成因[J].岩石学报, 2009, 25(12):3165-3181. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200912006
    范宏瑞, 胡芳芳, 杨奎峰, 等.内蒙古白云鄂博地区晚古生代闪长质-花岗质岩石年代学框架及其地质意义[J].岩石学报, 2009, 25(11):2933-2938. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200911022
    石玉若, 刘敦一, 张旗, 等.内蒙古中部苏尼特左旗地区三叠纪A型花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其区域构造意义[J].地质通报, 2007, 26(2):183-189. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2007.02.009
    鲍庆中, 张长捷, 吴之理, 等.内蒙古东南部晚古生代裂谷区花岗质岩石锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义[J].中国地质, 2007, 34(5):790-798. doi: 10.3969/j.issn.1000-3657.2007.05.005
    刘建峰, 迟效国, 张兴洲, 等.内蒙古西乌旗南部石炭纪石英闪长岩地球化学特征及其构造意义[J].地质学报, 2009, 83(3):365-376. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dizhixb200903006
    辛后田, 滕学建, 程银行.内蒙古东乌旗宝力高庙组地层划分及其同位素年代学研究[J].地质调查与研究, 2011, 34(1):1-9. doi: 10.3969/j.issn.1672-4135.2011.01.001
    潘世语, 迟效国, 孙巍, 等.内蒙古苏尼特右旗晚石炭世本巴图组火山岩地球化学特征及构造意义[J].世界地质, 2012, 31(1):40-50. doi: 10.3969/j.issn.1004-5589.2012.01.005
    张拴宏, 赵越, 刘健, 等.华北地块北缘晚古生代-中生代花岗岩体侵位深度及其构造意义[J].岩石学报, 2007, 23(3):625-638. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200703010

    Shi G H, Liu D Y, Zhang F Q, et al. SHRIMP U-Pb zircon geochronology and its implications on the Xilin Gol Complex, Inner Mongolia, China[J]. Chinese Science Bulletin, 2003, 48(24):2742-2748. doi: 10.1007/BF02901768

    Liu Y J, Li W M, Feng Z Q, et al. A review of the Paleozoic tectonics in the eastern part of Central Asian Orogenic Belt[J]. Gondwana Research, 2017, 43:123-148. doi: 10.1016/j.gr.2016.03.013

    刘敦一, 简平, 张旗, 等.内蒙古图林凯蛇绿岩中埃达克岩SHRIMP测年:早古生代洋壳消减的证据[J].地质学报, 2003, 77(3):317-330. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2003.03.004
    张炯飞, 庞庆邦, 朱群, 等.内蒙古白音宝力道花岗斑岩锆石U-Pb定年——白音宝力道金矿成矿主岩的形成时代[J].地质通报, 2004, 23(2):189-192. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2004.02.014
    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):278-290. http://dzhtb.cgs.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=2011020312&flag=1
    葛梦春, 周文孝, 于涛, 等.内蒙古锡林郭勒杂岩解体及表壳岩系年代确定[J].地学前缘, 2011, 18(5):182-195. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dxqy201105018
    施光海, 刘敦一, 张福勤, 等.中国内蒙古锡林郭勒杂岩SHRIMP锆石U-Pb年代学及意义[J].科学通报, 2003, 48(20):2187-2192. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2003.20.017
    宋卫卫, 周建波, 郭晓丹, 等.松辽地块大地构造属性:古生界碎屑锆石年代学的制约[J].世界地质, 2012, 31(3):522-535. doi: 10.3969/j.issn.1004-5589.2012.03.009
    郑月娟, 张海华, 陈树旺, 等.内蒙古阿鲁科尔沁旗林西组砂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及意义[J].地质通报, 2014, 33(9):1293-1307. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2014.09.004
    陆松年, 李惠民.蓟县长城系大红峪组火山岩的单颗粒锆石U-Pb法准确定年[J].中国地质科学院院报, 1991, 22:137-145. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000000265254
    高林志, 张传恒, 尹崇玉, 等.华北古陆中、新元古代年代地层框架SHRIMP锆石年龄新依据[J].地球学报, 2008, 29(3):366-376. doi: 10.3321/j.issn:1006-3021.2008.03.010
    翟明国, 胡波, 彭澎, 等.华北中-新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件[J].地学前缘, 2014, 21(1):100-119. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DXQY201401013&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
  • 期刊类型引用(1)

    1. 任雯倩,刘园园. 地质调查野外数据采集类APP集成框架设计与实现. 华北地质. 2022(04): 75-79+90 . 百度学术

    其他类型引用(0)

图(8)  /  表(3)
计量
  • 文章访问数:  3230
  • HTML全文浏览量:  239
  • PDF下载量:  2733
  • 被引次数: 1
出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-17
  • 修回日期:  2018-03-12
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2018-09-14

目录

/

返回文章
返回