地质通报  2019, Vol. 38 Issue (10): 1647-1659  
0

引用本文 [复制中英文]

翟鹏, 徐备, 王志伟, 田英杰, 张焱杰, 姚仲伟. 内蒙古苏尼特左旗卓仑音诺尔地区中二叠统哲斯组沉积环境、形成时代及意义[J]. 地质通报, 2019, 38(10): 1647-1659.
[复制中文]
Zhai P, Xu B, Wang Z W, Tian Y J, Zhang Y J, Yao Z W. Sedimentary environment, formation age and significance of the Middle Permian Zhesi Formation in Zhuolunyinnuoer, Sonid Left Banner, Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(10): 1647-1659.
[复制英文]

基金项目

国家自然科学基金项目《内蒙古索伦-西拉木伦构造带的组成、构造演化及其意义》(批准号:41672214)、科技部国家重点研发计划《古亚洲洋构造体制成矿系统物质组成与过程》(编号:2017YFC0601302)和内蒙古自治区科技厅项目《兴蒙造山带构造演化、成矿信息与成矿作用》

作者简介

翟鹏(1995-), 男, 在读硕士生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:pzhai163@163.com

通讯作者

徐备(1954-), 男, 教授, 博士生导师, 从事区域大地构造研究。E-mail:bxu@pku.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2019-03-11
修订日期: 2019-09-06
内蒙古苏尼特左旗卓仑音诺尔地区中二叠统哲斯组沉积环境、形成时代及意义
翟鹏1,2 , 徐备1,2 , 王志伟1,2 , 田英杰1,2 , 张焱杰1,2 , 姚仲伟3     
1. 河北地质大学区域地质与成矿作用重点实验室, 河北 石家庄 050031;
2. 河北地质大学资源学院, 河北 石家庄 050031;
3. 内蒙古矿业科技研究院有限公司, 内蒙古 呼和浩特 010050
摘要: 内蒙古苏尼特左旗卓仑音诺尔地区哲斯组可以分为下部的粉砂岩、页岩段和上部的砾岩-砂岩段,分别代表扇中亚相的漫流沉积和扇根亚相的近源快速沉积,反映研究区二叠纪以陆相盆地干旱型冲积扇为特征的岩相古地理面貌。碎屑岩年代学研究揭示,哲斯组的物源为兴安-艾力格庙地块、早古生代的岛弧岩浆岩带及晚石炭世和早二叠世的岩浆岩体,表明盆地具有复杂源区。测年样品中最年轻一组锆石年龄的峰值为281Ma,侵入该组的石英闪长玢岩年龄为248±3Ma,限定陆相盆地的形成时代为中二叠世-三叠纪初。区域地质分析表明,中-晚二叠世兴蒙造山带中西部的不同地区均发育陆源碎屑沉积盆地,但层序特征各不相同,可能属于互不连通的小型盆地,代表二叠纪的盆岭构造,揭示兴蒙造山带在二叠纪整体处于陆内伸展的构造环境。
关键词: 苏尼特左旗    二叠系    沉积盆地    年代学    
Sedimentary environment, formation age and significance of the Middle Permian Zhesi Formation in Zhuolunyinnuoer, Sonid Left Banner, Inner Mongolia
ZHAI Peng1,2, XU Bei1,2, WANG Zhiwei1,2, TIAN Yingjie1,2, ZHANG Yanjie1,2, YAO Zhongwei3     
1. Key Laboratory of Regional Geology and Mineralization, Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China;
2. College of Resources, Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China;
3. Mining Science and Technology Institute Co., Ltd.,, Hohhot 010050, Inner Mongolia, China
Abstract: The Zhesi Formation can be divided into siltstone-shale member in the lower part and conglomerate-sandstone member in the upper part in Zhuolunyinnoer, southern Sonid Left Banner, Inner Mongolia, representing overbank deposition of middle fan subfacies and proximal rapid deposition of inner fan subfacies, respectively and implying a paleogeographic framework characterized by alluvial fan in intracontinental basin with the shallow water and oxidation conditions. Geochronological research on detrital zircon reveals a complex provenance containing the Xing'an-Ailigemiao block, the early Paleozoic arc belt and late Carboniferious and early Permian plutons. The youngest detrital zircon peak age of 281Ma from the Zhesi Formation and another age of 248±3Ma from diorite porphyrite that intruded into the Zhesi Formation were obtained in the study area, which shows that the formation age of the Zhesi Formation is between the Middle Permian and Early Triassic. Regional geology analysis reveals that there existed middle to Late Permian terrigenous clastic sedimentary basins in the central and western parts of the Xing-Meng orogenic belt (XMOB). They were isolated from each other with different sedimentary sequences, suggesting "basin-and-ridge" structure style and intracontinental extensional tectonic setting during the Permian in the XMOB.
Key words: Sonid Left Banner    Permian    sedimentary basin    geochronology    

中亚造山带位于西伯利亚板块、塔里木板块和华北板块之间,是显生宙以来全球大陆增生最明显的地区之一[1-9]。该带在中国分布广泛,从西部新疆经内蒙古一直向东延伸到东北三省,其东段在中国称为兴蒙造山带,包括内蒙古和东北地区(图 1-a)。目前对兴蒙造山带的形成过程主要存在2种观点:一种认为古亚洲洋东段从奥陶纪开始俯冲一直持续到二叠纪,直到晚二叠世—早三叠世才发生碰撞闭合,期间发生多次岛弧和微陆块的拼合[4, 6, 12-16]。另一种观点认为古亚洲洋东段在早古生代发生南、北双向俯冲,在晚泥盆世—早石炭世之前完全闭合形成早—中古生代兴蒙造山带,之后处于造山后的伸展构造环境,广泛发育主动裂谷带、被动裂谷带等多种伸展构造单元,晚二叠世—早三叠世初受中央造山带和蒙古-鄂霍茨克造山带的影响裂谷闭合,形成晚古生代兴蒙陆内造山带[10, 17-18]

图 1 中亚造山带大地构造单元图(a)[1]和兴蒙造山带西部古生代地层岩浆岩分布(b) [10-11] Fig.1 Tectonic unit of the Central Asia orogenic belt (a) and the map of Paleozoic strata and magmatic rocks in the western part of XMOB (b)

综上所述,兴蒙造山带在晚古生代处于持续俯冲阶段还是造山后伸展阶段是上述2种观点的争议所在,而查明晚古生代的沉积古地理是解决上述争议的有效途径之一。因此,本文选取内蒙古苏尼特左旗东南部卓仑音诺尔地区的中二叠统哲斯组碎屑沉积岩为研究对象,通过沉积剖面测制、岩相古地理分析及锆石年代学测试分析,查明该地层的形成时代、沉积环境及物质来源,并进一步探讨兴蒙造山带晚古生代的构造环境和演化过程。

1 区域地质背景与研究区概况

兴蒙造山带中西部从北向南分别为兴安-艾力格庙地块、北造山带和松辽-浑善达克地块,其中北造山带在早中古生代由松辽-浑善达克地块向兴安-艾力格庙地块俯冲碰撞形成(图 1-b)。北造山带西起艾力格庙,经苏尼特左旗、锡林浩特及西乌旗向东延伸千余千米,从北向南可识别出岛弧带、混杂岩带、磨拉斯盆地及加积楔4个构造单元[9-10]。在北造山带形成之后,内蒙古中西部地区的构造格局转变成伸展作用为主,在兴蒙造山带基底上发育晚石炭世、早二叠世和二叠纪末3期伸展构造[17]

研究区位于内蒙古苏尼特左旗南部卓仑音诺尔地区,出露温都尔庙群哈尔哈达组、本巴图组、阿木山组及哲斯组(图 2)。哈尔哈达组(Pz1wd2)在研究区南部大面积出露,而在东北部呈零星分布,主要岩性为绢云石英片岩;最新的锆石年代学研究表明,哈尔哈达组的形成时代为500~415Ma,属于早中古生代[19-20]。本巴图组(C2b)主要出露在研究区中部的格尔楚鲁和阿门乌苏北部,主要岩性为深灰色厚层状含燧石结核、燧石条带灰岩、灰绿色角闪安山岩、晶屑凝灰岩和灰绿色粉砂岩。阿木山组(C2a)见于研究区中部的和德尔木格地区,呈窄条状分布,主要岩性为浅灰白色亮晶灰岩,近底部灰岩中砂质含量较高,最底部为复成分钙质砾岩。本巴图组与上覆阿木山组呈平行不整合接触。

图 2 研究区地质简图 Fig.2 Sketch geological map of the study area

研究区哲斯组(P2z)分布于区中南部的和德尔木格、卓仑音诺尔、格尔楚鲁等地。在卓仑音诺尔地区,哲斯组出露不全,顶部与温都尔庙群呈断层接触,后者逆冲于哲斯组之上,底部与下伏阿木山组呈断层接触。哲斯组以碎屑岩为主,发育多个由粗到细的沉积旋回,底部为复成分砾岩和含砾粗砂岩,向上变为细砂岩和粉砂岩;上部含3层火山岩和火山碎屑岩。哲斯组被石英闪长玢岩体侵入。二叠纪岩浆岩侵入体分布于研究区东南部,出露面积较大,主要为二长花岗岩(图 2)。

2 地层剖面与沉积相 2.1 实测剖面

本文研究的哲斯组实测剖面位于苏尼特左旗东南部卓仑音诺尔附近。剖面顶部被温都尔庙群哈尔哈达组逆掩,剖面底部与石炭系阿木山组呈断层接触,地层总体走向北东东—南西西。

剖面共分23层,出露总厚度约1297m(图 3)。详细剖面描述如下。

图 3 卓仑音诺尔地区哲斯组实测地层剖面 Fig.3 Stratigraphic section of the Zhesi Formation in Zhuolunyinnuoer
上覆温都尔庙群哈尔哈达组灰褐色绢云石英片岩
23.紫红色中-薄层状石英岩屑砂岩 14.2m
22.紫红色中厚层状粗粒石英岩屑砂岩 75.4m
21.灰褐色厚层状复成分砾岩 37.5m
20.紫红色中厚层状细粒岩屑砂岩 131.7m
19.紫红色晶屑玻屑凝灰岩 27.1m
18.紫红色厚层状含砾岩屑粗砂岩 54.9m
17.紫红色中-薄层状岩屑细砂岩 50.1m
16.紫红色厚层状复成分砾岩 13.9m
15.紫红色薄层状石英粉砂岩夹灰绿色中粗粒砂岩 62.2m
14.灰绿色角闪安山岩 38m
13.灰绿色中厚层状硬砂质石英岩屑砂岩夹灰绿色晶屑凝灰岩 63.3m
12.紫红色厚层状粗粒硬砂质岩屑砂岩 27.6m
11.紫红色厚层状复成分砾岩 126.1m
10.灰绿色中厚层状硬砂质石英砂岩 11.8m
9.紫红色厚层状复成分砾岩 100.7m
8.紫红色厚层状含砾岩屑粗砂岩 89.9m
7.紫红色,灰绿色粉砂质页岩 65.5m
6.灰褐色中厚层状岩屑细砂岩夹紫红色厚层状复成分砾岩透镜体 8.1m
5.紫红色钙质粉砂质页岩 29.1m
4.紫红色薄层状钙质粉砂岩 106.9m
3.黄绿色薄层状岩屑细砂岩与页岩互层,发育沉积韵律 100.2m
2.黄褐色中厚层状含砾岩屑粗砂岩 9.7m
1.紫红色薄层状粉砂岩、钙质粉砂岩夹少量粉砂质泥岩 53.2m
下伏上石炭统阿木山组结晶灰岩
2.2 沉积相特征

根据岩性、粒度及层厚特征,可将哲斯组分为上、下2段。下段为1~7层,总体以厚层紫红色或灰黄色粉砂岩、页岩为主,偶夹含砾粗砂岩或砾岩透镜体。第1层厚度大于50m,底部为紫红色薄层状粉砂岩夹钙质粉砂岩,层厚5~15cm,夹层厚度2~5cm不等(图 4-a);第2层含砾粗砂岩为黄褐色,砾石含量约为15%,磨圆不好,分选中等;第3层为岩屑细砂岩、页岩和泥质灰岩组成的沉积旋回,厚约百米,内部每个旋回厚3~5m不等;第4层为106m的厚层紫红色纹层状钙质粉砂岩(图 4-b),向上变为第5层粒度更细的紫红色钙质页岩;第6层为灰褐色中厚层状石英岩屑细砂岩夹紫红色厚层状砾岩透镜体,细砂岩层中可见层理构造;顶部第7层为紫红色和灰绿色粉砂质页岩互层出现。

图 4 哲斯组岩性柱状图与沉积相 Fig.4 Petrological column and sedimentary facies of the Zhesi Formation a、b—粉砂岩;c、d—复成分砾岩

哲斯组上段为8~23层,以紫红色砾岩和砂岩为主,组成5个向上变细的大型旋回,由底部巨厚层砾岩向上变为砂岩(图 4)。旋回底部厚层紫红色含砾粗砂岩和复成分砾岩的砾石分选很差,次棱角状-次圆状,砾石含量为40%~80%,成分复杂,有灰岩、火山岩、变质岩、花岗岩等,其填隙物为中-粗粒砂岩(图 4-cd)。砾岩之上的紫红色石英岩屑砂岩为厚层,至旋回顶部为中厚-薄层状。

值得注意的是,剖面第13和19层中有凝灰岩夹层,且第14层为角闪安山岩,表明该时期盆地沉积时伴随有火山作用。

从上述剖面分析,哲斯组下段岩层总体表现为厚度很大的紫红色或灰黄色粉砂岩、页岩,偶夹薄层粗碎屑岩,反映当时的沉积环境较稳定且以低能为主;少量薄层砾岩-粗砂岩层应为间歇性碎屑流带来的沉积物;岩层整体呈现紫红色,说明当时氧化条件较强、水体较浅,这些特征表明,哲斯组下段应为扇中亚相的漫流沉积[21-22]

哲斯组上段整体表现为5个巨厚层砾岩、砂岩到粉砂岩组成的大型旋回,每个旋回厚100~250m,并夹多层凝灰岩和火山岩;单层厚度较大,可达百米以上;且全部层序的紫红色特征尤为明显。这些层序和颜色特征说明,当时处于近源堆积、快速沉降、物质供应较快、水动力条件不佳且氧化条件极强的沉积环境;这些特征符合干旱型冲积扇相的扇根亚相沉积环境[21, 23]

综上所述,哲斯组下段为沉积环境较稳定、水体能量较弱的冲积扇中亚相漫流沉积;上段为干旱型冲积扇的扇根亚相沉积;岩石的紫红色特征揭示水体浅、氧化条件强,应属内陆干旱条件。尽管研究区出露的层序缺底少顶,但仍然可以反映研究区二叠纪以陆相盆地干旱型冲积扇为特征的岩相古地理面貌。

3 年代学研究 3.1 样品特征

前已述及,哲斯组被石英闪长玢岩体侵入,故后者的年龄可用于限定地层时代的上限,而地层形成下限可以用碎屑锆石的最年轻年龄约束。因此本次分别采集闪长玢岩和复成分砾岩样品进行年代学测试(图 2)。复成分砾岩样品090711-34来自卓仑音诺尔西部中二叠统哲斯组实测剖面的第21层,GPS坐标为北纬43°22′52″、东经113°33′51″;侵入哲斯组地层的石英闪长玢岩采样点位于北纬43°22′11.2″、东经113°32′22.5″。

3.2 测试方法

样品首先经过颚式破碎机粗碎至100μm左右,然后进行重矿物挑选,最后在双目镜下选取出锆石单矿物进行样品靶的制备,其过程与制作SHRIMP定年样品靶基本相同[24]。利用光学显微镜对样品靶进行透射光与反射光图像的拍摄;再用扫描电子显微镜拍摄样品靶的阴极发光图像,最后依据透射光、反射光和阴极发光图像综合选取测试点(图 5)。

图 5 测年样品锆石阴极发光(CL)图像 Fig.5 CL images of zircon from chronological samples

锆石年代学样品09071134的测试在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室进行,测试方法为LA-ICP-MS原位微区U-Pb同位素定年,测试仪器为电感耦合等离子质谱仪(型号为Agilent 7500 Ce)和准分子激光剥蚀系统(型号为COMPExPro102)。U–Pb同位素年龄的计算与校正使用标准锆石Plesovice为外标,使用标准锆石91500为监控盲样;元素含量的校正使用标准玻璃样品NIST610为外标,标准玻璃样品NIST612、NIST614为内标。锆石年代学样品18SZ61的测试在中国地质调查局西安地质调查中心/自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成,激光剥蚀系统为Geolas Pro、ICP-MS为Agilent 7700X,李艳广等[25]详细描述仪器参数和测试过程。U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500为外标进行同位素分馏校正。锆石年代学样品同位素比值与元素含量数据的处理使用GLITTER 4.4.4软件,U-Pb谐和年龄图、碎屑锆石年龄谱使用Isoplot 3.75软件[26]绘制,其中误差为1σ,置信度为95%。

3.3 测试结果

从砾岩样品090711-34中选取74个锆石颗粒进行测试,得到74个年龄数据,其中3个数据不谐和度较大,将其剔除后得到71个有效年龄数据,测试结果见表 1。锆石阴极发光图像显示,大部分锆石都有振荡环带或扇状分区结构,应为岩浆成因;小部分具有无分带、弱分带及增生边结构,应为变质成因[27-28]图 5-a表 1)。

表 1 哲斯组砾岩锆石U-Th-Pb年龄测试数据 Table 1 Zircon U-Th-Pb chronological data of conglomerate in the Zhesi Formation

从石英闪长玢岩样品18SZ61选取23个锆石颗粒进行测试,得到年龄数据23个,测试结果见表 2。锆石均呈自形-半自形晶,内部结构清晰可见,发育岩浆振荡环带,且其Th/U值介于0.42~1.22之间,表明其为岩浆成因(图 5-b表 2)。

表 2 石英闪长玢岩锆石U-Th-Pb年龄测试数据 Table 2 Zircon U-Th-Pb chronological data of quartz diorite porphyrite

样品090711-34的锆石年代学数据分布区间及其峰值如下:最年轻的一组为269~293Ma(n=14,峰值281Ma)、第二组为307~356Ma(n=31,峰值318Ma)、第三组为430~502Ma(n=23,峰值442Ma和494Ma)、第四组1193~1250Ma(n=3,图 6),其中最年轻一组的峰值年龄281Ma可以作为研究区哲斯组年龄的下限。闪长玢岩样品18SZ61中的18个数据构成248±3Ma的谐和年龄,代表石英闪长玢岩的形成时代,也是哲斯组形成年龄的上限;其他5个较老的年龄可能为捕获锆石年龄,暗示了早期岩浆作用的存在(图 7)。综上,研究区哲斯组的形成年龄应在281~248Ma之间,属于中二叠世—早三叠世初。

图 6 哲斯组样品锆石年代学测试结果 Fig.6 Zircon chronological dating results of samples from the Zhesi Formation
图 7 石英闪长玢岩锆石年代学测试结果 Fig.7 Zircon chronological dating results of quartz diorite porphyrite
4 讨论 4.1 物源分析

复成分砾岩样品09071134具有4组特征年龄(图 8-a),揭示存在以下4种主要物源。

图 8 哲斯组与潜在物源区锆石年龄谱对比图[37, 46, 48] Fig.8 Comparison between the zircon age from the Zhesi Formation and potential provenance terranes

(1)二叠纪岩浆活动带。复成分砾岩中这组最年轻锆石年龄(图 8-a, 269~293Ma)可能反映此期岩浆活动。前人研究揭示,苏尼特左旗周边早二叠世的侵入岩与火山活动主要集中在298~271Ma之间[29-37];从该区早二叠世岩浆活动统计直方图可以看出其峰值年龄为281Ma[37],这与样品中第四组特征年龄相符,所以本组年龄与该期岩浆岩有关(图 8-d)。

(2)第2组年龄可能与研究区周边晚石炭世的岩浆与火山活动有关。在北造山带的锡林浩特、西乌旗、苏尼特左旗、二连浩特等地均发现有330~ 300Ma的晚石炭世岩浆岩[14, 37-41]。如在研究区以北的白音宝力道地区,陈斌[38]发现该区存在310Ma的石英闪长岩;李可等[40]对巴彦乌拉地区的2件流纹岩样品进行年代学研究,显示其形成年龄分别为307Ma和309Ma。李可等[37]总结了晚石炭世火山岩浆活动,其峰值年龄为318Ma,这些数据均与第2组碎屑锆石的时代一致(图 8-d),暗示可能的源区。

(3)第3组年龄来源于研究区以北的北造山带早古生代岛弧带物源区。前人大量研究证实,沿艾力格庙、苏尼特左旗到锡林浩特分布一条由火山岩及侵入岩组成的岛弧带,其年龄范围为502~ 430Ma。如对苏尼特左旗地区岩浆岩的研究表明,其属于岛弧岩浆岩带,主要由花岗岩、英安岩、流纹岩、石英闪长岩、辉长岩等组成,并且在440Ma和490Ma显示2期峰值年龄[42-47]图 8-c),显然该组年龄应与研究区北部的岛弧带有关。

(4)最老的年龄(1250~1193Ma)可能反映兴安-艾力格庙地块的剥蚀。该地块位于研究区以北,由中元古代结晶基底、花岗岩、花岗片麻岩等组成(图 8-b)。中元古代结晶基底年龄范围在0.9~ 1.5Ga之间,且有约1.2Ga和1.5Ga的峰值年龄[48]

综上所述,本区哲斯组的物源区主要为兴安-艾力格庙地块、早古生代的岛弧岩浆岩带及晚石炭世—早二叠世的岩浆活动。

4.2 二叠纪区域伸展作用的沉积响应

近年的研究揭示,二叠纪区域伸展作用的沉积响应有广泛的分布(图 9)。

图 9 伸展型沉积盆地分布及其典型层序[49-52] Fig.9 Distribution of extensional sedimentary basins and typical sequence

陈彦等[49-53]分别研究了达茂旗以北满都拉地区的早—中二叠世地层及碎屑成分,厘定了早二叠世包特格组砾岩砂岩段与火山岩段及中二叠世哲斯组砂岩与碳酸盐岩段(图 9-a),其中哲斯组的最年轻年龄峰值为280Ma。依据这些层序特征,提出二叠纪以裂谷构造为特征,并认为该区的演化与陆内伸展作用模式对应。

罗志文等[50]对温都尔庙地区早二叠世呼格特组和三面井组进行了沉积学研究(图 9-b),发现呼格特组底部以泥质岩为主,向上砂岩含量逐渐增多,且发育斜层理和波痕构造;三面井组以砂岩、砾岩为主,含少量粉砂质泥岩和粉砂岩,反映此时为浅水沉积环境,物源主要来自华北板块。结合地球化学特征及碎屑锆石年龄特征,推测它们代表早二叠世之后在早古生代造山带上新打开的陆内盆地,形成于伸展构造背景。

对苏尼特右旗地区二叠纪地层的研究发现,哲斯组底部以砾岩、含砾砂岩为主,含少量生物碎屑灰岩;顶部以细砂岩和泥岩为主,含少量粉砂岩和生物碎屑灰岩[51]图 9-c)。结合该组砂岩样品的地球化学特征,陈彦等[57]认为代表造山后伸展过程中形成的沉积盆地;其最年轻的锆石年龄约为280Ma[49-50]。上述研究表明,苏尼特右旗哲斯期与研究区具有相同构造背景。

苏尼特左旗地区哲斯组底部为砾岩、含砾砂岩与砂岩互层的巨厚沉积,顶部为泥岩夹砂岩,代表快速沉降的伸展型沉积盆地,最年轻一组的锆石年龄峰值为275Ma[49, 54]图 9-d)。这些沉积和年代学结果与本研究一致。

上述4个地区及本次研究表明,二叠纪兴蒙造山带的中西部地区存在一套近源快速堆积的陆源碎屑岩,虽然层序发育不同,但时代均为中—晚二叠世,可能属于互不连通的小型盆地,构成伸展背景下的二叠纪盆岭构造[17]

早—中二叠世,在本区以东的东乌旗-西拉木伦河地区发育宽阔的盆岭构造带[17],被作为二叠纪区域伸展作用的沉积和构造响应。岩石地球化学研究表明,内蒙古中西部地区存在二叠纪碱性岩带和双峰式火山岩,可作为晚古生代伸展过程中岩浆活动响应的证据,代表造山后的伸展环境[34, 37, 55-58]。这些岩石地球化学和沉积学特征说明,二叠纪兴蒙造山带整体处于区域伸展的构造背景。

5 结论

(1)研究区哲斯组下段的粉砂岩、页岩为沉积环境较稳定、水体能量较弱的冲积扇中亚相漫流沉积;上段的砾岩-砂岩段为干旱型冲积扇的扇根亚相沉积,形成于水体浅、氧化条件强的陆内干旱环境,反映研究区二叠纪以陆相盆地干旱型冲积扇为特征的岩相古地理面貌。

(2)哲斯组复成分砾岩样品中最年轻的锆石年龄峰值为281Ma,可作为哲斯组的年龄下限;侵入该组的石英闪长玢岩年龄为248±3Ma,限定研究区哲斯组沉积时代为中二叠世—三叠纪初。

(3)二叠纪兴蒙造山带的中西部地区存在一套近源快速堆积的陆源碎屑岩,虽然层序发育各自不同,但时代均为中—晚二叠世,可能属于互不连通的小型盆地,构成伸展背景下的二叠纪盆岭构造。

致谢: 河北地质大学卢东连、孟佳宁、张佩贤同学在野外工作中提供了帮助;中国地质调查局西安地质调查中心自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室李艳广工程师在年代学样品测试工作中提供了帮助;河北地质大学杨振宁、王智慧讲师及唐军同学提出了很多宝贵的修改意见,在此一举致谢。

参考文献
[1]
Sengör A M C, Natal' in B A, Sunal Gürsel, et al. The tectonics of the altaids:crustal growth during the construction of the continental lithosphere of central asia between ~750 and ~130Ma ago[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2018, 46(1): 439-494. DOI:10.1146/annurev-earth-060313-054826
[2]
Jahn B M, Wu F Y, Chen B. Granitoids of the Central Asian Orogenic Belt and continental growth in the Phanerozoic[J]. Transactions of the Royal Society of Edinburgh:EarthSciences, 2000, 91: 181-193. DOI:10.1017/S0263593300007367
[3]
Khain E V, Bibikova E V, Salnikova E B, et al. The Palaeo-Asian ocean in the Neoproterozoic and early Palaeozoic:new geochronologic data and palaeotectonic reconstructions[J]. Precambrian Research, 2003, 122: 329-358. DOI:10.1016/S0301-9268(02)00218-8
[4]
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): 1-18.
[5]
Xiao W J, Windley B F, Sun S, et al. A Tale of Amalgamation of Three Permo-Triassic Collage Systems in Central Asia:Oroclines, Sutures, and Terminal Accretion[J]. Annual Review of Earth & Planetary Sciences, 2015, 43(1): 477-507.
[6]
Li J Y. Permian geodynamic setting of Northeast China and adjacent regions:closure of thePaleo-Asian Ocean and subduction of the Paleo-Pacific Plate[J]. Journal of Asian EarthSciences, 2006, 26: 207-224.
[7]
Kröner A, Windley B F, Badarch G, et al. Accretionary growth and crust formation in the Central Asian Orogenic Belt and comparison with the Arabian-Nubian shield[J]. Geological Society of America Memoirs, 2007, 200: 181-209. DOI:10.1130/2007.1200(11)
[8]
Windley B F, Alexeiev D, Xiao W J, et al. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic belt[J]. Journal of the Geological Society, London, 2007, 164(12): 31-47.
[9]
Xu B, Charvet J, Chen Y, et al. Middle Paleozoic convergent orogenic belts in western Inner Mongolia (China):framework, kinematics, geochronology and implications for tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1342-1364. DOI:10.1016/j.gr.2012.05.015
[10]
徐备, 赵盼, 鲍庆中, 等. 兴蒙造山带前中生代构造单元划分[J]. 岩石学报, 2014, 30(7): 1841-1857.
[11]
张焱杰, 徐备, 田英杰, 等. 兴蒙造山带晚古生代伸展过程:来自二连浩特东北部石炭-二叠系沉积地层的证据[J]. 岩石学报, 2018, 34(10): 3083-3100.
[12]
Xiao W J, Windley B F, Huang B C, et al. End-Permian to midTriassic termination of the accretionary processes of the southern Altaids:implications for the geodynamic evolution, Phanerozoic continental growth, and metallogeny of Central Asia[J]. International Journal of Earth Sciences, 2009, 98(6): 1189-1217. DOI:10.1007/s00531-008-0407-z
[13]
Miao L C, Fan W M, Liu D Y, et al. Geochronology and geochemistry of the Hegenshanophiolitic complex:Implications for late-stage tectonic evolution of the Inner Mongolia-Daxinganling Orogenic Belt, China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2008, 32: 348-370. DOI:10.1016/j.jseaes.2007.11.005
[14]
Chen B, Jahn B M, Tian W. Evolution of the Solonker suture zone:Constraints from zircon U-Pb ages, Hf isotopic ratios and whole-rock Nd-Sr isotope compositions of subductionand collision-related magmas and forearc sediments[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2009, 34(3): 245-257. DOI:10.1016/j.jseaes.2008.05.007
[15]
Eizenhöfer P R, Zhao G C, Zhang J, et al. Final closure of the Paleo-Asian Ocean along the Solonker Suture Zone:Constraints from geochronological and geochemical data of Permian volcanic and sedimentary rock[J]. Tectonics, 2014, 33(4): 441-463. DOI:10.1002/2013TC003357
[16]
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
[17]
徐备, 王志伟, 张立杨, 等. 兴蒙陆内造山带[J]. 岩石学报, 2018, 34(10): 2819-2844.
[18]
Zhao P, Xu B, Tong Q L, et al. Sedimentological and geochronological constraints on the Carboniferous evolution of central Inner Mongolia, southeastern Central Asian Orogenic Belt:Inland sea deposition in a post-orogenic setting[J]. Gondwana Research, 2016, 31: 253-270. DOI:10.1016/j.gr.2015.01.010
[19]
李承东, 冉皞, 赵利刚, 等. 温都尔庙群锆石的LA-MC-ICPMS U-Pb年龄以及构造意义[J]. 岩石学报, 2012, 28(11): 3705-3714.
[20]
徐备, 徐严, 栗进, 等. 内蒙古西部温都尔庙群的时代及其在中亚造山带中的位置[J]. 地学前缘, 2016, 23(6): 120-127.
[21]
张纪易. 粗碎屑洪积扇的某些沉积特征和微相划分[J]. 沉积学报, 1985, 3(3): 74-85.
[22]
张阳, 蔡明俊, 芦凤明, 等. 碎屑-牵引流控冲积扇储层构型特征及模式——以沧东凹陷小集油田为例[J]. 中国矿业大学学报, 2019, 48(3): 539-553.
[23]
吴胜和, 范峥, 许长福, 等. 新疆克拉玛依油田三叠系克下组冲积扇内部构型[J]. 古地理学报, 2012, 14(3): 331-340.
[24]
宋彪, 张玉海, 万渝生, 等. 锆石SHRIMP样品靶制作、年龄测定及有关现象讨论[J]. 地质论评, 2002, 48(增刊): 26-30.
[25]
李艳广, 汪双双, 刘民武, 等. 斜锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法及应用[J]. 地质学报, 2015, 89(12): 2400-2418. DOI:10.3969/j.issn.0001-5717.2015.12.015
[26]
Ludwig K. User's Manual for Isoplot/Ex, Version 3.75:A geochronological toolkit for microsoft excel[J]. Berkeley Geochronology Center Special Publication, 2012, 5: 1-75.
[27]
Corfu F, Hanchar J M, Hoskin P W O, et al. Atlas of zircon textures[J]. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 2003, 53(1): 469-500.
[28]
吴元保, 郑永飞. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J]. 科学通报, 2004, 49(16): 1589-1604. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002
[29]
洪大卫, 黄怀曾, 肖宜君, 等. 内蒙古中部二叠纪碱性花岗岩及其地球动力学意义[J]. 地质学报, 1994, 68(3): 219-230. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.1994.03.001
[30]
高德臻, 蒋干清. 内蒙古苏尼特左旗二叠系的重新厘定及大地构造演化分析[J]. 中国区域地质, 1998, 17(4): 403-411.
[31]
施光海, 苗来成, 张福勤, 等. 内蒙古锡林浩特A型花岗岩的时代及区域构造意义[J]. 科学通报, 2004, 49(4): 384-389. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.04.015
[32]
聂凤军, 许东青, 江思宏, 等. 内蒙古苏莫查干敖包萤石矿区流纹岩锆石SHRIMP定年及地质意义[J]. 地质学报, 2009, 83(4): 496-504.
[33]
张玉清, 张建, 屈强, 等. 内蒙古阿德拉嘎乌拉正长花岗岩锆石U-Pb年龄[J]. 地质与资源, 2013, 22(4): 308-312. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2013.04.010
[34]
Zhang X H, Wilde S A, Zhang H F, et al. Early Permian high-K calc-alkaline volcanic rocks from NW Inner Mongolia, North China:geochemistry, origin and tectonic implications[J]. Journal of the Geological Society, 2011, 168(2): 525-543. DOI:10.1144/0016-76492010-094
[35]
Zhang X H, Yuan L L, Xue F H, et al. Early permian a-type granites from central inner mongolia, north china:magmatic tracer of post-collisional tectonics and oceanic crustal recycling[J]. Gondwana Research, 2015, 28(1): 311-327. DOI:10.1016/j.gr.2014.02.011
[36]
刘翼飞, 聂凤军, 江思宏, 等. 内蒙古苏尼特左旗准苏吉花钼矿床成岩成矿年代学及其地质意义[J]. 矿床地质, 2012, 31(1): 119-128. DOI:10.3969/j.issn.0258-7106.2012.01.010
[37]
李可, 张志诚, 冯志硕, 等. 兴蒙造山带中段北部晚古生代两期岩浆活动及其构造意义[J]. 地质学报, 2015, 89(2): 272-288.
[38]
陈斌, 赵国春, Wilde S A. 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
[39]
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
[40]
李可, 张志诚, 冯志硕, 等. 内蒙古中部巴彦乌拉地区晚石炭世-早二叠世火山岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义[J]. 岩石学报, 2014, 30(7): 2041-2054.
[41]
庞崇进, 王选策, 温淑女, 等. 内蒙锡林浩特晚石炭世辉长质岩体的成因:陆内伸展背景下富水地幔源区熔融的产物[J]. 岩石学报, 2018, 34(10): 2956-2972.
[42]
Chen B, Jahn B M, Wilde S, et al. Two contrasting Paleozoic magmatic belts in northern Inner Mongolia, China:petro genesis and tectonic implications[J]. Tectonophysics, 2000, 328: 157-182. DOI:10.1016/S0040-1951(00)00182-7
[43]
石玉若, 刘敦一, 张旗, 等. 内蒙古苏左旗地区闪长-花岗岩类SHRIMP年代学[J]. 地质学报, 2004, 78(6): 789-799. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.2004.06.009
[44]
张炯飞, 庞庆邦, 朱群, 等. 内蒙古白音宝力道花岗斑岩锆石UPb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
[45]
Jian P, Liu D, Kröner A, et al. Time scale of an early to midPaleozoic orogenic cycle of the long-lived Central Asian Orogenic Belt, Inner Mongolia of China:implications for continental growth[J]. Lithos, 2008, 101(3/4): 233-259.
[46]
Chen Y, Zhang Z C, Li K, et al. Geochemistry and zircon U-PbHf isotopes of Early Paleozoic arc-related volcanic rocks in Sonid Zuoqi, Inner Mongolia:Implications for the tectonic evolution of the southeastern Central Asian Orogenic Belt[J]. Lithos, 2016, 264: 392-404. DOI:10.1016/j.lithos.2016.09.009
[47]
唐建洲, 张志诚, 陈彦, 等. 内蒙古中部苏尼特左旗地区早古生代火成岩年代学、地球化学、锆石Hf同位素特征及其构造意义[J]. 岩石学报, 2018, 34(10): 2973-2994.
[48]
Xu B, Zhao P, Wang Y W, 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(Part B): 183-196.
[49]
Chen Y, Zhang Z C, Li K, et al. Detrital zircon U-Pb ages and Hf isotopes of Permo-Carboniferous sandstones in central Inner Mongolia, China:Implications for provenance and tectonic evolution of the southeastern Central Asian Orogenic Belt[J]. Tectonophysics, 2016, 671: 183-201. DOI:10.1016/j.tecto.2016.01.018
[50]
Luo Z W, Zhang Z C, Li K, et al. Petrography, geochemistry, and U-Pb detrital zircon dating of early Permian sedimentary rocks from the North Flank of the North China Craton:Implications for the late Palaeozoic tectonic evolution of the eastern Central Asian Orogenic Belt[J]. International Geology Review, 2015, 58(7): 787-806.
[51]
Chen Y, Zhang Z C, Li K, et al. Provenance of the Middle Permian Zhesi Formation in central Inner Mongolia, Northern China:constraints from petrography, geochemistry and detrital zircon U-Pb geochronology[J]. Geological Journal, 2015, 52(1): 92-109.
[52]
罗志文.兴蒙造山带南缘晚古生代伸展作用: 来自沉积岩和岩浆岩的证据[D].北京大学博士学位论文, 2016.
[53]
Luo Z W, Xu B, Shi G Z, et al. Solonkerophiolite in Inner Mongolia, China:A late Permian continental margin-type ophiolite[J]. Lithos, 2016, 261: 72-91. DOI:10.1016/j.lithos.2016.03.001
[54]
内蒙古自治区地质矿产局. 内蒙古自治区区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1991: 1-725.
[55]
Zhang X H, Zhang H, Tang Y, et al. Geochemistry of Permian bimodal volcanic rocks from central Inner Mongolia, North China:Implication for tectonic setting and Phanerozoic continental growth in Central Asian Orogenic Belt[J]. Chemical Geology, 2008, 249: 262-281. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.01.005
[56]
晨辰, 张志诚, 郭召杰, 等. 内蒙古达茂旗满都拉地区早二叠世基性岩的年代学、地球化学及其地质意义[J]. 中国科学:地球科学, 2012, 42(3): 343-358.
[57]
Tong Y, Jahn B M, Wang T, et al. Permian alkaline granites in the Erenhot-Hegenshan belt, northern Inner Mongolia, China:Model of generation, time of emplacement and regional tectonic significance[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 97(Part B): 320-336.
[58]
Zhao P, Xu B, Zhang C H. A rift system in southeastern Central Asian Orogenic Belt:Constraint from sedimentological, geochronological and geochemical investigations of the Late Carboniferous-Early Permian strata in northern Inner Mongolia (China)[J]. Gondwana Research, 2017, 47: 342-357. DOI:10.1016/j.gr.2016.06.013
徐备, 陈斌, 白志强, 等. 1: 5万额尔德尼布拉格幅.北京大学, 1994.