地质通报  2020, Vol. 39 Issue (6): 827-838  
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杨雅军, 杨晓平, 江斌, 张渝金, 刘桂香, 谭红艳, 汪岩, 付俊彧, 邵军. 大兴安岭地区Nestoria动物群分布、时限及晚中生代火山-沉积地层的厘定[J]. 地质通报, 2020, 39(6): 827-838.
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Yang Y J, Yang X P, Jiang B, Zhang Y J, Liu G X, Tan H Y, Wang Y, Fu J Y, Shao J. Distribution and time frame of Nestoria fauna and determination of Late Mesozoic volcanic-sedimentary strata in the Da Hinggan Mountains[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(6): 827-838.
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基金项目

中国地质调查局项目《全国陆域及海区地质图件更新与共享》(编号:DD20190372)、《大兴安岭区域地质调查片区总结与服务产品开发》(编号:DD20160345-17)、《中国及邻区海陆大地构造研究和相关图件编制》(编号:DD20179402)、《地质调查综合智能编图系统与应用》(编号:DD20190415)、《国家地质数据库建设与整合》(编号:DD20160351)和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》(批准号:41702032)

作者简介

杨雅军(1962-), 女, 教授级高级工程师, 从事区域地层及古生物研究。E-mail:491976327@qq.com

通讯作者

张渝金(1984-), 男, 博士, 高级工程师, 从事地层、古生物及沉积环境研究。E-mail:syzhangyujin@163.com

文章历史

收稿日期: 2019-10-14
修订日期: 2020-02-08
大兴安岭地区Nestoria动物群分布、时限及晚中生代火山-沉积地层的厘定
杨雅军, 杨晓平, 江斌, 张渝金, 刘桂香, 谭红艳, 汪岩, 付俊彧, 邵军    
中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110034
摘要: 为了提高大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层的区域对比性,通过大兴安岭地区1:100万地质编图工作,对大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层进行了重新厘定划分。依据岩石组合、地层关系、古生物化石组合,结合同位素测年数据,将大兴安岭地区晚中生代含Nestoria动物群的火山-沉积地层分别归属为白音高老组和梅勒图组,确认大兴安岭地区Nestoria动物群主要演化时代在127.6~141 Ma之间,与冀北大北沟组时代(137~133 Ma)相当,进一步细化了白音高老组(133~142 Ma)和梅勒图组(131~138 Ma)的形成时代。根据Nestoria动物群赋存层位和同位素测年数据,将原满克头鄂博组、木瑞组、上库力组、光华组中含Nestoria动物群的酸性火山-沉积地层厘定为白音高老组,原玛尼吐组含Nestoria动物群的中基酸性火山-沉积地层厘定为梅勒图组,依据地层上下关系对原填图单位进行了重新厘定,为进一步研究大兴安岭地区晚中生代火山活动提供了重要的证据。
关键词: 大兴安岭地区    晚中生代    火山-沉积地层    Nestoria动物群    
Distribution and time frame of Nestoria fauna and determination of Late Mesozoic volcanic-sedimentary strata in the Da Hinggan Mountains
YANG Yajun, YANG Xiaoping, JIANG Bin, ZHANG Yujin, LIU Guixiang, TAN Hongyan, WANG Yan, FU Junyu, SHAO Jun    
Shenyang Center of Geological Survey, China Geological Survey, Shenyang 110034, Liaoning, China
Abstract: In order to improve the regional correlation of the Late Mesozoic volcanic-sedimentary strata in the Da Hinggan Mountains, the authors made reclassification of the strata by using geological mapping at the 1:1 million scale.On the basis of rock associations, stratigraphic relations, and paleontological fossil assemblages combined with the isotopic dating data, the Late Mesozoic volcanic-sedimentary strata containing Nestoria fauna in the Da Hinggan Mountains should respectively belong to the Baiyin'gaolao Formation and Meiletu Formation, thus confirming that the time of Nestoria fauna in the Da Hinggan Mountains region should be from 127.6 Ma to 141 Ma, which is equivalent to the age of Dabeigou Formation(137~133 Ma)in Jibei. Additionally, the Baiyin'gaolao Formation and Meiletu Formation were reclassified, and the ages should be 133~142 Ma and 131~138 Ma respectively.According to the horizon of Nestoria fauna and the isotope dating data, the original acidic volcanic rock strata containing Nestoria fauna of the Manketou'ebo Formation, Murui Formation, Shangkuli Formation and Guanghua Formation were reclassified as the Baiyin'gaolao Formation, meanwhile the original intermediate-acid volcanic rocks containing Nestoria fauna of Ma'nitu Formation were reclassified as the Meiletu Formation.On the basis of stratigraphic relations, the original mapping units were reclassified, which provides important evidence for further study of the volcanic activity in the Da Hinggan Mountains during the Late Mesozoic.
Key words: Da Hinggan Mountains    Late Mesozoic    volcano-sedimentary strata    Nestoria fauna    

大兴安岭地区位于兴蒙造山带东段, 夹持于西伯利亚板块、华北板块和西太平洋板块交汇地带[1-2],古生代经历了古亚洲洋构造体系的演化,形成了以微陆块之间的拼合碰撞为主体的造山体系,中生代经历了环太平洋构造体系和蒙古-鄂霍茨克构造体系的叠加与改造[3-4],形成了规模宏大的大兴安岭火山岩带。因此,大兴安岭地区晚中生代火山岩十分发育,相对沉积地层较少,化石贫瘠,加之第四系覆盖严重等,使区域上晚中生代火山-沉积地层划分和对比一直存在争议。先后形成多种地层划分方案,如内蒙古自治区区域地质志[5]将大兴安岭北部晚中生代火山-沉积地层自下而上划分为塔木兰沟组、吉祥峰组、七一牧场组、木瑞组、上库力组、欧肯河组等;将大兴安岭中南部晚中生代火山-沉积地层自下而上划分为满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及梅勒图组。而黑龙江省区域地质志[6]则将大岩安岭地区晚中生代火山-沉积地层自下而上划分为塔木兰沟组、吉祥峰组、木瑞组、龙江组、光华组、甘河组等。20世纪90年代开展的全国岩石地层清理工作,内蒙古自治区岩石地层[7]将大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层重新自下而上划分为塔木兰沟组、满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及梅勒图组、龙江组及甘河组;而黑龙江省岩石地层[8]划分为塔木兰沟组、白音高老组、龙江组、光华组及甘河组。刘世伟[9]认为,玛尼吐组与龙江组、白音高老组与光华组为同物异名;邵积东等[10]将龙江组与光华组合称为龙江组;丁秋红等[11]将大兴安岭中南部晚中生代火山-沉积地层划分为巨宝组、付家洼子组、满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组。上述大兴安岭晚中生代火山-沉积地层不同划分方案,导致其时代和含义均不尽相同(表 1)。

表 1 大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层对比沿革 Table 1 Evolution of the corresponding relations of the Late Mesozoic volcanic-sedimentary strata in Da Hinggan Mountains

虽然大兴安岭晚中生代火山-沉积地层出露较少,但是以往的1:20万区域地质调查过程中也零星发现一些具有时代对比意义的古生物化石,如叶肢介类(NestoriaEoseshteria),介形类(Cypridea),鱼类(Lycoptera)等化石,由于其零星分布,对区域地层的划分对比存在一定的局限性。近年来,随着大兴安岭地区1:5万区域地质调查工作的深入开展,在火山岩沉积夹层中不断发现动、植物化石,特别是叶肢介化石,除Eosestheria动物群在龙江组、光华组及相当层位被发现外[12-13]Nestoria动物群也大范围被发现。以往内蒙古自治区岩石地层[7]、邵积东等[14]、王惠等[15]认为Nestoria动物群主要出现于满克头鄂博组、玛尼吐组及白音高老组,时代为晚侏罗世。但近年来在其相当层位获得了大量的高精度同位素测年数据,所反映的时代则较年轻,并非属于晚侏罗世,因此,关于大兴安岭地区的Nestoria动物群的分布及时代有待进一步研究。

本文以大兴安岭区域地质调查片区总结与服务产品开发项目(大兴安岭地质志)为依托,系统地收集了大兴安岭地区近10年来开展的1:5万和1:25万区域地质调查成果、大兴安岭关键地区区域地质调查项目成果、大兴安岭成矿带地质矿产调查项目成果、专著和期刊论文获得的锆石U-Pb、40Ar/39Ar测年数据,通过对相关资料的系统梳理,重新厘定大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层,查明Nestoria动物群的组成与分布,进而探讨Nestoria动物群的产出层位及时代,为提高大兴安岭地区中生代火山-沉积地层的区域对比性和进一步研究大兴安岭中生代火山活动提供新证据。因同位素数据文献过多,不能全部列出,数据主要来源引用“大兴安岭区域地质调查片区总结与服务产品开发项目”成果报告

1 区域地质背景

大兴安岭地区古元古代—古生代处于西伯利亚板块南缘增生与华北板块北缘陆缘增生对接带的多岛弧盆系演化阶段[16-17],塑造了中生代火山地层的基底;中生代受蒙古-鄂霍茨克构造体系和环太平洋构造体系影响,形成了陆相火山-沉积地层。三叠纪—晚侏罗世受蒙古-鄂霍茨克洋壳向南东俯冲作用影响,形成一系列北东向、北东东向展布的断凹陷盆地和火山隆起,相继充填了老龙头组、哈达陶勒盖组、红旗组、万宝组、新民组、塔木兰沟组、满克头鄂博组、玛尼吐组等;白垩纪受古太平洋板块向东亚大陆俯冲作用影响,形成以北北东向展布为主的火山断陷盆地和隆起,以及白音高老组、梅勒图组、龙江组、光华组、九峰山组、甘河组、大磨拐河组、伊敏组、孤山镇组等。

大兴安岭晚中生代(163~110 Ma)火山活动强烈,火山喷发和沉积作用交替发生,构成了大兴安岭中生代火山岩带的主体(图 1),也是东亚大陆边缘巨型火山岩带的主要组成部分。晚中生代火山-沉积地层主要分布于大兴安岭主脊及两侧,约占中生代火山岩分布面积的85%,由于多期次火山喷发,加之植被覆盖严重,火山-沉积地层划分对比研究一直是焦点问题之一,有众多不同认识(表 1)。笔者利用最新的区域地质调查资料,依据岩石组合、古生物组合、接触关系,结合大量的高精度同位素测年资料,重点对大兴安岭晚中生代火山-沉积地层进行了重新厘定,划分了8个组级岩石地层单位。

图 1 大兴安岭中生代火山岩分布图 Fig.1 Distribution of Mesozoic volcanic rocks in Da Hinggan Mountains

(1) 晚侏罗世满克头鄂博组

主要分布于大兴安岭主脊及两侧,由灰白色、灰紫色流纹岩、流纹质火山碎屑岩、沉凝灰岩,夹少量凝灰质细砂岩组成,底部常发育一套砂砾岩、凝灰质粉砂岩。与下伏中侏罗统塔木兰沟组为不整合接触,被上覆玛尼吐组整合覆盖。锆石U-Pb同位素年龄为150~165 Ma[18-21](图 2),主体年龄155~162 Ma

图 2 大兴安岭中生代火山岩锆石U-Pb同位素测年数据概率曲线图(数据据参考文献[12, 18-27]) Fig.2 Distribution of zircon U-Pb isotope dating data from Mesozoic volcanic rocks in Da Hinggan Mountains

(2) 晚侏罗世玛尼吐组

主要分布于大兴安岭主脊及西侧,多与满克头鄂博组伴生,由安山岩、英安岩、安山质碎屑岩及少量玄武岩组成,以气孔状、致密块状安山岩为主。整合在满克头鄂博组之上,被白音高老组平行不整合覆盖。锆石U-Pb同位素年龄为145~158 Ma[20-22](图 2),主体年龄145~155 Ma

(3) 早白垩世早期白音高老组

主要分布于大兴安岭主脊及两侧,是大兴安岭火山岩带最发育的地层单位,由灰白色、灰紫色流纹岩、流纹质火山碎屑岩夹沉凝灰岩和凝灰质细砂岩组成,底部常发育一套泥质粉砂岩、砂砾岩、凝灰质粉砂岩夹火山碎屑岩组合,与下伏上侏罗统玛尼吐组为不整合接触,局部被梅勒图组整合覆盖,多被龙江组平行不整合覆盖。含Nestoria叶肢介化石群,其锆石U-Pb同位素年龄为129~145 Ma(图 2),主体年龄为131~143 Ma[23]

(4) 早白垩世早期梅勒图组

主要分布于大兴安岭主脊,多与白音高老组伴生,是早白垩世最早的中基性火山活动产物,主要由安山岩、安山质碎屑岩、玄武安山岩、玄武岩组成,夹少量沉积岩。以气孔状、致密块状安山岩为主,沉积岩含Nestoria叶肢介化石群。该组整合在白音高老组之上,上部被光华组、大磨拐河组平行不整合覆盖。锆石U-Pb同位素年龄为128~145 Ma[24](图 2),主体年龄为130~141 Ma[23]

(5) 早白垩世晚期龙江组

主要分布于大兴安岭主脊的东缘,是大兴安岭东缘火山喷发带(盆地)的下部层位。由安山岩、英安岩、安山质或英安质火山碎屑岩夹沉积碎屑岩组成,不整合在白音高老组之上,被光华组整合覆盖或甘河组不整合覆盖。沉积岩夹层中产Eosestheria-Lycoptera-Ephemeropsis trisetalis热河生物群化石组合。40Ar/39Ar年龄为125 Ma[25],锆石U-Pb同位素年龄为120~128 Ma[26-27](图 2),主体年龄121~128 Ma[23]

(6) 早白垩世晚期光华组

主要分布于大兴安岭主脊的东缘,是大兴安岭东缘火山喷发带的主要物质组成,多分布在火山盆地上部。由流纹岩、珍珠岩、流纹英安岩、流纹质火山碎屑岩夹沉凝灰岩、凝灰质砂岩组成。整合于龙江组之上,被早白垩世晚期甘河组喷发不整合覆盖。多与龙江组伴生,含Eosestheria-Lycoptera-Ephemeropsis trisetalis热河生物群化石组合。其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为118~128 Ma(图 2),主体年龄119~127 Ma[23]

(7) 早白垩世晚期甘河组

广泛分布大兴安岭火山岩带内,大面积出露于大杨树—龙江一带。是大兴安岭中生代火山岩带中最晚一期中基性火山活动的产物。不整合于白音高老组、龙江组、光华组之上,被早白垩世晚期孤山镇组喷发不整合覆盖。主要由玄武岩、玄武安山岩组成,夹少量安山岩和火山碎屑岩。锆石U-Pb同位素年龄为108~121 Ma(图 2),主体年龄110~120 Ma[23]

(8) 早白垩世晚期孤山镇组

零星分布大兴安岭主脊中东部,规模较小,呈“孤岛状”产出在火山盆地上部,是大兴安岭中生代火山岩带中最晚期火山活动的产物。主要由流纹质火山碎屑岩、流纹岩组成,含少量英安岩、英安质火山碎屑岩、珍珠岩。与下伏甘河组呈喷发不整合接触,上部被新生界不整合覆盖。锆石U-Pb同位素年龄为100~118 Ma(图 2),主体年龄100~110 Ma[23]

大兴安岭晚中生代火山岩虽然从基性-酸性均有不同程度产出,但总体上以酸性火山岩为主,约占分布面积的60%,中性火山岩次之,基性火山岩相对较少。从同位素测年概率曲线上(图 2)看出,中基性火山岩和中酸性火山岩的形成时代具有很好的同步性,如满克头鄂博组与玛尼吐组、白音高老组与梅勒图组、龙江组与光华组的形成时间基本相当。

依据岩石组合、古生物组合及同位素年龄,满克头鄂组与玛尼吐组基本与冀北、辽西地区的髫髻山组相当,白音高老组与梅勒图组与张家口组、大北沟组基本相当,龙江组与光华组、甘河组与义县组相当。大兴安岭地区的晚中生代火山-沉积地层与冀北—辽西地区的晚中生代火山-沉积地层基本可以对比(表 2)。

表 2 大兴安岭及邻区晚中生代地层划分对比 Table 2 The Late Mesozoic stratigraphic division and correlation from Da Hinggan Mountains and adjacent areas
2 Nestoria动物群区域分布

随着区域地质调查工作的深入开展,大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层中古生物化石,特别是叶肢介化石被广泛发现,除Eosestheria-Cypridea-Lycoptera热河生物群分子在龙江组、光华组及相当层位出现外[12-13]Nestoria动物群及其相当层位分子也广泛分布(图 3)。在满洲里地区的大坝汗乌拉原满克头鄂博组中产Magumbonia sp.及Peipiaosteus sp.,呼伦湖乌兰不冷东北原上库力组产Jibeilimnadia levidensaJ.parameca等,巴彦布拉格诺尔南原上库力组产Magumbonia sp.,Jibeilimnadia levidensa,黄花沟苏木原上库力组产Nestoria pissovi, Sentestheria banjietaensisS.oblongaS.weichangensis。新巴尔虎右旗额尔墩乌拉苏木西山原满克头鄂博组中产Nestoria pissoviSentestheria banjietaensisS.oblongaS.weichangensis等。

图 3 大兴安岭地区Nestoria动物群化石分布(数据据参考文献[12, 18-27]) Fig.3 Distribution of Nestoria Fauna in Da Hinggan Mountains

在根河市西乌里东北原上库力组产有Nestoria pissovi。阿龙山金河林业局吉峰林场南西四支线17 km北,原光华组灰白色凝灰岩夹炭质泥岩中含叶肢介Nestoria reticulateN.xishunjingensisMagumbonia jingshangensis。在图强木瑞组产Nestoria cf.pissoviN.rotalaris等化石。在温库图卧斯门一带原玛尼吐组顶部灰黑色粉砂质泥岩中含Nestoria xishunjingensis, Carpolithus sp.(植物化石果)等化石。在博克图镇东北修测剖面白音高老组为浅紫色、紫灰色流纹斑岩质熔结凝灰岩、浅灰绿色流纹质晶屑凝灰岩夹灰紫色英安岩、灰黑色-灰绿色、灰紫色凝灰砂岩,笔者等在该剖面第2层采集到叶肢介化石Nestoria pissovi;在博克图北公路旁玛尼吐组之上的白音高老组,发现叶肢介化石Magumbonia cf. jingshangensis(王五力先生鉴定);在博克图苗圃白音高老组中含叶肢介化石Nestoria sp., Sentestheria sp.等。在博克图古沟粮库后山原木瑞组采到叶肢介化石Nestoria xishunjingensis

在内蒙古科右前旗树木沟新发屯北沟(德发屯)白音高老组(原宝石组)产Keratestheria giganta, K.ovata, K.fuxingtunensis等;大石寨南30 km中心屯白音高老组(原宝石组)产Sentestheria dashizhaiensis[39]。在科右前旗头道柞树洼的原玛尼吐组灰黑色凝灰质粉砂质页岩及青灰色薄层凝灰质含砾长石粉砂岩中产大量的Nestoria pissovi,在海力森沟北892.0高地东北也产大量的Nestoria pissovi 。在扎木廷高吉高尔幅中部967高地北侧白音高老组中段凝灰质细粒岩屑砂岩夹层中含叶肢介化石Keratestheria rugosa, K.magna(在该层位流纹岩中获得的U-Pb同位素年龄为130.4±0.7 Ma)。在兴安盟桃合木苏木北杭郭代扎拉格西1057.5高地南东的沉积夹层中产Nestoria pissoviN.asiaticaN.xishunjjinensisNestoria sp.等。在科尔沁右翼前旗哈尔拜兴扎拉格北灰色沉凝灰岩中产叶肢介化石Keratestheria rugosa

在白城市万宝镇桂林、任家沟等地的白音高老组(原宝石组)凝灰质砂岩中产叶肢介Nestoria pissovi, N.asiatica 。在万宝镇东升乡、国光村附近的凝灰质粉砂岩、深灰色凝灰质粉砂岩中发现大量动植物化石。其中叶肢介化石Nestoria pissovi Krasinetz,N. cf.pissovi Krasinetz,N.krasinetzi(Novojilov),N.cf. karaica Karasinetz,N.asiatica(Novojilov et Kaprlka),N.mirififormis Wang,Yanjiestheria aff. duolunensis Wang,Yanjiestheria sp.等;介形类化石Eoparacypris dadianziensis Pang,E.obesa Pang,E.jingshangensis Yang,Yanshanina sp.,Mongolianella sp.,Djungarica sp.,Rhinocypris sp.,Darwinula sp.;双壳化石Sphaerium jeholense;昆虫化石Ephemeropsis trisetaris Eichwald;植物化石Schizolepis moelleri Seward,Pagiophyllum(Sphenolepis)sp.,Pityophyllum sp.等

在巴林左旗哈达英格一带,白音高老组酸性火山岩夹层中的粉砂岩及凝灰质粉砂质粘土岩中产Keratestheria rugosa,K.bukaczensis 。在后布河一带产Magumbonia sp., M.cf.jingshangensis,在要尔亚一带产Magumbonia fengwuoliangensis 。在扎鲁特旗联合屯北白音高老组中产Nestoria sp. 。含化石层位基本可以对比(图 4)。

图 4 大兴安岭地区早白垩世含Nestoria动物群地层柱状剖面对比图 Fig.4 Horizon contrast diagram of Lower Cretaceous Nestoria fauna in Da Hinggan Mountains 1--砾岩: 2一复成分砾岩: 3-凝灰质砾岩; 4-含砾砂岩; 5-砂岩: 6--凝灰质砂岩: 7--泥质粉砂岩: 8--凝灰质粉砂质泥岩: 9-泥岩: 10-凝灰质含砾砂岩: 11-凝灰质含砾长石砂岩: 12-凝灰质长石岩屑砂岩: 13-凝灰质岩屑砂岩: 14- -凝灰质泥质砂岩: 15-岩屑砂岩: 16-长石砂岩: 18-泥灰岩: 19一安山岩; 20一安山质晶屑熔结凝灰岩:21-安山质角砾晶屑熔结凝灰岩: 22- -安山质流流角砾凝灰熔岩: 23-安山质英安岩: 24-黑云母英安岩: 25- -英安质熔结凝灰岩: 26一粗面质角砾凝灰熔岩: 27- -粗安质晶屑凝灰岩: 28- -沉凝灰岩: 29-流纹质凝灰角砾岩: 30-流纹质角砾凝灰熔岩: 31-流纹质凝灰熔岩: 32-流纹质凝灰岩: 33-凝灰岩: 34- -流纹质角砾熔结凝灰岩: 35- -统纹质质角砾玻屑岩屑凝灰岩: 42-角砾凝灰岩: 43-Nesioria化石群空间分布:44- -Nestoria化石群: 45- -介形类化石/植物化石: 46-气孔杏仁: K, b一白音高老组: Km1一梅勒图组; 质角砾玻屑岩屑凝灰岩: 42-角砾凝灰岩: 43-Nesioria化石群空间分布:44- -Nestoria化石群: 45- -介形类化石/植物化石: 46-气孔杏仁: K1b一白音高老组: K1ml一梅勒图组; K1l-龙江组: K1g-甘河组: K1y-义县组: K1tc-土城子组: J2tm-塔木兰沟组: P1ds-大石寨组
3 大兴安岭地区含Nestoria动物群层位归属和时代厘定

白音高老组主要分布于大兴安岭及其两侧,其正层型为赤峰市巴林左旗哈达英格乡白音高老剖面(北纬43°56′、东经119°18′),岩性以黄色凝灰质砂岩、粉砂岩为主,夹少量英安岩、安山岩及沉凝灰岩,在凝灰质细砂岩、粉砂岩中产双壳Ferganoconcha sibiriraF.jorekensisF.subcentralisF.curta及叶肢介Keratestheria bukaczensisK.rugosaK.bukaczensis等化石[7]。除层型剖面外,其他大部分白音高老组岩性以酸性火山岩为主,夹少量沉积岩层,含Nestoria动物群及少量的介形类、双壳类、植物等化石。

大兴安岭地区晚中生代火山喷发强烈,沉积地层较少,且出露有限,多数含化石层位出露不见顶底,为上述叶肢介化石群之间的划分对比带来了极大的困难,因此,研究者将这些含Nestoria化石层位或归属于满克头鄂博组,或归玛尼吐组,亦或归于白音高老组、光华组。如赤峰南台子南山剖面,将含Nestoria动物群的地层划归满克头鄂博组,并指定为满克头鄂博组副层型[7]。认为Nestoria动物群可从满克头鄂博组一直演化到白音高老组或大北沟组[5, 7]。不过随着近年来1:5万、1:25万区域地质调查工作的开展,取得了大量的同位素年代学资料,对含Nestoria动物群化石的地层层位有了新的认识。如在满洲里地区的大坝汗乌拉原满克头鄂博组流纹岩中获得U-Pb同位素140.3±0.9 Ma,其沉积夹层中产Magumbonia sp.,Peipiaosteus sp.等;在杜尔吐原满克头鄂博组流纹岩中取得的同位素年龄为136.6 Ma,其沉积夹层中产Jibeilimnadia sp,Cycadites sp.等。在科尔沁右翼前旗哈尔拜兴扎拉格北灰色沉凝灰岩产叶肢介Keratestheria rugosa化石层之下的流纹岩中取得的U-Pb同位素年龄为134±1 Ma(LA-ICP-MS);在扎木廷高吉高尔幅中部967高地北侧白音高老组中段凝灰质细粒岩屑砂岩夹层中含动物化石Keratestheria rugosa, K.magna,同层位流纹岩中获得的U-Pb同位素年龄为130.4±0.7 Ma。在科右前旗头道柞树洼的梅勒图组含Nestoria pissovi化石层之下的安山岩U-Pb同位素年龄为133±1.1 Ma,在海力森沟北892.0高地东北的Nestoria pissovi层之上的安山岩同位素年龄为137.1±1 Ma ,在扎鲁特北萨拉北白音高老组英安岩中获得的U-Pb同位素年龄为130.8±1.6 Ma,英安岩夹层中的凝灰质粉砂岩中含Nestoria 等化石。笔者将大兴安岭地区含Nestoria动物群的火山岩同位素年龄进行统计(表 3),并将其层位厘定为白音高老组(以酸性岩为主,年龄130~145 Ma)及梅勒图组(以中性岩为主,年龄130~142 Ma[23]),Nestoria动物群演化时间在127.6~141 Ma之间。

表 3Nestoria生物群化石层位锆石U-Pb同位素测年数据 Table 3 U-Pb isotopic dating of zircon in the fossil horizon of the Nestoria biota

特别指出的是,内蒙古自治区岩石地层[7]指定赤峰喀喇沁旗小牛群-南台子南山剖面为满克头鄂博组副层型,岩性以灰白色、紫灰色含角砾凝灰熔岩、灰绿色与紫色酸性凝灰角砾岩为主,夹灰色中酸性含角砾熔岩、灰色-灰绿色沉凝灰岩、凝灰质砂岩及凝灰质砾岩,含叶肢介Nestoria pissovi, Abrestheria xishunjingensis, 双壳类Ferganoconcha sibirica等化石,平行不整合于土城子组之上,被玛尼吐组整合覆盖。而Nestoria叶肢介群中的NestoriaSentestheria是由土城子组Yanshanoleptestheria- Pingquanella- Lingyuanella组合中的PseudograptaMonilestheria演化而来[35-36],两者具有密切的上、下关系。另据土城子组同位素研究,其年龄在156~137 Ma之间[33-36, 41-42]。因此,土城子组上覆地层时代应晚于137 Ma,而满克头鄂博组同位素年龄为155~162 Ma,与冀北、辽西地区的髫髻山组(153~163 Ma)相当[37](表 2)。因此,该剖面满克头鄂博组应厘定为白音高老组,上伏玛尼吐组厘定为义县组或龙江组。另据1:25万隆化幅 及西老府幅 区域地质调查报告,已将该剖面的满克头鄂博组厘定为张家口组(火山岩部分)和大北沟组(碎屑岩部分),在大北沟组采到大量的叶肢介化石Nestoria pissovi, N.asiaticaN.karaicaN.sp.,以及昆虫:Coptoclava longipodaEphemeropsis trisetalis,被义县组不整合覆盖。而张家口组与大北沟组与白音高老组层位相当(表 2)。建议取消其为满克头鄂博组副层型。

4 Nestoria动物群区域对比

Nestoria动物群主要产于冀北滦平盆地的大北沟组,大北沟组是张家口组强烈火山活动后的一套细碎屑沉积岩夹少量的沉凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩组合,底部与早白垩世张家口组整合接触,顶部与早白垩世大店子组整合接触[43]。大北沟组所产化石数量丰富,分异度高,其中叶肢介类共有12属67种[44],主要有Nestoria pissovi Krasinetz,N.karaica Krasinetz,N.asiatica(Novojilov et Kapelka),N.lahaigouensis Wang,N.rotalaris Wang,N.xishunjingensis Wang,N.luanpingensis Wang,Magumbonia jingshangensis Wang,M.fengwuoliangensis Wang,Keratestheria gigantea Wang,K.ovata Wang,K.rugosa Chernyshev,K.magna Chernyshev,Sentestheria banjietaensis Wang,S.oblonga Wang,S.weichangensis Wang,Jibeilimnadia ovata Wang, ,Abrestheria spp.,Pseudograpta spp.,Yanshania spp.,Ambonella lepda Wang,Luanpingestheria zhangjiagouensisNiu,L.jibeiensis Niu等。其中,Nestoria属占绝对优势,并贯穿整个大北沟组,故将大北沟组叶肢介动物群称为Nestoria动物群[45]。而NestoriaSentestheria由土城子组Yanshanoleptestheria-Pingquanella-Lingyuanella组合中的 PseudograptaMonilestheria演化而来[37],在大北沟组最鼎盛,至大店子组及其以上地层绝大多数已经绝灭,进而被Eoseshteria动物群取代。

大兴安岭中生代火山-沉积地层中所产Nestoria叶肢介化石群主要分子有Nestoria pissoviN.rotalarisN.asiaticaN.xishunjjinensisN.cf. karaicaN.mirififormisN.reticulateJibeilimnadia levidensaJ.paramecaSentestheria banjietaensisS.oblongaS.weichangensisS.dashizhaiensisMagumbonia cf. jingshangensisM.jingshangensisM.fengwoliangensisM. sp.,Keratesthria giganteaK.ovataK.fuxingtunensisK.magna等。这些化石在大北沟组的Nestoria动物群均有产出,且NestoriaJibeilimnadiaSentestheria均首现大北沟组底部[46],时代层位相当。大兴安岭地区与Nestoria动物群共生的介形类化石Eoparacypris dadianziensis Pang,E.obesa Pang,E.jingshangensis Yang,Yanshanina sp.,Mongolianella sp.,Djungarica sp.,Rhinocypris sp.,Darwinula sp.等与大北沟组的介形类化石也可以对比。同时,大北沟组的年龄133~137 Ma[46]与大兴安岭地区的白音高老组主体年龄(133~142 Ma)基本相当。席党鹏等[37]将含有Nestoria动物群的地层置于早白垩世早期凡兰吟阶(Valanginian)。因此,大兴安岭地区含Nestoria叶肢介化石群的层位应与冀北的大北沟组相当,时代应为早白垩世早期,而非前人划分的晚侏罗世[7, 14-15]

5 结论

(1) 依据岩石组合、地层上下关系、古生物化石组合,结合同位素测年数据,将大兴安岭地区晚中生代含Nestoria动物群的火山-沉积地层按岩性分别归属为白音高老组(酸性火山岩组合)和梅勒图组(中基酸性火山岩组合),确认大兴安岭地区Nestoria动物群主要演化时代在127.6~141 Ma之间,与冀北大北沟组时代(133~137 Ma)相当,属早白垩世早中期。进一步细化了白音高老组(133~142 Ma)和梅勒图组(131~138 Ma)的形成时代,两者代表的火山活动具有准同时喷发特征。

(2) 根据Nestoria动物群的赋存层位和同位素测年数据,将大兴安岭地区的原满克头鄂博组、木瑞组、上库力组、宝石组、光华组中含Nestoria动物群的酸性火山岩组合(133~142 Ma)厘定为白音高老组,原玛尼吐组含Nestoria动物群的中基性火山岩组合(131~138 Ma)厘定为梅勒图组,依据地层上下关系对原填图单位的归属进行了重新厘定划分,提高了大兴安岭地区晚中生代火山-沉积地层的区域对比性,为进一步研究大兴安岭地区晚中生代火山活动提供了新的证据。

致谢: 感谢收集资料过程中东北地区各省区地质部门的大力支持,感谢审稿专家提出的宝贵意见。

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