地质通报  2020, Vol. 39 Issue (9): 1367-1388  
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卫彦升, 闫涛, 杨五宝, 李拯宇. 内蒙古北山造山带北带晚古生代地层时空格架的建立[J]. 地质通报, 2020, 39(9): 1367-1388.
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Wei Y S, Yan T, Yang W B, Li Z Y. The establishment of Late Paleozoic stratigraphic framework in the northern belt of Beishan orogenic belt of Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(9): 1367-1388.
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基金项目

中国地质调查局项目《阴山成矿带小狐狸山和雅布赖地区地质矿产调查》(编号:DD20160039)

作者简介

卫彦升(1969-), 男, 高级工程师, 从事区域地质矿产调查方面的工作。E-mail:1253764695@qq.com

文章历史

收稿日期: 2019-05-28
修订日期: 2019-11-05
内蒙古北山造山带北带晚古生代地层时空格架的建立
卫彦升, 闫涛, 杨五宝, 李拯宇    
山西省地质调查院, 山西 太原 030006
摘要: 内蒙古北山造山带是研究中亚造山带时空演化的重要地区,也是天山造山带与兴蒙造山带对接的关键地区。长期以来,由于工作条件的制约,该地区研究程度相对薄弱,晚古生代地层格架混乱且矛盾。根据近年来在该地区完成的1:5万区调成果,通过晚古生代地层的区域分布、物质组成、时代归属等方面的系统梳理,并结合构造-岩浆配置和造山带结构的认识,重新建立了内蒙古北山地区黑鹰山地层分区晚古生代地层格架。重新划分和厘定出志留纪—泥盆纪雀儿山群红尖山组、碎石山组、清河沟组和圆锥山组,石炭纪绿条山组、白山组及二叠纪双堡塘组、金塔组,明确了雀儿山群为雀儿山陆缘弧环境形成的火山-沉积组合,包括晚志留世—中泥盆世红尖山组岛弧火山岩和碎石山组-清河沟组弧内盆地碎屑岩组合,以及晚泥盆世圆锥山组岛弧火山岩组合;石炭纪绿条山组、白山组形成于沟-弧-盆体系中,以红石山-百合山结合带为界南北具有明显的差异性:绿条山组北区为低成熟度的弧间盆地北缘滨浅海碎屑岩沉积,南区为成熟度较高的弧间盆地南缘滨浅海-半深海碎屑岩沉积;白山组北区为晚石炭世继承岛弧火山组合,南区为石炭纪陆缘弧火山组合。双堡塘组和金塔组为后碰撞-碰撞后的裂谷盆地沉积,具有下部碎屑岩、上部火山岩的二元结构,化石组合指示其时代为早—中二叠世。
关键词: 北山造山带    红石山-百合山结合带    沟-弧-盆体系    陆缘岩浆弧    雀儿山群    
The establishment of Late Paleozoic stratigraphic framework in the northern belt of Beishan orogenic belt of Inner Mongolia
WEI Yansheng, YAN Tao, YANG Wubao, LI Zhengyu    
Shanxi Institute of Geological Survey, Taiyuan 030006, Shanxi, China
Abstract: The Beishan orogenic belt of Inner Mongolia is an important area for studying the spatial-temporal evolution of the central Asian orogenic belt and the key to the connection between the Tianshan orogenic belt and the Xingmeng orogenic belt.The restriction of poor working conditions for a long time has led to its relatively weak research, so people's understanding of the late Paleozoic stratigraphic framework is in a state of confusion and contradiction.On the basis of completing the 1: 50000 regional survey in recent years, through the study of regional distribution of the Late Paleozoic formation as well as the combing of composition and age ascription system comb, and in combination with the tectono-magmatic configuration and structure of the orogenic belt, the authors reestablished the Late Paleozoic stratigraphic framework of Heying Mountain stratigraphic division in Beishan region of Inner Mongolia.The authors made reclassification and identification of Hongjianshan Formation, Suishishan Formation, Qinghegou Formation and Yuanzhuishan Formation of Quershan Group in the Late Silurian-Middle Devonian period as well as Lütiaoshan Formation, Baishan Formation of the Carboniferous period, Shuangbaotang Formation and Jinta Formation of the Permian period.It is shown that the Quershan Group is a volcano-sedimentary assemblage of the island arc on the continental margin, including island arc volcanic rocks of Hongjianshan Formation and intracarc basin clastic rock assemblages of Suishishan Formation and Qinghegou Formation in Late Silurian-Middle Devonian period, and island arc volcanic assemblage of Yuanzhui Mountain in the late Devonian period.The Lütiaoshan Formation and Baishan Formation of Carboniferous were formed in the trench-arc-basin system with Hongshishan-Baiheshan junction as the boundary, and there exists obvious difference in the north and in the south.The northern area of the Lütiaoshan Formation is a low maturity littoral neritic clastic rock deposit on the northern margin of the inter-arc basin; the southern region is a relatively high maturity littoral shallow sea-semi-deep sea clastic rock deposit on the southern margin of the inter-arc basin.The northern part of Baishan Formation is the Late Carboniferous inherited island arc volcanic assemblage and the southern part is the Carboniferous continental margin mountain arc volcanic assemblage.Shuangbaotang Formation and Jinta Formation are post-collision and post-collision rift basin sediments.They have the dual structure of lower clastic rock and upper volcanic rock.According to the fossil assemblage, they were formed in the Early-Middle Permian period.
Key words: Beishan orogenic belt    Hongshishan-Baiheshan junction    gulf-arc-basin system    continental margin magma arc    Quershan Group    
1 区域地质背景及研究综述

北山北带位于内蒙古自治区西北部,行政区划隶属于额济纳旗管辖,其所属大地构造位置众说不一。20世纪90年代以前,基本以槽台理论为依据,将研究区归于天山-兴蒙褶皱系北山华力西褶皱带,北山隶属天山地槽东延部分。1:20万红石山幅将红石山构造带命名为红石山北-甜水井北山大断裂,向西与明水幅的黑山梁-骆驼峰大断裂相连,向东与1:20万黑鹰山幅中的清河沟-黑鹰山-哈珠褶断构造带相连。

90年代后,在板块理论的指导下,对北山造山带构造划分和演化进行了深入研究[1-10]。特别是2000年以来,随着中亚造山带研究的深入,国内外学者对北山造山带的研究也进入了新的阶段。尤其对北山地区多条蛇绿岩带的研究[11-16],基本认为自北向南共出露4条蛇绿混杂岩带,分别为晚古生代红石山-百合山-蓬勃山蛇绿混杂岩带、晚古生代芨芨台子-小黄山蛇绿混杂岩带、早古生代红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带及早古生代辉铜山-帐房山蛇绿混杂岩带。但对这4条蛇绿混杂岩带的性质仍存在不同的认识,特别是对研究区“红石山蛇绿岩”带的构造属性、形成时代等认识存在很大分歧。左国朝等[1]认为,该带为西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块的最终缝合线;赵茹石等[3]在甘肃板块划分时主张以红石山缝合带为界,北属西伯利亚板块、南为塔里木板块;刘雪亚等[4]认为,红石山缝合带是划分西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块的边界;何世平等[5]认为,红石山-百合山-蓬勃山晚古生代缝合带主体是断续分布的蛇绿岩带,代表了晚古生代中期洋壳的残片,未见到相当于海沟俯冲带的构造混杂岩。左国朝等[6]、龚全胜等[7]、杨合群等[8]认为,北山地区在古生代具有多旋回造山的演化历程,其中南带红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带形成于早古生代洋盆环境,其特征最接近现代洋壳,代表早古生代哈萨克斯坦板块和塔里木板块的缝合带。而北山北带的红石山-百合山-蓬勃山蛇绿岩带形成于晚古生代裂谷拉张最大化至初始小洋盆出现的阶段,类似于“红海型”海槽的环境。潘桂棠等[9]将研究区古生代大地构造归属于天山-兴蒙造山系(Ⅰ级构造)的额济纳旗-北山弧盆系(Ⅱ级构造),Ⅲ级构造属红石山裂谷(C)和明水岩浆弧。谢春林等[10]认为,甘肃北山雀儿山—英安山地区发育的中奥陶世—泥盆纪地层中的火山岩和石炭纪—二叠纪中酸性侵入岩,大多还具有TTG组合和部分埃达克岩成分特征,充分展示出一种发育在俯冲消减带上岛弧带的火成岩组合[17-21],代表了古亚洲洋向南侧东天山古陆系统俯冲时在消减带上从不成熟岛弧向成熟岛弧和大陆边缘弧发育演化的系列岩浆作用过程,而古亚洲洋南缘消减带的实际位置应在雀儿山—英安山一线以北的蒙古境内。

要明确北山造山带大地构造格架和构造单元划分,首先必须查明该区的地层分区和岩浆岩带划分特征。自2012年以来,中国地质调查局在该区连片部署了多项1:5万区调工作,对北山北带古生代地层特征及其时空格架进行了详细的调查,促进了对该区大地构造位置及原划红石山-百合山-蓬勃山蛇绿岩带的新认识(图 1)。马鬃山陆块以北的古生代弧盆系,与其南部的早古生代弧盆系(公婆泉早古生代弧)有截然不同的演化史和物质组成,二者分别形成了不同的地层分区和构造岩浆岩带。石炭纪弧间盆地的裂解事件对该区的地史演化具有分划性的意义,前石炭纪(奥陶纪—泥盆纪)为古亚洲洋(?)向南侧马鬃山微陆块之下俯冲消减的时期,形成了奥陶纪、志留纪、泥盆纪岛弧型火山岩及侵入岩组合,因此地层或岩浆岩均不具有分区或分带特征;早石炭世弧后裂解,至晚石炭世弧间洋盆消减,分别在百合山-额勒根乌兰乌拉SSZ型蛇绿混杂岩带两侧形成了不同的石炭纪岩浆弧,其对晚石炭世地层及岩浆岩具有分区或分带意义;早二叠世晚期,进入陆陆或陆弧后碰撞-碰撞后陆内演化阶段,期间形成的早—中二叠世裂陷盆地为陆内演化的产物,在整个北山地区由南至北,不同的构造单元均有分布,不具有分区意义。另外,将前人划分的红石山-百合山-蓬勃山蛇绿岩带延伸方向由红石山经百合山至蓬勃山,改为由红石山经百合山至额勒根乌兰乌拉,其性质定性为SSZ型蛇绿构造混杂岩带,不具有一级构造分区的意义。

图 1 内蒙古北山地区古生代大地构造单元划分图(据参考文献修改) Fig.1 Division of Paleozoic geotectonic units in the north belt of Beishan area, Inner Mongolia

研究区晚古生代正式的地层格架建立始于1:20万红石山幅、黑鹰山幅和六驼山幅区域地质调查,将该区晚古生代地层自下而上划分为上志留统碎石山组、泥盆系雀儿山群(包括下泥盆统清河沟组、中泥盆统哈珠组(或红尖山组、圆锥山组)、下石炭统绿条山组和白山组、上石炭统干泉组(群)、下二叠统菊石滩组和上二叠统金塔组、方山口组。之后内蒙古自治区区域地质志[22]对地层进行了修订,全国地层多重划分对比研究(内蒙古岩石地层)[23]对本省的岩石地层进行了系统的总结,均涉及本区地层。自20世纪90年代以来,也有不少学者对该区或包括该区在内的晚古生代地层进行了地层划分及区域对比[24-36],特别是应用古生物化石和同位素测年资料对个别地层的形成时代展开了讨论。2012年以来的1:5万区调-工作对区内的晚古生代地层均进行了岩石地层、生物地层及年代地层的重新划分和厘定,基本建立了各测区的地层格架,但缺乏对内蒙古北山北带地区晚古生代地层的区域性和综合性研究。

2 北山北带晚古生代地层时空格架

通过对2012年以来的1:5万区调工作成果-的总结,结合前人研究资料,本次重新建立了区内晚古生代地层的时空格架。将研究区晚古生代地层划分为志留纪—泥盆纪雀儿山群红石山组、碎石山组、清河沟组和圆锥山组,石炭纪绿条山组、白山组及二叠纪双堡塘组、金塔组(图 2)。通过综合对比分析区域上晚古生代地层的时空属性,本文将研究区划分为成因上存在先后演化关系的3套建造,即志留纪晚期—泥盆纪晚期陆缘岛弧建造、石炭纪弧-盆建造及早—中二叠世拆沉裂谷盆地建造(表 1)。

图 2 内蒙古北山北带地质简图(据参考文献修改) Fig.2 Geological map of the north belt of Beishan area, Inner Mongolia 1—中-新生界;2—中二叠世金塔组;3—早-中二叠世双堡塘组;4—晚石炭世北区白山组;5—石炭纪北区绿条山组;6—石炭纪南区白山组;7—石炭纪南区绿条山组;8—晚志留世-晚泥盆世雀儿山群;9—奥陶系-志留系;10—古元古代北山岩群;11—泥盆纪侵入岩;12—北区晚石炭世-早二叠世侵入岩(继承弧);13—南区晚石炭世-早二叠世侵入岩(陆缘弧);14—晚二叠世-晚三叠世后造山-造山后花岗岩;15—公婆泉早古生代弧岩浆侵入岩;16—百合山-额勒根乌兰乌拉石炭纪SSZ型蛇绿混杂岩带;17—断层
表 1 晚志留世—晚泥盆世陆缘岛弧建造、石炭纪弧-盆建造及早—中二叠世拆沉裂谷盆地建造 Table 1 The Late Paleozoic stratigraphic division of Beishan north belt in Inner Mongolia
2.1 志留纪晚期—泥盆纪晚期陆缘岛弧建造

区域上晚古生代早期的这套岛弧建造,是继早—中奥陶世北侧古亚洲洋向南侧马鬃山微陆块早期俯冲消减之后,陆缘岛弧的进一步发展。包括1个群级单位,即雀儿山群(SDQ),并可进一步划分为红尖山组(SDh)、碎石山组(SDs)、清河沟组(D1-2q)及圆锥山组(D3y)4个组级岩石地层单位。

2.1.1 地层划分沿革

雀儿山群的划分沿革详见表 2。该套地层是修泽雷等创建于肃北县雀儿山,原指一套砂岩、页岩、硅质岩及中基性火山岩组合,不整合覆盖于碎石山组之上,产珊瑚、层孔虫、苔藓虫、腕足类、三叶虫等化石,时代属中泥盆世。

表 2 雀儿山群划分沿革 Table 2 The evolution of division of Queershan Group

从20世纪70年代开始,伴随填图精度和相关理论方法的提高,关于雀儿群含义的理解也在不断提升。至2018年完成的1:5万甜水井等4幅区调(甜水井测区)时,已逐渐意识到雀儿山群可划分为下部以中基性-中性火山岩为主的红尖山组和以碎屑岩为主的清河沟组,以及上部以中酸性-酸性火山岩为主的圆锥山组,并认为红尖山组和清河沟组为同时异相的产物,时代为早—中泥盆世,而圆锥山组时代为晚泥盆世。

传统的观点倾向于将雀儿山群划归为泥盆纪,但是对于其与下伏碎石山组的接触关系存在分歧。前人1:20万黑鹰山幅认为,雀儿山群角度不整合于碎石山组之上;而新近完成的1:5万甜水井测区则发现,碎石山组与雀儿山群下部的清河沟组岩性组合上连续过渡,二者接触部位地层产状一致,实为整合接触,但是由于同为雀儿山群下部的红尖山组,在区域上未见与碎石山组直接接触,未能明确限定雀儿山群与碎石山组的接触关系。同时,前人对于红尖山组时代的限定也存在矛盾,1:5万大红山测区在侵入于红尖山组中的石英闪长岩中采集到421.6±2.5 Ma的锆石U-Pb年龄,而1:5万甜水井测区在红尖山组的安山岩中获得422±3 Ma的锆石U-Pb年龄,指示红尖山组的时代可能跨跃了晚志留世,而非局限于早泥盆世。

因此,综合以上信息,本次将碎石山组归入雀儿山群,认为碎石山组与覆盖于其上渐变过渡的清河沟组均为红尖山组近同时异相的产物,并认为雀儿山群的时代应延伸至晚志留世,为晚志留世—晚泥盆世。

2.1.2 地层分布及岩石组合特征

雀儿山群在红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉SSZ型蛇绿混杂岩带南北两侧皆有分布,主体分布于该蛇绿混杂岩带北侧的青山—平顶山—碎石山一带,少量分布于蛇绿混杂岩带南侧的哈珠东山一带,研究区出露面积达105.08 km2。区域上,该套地层多与石炭纪—二叠纪的相关地层(绿条山组、双堡塘组)呈断层接触,下未见底,上部在青山南一带可见其被石炭系绿条山组整合覆盖。该套地层主体为一套未发生明显变质的弧火山-沉积组合,仅在蛇绿混杂岩带南侧的哈珠一带,由于受早期陆缘岛弧裂离而成的百合山有限洋盆向南俯冲消减作用影响,地层发生了低绿片岩相的变质作用。

(1) 红尖山组(SDh)

主要分布于红石山-百合山-额勒根乌兰乌兰蛇绿混杂岩带北侧的青山—平顶山一带,野外可见其被志留纪末—泥盆纪初的相关弧侵入体(422~ 400 Ma)呈岩株状侵入,在青山西一带可见其被清河沟组整合覆盖,而向东在青山南—南东一带,可见其顺走向与清河组碎屑岩和灰岩在空间上呈指状穿插关系。

该组主要为一套含放射虫硅质岩、中性-中酸性火山岩系,夹少量中基性、酸性火山岩及火山碎屑沉积岩、碳酸盐岩的组合。其中下部以硅质岩为主夹中基性、中性火山熔岩、火山碎屑岩及少量火山碎屑沉积岩,主要岩性为(含放射虫)硅质岩、硅泥质岩、蚀变玄武安山岩、(气孔杏仁状)安山岩、安山质火山碎屑岩、沉凝灰岩,紫红色凝灰质粗砂岩、砾岩等;中部(主体)以中性-中酸性火山熔岩为主夹中基性、酸性火山熔岩、火山碎屑岩及少量火山碎屑沉积岩,岩性为(石英)安山岩、英安岩夹蚀变玄武安山岩、蚀变流纹岩、蚀变安山质火山碎屑岩、沉凝灰岩、凝灰质砂岩等;上部以中酸性-酸性火山碎屑岩为主夹火山碎屑沉积岩、碳酸盐岩,岩性为蚀变英安质火山碎屑岩、火山碎屑熔岩、流纹质凝灰岩夹沉凝灰岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、硅质大理岩等。

综合分析,该套地层纵向变化规律较明显,岩石组合从以硅质岩为主→以中酸性火山熔岩为主→以中酸性-酸性火山碎屑岩为主演变;火山喷发从以中性-中基性为主向中酸性-酸性为主演化;正常沉积物从深海相的含放射虫硅质岩→浅海相的碳酸盐岩转变。

(2) 碎石山组(SDs)

该组在研究区分布局限,仅见于红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉蛇绿混杂岩带北侧碎石山一带,出露面积约1.1 km2。区内未见底,其上被清河组整合覆盖,或被北区白山组火山岩喷发不整合覆盖,并被中二叠世石英闪长岩侵入。

该组为一套灰紫红色、灰红色色调的中细粒火山碎屑沉积岩夹碳酸盐岩组合,主要岩性有凝灰质长石岩屑砂岩、凝灰质含砾长石岩屑砂岩、含生物屑凝灰质长石岩屑砂岩、钙质长石岩屑砂岩、长石岩屑砂岩夹灰岩、含生物屑(砂屑)灰岩(含大量珊瑚化石,少量腕足类化石)、少量砂砾岩等。

该套地层下部粗碎屑相对发育,上部以中细碎屑为主,以凝灰质长石岩屑砂岩发育为主要特征,岩屑中以中性-中酸性火山岩为主,具成分成熟度略低、结构成熟度中等特点,胶结物中常见火山灰。地层未发生明显的变形变质。

(3) 清河沟组(D1-2q)

在研究区出露较广泛,在青山、平顶山北的尖山、碎石山及哈珠东山一带皆有分布。在青山一带可见其整合覆盖于红尖山组火山岩之上,而在青山南—南东一带,可见其顺走向与红尖山组火山岩在空间上呈指状穿插关系;在碎石山一带,可见其整合覆盖于碎石山组碎屑岩之上,二者在岩性组合上连续过渡;在哈珠东山一带,其被圆锥山组火山岩整合覆盖。

该组总体为一套以灰色、灰绿色、灰黄绿色为主的火山碎屑沉积岩、正常沉积的碎屑岩夹中酸性火山岩、碳酸盐岩组合。其厚度及岩性组合横向变化较大:在青山一带,为一套正常沉积的碎屑岩为主夹火山碎屑沉积岩、沉火山碎屑岩、火山熔岩,岩性为细粒长石砂岩、含砾岩屑砂岩、砾岩、粉砂岩、泥岩、(玄武)安山岩、安山质凝灰岩、流纹质(沉)凝灰岩、(凝灰质)长石岩屑砂岩等;在尖山—碎石山一带,主要为一套火山碎屑沉积岩、泥质岩夹酸性、中酸性火山岩、碳酸盐岩组合,岩性为长石岩屑砂岩、(含砾)凝灰质长石岩屑砂岩、砂砾岩、粉砂岩、凝灰质泥岩夹蚀变英安岩、英安质晶屑岩屑凝灰熔岩、蚀变流纹岩、流纹质含火山角砾晶屑凝灰熔岩及浅灰色砂屑灰岩、钙质砂岩等;在哈珠东山一带,为一套正常沉积碎屑岩组合,岩性以中厚层变质砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩为主,夹变质细砂岩、粉砂质板岩。

综合分析,在尖山—碎石山一带,该套地层可能属其偏中下部层位,岩性组合呈现与下覆碎石山组连续过渡的特征,均以成分成熟度低、结构成熟度中等的凝灰质长石岩屑砂岩为主,不同点在于,其向上逐渐出现了火山岩夹层;青山一带可能属其中部层位,正常的碎屑沉积岩逐渐开始占主导,并伴随间歇性的火山喷发;而哈珠东山可能属于其上部层位,正常的碎屑沉积岩占绝对地位,且未见同期的火山活动。在生物组合方面,无论在哪一地区该套地层均以产出腕足类化石为主,并可见苔藓虫、头足类、双壳类、珊瑚等化石。

(4) 圆锥山组(D3y)

主要分布于青山和哈珠东山一带,在尖山一带零星出露。在青山一带,该套地层与红尖山组呈断层接触,并被石炭系绿条山组碎屑岩整合覆盖;在尖山一带,其被二叠系金塔组角度不整合覆盖;而在哈珠东山一带,整合覆盖于清河沟组之上,并与附近石炭系的地层或侵入体呈断层接触。

该套地层总体为一套中酸性、酸性火山熔岩、火山碎屑岩夹火山碎屑沉积岩组合。在哈珠东山一带为该组中下部层位,岩性以变质安山质火山岩(以熔岩为主,少量火山碎屑岩)、变质英安岩、流纹岩为主,夹少量火山喷发间歇期产出的变质凝灰质砾岩、凝灰质砂岩;在青山—尖山一带为该组中上部层位,其下部以玄武安山岩、安山岩、安山质火山碎屑岩、安山质(沉)凝灰岩为主,上部以英安质-流纹质熔岩、英安质火山碎屑岩、流纹质火山碎屑岩为主夹凝灰质粉砂岩、砂岩。

与以中性火山岩为主的红尖山组相比,圆锥山组在岩性组合上以中酸性-酸性火山岩逐渐占据主导地位。同时,与红尖山组含有硅质岩、碳酸盐岩的海相火山岩特征不同,圆锥山组未见明确的海相层,其局部可见不完整的“红顶绿底”喷发韵律,整体显示出向陆相火山岩过渡的特征。

2.1.3 时代归属

(1) 红尖山组

1:5万甜水井测区调查时,在甜水井北山北一带的蚀变安山岩中获得了422±3 Ma的锆石U-Pb年龄。同时在青山—平顶山一带,该套地层被末志留世—早泥盆世相关弧侵入体(石英闪长岩421.6±2.5 Ma、花岗闪长岩410.8±1.8 Ma、闪长岩404.2±2.3 Ma、黑云二长花岗岩400±3 Ma)侵入,在岩石地球化学特征方面,红尖山组的火山岩可与这些弧侵入体配套。此外,该套地层在横向上或是与清河沟组碎屑岩呈指状穿插关系,或是被其整合覆盖,说明红尖山组与清河沟组在形成时代上部分重叠,且整体较早。因此,将红尖山组的时代厘定为晚志留世—早泥盆世。

(2) 碎石山组

1:20万黑鹰山幅调查时,在该组中采集了以Romingerella-Angopora-Favosites为代表的晚(末)志留世珊瑚组合,并采集了以Astrocerium? sp.,Favosite parastriatoprides Dubatolov,Parastriatopora aff. grandissimus Dubatolov,Squameofavosites parastriatoporoides Li(sp.nov.),Thamuopora sp.等为代表的早泥盆世珊瑚化石。而1:5万甜水井测区调查,在其中采集到了Squameofavosites? sp.(鳞巢珊瑚?),Mesofavosites sp.(中巢珊瑚S—D2),Favosites sp.(蜂巢珊瑚S—D)、Aqishaphyllum cf.xinjiangense Cai(新疆阿奇山珊瑚相似种D1),Schlotheimophyllum patellatum(Schlotheim)(盘状施罗海姆珊瑚D1),Pseudochlamydophyllum sp.(假斗篷珊瑚D1-2),?Aqishaphyllum sp.(阿奇山珊瑚D1),并采集到碗足类化石,为末志留世—早泥盆世中期常见分子(图版Ⅰ)。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a~f.甜水井测区在碎石山组中新发现的珊瑚化石; a. Mesofavosites sp.(中巢珊瑚)S-D2;b. Favosites sp.(蜂巢珊瑚)S-D;c. Aqishaphyllum cf.xinjiangense Cai(新疆阿奇山珊瑚相似种)D1;d. Schlotheimophyllum patellatum(Schlotheim)(盘状施罗海姆珊瑚)D1;e. Pseudochlamydophyllum sp.(假斗篷珊瑚)D1-2;f.?Aqishaphyllum sp.(阿奇山珊瑚)D1

同时,该套地层在碎石山一带,与其上覆的清河沟组岩性组合呈渐变过渡,接触部位地层产状一致,无明显沉积间断,二者为整合接触。因此,综合考虑将该套地层时代厘定为末志留世—早泥盆世。

(3) 清河沟组

1:20万黑鹰山幅调查时,在其中采集到大量以Neoyacutipora等为代表的珊瑚化石,以及以Leptaenopyxis boueiParaspirifer.gurjevskiensis等为代表的腕足类化石,时代为早—中泥盆世。

1:5万青山幅在青山一带的该套地层中采集到大量腕足类、苔藓虫化石。在腕足类化石方面,建立了Apicilirella vulgalis-Megastrophia simplex-Leptaenopyxis bouei(A-M-L)早泥盆世晚期腕足类生物组合带,但也发现以Acrospirifer等为代表的中泥盆世分子;在苔藓虫方面,发现以Semicoscinium cf. striatum为代表的早泥盆世分子,同时也发现以Unitrypa sp.,Fenestella.tatouhuensisPolypora losikha等为代表的中泥盆世分子。而1:5万大红山测区调查也在该地区采集到以Acrospirifer murchisoniGladiostrophia kondoi为代表的早泥盆世腕足化石。

1:5万哈珠测区调查时,在哈珠东山一带发现以Favosites sp.,Squameofavosites sp.等为代表的珊瑚化石和以Spinatrypa bachatica Alekceeva为代表的腕足类化石,时代为中泥盆世。

1:5万甜水井测区调查时,在碎石山—尖山一带采集到大量早泥盆世腕足类化石,并以Acrospirifer属最繁盛,其可与东北黑台组、华南郁江组等对比。而新发现的珊瑚类Xinjiangolites? sp.(新疆槽珊瑚?未定种),时代为早—中泥盆世(图版Ⅱ)。同时,在该组流纹岩夹层获得了408.7±1.9 Ma的锆石U-Pb年龄。因此,将清河沟组的时代厘定为早—中泥盆世。

图版Ⅱ   PlateⅡ   a~f.甜水井测区在清河沟组中新发现的化石; a. Howelella(郝韦尔石燕)S-D1;b. Apicilirella cf. vulgalis (平常顶贝相似种)D1;c.Spinella(小刺贝)D1;d.Acrospirifer dyadobomus Su(双丘巅石燕D13);e.Xinjiangolites? sp.(新疆槽珊瑚D1-2);f.Syringaxon sp.(管轴珊瑚D1-2)

(4) 圆锥山组

1:5万甜水井测区调查时,在尖山一带的流纹质凝灰岩中获得了380 Ma的锆石U-Pb年龄;1:5万哈珠测区调查时,在哈珠东山一带该组的流纹岩中获得了386.9±1.7 Ma的锆石U-Pb年龄。该套地层在哈珠东山一带整合覆盖于清河沟组碎屑岩之上,在青山南一带被绿条山组碎屑岩整合覆盖。因此,综合考虑将该套地层的时代厘定为晚泥盆世。

2.1.4 沉积环境及构造背景

从以上介绍可知,红尖山组是一套以中性、中酸性火山岩为主体的火山岩组合。在岩石地球化学特征方面,火山岩以钙碱系列的钙性-钙碱性岩石为主,总体是一套可以与区域上末志留世—早泥盆世δ+δο+TGG(γδο-γδ-ηγ)岛弧侵入体组合配套的陆缘岛弧火山岩组合。从该套地层的纵向结构可知,岛弧发育的早期(S4)属“水下弧”体制,这一阶段弧火山活动相对不活跃,产出以含放射虫硅质岩为主夹中基性、中性火山岩的弧早期深水相组合;伴随俯冲作用的持续进行,弧火山活动愈发强烈,产出以中性-中酸性火山岩为主的弧壮年期组合,相应火山碎屑物的含量也在逐渐增多;早泥盆世晚期,弧火山活动逐渐减弱并趋于平息,形成以火山碎屑岩-火山碎屑沉积岩为主体的岩性组合。弧不断演化发育的同时,弧地壳也在不断变厚,弧逐渐露出水面,形成以碳酸盐岩为代表的浅水相夹层。因此,红尖山组实际上记录了区域上晚志留世—早泥盆世,岛弧由水下不断生长隆起的过程。

而与红尖山组弧火山岩近同时异相的碎石山组-清河沟组,均以发育成熟度低、结构成熟度中等的火山碎屑沉积岩为特征,其碎屑岩中含有大量的火山物质,并伴随间歇性的火山喷发,反映它们近火山物源短距离搬运的沉积特点。据此判断,碎石山组—清河沟组是继早期深水弧体制(以红尖山组下部的深水硅质岩夹火山岩为代表)之后,于弧岩浆带后方近距离的弧内局部扩张形成的一套弧内盆地组合。碎石山组—清河沟组,记录了区域上晚志留世—中泥盆世岛弧演化发育过程中,弧岩浆带后方的弧内盆地由初始扩张→快速扩张→饱和萎缩的全过程。

圆锥山组以中酸性、酸性火山岩为主区别于以中性火山岩为主的红尖山组。在岩石地球化学特征方面,其整体为一套钙碱系列-高钾钙碱性系列的弧火山岩组合,以出现明确的富钾端元和碱钙性岩石区别于红尖山组富钠的钙性-钙碱性岩石系列,是继红尖山组之后,岛弧进一步成熟演化发育的产物。从该套火山岩地层整合覆盖于清河沟组之上,并显示出向陆相火山岩过渡的喷发特征看,晚泥盆世弧火山主体已经露出水面,火山活动的范围也更广,已经波及至早期的弧内沉积区。

总体而言,雀儿山群实质上是北山北带地区,晚志留世—晚泥盆世陆缘岛弧演化发育的完整记录,有效记载了区域上这一时期弧岩浆带火山活动和弧内沉积区盆地发展的地质演化过程。

2.2 石炭纪弧-盆建造

研究区石炭纪的弧-盆建造,是继奥陶纪—泥盆纪弧-盆演化之后活动陆缘体制的进一步深化与发展。与奥陶纪—泥盆纪古亚洲洋向南侧马鬃山陆块俯冲消减的单一弧-盆体制不同,这一阶段的弧-盆演化更具多元性,呈现出“两弧夹一盆”的时空演化格局,即北侧弧为古亚洲洋于早石炭世晚期再度向早期弧基底俯冲消减而成的继承岛弧(白山岩浆弧);中间洋盆为早期陆缘岛弧于石炭纪初裂离而成的红石山-百合山弧间有限洋盆,南侧弧为百合山有限洋盆于早石炭世晚期向马鬃山陆块北缘俯冲消减而成的陆缘山弧(明水岩浆弧)。与之对应,分别形成了3套沉积建造,共涉及5个岩石地层单位的沉积建造,即北区白山组(C2bN)继承岛弧建造,南区白山组(C1-2bS)陆缘山弧建造,盆地建造由北区绿条山组(C1-2lN)、南区绿条山组(C1-2lS)和红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉SSZ型蛇绿混杂岩带(无序地层)组成。

2.2.1 地层划分沿革

绿条山组和白山组的划分沿革详见表 3。绿条山组是甘肃省第二区测队创名于额济纳旗绿条山,原始定义指分布于绿条山、甜水井等地,不整合于圆包山组之上,并与上覆白山群连续沉积的一套杂砂岩和硅质岩岩系,代表Tournaaisian期沉积;而白山组由兰州地质科学研究所[23]创名于甘肃省肃北县白山一带,原始定义指下部火山岩,上部浅变质岩和铁矿层的早石炭世沉积地层。之后衍生出的石板山组、干泉组、岌岌台子等均是上述2套地层在区域上不同地方同物异名的产物。在20世纪90年代之前,受限于年代地层思想的制约,对于绿条山组和白山组真正涵义的理解模糊不清,二者在岩性组合及时代归属上互有重叠,同时接触关系也难以准确定义。

表 3 绿条山组及白山组划分沿革 Table 3 The evolution of division of Lutiaoshan Formation and Baishan Formation

在岩石地层思维的指导下,杨道荣等[22]开始认识到应将以碎屑岩为主的地层划归为绿条山组,而将以火山岩为主的地层划归为白山组,二者为上下叠覆关系,这一里程碑式的认识为之后北山北带地区石炭纪地层的研究奠定了基础。此后,内蒙古岩石地层[23]认为,绿条山组和白山组在空间上呈犬牙交错形式产出,并非纯粹的上下叠覆关系。此外,对于绿条山组和白山组的时代厘定主要依据古生物化石和接触关系,但这对于相对缺乏化石记录的白山组火山岩地层而言不够客观和准确。更重要的是,以往的传统认识并未能将其中的非史密斯地层进行单独划分和对待,造成区域上石炭纪地层在岩性组合、变质变形程度等方面的混乱和矛盾。

2012年以来,北山北带地区陆续开展的1:5万区调项目-应用了造山带填图理论和方法及同位素测年等手段,通过系统的调查研究发现,研究区石炭系应包括无序地层(非史密斯)和相对有序地层两大类。其中无序地层横向沿红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉构造带断续分布,属蛇绿混杂岩带的组成部分,相对有序地层包括绿条山组和白山组。同时,大量同位素年代学资料显示,绿条山组的时代跨越了部分晚石炭世早期,而非局限于早石炭世;白山组的时代主体集中于晚石炭世,并跨越了部分早石炭世晚期,而非前人所说的早石炭世。此外,横跨研究区形成于石炭纪—二叠纪初的红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉SSZ型蛇绿混杂岩带,仅具有三级构造单元的分区意义。

基于以上认识,本文将内蒙古北山北带地区石炭纪的有序地层以上述蛇绿混杂岩带为界进行南北分区,建立了区域上石炭纪蛇绿混杂岩带南北两侧有序地层的时空格架。石炭纪的无序地层,将另文详细论述。

2.2.2 地层分布及岩石组合特征

区域上石炭纪地层(有序)在红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉SSZ型蛇绿混杂岩带南北两侧大面积分布。其中,混杂岩带北侧的石炭纪地层主要分布于大红山、甜水井及换新滩一带,包括北区绿条山组和北区白山组2个岩石地层单位;而混杂岩带南侧的石炭纪地层主要分布于少斜沟、清河沟、哈珠及红梁子一带。此外,在大红山南、黑红山及风雷山一带也有分布,包括南区绿条山组和南区白山组2个岩石地层单位。

(1) 北区绿条山组(C1-2lN)

主要分布于红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉蛇绿混杂岩带北缘大红山一带的大红山北、当路山北,甜水井一带的绿条山、碎石山北、哈尔陶勒盖,以及换新滩一带的圆包山—大狐狸山等地。在当路山北一带,可见其整合覆盖于圆锥山组之上;在绿条山、碎石山北一带,可见其被双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖;而在哈尔陶勒盖、圆包山—大狐狸山一带,可见其被北区白山组火山岩喷发不整合覆盖。同时,混杂岩带北侧的不同区域,均可见该套地层被晚石炭世或二叠纪相关侵入体侵入。

该组总体上为一套未发生明显变质的正常沉积的碎屑岩夹泥质岩、碳酸盐岩、少量火山碎屑沉积岩和中酸性、酸性火山熔岩的岩石组合。在大红山一带,出露该组中下部层位,其下部以中粗碎屑岩夹碳酸盐及少量火山碎屑沉积岩为主,岩性为砾岩、砂砾岩、中细粒长石砂岩、含砾钙质岩屑砂岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩,局部夹灰岩及少量流纹质玻屑沉凝灰岩,灰岩中发育海百合茎化石,并见少量腕足类及珊瑚化石;上部以细碎屑岩、泥质岩为主,岩性为泥岩、硅质泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩夹含砾中粗粒砂岩、灰褐色含砾砂岩等。

在绿条山一带,出露该组中上部层位,其下部以中-细碎屑岩和火山碎屑沉积岩为主,上部以细碎屑岩为主夹少量灰岩、泥质岩及中酸性火山岩。岩性为(含砾)中细粒砂岩、钙质细砂岩、长石砂岩、长石岩屑砂岩夹泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、灰岩、含砾中细粒凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩、灰红色蚀变流纹岩、英安岩等,在灰岩或钙质砂岩中含较丰富的腕足类、双壳类、腹足类、海百合茎等古生物化石。

在大狐狸山一带,出露该组上部层位,以细碎屑岩、泥质岩为主并可见少量中酸性火山岩夹层,岩性为长石岩屑细砂岩、岩屑长石细砂岩、粉砂岩、泥岩、硅质泥岩夹钙质长石细砂岩、泥晶灰岩、砾岩等,在岩屑长石细砂岩中采获珊瑚、腕足、海百合茎等化石。

总之,该组下部以粗碎屑岩为主,向上逐渐过渡为中细-细碎屑岩-泥质岩为主,由下至上,均可见含生物化石层位,但火山岩夹层主要集中于中上部层位,下部或底部少见。

(2) 北区白山组(C2bN)

总体分布于北区绿条山组北侧,集中分布于大红山一带的额勒斯图浑迪、甘露山,甜水井一带的尖山、碎石山、哈尔陶勒盖,以及换新滩一带的圆包山—大狐狸山等地,空间上与蛇绿混杂岩带北侧的晚石炭世弧侵入体相伴产出或被其侵入。在哈尔陶勒盖、圆包—大狐狸山等地可见其喷发不整合于北区绿条山组之上。在尖山、甘露山一带,则可见其被双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。

该组主要为一套中酸性熔岩夹少量火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩的组合。在哈尔陶勒盖、圆包山—大狐狸山一带,出露该组中下部层位,其下部以中(基)性火山岩为主,岩性为辉石安山岩、玄武安山岩、角闪安山岩、安山岩夹安山质火山碎屑岩及少量英安岩、流纹岩、生物屑泥晶灰岩、凝灰质砂岩等;上部以中酸性、酸性火山熔岩及火山碎屑岩为主,岩性为英安岩、流纹岩、英安质火山碎屑岩、流纹质火山碎屑岩、沉凝灰岩等。

在尖山、碎石山、甘露山一带,出露中上部层位,以中酸性、酸性熔岩为主夹少量中酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩,岩性为流纹岩、英安岩夹安山岩、安山质火山碎屑岩、英安质火山碎屑岩、流纹质火山碎屑岩、沉凝灰岩、凝灰质砂岩等。

总体而言,该组在纵向上具有中(基)性→酸性演化的趋势。同时火山活动的早期可见少量海相夹层(如生屑泥晶灰岩等),而晚期火山碎屑岩的含量明显增加,局部还显示一定的“红顶绿底”喷发韵律,且未见明确的海相夹层,反映地层形成时具有由海相向陆相过渡的特征。另外,该组在北部具中基性火山岩和酸性火山岩并存特征,在南部仅有酸性火山岩,显示其由北至南极性的变化。

(3) 南区绿条山组(C1-2lS)

分布于红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉蛇绿混杂岩带南侧,见于少斜沟一带的白梁—断条山,清河沟一带的红柳峡,哈珠一带的哈珠东山、砾石滩,黑红山一带的额勒根乌兰乌拉—碱滩山,以及红梁子一带的沙多山、红旗山—蓬勃山等地。在哈珠、黑红山、清河沟等地,该组上部层位常与南区白山组下部层位呈犬牙交错接触或被其叠覆;而在红梁子、少斜沟等地,被南区白山组上部的火山岩喷发不整合覆盖;在黑红山、红梁子一带,还可见该组被双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。此外,可见该套地层被晚石炭世或二叠纪之后的相关侵入体侵入。

该组总体上为一套浅变质(绿片岩相)的正常沉积碎屑岩、泥质岩夹少量碳酸盐岩、中酸性火山岩、火山碎屑沉积岩的岩石组合,局部地区(少斜沟)受断裂构造影响,岩石发生脆韧性变形。但受所处不同沉积部位的影响,地层及岩性组合在南北方向上具有较明显的差异。

在相对远离马鬃山微陆块,而靠近红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉蛇绿混杂岩带南缘的哈珠、清河沟、黑红山一带北部地区,该组以弧源沉积为主,下部主体为一套粗碎屑岩夹碳酸盐组合,发育粒序层理,岩性以变质中粗粒长石岩屑砂岩、含砾粗砂岩及长石岩屑中砂岩为主,夹复成分变质砾岩、细砂岩、粉砂岩及灰岩,同时在灰岩中发育大量有孔虫、珊瑚、腕足、海百合茎等化石;而上部主体为一套细碎屑岩夹中酸性火山岩的组合,发育水平层理,岩性以变质粉砂岩、粉砂质板岩、变质细粒长石岩屑砂岩及硅质岩板岩(含放射虫)为主,夹变质中粗粒长石岩屑砂岩、变质复成分砾岩,蚀变流纹岩、英安岩等。

在紧邻马鬃山微陆块的少斜沟、红梁子一带南部地区,该套地层以陆源沉积为主:下部主体为一套中细粒碎屑岩夹少量中酸性火山岩组合,岩性以变质长石石英砂岩、石英砂岩、变质长石岩屑砂岩、变质岩屑砂岩、变质长石砂岩为主,夹粉砂质板岩、蚀变安山岩、英安岩、安山质火山碎屑岩、凝灰质板岩等;上部主体为一套细碎屑岩、泥质岩组成的复理石建造,岩性主要为变质粉砂岩、粉砂质板岩、纹层状含粉砂绢云母板岩、黑云绢云母千枚岩、绢云石英千枚岩、硅质板岩,夹灰色变质长石石英砂岩等。

综上,该组在北部地区下部以粗碎屑为主,上部以细碎屑岩为主,碎屑岩成分成熟度均较低,同时其下部含化石层位,而上部含火山岩层位,反映其早期以滨浅海相为主,晚期以浅海相为主并伴随间歇性火山喷发的沉积特征;南部地区,下部以中细碎屑岩为主,上部以碎屑岩、泥质岩为主,碎屑岩成分成熟度较高,其火山岩层位于下部,未见相关化石层位,反映其早期以浅海相为主并伴随间歇性火山喷发,晚期以半深海相为主的沉积特征。

(4) 南区白山组(C1-2bS)

该组空间分布与南区绿条山组相近,但更广泛,主要见于大红山一带的大红山—红旗井、甜水井一带的甜水井北山—双色山南、清河沟一带的百合山南—红柳峡、少斜沟一带的白梁山—断条山、哈珠一带的哈珠东山—南山、黑红山一带的额勒根乌兰乌拉—碱滩山、红梁子一带的沙多山—红旗山及风雷山北西等地。其常与蛇绿混杂岩带南侧早石炭世晚期—晚石炭世的弧侵入体相伴产出或被其侵入,并被二叠纪之后的相关侵入体侵入。同时,该套地层下部层位与南区绿条山组上部层位犬牙交错或喷发不整合于该组之上,而在黑红山、红梁子一带,其被双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。

该组总体为一套中基性-中酸性、酸性的火山岩组合。在大红山—红旗井、甜水井北山—双色山南、清河沟、黑红山、哈珠等地,地层出露相对齐全,下部主要为一套中基性、中性火山熔岩夹少量火山碎屑岩、沉火山岩的组合,岩性为玄武岩、玄武安山岩、安山岩、安山质火山碎屑岩,局部夹凝灰质砂岩夹层;上部总体为一套中酸性、酸性火山碎屑岩、火山碎屑熔岩夹熔岩的组合,岩性为英安质碎屑熔岩、英安质碎屑岩、流纹质碎屑熔结凝灰岩、流纹质碎屑岩夹流纹岩、英安岩等,向上以沉凝灰岩、凝灰质砂岩等火山碎屑沉积岩逐渐占据主导,标志着火山活动的结束。

在少斜沟、红梁子、风雷山一带,出露其上部层位,下部以中酸性-酸性熔岩为主,岩性为英安岩,流纹岩夹碎屑熔岩;上部以中酸性-酸性火山碎屑岩为主,岩性为英安质火山碎屑岩、英安质火山碎屑熔结凝灰岩夹英安质碎屑熔岩、英安岩等。

总体而岩,该组在纵向上具有中基性→中酸性→酸性演化的趋势,横向上北部中基性火山岩和酸性火山岩并存,而南部仅有酸性火山岩的南北极性变化特征与北区白山组相似。但与北区白山组显著不同的是,南区白山组以爆溢相-爆发空落相的火山碎屑熔岩-火山碎屑岩发育为主要特征,且未见明确的海相夹层产出,具有明显的“红顶绿底”多韵律喷发特性和中心式火山喷发机构,整体显示陆相火山活动的一般特征。

2.2.3 时代归属

(1) 北区绿条山组(C1-2lN)

前人1:20万红石山幅在甜水井北山、绿条山一带共发现以Syringothyris sp.,S.altaicaS.cf.textaUndaria cf.manxensisChuonetes cf.multicortaCaninia sp.为代表的6门,38属,17种化石。以石燕贝和长身贝占优势,是出现在中国南方石炭系岩关阶及西欧杜内阶顶部常见的化石组合;丁培榛[24]对产自该地区的管孔贝属化石重新鉴定为假管贝属,并将其时代重新厘定为早石炭世维宪早期。1:20万黑鹰山幅在碎石山一带,发现了以SyringothyrisPseudosyrinx组合为特征的生物群落,其为天山-兴安区杜内晚期的重要组合,且新发现Pugnoides boonensis种,在北美密苏里州常见于相当于杜内期上部的地层中。

牛亚卓等[25-26]在碎石山北化石层位附近的火山岩夹层中获得311.1±3.2 Ma同位素年龄;卜建军等[27]在碎石山北发现了菊石GastriocerasBranneroceras化石,二者为中国滑石板期晚期Gastrioceras-Branneroceras重要带分子,与牛亚卓等[25-26]获得的同位素测年结果一致。

近年完成的1:5万区调项目,在该套地层中也采集到丰富的化石和同位素年龄信息。1:5万甜水井测区,在绿条山一带的该组地层中采集到丰富的腕足类、双壳类、腹足类、海百合茎化石(图 3),其中的Syringthyris cf.typus?为早石炭世杜内期重要分子,新发现的菊石Dzhaprahoceras sp.,腹足类Wourthenia tongxinensis Guo,鉴定时代均为早石炭世;同时在该组上部的流纹岩夹层中获得318.5±1.8 Ma的锆石U-Pb年龄。1:5万独龙包测区在该套地层的英安岩夹层中获得了323.1±2.6 Ma的锆石U-Pb年龄。

图 3 甜水井测区在北区绿条山组早石炭世腕足类、头足类化石 Fig.3 Newly discovered Early Carboniferous brachiopods and cephalopods in the Lütiaoshan Formation in the north district of the Tianshuijing survey area a—Syringthyris cf.typus?(标准管孔石燕相似种)C1;b—Dzhaprahoceras sp.(扎普蜡克菊石)C1

同时考虑到该套地层在区域上整合于圆锥山组之上,被北区白山组火山岩喷发不整合覆盖,并被晚石炭世或二叠纪的相关侵入体侵入,因此,将北区绿条山组的时代厘定为早石炭世—晚石炭世早期(C1-2)。

(2) 北区白山组(C2bN)

在该火山岩地层中虽然未采集到动植物化石,但近年(2014—2018年)完成的1:5万区调项目-在其中获得了大量的同位素年龄信息(表 4),测年结果集中于320~300 Ma。同时,考虑到该套地层在区域上与晚石炭世的侵入体紧密伴生或被侵入,并被二叠纪的相关侵入体侵入;在相关地区可见其喷发不整合于北区绿条山组之上,并被双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。因此,综合考虑将其形成时代置于晚石炭世。

表 4 北区白山组锆石U-Pb测年数据 Table 4 Zircon U-Pb dating data of Baishan Formation in the northern district

(3) 南区绿条山组(C1-2lS)

对于蛇绿混杂岩带南侧的该套碎屑岩地层,前人在其中获得的有效时代信息主要集中于哈珠一带。1:5万哈珠等4幅区调在哈珠东山一带的该套地层下部生物碎屑灰岩中采集了大量珊瑚、腕足、有孔虫、海百合茎等化石。

其中,以Schellwienella cf.heishantouensis(黑山头帅尔文贝),Orthotetes plana(平直形贝)等为代表的腕足类化石时代为早石炭世。

有孔虫化石包括Eotuberitina reitlingeraeBradyina spp.,Pseudostaffella sp.,Globivalvulina spp.,Neoarchaediscus spp.,Tetrataxis sp.,Millerella sp.,Millerella marblensisMediocris ex gr.M. BrevisculaEolasiodiscus donbassicusTuberitina sp.,Cribrogenerina sp.,Climacammina sp.,Palaeotextularia sp.等(图版Ⅲ)。其中,Globivalvulina最早出现在谢尔普霍夫阶[28]Mediocris在早石炭世维宪中期出现,延续到晚石炭世莫斯科期[29]Millerella marblensis为宾夕法尼亚亚系,即国际上的巴什基尔阶,以及中国罗苏阶的底界标志之一;Pseudostaffella sp.应产于中国的滑石板阶(即巴什基尔阶下部)。

图版Ⅲ   PlateⅢ   a~l.哈珠测区在南区绿条山组灰岩中新发现的有孔虫化石; a. Eotuberitina reitlingerae Maclay, 1958;b. Bradyina sp.;c. Cribrogenerina sp.;d. Palaeotextularia sp.;e. Climacammina sp.;f. Pseudostaffella sp.;g. Globivalvulina sp.;h. Neoarchaediscus sp.;i. Tetrataxis sp.;j. Millerella sp.;k. Mediocris ex gr.M. breviscula Vissarionova, 1961;l. Tuberitina sp.

上述化石组合显示,其时代由早石炭世延续到晚石炭世早期。区域上,该套地层被晚石炭世或二叠纪之后的相关侵入体侵入,并被二叠纪双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。因此,综合考虑将其形成时代置于早石炭世—晚石炭世早期。

(4) 南区白山组(C1-2bS)

研究区该套火山岩地层未采集到动植物化石,但近年(2012—2018年)完成的1:5万区调项目-在其中获得了大量的同位素年龄信息(表 5)。总体而言,同位素年龄分布于330~300 Ma之间。其中。中基性火山岩的同位素年龄多数集中于330~320 Ma的早石炭世晚期,而偏酸性-酸性火山岩多数集中于320~300 Ma的晚石炭世。

表 5 南区白山组锆石U-Pb测年数据 Table 5 Zircon U-Pb dating data of Baishan Formation in the southern district

考虑到该套地层在区域上常与早石炭世晚期—晚石炭世的侵入体相伴产出或被侵入,同时,该套地层下部与南区绿条山组上部存在同时异相关系,而在黑红山、红梁子一带,其被二叠纪双堡塘组或金塔组微角度不整合覆盖。因此,综合考虑将其形成时代置于早石炭世晚期—晚石炭世。

2.2.4 沉积环境及构造背景

通过对上述地层特征分析可知,北山北带地区石炭纪的沉积-火山地层(有序)时空属性明显受红石山-百合山-额勒根乌兰乌拉蛇绿混杂岩带控制,二者密切相关,空间分布上,与蛇绿混杂岩带的走向一致;物质组成上,南北两侧地层存在明显的不对称性;形成时代上,其与蛇绿岩的形成时代(350~280 Ma)基本一致。说明区域上的石炭纪有序地层是与石炭纪弧间洋盆(以蛇绿混杂岩带代表)演化发育相伴随的一系列产物。

考虑该弧间洋盆是在早期(奥陶纪—泥盆纪)陆缘岛弧裂离基础上演化发育而来,因此盆地北缘的北区绿条山组沉积物主要来自于裂向北侧的早期岛弧;而对于盆地南缘的南区绿条山组,其沉积物一方面来源于裂向南侧的早期残留弧,另一方面南侧的陆壳(马鬃山微陆块)也为其提供一定的物质来源,造就了其混源成因的不对称特点。混杂岩带南北两侧的碎屑岩地层与蛇绿混杂岩带一起,共同构成了石炭纪弧间洋盆由滨海相→浅海相→深海相的沉积组合序列。

火山岩地层则为继早期弧间盆地沉积事件之后,于盆地两侧先后发育而来的2个岩浆弧的产物。虽然白山组南北区均具有由北向南的岩性极性变化特征,反映弧盆两侧的岩浆弧均具有由北向南的俯冲极性,但北区白山组以低钾-中钾钙碱性系列的钙性-钙碱性岩石为主,整体上是一套可以与蛇绿混杂岩带北侧晚石炭世弧侵入体配套的岛弧火山岩组合-;而南区白山组出现了明确的富钾端元,以钙碱性系列-高钾钙碱性系列钙碱性-碱钙性岩石为主,整体上是一套可以与蛇绿混杂岩带南侧早石炭世晚期—晚石炭世弧侵入体配套的陆缘弧火山岩组合-,说明它们是分别继承不同属性基底演化而来:北区白山组代表的岩浆弧是在北侧古亚洲洋于晚石炭世向裂离向北侧的早期岛弧基底俯冲消减机制下演化发育而来,以钠质的海陆过渡相火山岩为主,属于继承岛弧或日本型岛弧;南区白山组代表的岩浆弧则是在弧间洋盆在经历了石炭纪早期快速扩张之后,于早石炭世晚期开始向南侧的马鬃山微陆块俯冲消减的机制下演化发育而来,以高成熟度的陆相火山岩为主,属于陆缘山弧或安迪斯型陆缘弧。

此外,弧间盆地北侧以北区白山组为代表的继承性岛弧火山活动整体是在弧盆北缘的沉积事件结束后才开始的,且空间位置整体处于北区绿条山组的北侧,而北区绿条山组相对远离俯冲带,因而相关的构造热事件并未对盆地北缘的北区绿条山组造成直接影响,因而其岩石整体未发生明显的变形变质。弧间盆地南侧以南区白山组为代表的陆缘弧火山活动与弧盆南缘的沉积事件在时间上存在部分重叠,空间分布基本一致,因而南区绿条山组直接受到弧间洋盆向南侧俯冲消减带来的相关构造热事件的影响,导致其岩石普遍发生浅变质。

综上所述,北山北带地区的石炭纪地层实质上是继区域上晚志留世—泥盆纪陆缘岛弧演化之后,建立在岛弧裂离基础上的新一轮弧-盆演化记录,完整呈现了区域上该时期复杂多样的洋-陆转换历史。

2.3 早—中二叠世拆沉裂谷盆地建造

研究区早—中二叠世的拆沉裂谷盆地建造,是继石炭纪(包括早二叠世早期)弧-盆演化体制之后,后碰撞-碰撞后早期阶段伸展体制背景下形成的一套沉积-火山组合,包括2个组级岩石地层单位,即双堡塘组(P1-2s)和金塔组(P2j)。

2.3.1 地层划分沿革

关于双堡塘组和金塔组的划分沿革详见表 6。双堡塘组是修泽雷等创名于内蒙古额济纳旗双堡塘,距甘肃省金塔县北约70 km,原始定义指以下部海相碎屑岩为主,上部为火山岩的一套岩石组合,含腕足类化石,沉积时限为晚石炭世。而金塔组是甘肃省第二区测队在编写北山地区地层表时,为取代与新疆重名的梧桐沟组而命名的[23],地点位于额济纳旗北山煤窑西梧桐沟,原始定义指早二叠世晚期的绿色玄武岩、火山角砾岩、英安岩、凝灰质角砾岩、晶屑岩屑凝灰岩、凝灰质砂岩及砾岩,夹长石石英砂岩、硅质岩、硅质页岩及少量灰岩透镜体组合,含菊石、腕足类、双壳类化石。

表 6 双堡塘组及金塔组划分沿革 Table 6 The evolution of the division of Shuangbutang Formation and Jinta Formation

从上述2个组的原始定义可以看出,早期的地层划分是以年代地层为指导,导致岩性组合上的混乱。从史美良[37]等开始,在岩石地层思想的指导下,地质工作者逐渐意识到北山北带地区二叠系的地层应划分为下部碎屑岩为主的双堡塘组和上部以火山岩为主的金塔组,只不过对2套地层的时代归属存在争议,其中最主要的问题在于,对双堡塘组生物化石组合的时代鉴定不够系统和严谨。

王惠等[30]通过对大红山神螺滩一带双堡塘组生物化石的研究,将其时代修订为早—中二叠世;而近年(2014—2018年)区域上相继完成的相关1:5万区调项目,通过对双堡塘组中采集到的大量生物化石的系统对比研究,结合前人的相关资料,将其时代厘定为早—中二叠世;对于金塔组,主要考虑其整合于双堡塘组之上,将其时代厘定为中二叠世。

本文在综合整理分析前人相关成果的基础上,结合区域上整体的构造演化体制,将双堡塘组的时代厘定为早二叠世晚期—中二叠世早期,将金塔组的时代厘定为中二叠世晚期。

2.3.2 地层分布及岩石组合特征

研究区二叠系(双堡塘组和金塔组)在红石山-百合山-额勒根乌兰乌兰SSZ型蛇绿混杂岩带南北两侧皆有分布。其中,蛇绿混杂岩带北侧的二叠系主要分布于大红山—甜水井一带;在蛇绿混杂岩带南侧则主要分布于黑红山—红梁子—千条沟一带。蛇绿混杂岩带两侧的二叠纪地层无论是在岩石组合、生物化石组合,还是在变质变形程度上均一致,说明该带对于区域上的二叠系并无分割或分区意义。

(1) 双堡塘组(P1-2s)

主要分布于大红山一带的额勒斯图浑迪、神螺滩,甜水井一带的青山—尖山、碎石山北,以及红梁子—千条沟一带的蓬勃山—沙多山—千沟头等地。在神螺滩、青山及蓬勃山—沙多山—千沟头均可见其微角度不整合于石炭系的相关地层之上(绿条山组或白山组),在神螺滩、尖山一带可见其被金塔组喷发不整合或整合覆盖,并可见其被中二叠世晚期的侵入体侵入。

该套地层为一套未发生区域变质的灰绿色、灰黄色、灰红、灰色、深灰色色调的正常沉积的碎屑岩、泥质岩为主夹少量火山碎屑沉积岩及碳酸盐岩的岩石组合,地层中发育腕足类、腹足类、双壳类、头足类、苔藓虫等海相动物化石。其底部主要为粗碎屑岩组合,岩性为灰红色、砖红色、灰褐色砾岩、含砾砂岩;中下部为细碎屑岩与泥质岩互层产出,岩性为灰黄色、灰绿色粉砂质泥岩、泥岩与钙质细砂岩、凝灰质砂岩互层产出;中部主要为泥质岩,由灰绿色泥岩、粉砂质泥岩夹灰黑色泥岩组成;中上部为细碎屑岩与泥质岩互层产出,岩性主要为灰黄色、灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩夹灰黄绿色砂岩;顶部由粗碎屑岩组成,主要岩性为灰黄色、灰红色粗粒凝灰质长石岩屑砂岩、长石岩屑砂岩及砾岩。

该组在大红山—甜水井一带(尤其是神螺滩)出露较完整,地层结构清晰,而在红梁子—千条沟一带仅出露该组的底部-中部层位。

(2) 金塔组(P2j)

主要分布于大红山一带的牛轭山,甜水井一带的沙林浩来—碎石山北—哈尔陶勒盖,以及黑红山一带等。在牛轭山可见其喷发不整合或整合覆盖于双堡塘组之上;而在沙林浩来—碎石山北、黑红山等地,可见其微角度不整合于石炭纪地层(绿条山组或白山组)之上,顶部被侏罗系龙凤山组或白垩系赤金堡组角度不整合覆盖。

该组总体为一套基性、中基性、中性火山熔岩夹少量火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩的岩石组合,大部分地区可见“红顶绿底”多韵律特性。以含玛瑙为主要特征,玛瑙主要产于火山岩的气孔中,以杏仁体的形式产出,杏仁体为玉髓,形成同心状的玛瑙,颜色以鲜艳的红色为主,少量为黄色、绿色和乳白色。

但是在不同地区其地层结构不尽相同,显示出明显的横向变化。在大红山神螺滩—甜水井尖山一带,主要为一套基性、中基性、中性熔岩夹火山碎屑岩的岩石组合,岩性为含橄榄玄武岩、玄武安山岩、安山岩、安山质火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩等;在甜水井沙林好来一带,岩性以玄武安山岩为主夹少量玄武岩、中性安山岩及火山碎屑岩;在甜水井碎石山北—哈尔陶勒盖一带,岩性以发育安山岩为主,夹少量玄武安山岩;在黑红山一带,为一套基性火山熔岩夹少量陆源碎屑岩的组合,岩性主要为玄武岩、粉-细砂岩、含砾岩屑长石砂岩、砂质细砾岩等。

2.3.3 时代归属

(1) 双堡塘组(P1-2s)

1:20万六驼山幅调查时,在芦草井一带菊石滩组(现为双堡塘组)中采集了Paragastrioceras sp.,Uraloceras sp.,Allotropiophyllum sp.,Tachylasma sp.等化石,其中Paragastrioceras sp.,Uraloceras sp.等菊石化石,为北山地区早二叠世上部地层Paragastrioceras-Uraloceras带的化石。

1:20万红石山幅调查时,在雀儿山南西一带哲斯组中(现为双堡塘组)发现动物化石Yakovlevia cf.weyp-rochtiSchullwienella reginaKochiproductus sp.,Waagenoconcha sp.等,是内蒙洪格尔哲斯组常见化石组合,故将这套地层时代确定为早二叠世茅口期。

《内蒙古自治区岩石地层》[23]在该组新建立了2个腕足化石类组合带、1个珊瑚化石组合带、2个菊石化石组合带、2个头足类化石组合,时代均为早二叠世。

1:5万青山幅,在神螺滩一带的该组中采集了大量双壳类化石,共计16属21种,并自下向上建立了Parallelodon olseni-Nucundata cf.cuiluanensis-Schizodus subquadratus组合带(简称P-N-S组合带),Isognomon sinensis-Euchondria sinensis-Wilkingia cf.kom-iensis组合带(简称I-E-W组合带),Wilkingia elegans-Schizodus pinguis-Aviculo-pecten cf.beipeiensis组合带(简称W-S-A组合带)3个双壳类生物组合带。其中P-N-S组合带反映的地质时代为中二叠世,而I-E-W组合带、W-S-A组合带为晚二叠世,故将其时代厘定为中—晚二叠世。由于内蒙古地区还未发现晚二叠世海相地层,之后,王惠等[30]又将晚二叠世双壳类化石进行了重新鉴定,结果差异较大,大部分为石炭纪—二叠纪常见属种,无晚二叠世特征分子,其中Uraloceras(乌拉尔菊石)为早二叠世隆林期晚期重要分子,腕足类的Trigonotreta concinnus(整齐三角贝),Neochonet(Somm-eriella)strohomenoides(扭月贝型新戟贝)见于中二叠世,故把该组时代重新厘定为早—中二叠世。

1:5万红梁子测区在该套地层中采集的腕足类Anidanthus sp.和珊瑚?Tachylasma sp.?Plerophyllum,其时代为早—中二叠世。而1:5万大红山测区在该组中采集的双壳类Astartella cf.subquadrata Girty(近方小花蛤比较种),腹足类Callistadis sp.(卡氏螺未定种),珊瑚类Tabulatuids(床板珊瑚类),时代均为二叠纪。

新近完成的1:5万甜水井测区在该套地层中发现腕足类、双壳类、腹足类、珊瑚、苔藓虫、头足类等的八门28属36种生物化石。由此建立了腕足类Plicatifera minor-Licharewia. cf.grewingi-“Striatiferagraciosa Lee et Gu组合带(简称P-L-S组合带)(图版Ⅳ),代表时代为早二叠世—中二叠世。另外,双壳类Palaeonodonta castor(Eichwald)?(海狸古无齿蚌?),P.cf.castor(Eichwald)?海狸古无齿蚌相似种,腹足类Retiopustula sp.(网粒螺),苔藓虫Fenestella hangchouensis?Loo(杭州窗格苔藓虫?),珊瑚Homalophyllites insolitus?Guo(异常滑壁珊瑚?)等化石均为中二叠世常见化石;并发现双壳类Schizodus cf.elongatus Grabau(延长裂齿蛤比较种),Schizodus cf.subquadratus Grabau(近方裂齿蛤比较种)等早二叠世常见化石。

图版Ⅳ   PlateⅣ   a~d.甜水井北山北一带双堡塘组中新发现的碗足类(P-L-S带)和头足类化石; a."Plicatifera"minor (schellwien)(小型轮褶贝)P1-2;b. Licharewia cf.grewingi(Netschajew)(格雷温李哈列夫贝相似种)P22;c."Striatifera" graciosa Lee et Gu(美丽“细线贝”)P2;d. Pseudogastrioceras sp.(假股菊石)P2-3

本文结合上述古生物化石信息,同时考虑到北山北带地区整体的俯冲消减体制截止于早二叠世晚期百合山弧间洋盆闭合导致的陆陆碰撞,之后区域上开始了碰撞-拆沉-造山的演化过程,未见弧岩浆事件的发生,而作为碰撞-拆沉裂谷盆地早期演化产物的双堡塘组在各地均呈微角度不整合于前早二叠世早期前的各类弧-盆地质体之上,同时又被区域上象征裂谷盆地演化晚期的中晚二叠世双峰式侵入体侵入,因此将该套地层的时代厘定为早二叠世晚期—中二叠世早期。

(2) 金塔组(P2j)

在研究区该套地层中未采集到动植物化石,且由于其以中基性火山岩为主,以往工作均未在其中获得有效的同位素年代信息。本文主要考虑到该套地层喷发不整合或整合于双堡塘组之上,同时区域上与该套中基性火山岩配套的相关中基性侵入体的时代均集中于中二叠世晚期(270~260 Ma),侵入其中的陆内造山型花岗岩的时代均集中于晚二叠世(260~250 Ma),因此将该套地层的形成时代确定为中二叠世晚期。

2.3.4 沉积环境及构造背景

综合以上地层特征分析可知,双堡塘组沉积物由下到上具有粗→细→粗的结构特征,反映了盆地水深由浅→深→浅的总体特征。其底部-下部以红色、黄色、黄绿色、浅灰绿色的粗碎屑岩为主,成分成熟度中等,具分选性中等-差,磨圆度中等-差的特点,并可见明显的正粒序结构,反映了搬运距离短、快速堆积的特点,为盆地开裂初期氧化-次氧化条件下的冲洪积扇堆积;中下部以黄绿色、灰绿色、灰色中细碎屑岩、细碎屑岩、泥质岩交织共存为特征,同时含有丰富的腕足类、腹足类、双壳类、头足类、苔藓虫等海相动物化石,显示出次氧化-次还原条件下,较动荡的滨海相沉积特征;中部以灰绿色、深灰色、灰黑色的细碎屑岩和泥质岩为主,为还原条件下的浅海相沉积特征;中上部以黄绿色、黄色的细碎岩为主,多为中薄层,泥质岩含量明显降低,同时砂岩中可见斜层理、平行层理及粒序层理,以海相动物化石和植物化石共存为主要特征,显示弱还原-弱氧化条件下的海-陆过渡相沉积特征;顶部以黄色、红色的粗碎岩为主,可见硅化木等植物化石,显示次氧化-氧化条件下的滨岸三角州-河口湾相的沉积特征。

金塔组总体为一套陆相中基性火山岩组合,以溢流相熔岩为主。在岩石地球化学特征上,其中的中基性火山岩总体显示出大陆溢流玄武岩(CFB)的一般特征,而其中的中性火山岩属于典型的广西型花岗岩(高Sr、高Yb)[38-39],总体是一套可以与区域上同期中基性侵入体配套的裂谷型火山岩组合-

北山北带地区早—中二叠世处于洋体制结束后,陆陆碰撞导致的洋岩石圈拆沉阶段,考虑到双堡塘组和金塔组构成的二元地层结构,可以看出裂谷盆地演化早期以洋岩石圈拆沉导致的地壳伸展减薄带来的正常碎屑沉积为主,其物质主要来源区有陆陆碰撞作用而隆起的早期弧-盆基底;盆地演化的晚期,由于岩石圈的不断伸展减薄,导致下伏软流圈地幔上涌,诱发岩石圈地幔和地壳下部的局部熔融,形成以金塔组为代表的岩浆活动。其具有先伸展减薄、后岩浆活动的“被动”机制下形成的拆沉裂谷盆地组合,不同于以地幔柱等为主导的先岩浆活动、后伸展减薄的“主动”裂谷机制。作为该地区古生代以来的洋-陆转换进程的最后一次沉积事件记录,区域上二叠纪的这套二元拆沉裂谷盆地建造起到承前启后的衔接作用,有效限定了区域上早二叠世早期之前的弧-盆演化体制的结束,并以其结束为开端,拉开了中晚二叠世陆内造山演化的序幕。

3 结论

(1) 重新厘定雀儿山群的涵义,明确其为晚志留世—晚泥盆世陆缘岛弧火山沉积建造,进一步划分为红尖山组、碎石山组、清河沟组、圆锥山组4个组级岩石地层单位。其中,红尖山组时代为晚志留世—早泥盆世,碎石山组时代为末志留世—早泥盆世,清河沟组时代为早—中泥盆世,圆锥山组时代为晚泥盆世。

(2) 以红石山-百合山蛇绿混杂岩带为界,对南北两侧的石炭纪地层进行对比研究。绿条山组和白山组均为雀儿山陆缘弧基础上发育而来,与红石山-百合山SSZ型蛇绿混杂岩带一起,构成了石炭纪弧间洋盆-火山弧的火山-沉积建造。其中,绿条山组的时代为早石炭世—晚石炭世早期;白山组分属于2个不同的岩浆弧,北侧为晚石炭世钠质系列火山沉积建造的继承岛弧或日本型岛弧,南侧为早石炭世晚期—晚石炭世高成熟度的陆缘弧或安迪斯型陆缘弧。

(3) 将研究区二叠纪沉积-火山地层重新厘定为早—中二叠世双堡塘组和中二叠世金塔组。二者为后碰撞-碰撞后早期阶段伸展体制背景下形成的拆沉裂谷型沉积-火山建造,具有先伸展减薄、后岩浆活动的“被动”型拆沉裂谷盆地特点。其中双堡塘组为一套滨浅海相-海陆交互相沉积组合,金塔组为陆相中基性火山岩组合。

致谢: 野外调查工作得到中国地质调查局天津地质调查中心苗培森教授级高级工程师、赵凤清研究员、辛后田研究员、王惠初研究员、谷永昌教授级高级工程师,内蒙古地质矿产勘查院王新亮教授级高级工程师,河北省区域地质调查研究院张继东、胡醒民教授级高级工程师,山西省地质调查院孙占亮、王权、潘永胜教授级高级工程师等的指导,得到了内蒙古地质矿产勘查院、河北省区域地质调查研究院、天津地质调查中心1:5万区域地质调查项目部的大力支持和帮助,论文撰写和审稿过程中得到天津地质调查中心辛后田研究员的悉心指导,并提出了很多宝贵的意见和建议,在此一并表示衷心感谢。

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内蒙古地质矿产勘查院.内蒙古1: 5万风雷山、额默勒乌拉、锥西口、平台山幅区域地质矿产调查报告.2016.
内蒙古地质矿产勘查院.内蒙古1: 5万少斜沟、白梁、白疙瘩、1586.4高地幅区域地质矿产调查报告.2017.
中国地质调查局天津地质调查中心.内蒙古1: 5万哈珠、哈珠东山、哈珠南山、砾石滩幅区域地质矿产调查报告.2017.
山西省地质调查院.内蒙古1: 5万额勒斯图浑迪、哈布特盖嘎顺、骆驼口东、青山、大红山、双红山幅区域地质矿产调查报告.2017.
河北省区域地质调查研究院.内蒙古1: 5万黑红山、额勒根乌兰乌拉、园包山幅区域地质矿产调查报告.2018.
山西省地质调查院.内蒙古1: 5万沙拉音霍拉伊谷地、平顶山、沙林浩来、甜水井幅区域地质矿产调查报告.2018.
内蒙古地质矿产勘查院.内蒙古1: 5万独龙包、苦泉山、吉格德查干戈壁幅区域地质矿产调查报告.2018.
中国地质调查局天津地质调查中心.内蒙古1: 5万清河沟、红柳峡幅区域地质矿产调查报告.2018.
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