內(nèi)蒙古西拉沐倫河兩岸晚二疊世地層對(duì)比研究

【摘要】概要介紹了重新厘定后的鐵營(yíng)子組和完善、理順后的林西組。通過對(duì)巖石地層序列特征及生物化石組合特征的對(duì)比研究，確認(rèn)西拉木倫河南部鐵營(yíng)子組沉積于晚二疊世早期，北部的林西組應(yīng)沉積于晚二疊世中-晚期，并在晚二疊世中晚期，華夏植物群與安加拉植物群開始混生。

【關(guān)鍵詞】上二疊統(tǒng)；鐵營(yíng)子組；林西組；生物化石組合

西拉木倫河南北兩岸晚二疊世地層分別隸屬于華北地層大區(qū)、內(nèi)蒙古草原地層區(qū)的赤峰地層分區(qū)和錫林浩特-盤石地層分區(qū)，并分別發(fā)育有陸相鐵營(yíng)子組和林西組（圖1）。對(duì)林西組的系統(tǒng)研究有著悠久的歷史（自1924年法國(guó)人Teilhard Chardin建立“林西系”開始），但受傳統(tǒng)地層觀點(diǎn)的束縛，未能全面、正確地建立地層層序；對(duì)鐵營(yíng)子組的系統(tǒng)研究工作相當(dāng)薄弱，甚至于1996年將該組廢棄。隨著近年來1∶5萬區(qū)調(diào)和研究工作的深入，運(yùn)用現(xiàn)代地層學(xué)多重地層劃分理論，以巖石地層劃分為基礎(chǔ)，結(jié)合生物地層研究工作，對(duì)西拉木倫河兩岸晚二疊世地層予以系統(tǒng)的劃分對(duì)比研究工作。

1、巖石地層單位的建立和修訂

1.1鐵營(yíng)子組的重新厘定及巖石地層的系統(tǒng)劃分

鐵營(yíng)子組于克什克騰旗1∶20萬區(qū)調(diào)工作（1971）中命名，并定義為海陸交互相碎屑巖沉積夾英安質(zhì)火山碎屑巖，地質(zhì)年代為晚二疊世。1996年，《內(nèi)蒙古巖石地層》將本組劃歸海陸交互相于家北溝組，并將于家北溝組的時(shí)代（原為中二疊世晚期）厘定為中二疊世晚期-晚二疊世早期。經(jīng)1∶5萬區(qū)調(diào)（1997）工作，對(duì)1∶20萬區(qū)調(diào)建立的鐵營(yíng)子組解體為晚二疊世早期鐵營(yíng)子組和中二疊世晚期于家北溝組。即（1）將含磨拉石建造及單純晚二疊世古植物化石的陸相河流-湖泊沉積厘定為上二疊統(tǒng)鐵營(yíng)子組；（2）將含腕足、咸水雙殼及古植物等化石的海陸交互相沉積劃歸中二疊統(tǒng)于家溝北溝組。依據(jù)是：（1）在克什克騰旗天成號(hào)鄉(xiāng)的姜營(yíng)子，發(fā)現(xiàn)二者呈角度不整合接觸?，F(xiàn)象是宏觀上二者之間存在明顯的界面，而且在界面上部的鐵營(yíng)子組傾角僅4°—8°，界面下部于家溝組傾角一般大于30°，界面上發(fā)育坡積砂礫巖；（2）二者所含古生物化石組合反應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代分別為晚二疊世早期和中二疊世晚期。

現(xiàn)定義的鐵營(yíng)子組劃分為兩個(gè)巖性段；下段為河流相紫色凝灰質(zhì)巨礫巖、礫巖、砂礫巖沉積，厚169m；上段為湖泊相灰綠色凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、細(xì)沉凝灰?guī)r沉積，厚大于192m，頂部含豐富的植物化石。二者整合接觸。

1.2林西組巖石地層序列的完善、理順和劃分

前人將林西組定義為湖相黑灰色為主色調(diào)的砂巖、板巖組合，并劃分為A、B、C、D四個(gè)巖段。A段：灰黑色粉砂質(zhì)板巖段；B段：黃綠色砂巖段；C段：含紫色層巖段；D段：灰黑色板巖段。1∶5萬區(qū)調(diào)工作（1995）重測(cè)了本組層型剖面，取得了重大突破：（1）建立了正確的地層層序。前人對(duì)層型剖面繁雜的褶皺構(gòu)造未予以重視，建立的層序欠妥；（2）鑒于層型剖面僅控制本組中、上層位，又補(bǔ)測(cè)了次層型剖面控制下部層位。并確定本組呈角度不整合覆蓋于中二疊統(tǒng)哲斯組之上；（3）確認(rèn)林西盆地為半地塹式內(nèi)陸沉降盆地。

新厘定的林西組劃分為六個(gè)巖性段：一段為河流相灰色、紫灰色礫巖，厚147m，含植物化石；二段為河湖相灰褐色、灰紫色砂巖夾灰黑色板巖，厚1593m，含植物化石；三段為濱淺湖相綠灰色板巖夾砂巖，局部發(fā)育河流三角洲相沉積，厚950m，含豐富的淡水雙殼及植物化石；四段為深湖相黑色板巖，厚223m；五段為淺湖相黑色板巖與灰色砂巖互層，厚797.5m，含豐富的雙殼及植物化石；六段為殘余湖盆相綠灰色板巖、細(xì)砂巖，厚大于257m，含植物化石碎片。一段與中二疊統(tǒng)哲斯組含Sprifenlla sp.，Leptodus nobilis等海相化石的綠灰色板巖呈角度不整合接觸。原劃分與現(xiàn)劃分對(duì)應(yīng)關(guān)系為：現(xiàn)劃一、二段為新增添巖性段；原劃分的A段下部相當(dāng)于現(xiàn)劃分的三段；A段上部、D段相當(dāng)于現(xiàn)劃分的四段；B段相當(dāng)于現(xiàn)劃分五段及六段下部；C段相當(dāng)于六段上部。

2、劃分對(duì)比方案

2.1巖石地層序列特征

早二疊世晚期，隨著西伯利亞板塊與華北板塊的匯聚并碰撞造山，作為古板塊俯沖帶之一的西拉木倫河斷裂帶內(nèi)發(fā)生了強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，在造山運(yùn)動(dòng)晚期，斷裂帶南側(cè)附近形成規(guī)模較小的內(nèi)陸山間沉降盆地-鐵營(yíng)子盆地；在斷裂帶北側(cè)，巖漿活動(dòng)較弱，主要形成地勢(shì)平緩的高原地貌。晚二疊世早期，在區(qū)域上北東向引張構(gòu)造環(huán)境下，形成規(guī)模較大的半地塹式內(nèi)陸沉降盆地-林西盆地。據(jù)此，同一基底在不同的構(gòu)造控制下，致使兩個(gè)盆地內(nèi)形成不同的沉積序列。

鐵營(yíng)子盆地沉積環(huán)境較為動(dòng)蕩，形成一套含火山物質(zhì)的粗碎屑為主的沉積序列。由下至上為混雜堆積凝灰質(zhì)巨礫巖、礫巖至具粒序性的凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、細(xì)沉凝灰?guī)r沉積序列。頂部層含豐富的植物化石。巖石結(jié)構(gòu)及成分成熟度較低。巨礫巖礫石多大小混雜排列無序，礫徑一般20-80cm，個(gè)別大于100cm。磨圓較好，以次滾圓狀為主，多為接觸式膠結(jié)。砂礫巖、礫巖具正粒序?qū)永怼⑵叫袑永?、?小型板狀交錯(cuò)層理。細(xì)沉凝灰?guī)r發(fā)育水平層理、波狀層理。屬于近源河流及動(dòng)蕩湖泊相沉積。

林西盆地沉積環(huán)境較穩(wěn)定，形成一套不含火山物質(zhì)的、以砂、泥質(zhì)為主的細(xì)碎屑沉積，巖石組合以細(xì)砂巖、板巖為主，底部為礫巖夾砂巖。含豐富的淡水雙殼及植物化石。礫巖礫石磨圓較好，成分復(fù)雜，礫徑5-7cm，多具疊瓦構(gòu)造。細(xì)砂巖主要發(fā)育平行層理、塊狀層理、透鏡狀層理、小型不對(duì)稱浪成波痕、槽狀交錯(cuò)層理、小型板狀交錯(cuò)層理等。板巖主要具水平層理、波狀層理、脈狀層理等。屬于發(fā)育河流三角洲的河流相與湖泊相沉積。

按照盆地的形成、巖石成分的差別來分析，鐵營(yíng)子盆地在早二疊世晚期的造山運(yùn)動(dòng)晚期形成，而林西盆地在本次造山運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的引張構(gòu)造環(huán)境下形成。因此鐵營(yíng)子盆地接受沉積應(yīng)早于林西盆地。

2.2生物化石組合特征及對(duì)比研究

研究區(qū)兩個(gè)盆地中均含豐富的植物化石，并各具特色。林西盆地主要發(fā)育淡水雙殼及以安加拉植物群分子占主體的植物群面貌組合；鐵營(yíng)子盆地發(fā)現(xiàn)含豐富的華夏植物群分子。分述如下：

（1）鐵營(yíng)子盆地植物群 Sphenophyllum-Gigantopteris-Lobatannulari （S-G-L） 組合：發(fā)育于鐵營(yíng)子組頂部，化石組合面貌屬華夏植物群，未見安加拉植物群分子。主要分子有 Sphenophyllum thonii Marhr，S.sp.，S.cf.speciosum（Royle） Mccl.，S.sino-coreanum Yabe，S.verticillaium（Schloth），S.kaense Kbo.，Lobatannularia sp.，L.enisfolia（Halle）Halle，L.lingulate Halle，Gigantopteris nicotianaefolia，F(xiàn)ascipteris hallei Gu et Zhi，Neuropteridium？Sp.，Taeniopteris integra Stockm.et Math.，T.sp.，Calamites sp.，Cordaites principalis，Pecopteris sp.，P.chihliensis Stockm. et Math等。組合中Sphenophyllum及Taeniopteris兩屬占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，Lobatannularia次之。其中Sphenophyllum sino-coreanum Yabe，S.kaense Kbo. Pecopteris chihliensis Stockm. et Math，Taeniopteris integra Stockm. et Math.，F(xiàn)ascipteris hallei Gu et Zhi在華北地區(qū)分布的地質(zhì)時(shí)代為晚二疊世早期。據(jù)此，鐵營(yíng)子組屬晚二疊世早期沉積是無疑的。

（2）林西盆地植物群 Noeggerathiopsis-Schizoneura（N-S）組合：于林西組1段頂部至6段均有出現(xiàn)，并在5段的下部最為繁盛。主要分子有 Noeggerathiopsis cf.cylovaensis Neub.，Ninsignis，N.cf derzavinii，N. sp.，N.minuta，pecopteris sp.，P. cf. lepidorachis，P.orintalis （Schenk），Schizoneura manchuoriensis.，Calamites sp.，Rhipidopsis sp.，Coruncarpus sp.，Lepeophyllum gemmatum，Prynadaeopteris ailaishaorongensis，Paracalamites sp.，Eichwaldia biarmica Zal.，Sphenopteris. cf. grabaui Halle，Taeniopteris sp.，T. cf.integra Stockm.，Comia sp.等。該組巖石以安加拉植物群分子占主體并混生有華夏植物群分子（如Schizoneura manchuoriensis，Taeniopteris sp.等）為特色。組合中分子無一例外地屬于晚二疊世。由于西拉木倫河南部鐵營(yíng)子盆地植物群S-G-L組合中未發(fā)現(xiàn)存在安加拉植物群分子，所以，已有華夏植物群分子混生的N-S組合時(shí)代應(yīng)晚于S-G-L組合，地質(zhì)時(shí)代定為晚二疊世中-晚期更恰當(dāng)。

（3）林西盆地雙殼類 Palaeomutela-Palaeanodonta （P-P）組合：主要分子有Palaeanodonta sp.，P.pseudolongissima khalfin.，Palaeomutla pulchella Ling.，P. sp.，P. soronensis（Kob. And His）.，P. cf trigonalis Amatitzky.， P. khinganensis（Kob. And His）.，P. hahaiensis（Kob. And His）.，P. cf subparallela Amalitzky.，P. cf. semilumulata等。組合中以Palaeomutela，Palaeanodonta兩屬極度富集為特征，局部呈5-10cm厚的化石層產(chǎn)出。其殼體保存完整，多數(shù)紋飾無破損，并以兩瓣閉合狀產(chǎn)出為主，應(yīng)屬原地賦存。該組合在西拉木倫河以北晚二疊世地層中廣泛發(fā)育，于5段下部沉積時(shí)期達(dá)到鼎盛。與S-N組合共生。地質(zhì)時(shí)代為晚二疊世中-晚期。

綜上所述，在板塊閉合的初期（即晚二疊世早期），雖然陸地已邊連一體，但此時(shí)的華夏植物群與安加拉植物群可能未混生。至晚二疊世中晚期，兩植物群開始出現(xiàn)混生，如在北部林西盆地內(nèi)出現(xiàn) Schizoneura manchuriensis，pecopteris cf.lepidorachis，Taeniopteris cf. integra，Sphenopteris cf grabaui 等，在南部華北地區(qū)孫家溝組（或狹義的石千峰組，地質(zhì)時(shí)代為晚二疊世晚期）植物組合中有安加拉植物群混入，是南北兩大陸塊拼合的結(jié)果。

3、結(jié)論

（1）西拉木倫河兩岸林西盆地、鐵營(yíng)子盆地是在不同的構(gòu)造環(huán)境下控制形成。林西組沉積時(shí)代應(yīng)晚于鐵營(yíng)子組。

（2）研究區(qū)華夏植物群與安加拉植物群的混生應(yīng)起始于晚二疊世中-晚期。

本文以1∶5萬區(qū)調(diào)成果為基礎(chǔ)，院高級(jí)工程師譚佐山、張鳳林予以大力支持和悉心指導(dǎo)，在此致以衷心的感謝。

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作者簡(jiǎn)介

劉永高（1970～），男，2007年畢業(yè)于吉林大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，工程師，研究方向?yàn)閰^(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查。