漠河盆地北部漠河組地層形成時代探討
——糜棱巖化微晶閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡的制約

趙書躍，韓彥東，張文龍，侯婷婷

（1.黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院，哈爾濱150036；2.黑龍江省礦業(yè)集團有限責任公司，哈爾濱150036）

漠河盆地北部漠河組地層形成時代探討
——糜棱巖化微晶閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡的制約

趙書躍1，韓彥東1，張文龍1，侯婷婷2

（1.黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院，哈爾濱150036；2.黑龍江省礦業(yè)集團有限責任公司，哈爾濱150036）

通過對漠河盆地北部中侏羅統(tǒng)漠河組糜棱巖化砂巖內順層侵入的糜棱巖化微晶黑云母石英閃長巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試，獲得的加權平均年齡為182.8±1.8 Ma，結合漠河組中的化石組合盛產Phoenicopsis屬為特征，認為該組地層形成于（早侏羅世晚期-）中侏羅世。這一成果對研究蒙古-鄂霍茨克造山帶中生代漠河盆地成因與構造演化具有重要的地質意義。

蒙古-鄂霍茨克造山帶；漠河盆地；漠河組；鋯石U-Pb年齡

漠河盆地位于黑龍江省西北部，呈北西西向展布，長約300 km，寬約80 km。盆地南部位于大興安嶺山脈北端，北部及東部過黑龍江延入俄羅斯境內，西部延入蒙古國境內，與北部俄羅斯境內的上阿穆爾盆地（黑龍江在俄羅斯稱為阿穆爾河）相連為同一盆地，其北為蒙古-鄂霍茨克造山帶（圖1），被中生代大興安嶺火山巖帶構造疊加。因此，漠河盆地成了中國學者直接了解蒙古-鄂霍茨克造山帶中生代地質狀況及其對中國北方中生代構造演化影響的重要窗口［2］。由于該區(qū)被大面積森林覆蓋，地層出露較差，盡管前人對漠河盆地地層層序、時代、盆地的構造、演化及物源等開展了研究，取得了一些地質成果和認識［1-14］，但地層研究程度較低，85%以上面積為1/5萬區(qū)調空白區(qū)，尤其對地層年代學研究較少，地層時代爭議較大。李錦軼等［12］通過對前人認定的繡峰組礫巖“主要源巖”的“新元古代的花崗巖”進行了同位素研究，采用鋯石蒸發(fā)法測得年齡為354～164 Ma，鋯石SMRIMP測年180～190 Ma，并以此認為巖基的最后一次巖漿活動可能發(fā)生在早侏羅世，全巖-長石-黑云母內部Rb-Sr等時線年齡為黑云母177～191 Ma，黑云母Ar-Ar年齡為171～175 Ma，推測繡峰組下部礫巖的時代很可能是早白堊世，結論前題定義在礫巖“主要源巖”為“新元古代的花崗巖巖基”；孫廣瑞等［13］通過二十二站組介形蟲類化石的研究，認為二十二站組形成于中-晚侏羅世；吳河勇［14］等依據孢粉化石將繡峰組、二十二站組、額木爾河組（漠河組）時代由早、中侏羅世厘定為晚侏羅世。

漠河組是漠河盆地中分布面積和沉積厚度最大的地層單元，該組時代的研究對于探討漠河盆地沉積年代具有重要地質意義。筆者等在“東北凍土區(qū)天然氣水合物資源勘查”項目實施過程中于D0055點人工露頭糜棱巖化砂巖中，發(fā)現順層侵入的糜棱巖化黑云母石英閃長巖，采集了鋯石U-Pb測年樣品，測試結果為182±1.8 Ma。通過鋯石的成因及年齡譜分析，探討鋯石的年齡組成對及漠河組形成時代的制約，同時確定漠河組的沉積下限，為漠河盆地年代地層劃分提供了新證據。

1　區(qū)域地質背景

漠河盆地出露的地層主要有中元古代興華渡口巖群角閃巖相變質中基性火山巖與沉積巖、新元古代-早寒武世倭勒根巖群高綠片巖相變質火山-沉積巖、早泥盆世泥鰍河組和早石炭世紅水泉組低綠片巖相的海相細碎屑沉積巖、中晚侏羅世漠河盆地河湖沉積層和晚侏羅世-早白堊世火山巖蓋層等（圖1、表1）。出露的侵入巖主要有新元古代片麻狀花崗巖，寒武-奧陶紀糜棱巖化石英閃長巖-二長花崗巖，石炭-二疊紀（糜棱巖化）花崗巖，三疊紀-中侏羅世石英閃長巖-二長花崗巖等。

漠河盆地的頂部被上侏羅統(tǒng)火山地層不整合覆蓋，底部不整合于中元古代-三疊紀地質體之上，黑龍江省地質礦產局將盆地內陸源碎屑沉積巖劃分為繡峰組（J1-2x）、二十二站組（J2er）、漠河組（J2m）、開庫康組（J3k）（表1），并根據植物化石、雙殼類化石和介形蟲類化石將上述4個組的時代厘定為早-晚侏羅世①黑龍江省地質礦產局.漠河、連崟、老溝、二十五站幅1/20萬區(qū)域地質調查報告.1988.［15］。漠河組主要分布于漠河盆地中西部盆地中心地帶（圖1），面積近3 000 km2，底部整合于二十二組之上，頂部被上侏羅統(tǒng)開庫康組不整合覆蓋，沉積厚度近4 500 m，以黑色砂巖和泥巖組合為主，底部發(fā)育礫巖，向上變細，地層結構為退積型，為盆地擴張期產物，發(fā)育泥巖相12段，累計泥巖厚度676 m。本次工作樣品采自順層侵入到灰黑色粉砂質泥質糜棱巖中的黑云母石英閃長巖，被侵入的灰黑色粉砂質泥質糜棱巖相當于漠河組中部濱湖砂巖相產物。

圖1　漠河盆地地質簡圖（據參考文獻［1］）Fig.1 Sketch map of the Mohe basin1.晚侏羅世-早白堊世火山地層；2.上侏羅統(tǒng)開庫康組；3.中侏羅統(tǒng)漠河組；4.中侏羅統(tǒng)二十二站組；5.中侏羅統(tǒng)繡峰組；6.古元古代-奧陶紀盆地基底；7.主要城鎮(zhèn)；8.采樣位置

表1　上黑龍江盆地地層劃分一覽表Tab.1 Stratigraphical sequence of the upper Heilongjiang basin

2　樣品采集和測年方法

樣品采自漠河縣金溝林場-北極村一帶公路中段灰黑色粉砂質泥質糜棱巖人工露頭中（樣品號：D005B5），糜棱面理產狀320～335°∠15～25°，與漠河推覆構造總體推覆方向一致，樣品在野外定名糜棱巖化粗粒長石石英砂巖，與灰黑色粉砂質泥質糜棱巖具同構造變形；在野外工作中所取的漠河組（J2m）LA-ICP-MS碎屑鋯石樣品，巖石呈變余粗粒結構、糜棱結構，條帶狀構造，碎斑0.5～2 mm，含量在25%～30%，但巖石在鏡下定名為碳酸鹽化黑云母微細粒石英閃長巖，表明樣品順層侵入至漠河組地層的灰黑色粉砂質泥質糜棱巖中（圖2）。鏡下巖石呈微細粒結構，主要組成礦物，斜長石：它形粒狀-半自形板狀，具絹云母化，聚片雙晶隱約可見，粒度多小于0.2 mm，含量60%；黑云母：紅褐色片狀、片狀集合體，Ng'-紅褐色，Np'-淺褐色，周圍可見少量黑色鐵質析出，粒度多小于0.2 mm，個別粒度可達0.3 mm，含量25%；石英：它形粒狀，粒度小于0.2 mm，含量7%；碳酸鹽：無色粒狀，閃突起明顯，高級白干涉色，礦物粒度細小，粒度多小于0.21 mm，含量8%。

鋯石挑選工作在河北省區(qū)域地質調查所實驗室完成，挑選鋯石約1 000粒制作環(huán)氧樹脂樣品靶，拍攝陰極發(fā)光圖像。測年采用激光燒蝕多接收器等離子體質譜法（LA-MC-ICPMS），測年樣品靶在國土資源部天津地質礦產研究所同位素實驗室制備。LA-MC-ICPMS年齡樣品在天津地質礦產研究所同位素實驗室利用激光燒蝕多接收器等離子體質譜儀（LA-MC-ICPMS）進行了微區(qū)原位U-Pb同位素測定。激光燒蝕多接器電感耦合等離子體質譜儀為德國Thermo Fisher公司制造的Neptune質譜儀。根據鋯石顯微鏡下陰極發(fā)光照片選擇鋯石的合適的測年晶域，利用193 nm激光器對鋯石進行剝蝕，利用動態(tài)變焦擴大色散同時接收質量數相差很大的U-Pb同位素，進行鋯石微區(qū)U-Pb同位素原位同時測定。

圖2　D0055點人工露頭素描圖Fig.2 Hand-drawing trenching section at D0055 point1.碎石；2.糜棱巖化泥質粉砂巖；3.糜棱巖化砂巖；4.糜棱巖化粉砂質泥巖；5.糜棱巖化黑云母石英閃長巖；6.產狀及性質；7.采樣位置及編號；8.地質界線

3　測試結果

在近1 000粒鋯石中選出了25個不同成因的單顆粒鋯石進行測點分析（表2），鋯石的晶形、結構和年齡數值變化較大，顯示以巖漿成因的鋯石特征為主，見捕獲的碎屑鋯石，年齡諧和圖和測試結果顯示主要有2兩個階段的鋯石（圖3）。

鋯石陰極發(fā)光圖像（CL）顯示含黑云母微細粒石英閃長巖鋯石由相對均一的深灰色短柱狀晶體組成，均發(fā)育韻律環(huán)帶結構（圖3），除3、6、7、12號鋯石外，鋯石多呈半自形柱狀，發(fā)育明顯振蕩環(huán)帶，232Th/238U比值為0.297 4～1.589 2，具有典型巖漿鋯石特征［16-19］（表2），1、13、18號鋯石具幔殼構造，幔部表現弱CL強度和弱的振蕩環(huán)帶，3、6、7、12、14號鋯石磨圓和碎裂明顯，具碎屑鋯石特征，顯然為異源捕獲；8號鋯石也具碎屑鋯石特征，但表面年齡值偏低，206Pb/238U比值為0.0230，207Pb/235U比值為0.178，208Pb/232Th比值為0.0078，與其它樣品相比明顯偏低，可能存在放射成因鉛丟失。除3、6、7、12、14和8號鋯石外，其余19個巖漿鋯石分析點的206Pb/238U表面年齡介于177～186 Ma之間，在諧和圖上成群分布，206Pb/238U年齡加權平均值為182±1.8 Ma（圖4），此年齡可解釋為黑云母微細粒石英閃長巖的侵入年齡。

4　討論

和政軍等［2］認為漠河盆地砂巖巖化特征與典型的前陸盆地砂巖相同，可以認為蒙古-鄂霍茨克造山帶在中生代時期的構造活動控制了漠河（上阿穆爾）前陸盆地的形成和發(fā)展。因此漠河盆地地層年代學的研究，對研究蒙古-鄂霍茨克造山帶在中生代時期的構造演化具有重要的地質意義。

表2　黑云母微細粒石英閃長巖中LA-MC-ICP MS U-Pb同位素年齡測定結果Tab.2 Zircon U-Pb results of the fine crystal biotite quartz diorite by LA-MC-ICP-MS

近年來，有學者利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡研究漠河盆地中陸源碎屑巖的沉積年齡。趙立國［9］等根據“繡峰組含礫粗砂巖中”的碎屑鋯石U-Pb（樣品號：B2286）年齡變化于距今2 195～163 Ma之間，碎屑鋯石中5個最年輕鋯石的206Pb/238U年齡加權平均值為167±2 Ma，認為繡峰組沉積下限為中侏羅世中期；二十二站組下部砂巖層中的流紋質玻屑凝灰?guī)r（B1153）所取的鋯石樣品，鋯石206Pb/238U年齡加權平均值為148±2 Ma，由此限定二十二站組形成時代為晚侏羅世晚期，而上覆地層漠河組的年代不言而喻。王少軼、許虹、楊曉平［1］等通過對漠河盆地中侏羅統(tǒng)漠河組砂巖（樣品號：D2001B21）進行了碎屑鋯石年齡測試，獲得的碎屑鋯石U-Pb年齡為1 425～170 Ma，碎屑鋯石中最小年齡為170 Ma，認為漠河組沉積下限不早于中侏羅世早期，將漠河組的沉積時間確定在晚侏羅世早期可能更合理。

圖4　黑云母微細粒石英閃長巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of the zircon from the biotite quartz diorite

上述結論缺乏生物地層依據。1/25萬開庫康、塔河縣、新街基①沈陽地質調查中心.1/25萬興安幅區(qū)域地質報告［R］.2014.幅區(qū)調，在二十二站組（J2er）發(fā)現我國北方中侏羅世Coniopteris-Phoenicopsis植物化石群晚期組合，雙殼類Margaritifera-Ferganoconcha動物組合及葉肢介Euestheria。其中在泥巖中所采集的雙殼類動物化石經南京古生物研究所鑒定為Sphaeriumex gr. anderssoni（Grabau），大致時代延伸跨度：J3-Kl；在泥質粉巖和泥巖中采集的微古化石為刺星介（未定種）Rhinocyprissp.、曼特爾介（未定種）Mantellianasp.給定年限可能為晚侏羅世-早白堊世；在粉砂質泥巖中所采集的孢粉樣品鑒定結果為蕨類植物孢子：層環(huán)孢（未定種）Densoisporitessp.，裸子植物花粉：四字粉（未定種）Quadraeculinasp.，開通粉（未定種）Caytonipollenitessp.，宏大假云杉粉Pseudopiceamagnifica Bolchovitina，原始雙囊粉（未定種）Pristinuspollenitessp.，多變假云杉粉Pseudopices variabiliformis（Maljawkina）Bolchovitina，金黃擬云杉粉Piceites flavidus Bolchovitina，阿爾善擬云杉粉Piceites arxanensis（Hua）Song，三合雙束松粉Pinuspollenitestricompositus（Bolchovitina）Xuet Zhang，球囊雙束松粉Pinuspollenitesglobosaccus Filatoff，冷杉粉（未定種）Abiespollenitessp.，云杉粉（未定種）Piceaepollenitessp.，單一羅漢松粉Podocarpidites unicus（Bolchovitina）Pocock，多凹羅漢松粉Podocarpidites multesimus（Bolchovitina）Pocock.，給定年限為早侏羅世可能性更大。

1/25萬開庫康、塔河縣、新街基①幅區(qū)調、1/20萬漠河、連崟、老溝、二十五站幅②黑龍江省地質礦產局.漠河、連崟、老溝、二十五站幅1/20萬區(qū)域地質調查報告.1988.報告中，報道漠河組（J2m）的化石組合面貌與產自二十二站組（J2er）的植物群組合分子基本相同，稍有差異的是漠河組中的該植物群Cladophlebis屬增多和盛產Phoenicopsis屬為特征，中侏羅世的色彩比較濃厚；1/20萬漠河、連崟、老溝、二十五站幅②厘定相當于Bajocian（巴柔階）和Bathonian（巴通階）。

1/25萬區(qū)域地質調查③沈陽地質調查中心.1/25漠河、漠河縣幅區(qū)域地質報告［R］.2014.在砂寶斯林場附近D6881地質觀測點中，于中侏羅統(tǒng)漠河組（J2m）火山灰凝灰?guī)r夾層樣品中獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡值為159.1±1.1 Ma，顯示中侏羅統(tǒng)漠河組（J2m）沉積時代可能為中侏羅世。

依據本次工作樣品測試結果，結合區(qū)調地質工作的生物地層研究，根據最新的國際地層表侏羅紀劃分方案［20］，早、中侏羅世分界年齡為距今175.6±2.0 Ma，中、晚侏羅世分界年齡為距今161.2±4.0 Ma，將漠河組的沉積時間確定在（早侏羅世晚期-）中侏羅世可能更為合理。

5　結論

（1）依據漠河盆地內中侏羅統(tǒng)漠河組砂巖中獲得的順層侵入的糜棱巖化黑云母石英閃長巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡，結合漠河組中產豐富的Coniopteris-Phoenicopsis.植物化石群晚期組合①②，認為該組地層形成于（早侏羅世晚期-）中侏羅世。這一成果對研究蒙古-鄂霍茨克造山帶中生代漠河盆地成因與構造演化具有重要的地質意義。

（2）漠河盆地陸源沉積巖層地層年代學的研究，采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年不應是萬能的，應更多的參考生物化石，結合區(qū)域大地構造演化更為妥當。晚侏羅世-早白堊世早期，蒙古-鄂霍茨克造山帶晚期推覆造山形成漠河推覆構造（筆者另文撰寫），本研究樣品順層侵入至漠河組地層的糜棱巖化粉砂質泥質巖中，具弱的同構造變形可證明這一點。

致謝：本文在撰寫過程中，前總工程師王洪波、副總工程師楊小平提供了未公開發(fā)表的珍貴地質資料，并得到牛犇博士（新西蘭）的指導和建議，在此一并致謝。

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Abstract：The north-east Ordos basin is an important sandstone-type uranium mineralization province in our country.Uranium depostis are mainly hosted in the sandstones of the Jurassic Zhiluo formation.The characteristics of the major elements contents and its migration patterns during the uranium mineralization process of the purple red sandstone，green sandstone，mineralization stone，uranium ore and the gray sandstone were studied in this article.And the diagenesis and mineralization setting was also discussed based on the characteristics of the relevant major elements.The study indicats that SiO2，Al2O3are the migration out components and CaO，MgO，K2O，Na2O，TFe2O3are the migration in components which showing obvious activities of the major elements during the water-rock process.These major elements can be divided into 3 parts as activity（SiO2、Fe2O3、FeO、CaO），sub-activity（Al2O3、MgO、K2O、Na2O）and non-activity（TiO2、MnO、P2O5）based on the density of migration in and out.The tectonic setting of the uranium sandstone is active continental margin and continental island arc.The granodiorite in the Yinshan fold belt of the north Ordos basin may be its main sourcematerial.There is a certain positive correlation between the ratio of Fe2+/Fe3+and the uranium content in different types of sandstone samples. Uranium mineralization is strictly controlled by sage green，gray sandstone and it mainly occurred in the partial reduction on one side of the redox transitional environment.Part of the sage green sandstone has the characteristics of weak oxidizing environment which indicats a special metallogenic environment of the study area.The sage green sandstone canbe used asimportantprospectingmarkinthisarea.

Key words：Ordos basin；sandstone uranium；major element；geochemical characteristic；diagenesis and mineralization

Discussion on sedimentary age of the Mohe formation in north area of Mohe basin：constraint of zircon LA-ICP-MS U-Pb geological age of biotite quartz diorite mylonite

ZHAO Shu-yue1，HAN Yan-dong1，ZHANG Wen-long1，HOU Ting-ting2
（1.Qiqihar Branch，Heilongjiang Institute of Geology Survey and Research，Harbin 150036，China；2.Heilongjiang Mining Group Co.，Ltd.，Haerbin 150036，China）

In the north area of the Mohe basin，there is mylonitized fine crystal biotite quartz diorite parallelly invading in the mylonitized sandstones.The research samples in this study are from the mylonitized fine crystal biotite quartz diorite.The weighted average age is 182.8±1.8 Ma by LA-ICP-MS of zircon U-Pb method.Combining with the characteristics of the fossil group of Phoenicopsis found in the Middle Jurassic，it is suggested that the Mohe formation is demarcated between the late period of early Jurassic to middle Jurassic.This result has important geological significance for the study on the tectonic genesis and evolution of the Mesozoic Mohe Basin from Mongolia Okhotsk orogenic belt.

Mongolia-Okhotsk orogenic belt；Mohe formation；Mohe basin；Zircon U-Pb age

Major elements geochemical characteristics of sandstone-type uranium deposit in north-east Ordos basin and its geological implactions

LIU Xiao-xue，TANG Chao，SIMAXian-zhang，ZHU Qiang，LI Guang-yao，CHEN Yin，CHEN Lu-lu
（Tianjin Center，China Geological Survey，Tianjin 300170，China）

P597+.3

A

1672-4135（2016）03-0177-07

2015-05-16

中國地質調查項目：“天然氣水合物資源勘查與試采工程：東北凍土區(qū)天然水合物資源勘查（GZHL20120302）”

趙書躍（1960-），地質礦產高級工程師，1982年畢業(yè)于長春地質學院地質系地質力學專業(yè)，長期從事區(qū)域地質礦產調查和地質找礦工作，Email：zhaoshuyue60623@163.com。