內(nèi)蒙古大梁道班地區(qū)本巴圖組地層時代的確定及其地質(zhì)意義

姜振寧孟 都

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿洲，072754

內(nèi)蒙古大梁道班地區(qū)本巴圖組地層時代的確定及其地質(zhì)意義

姜振寧*孟 都

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿洲，072754

提 要 內(nèi)蒙古大梁道班地區(qū)本巴圖組出露面積較廣，被巖漿活動和構(gòu)造運動改造破壞，地層變形強烈，普遍發(fā)育輕微變質(zhì)，導(dǎo)致巖石組合類型復(fù)雜多變，地層層序不清，構(gòu)造樣式混亂，與區(qū)域上本巴圖組有顯著差異。通過對該套地層巖石組合的梳理、同位素年齡測定和生物化石的分析利用確定本區(qū)地層的時代為晚二疊世，并根據(jù)其構(gòu)造變形特征結(jié)合研究區(qū)大地構(gòu)造背景研究可以側(cè)面證明西伯利亞和華北二大版塊在二疊紀(jì)晚期-三疊系初完成拼合。

本巴圖組 地層時代 地質(zhì)意義 大梁道班 內(nèi)蒙古

本巴圖組是內(nèi)蒙古中部草原地區(qū)分布最廣泛的地層之一，自1960年創(chuàng)名之后，凡有據(jù)劃為中石炭統(tǒng)的地層，不論其巖性巖相如何，均一律稱為本巴圖組。20世紀(jì)60～80年代的區(qū)調(diào)工作及科研專題資料亦如此處理【1】。依此所劃分的本巴圖組各處巖性包羅萬象，其所含巖性包括碎屑巖、碳酸鹽巖、中性火山巖、酸性火山巖組合【2】。內(nèi)蒙古大梁道班地區(qū)前人所劃分的本巴圖組分布廣泛，出露面積約146km2，巖性組合復(fù)雜，確定其是否為本巴圖組就變得十分重要。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological scheme of the region

1　地質(zhì)概況

大梁道班位于內(nèi)蒙古中東部錫林浩特市北40km，東部為西烏珠穆沁旗，與旗政府駐地巴拉嘎爾高勒鎮(zhèn)距離約100km，二連-賀根山斷裂帶在其北側(cè)斜貫而過。

研究區(qū)出露的古生代地層主要有本巴圖組（C2bb）和大石寨組（P1ds）（圖1）。本巴圖組為一套受構(gòu)造影響強烈的淺變質(zhì)碎屑巖組合，出露的主要巖性有石英絹云千枚巖、泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖、變質(zhì)巖屑砂巖、變質(zhì)巖屑長石砂巖、變質(zhì)長石砂巖、變質(zhì)復(fù)成分礫巖，夾蝕變安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r薄層，夾灰?guī)r透鏡體，顏色以淺灰色、灰黃、灰綠色為主，長石及巖屑含量較高，成熟度較低。本巴圖組地層至少經(jīng)歷三次褶皺疊加，原始層序難以恢復(fù)，在經(jīng)受第二期次變形后，總體呈背斜產(chǎn)出。

2　大梁道班地區(qū)本巴圖組研究

2.1巖石組合特征與區(qū)域?qū)Ρ?/p>

本巴圖組是1960年丁蘊杰（手稿）創(chuàng)名，創(chuàng)名地點在蘇尼特左旗賽汗高畢蘇木以北20km處（當(dāng)時稱本巴圖公社）【3】。原始定義是“本巴圖組巖性以砂巖為主夾灰?guī)r及火山巖，灰?guī)r中含腕足、珊瑚和蜓科化石。又根據(jù)蜓科化石組合內(nèi)容，將其劃分為兩個化石帶，即下部Prousulinella—Pseudostaffella帶和上部Fusulina—Fusulinella帶【4】，以代表本巴圖組的沉積時限為中石炭世，上、下限均與上石炭統(tǒng)阿木山組呈斷層接觸，厚約1376m。

本巴圖組現(xiàn)在的定義是指位于華北地層大區(qū)，錫林浩特—磐石地層分區(qū)石炭-二疊世的海相碎屑巖巖系，夾少量火山碎屑巖和灰?guī)r薄層及透鏡體，頂?shù)壮雎恫蝗?/p>

大梁道班地區(qū)本巴圖組地層呈北東向展布，以背斜形式產(chǎn)出，根據(jù)巖石組合及變形變質(zhì)特征將其劃分為三個巖性段：一段位于背斜核部，變形強烈，輕微變質(zhì)，沉積物粒度較細(xì)，原巖以粉砂巖、泥巖為主；二段粒度逐漸變粗，變形變質(zhì)程度減弱，發(fā)育強片理化；三段，變形程度較淺，輕微片理化，且粒度變粗，多出現(xiàn)礫巖、含礫雜砂巖等。

本巴圖組雖然普遍變質(zhì)，但變質(zhì)程度不高，原巖基本可恢復(fù)。本巴圖組層型剖面是在蘇尼特左旗賽汗高畢蘇木阿爾登格勒廟剖面（112°39′，43°46′；據(jù)內(nèi)蒙古區(qū)測一隊，1965），巖性主要為灰綠色雜砂巖、粉砂巖、黃褐色及暗綠色細(xì)粒長石砂巖夾暗黃綠色礫巖、灰?guī)r透鏡體及中酸性火山巖。通過原巖恢復(fù)，區(qū)內(nèi)本巴圖組地層剖面與蘇尼特左旗賽汗高畢蘇木阿爾登格勒廟剖面可對比（表1）。本區(qū)內(nèi)火山巖段不發(fā)育。

表 1 研究區(qū)本巴圖組與層型剖面本巴圖組巖石組合對比表Table 1 Rock combination table of Bumbat Formation and stratotype section Bumbat Formation

2.2年代學(xué)特征

野外在本巴圖組地層中發(fā)現(xiàn)一條安山巖夾層，厚5～10m，斷續(xù)出露，追索后作為一、二段分界的標(biāo)志層，反映了本巴圖組地層中存在沉積間斷，其產(chǎn)狀變化頻繁，變形強烈，直接反映了當(dāng)時受到多期次褶皺構(gòu)造影響。采集了該夾層的同位素年齡樣品（TW3090），在中國地質(zhì)科學(xué)院利用 LA-ICP-MS方法對其進行了同位素年齡測定，共選取17顆鋯石中的17個測點。鋯石均選擇透明的、晶型較好，發(fā)育巖漿型韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)（鋯石陰極發(fā)光圖片見圖2，測試結(jié)果見圖4），測得其年齡為（296.4±2.4）Ma。

路線地質(zhì)調(diào)查過程中，采集了一個至少經(jīng)歷兩期褶皺疊加的閃長玢巖脈的同位素年齡樣品（TW3513），與本巴圖組地層經(jīng)歷的構(gòu)造變形特征一致，所得脈巖年齡與本巴圖組地層年齡較為接近。共選取16顆鋯石中的16個測點。鋯石均選擇晶型完整，巖漿環(huán)帶發(fā)育的樣品進行測試（鋯石陰極發(fā)光圖片見圖3，測試結(jié)果見圖5），測得其同位素年齡為（296.5±1.8）Ma。

圖 2 TW3090鋯石CL圖像Fig.2 CL image of Zircon， sample TW3090

圖 3 TW3513鋯石CL圖像Fig.3 CL image of Zircon ， sample TW3513

圖4　TW3090的諧和年齡Fig.4 Concordant age ， sample TW3090

圖5　TW3513的諧和年齡Fig.5 Concordant age ， sample TW3513

郭曉丹在西烏旗地區(qū)采集的本巴圖組碎屑鋯石，測得本巴圖組沉積年齡為319Ma，與本次所得年齡結(jié)果相吻合，由此可以確定本巴圖組地層時代為晚石炭世【5】。

2.3生物化石特征

研究區(qū)生物化石不發(fā)育，并且受構(gòu)造影響強烈，本次工作僅在灰?guī)r透鏡體中尋找到少量不完整化石，主要有珊瑚、苔蘚蟲和海百合莖等，可以提供生物化石依據(jù)。

珊瑚：Sinophyllum sp.［四射珊瑚碎片？、中國珊瑚？（P？）］；

苔蘚蟲：cystoporids（泡孔目苔蟲類）、trepostomids（變口目苔蟲類）；

海百合莖： Pentagonocyclicus sp. ［星圓莖.（O-k）］；

經(jīng)南京古生物所鑒定以上化石均為內(nèi)蒙古地區(qū)石炭—二疊紀(jì)常見分子。

2.4與上下地層的接觸關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)本巴圖組下未見底，上與下二疊統(tǒng)大石寨組（P1d?）角度不整合接觸。大石寨組為一套中酸性火山巖夾碎屑巖組合。本次工作在大石寨組酸性火山巖中采集了多個同位素年齡樣品，測得結(jié)果為：（291.0±1.5）Ma、（282.7±1.6）Ma、280Ma。接觸部位地層界線清晰，產(chǎn)狀差異明顯，變形較淺，未見變質(zhì)，巖石新鮮，角度不整合接觸關(guān)系清楚。因此本巴圖組地層的年齡肯定晚于（291.0±1.5）Ma，支持上述晚石炭世的年齡結(jié)果。

3　地質(zhì)意義

中亞造山帶是全球顯生宙陸殼增生與改造最顯著的地區(qū)【6】，其構(gòu)造演化經(jīng)歷了由大洋板塊俯沖到大陸板塊碰撞拼合再到后造山構(gòu)造塌陷和拉張等若干階段，記錄了古亞洲洋開啟與閉合的全過程。位于西伯利亞和華北板塊之間的興蒙造山帶，屬于巨型中亞造山帶的東部【7】，一直是地質(zhì)學(xué)界研究的熱點。

國內(nèi)外多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，內(nèi)蒙古北部索倫—蘇尼特左旗—錫林浩特賀根山一帶是西伯利亞板塊和華北板塊的最終縫合帶，但對最終縫合時間，目前仍然存在較大的分歧，主要包括兩種觀點，其一認(rèn)為發(fā)生在晚泥盆世—早石炭世【8】主要證據(jù)來自區(qū)域地質(zhì)對比、生物地層學(xué)及年代學(xué)數(shù)據(jù)；其二認(rèn)為發(fā)生在二疊紀(jì)晚期甚至三疊紀(jì)初【9，10】，主要證據(jù)來自古地磁數(shù)據(jù)和蛇綠巖的同位素年代學(xué)的研究，無論哪種觀點都缺少沉積地層年代學(xué)的約束。

研究區(qū)距離賀根山蛇綠混雜巖帶30km，區(qū)內(nèi)古老地層中必然殘存有板塊運動的證據(jù)。筆者認(rèn)為石炭紀(jì)末期，西伯利亞板塊與華北板塊拼接，洋盆開始收縮，形成本巴圖組淺海相碎屑巖，在這樣大規(guī)模的造山運動影響下，本巴圖組地層發(fā)生了復(fù)雜的褶皺變形，此次工作中，本巴圖組地層時代的確定，可以從側(cè)面說明兩大板塊在晚石炭世仍然處于活動狀態(tài)，在二疊紀(jì)晚期—三疊紀(jì)初完成拼合。

4　結(jié)論

（1）本次工作通過與層型剖面對比、同位素年齡測定、生物化石采集分析及上下地層接觸關(guān)系的研究，確定了區(qū)內(nèi)本巴圖組地層的時代為晚石炭世；

（2）通過本巴圖組時代的確定，結(jié)合其變形變質(zhì)特征，從側(cè)面證明了西伯利亞板塊與華北板塊在二疊紀(jì)晚期—三疊紀(jì)初完成拼合。

1 徐備，陳斌. 內(nèi)蒙古北部華北板塊與西伯利亞板塊之間中古生代造山帶的結(jié)構(gòu)與演化［J］，中國科學(xué)，1997

2 邵積東，王 惠，張 梅，趙文濤. 內(nèi)蒙古大地構(gòu)造單元劃分及其地質(zhì)特征［J］，西部資源，2011（2）51～56

3 賀元凱，吳泰然，羅紅玲，等. 華北板塊北緣中段新太古代的陸-陸碰撞事件：來自合教S型花崗巖的證據(jù)［J］，北京大學(xué)學(xué)報，2010

4 李益龍、周漢文，鐘增球，等. 華北板塊與西伯利亞板塊的對接過程［J］. 地球科學(xué)，2009，34（6）

5 孟慶鵬，賀元凱，張文，等. 華北板塊北緣古大洋閉合時間的限定-來自四子王旗西后豪子同碰撞花崗巖的證據(jù)［J］，地質(zhì)通報，2013（11）：1750～1759

6 李錦鐵，高立明，孫桂華，等. 內(nèi)蒙古東部雙井子中三疊世同碰撞殼源花崗巖的確定及其對西伯利亞與中朝古板塊碰撞時限的約束［J］.巖石學(xué)報，2007，23（3）：565～582

7 趙立敏. 內(nèi)蒙古東部地區(qū)石炭-二疊紀(jì)構(gòu)造-沉積環(huán)境研究［D］，長春：吉林大學(xué)，2010，6

8 田樹剛，李子舜，王峻濤，等. 內(nèi)蒙古東部及鄰區(qū)石炭-二疊紀(jì)構(gòu)造地層格架與形成環(huán)境［J］，2012，31（10）：1555～1564

9 鮑慶中，張長婕，吳之理，等. 內(nèi)蒙古東南部西烏珠穆沁旗地區(qū)石炭紀(jì)-二疊紀(jì)巖石地層和層序地層［J］，地質(zhì)通報，2006，25（5）：573～579

10 郭曉丹，周建波，張興洲，等. 內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗本巴圖組碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡及其意義［J］，地質(zhì)通報，2011，30（2～3）：279～290

The Benbatu Formation take large area of Daliangdaoban in Inner Mongolia. They deform intensively and metamorphose lightly caused by magma movement and tectogenesis， therefore， there are complex rock combination types and blurry stratum sequence with jumbled structure which are different with the regional Bumbat Formation. We found the stratum were developed in late permian system according to the reseach on the rock combination and isotopic age testing as well as the analysis of fossil organism. They also found that the Siberia plate joint North China plate at late Permian period and early Triassic System.

AGE DETERMINATION OF BENBATU FORMATION AND THE GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF DALIANGDAOBAN，INNER MONGIOLIA

Jiang Zhenning Meng Du
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

Bumbat formation；stratum era；geological signification；Daliangdaoban，Inner Mongolia

P623.12：P534.45

A

1006-5296（2016）01-0033-05

* 第一作者簡介：姜振寧（1986～），男，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，工程師

2015-12-14；改回日期：2016-01-18