華北地塊南緣富平奧陶系趙老峪組凝灰?guī)r定年研究

黃棟　惠倩楠

摘要：趙老峪剖面的沉凝灰?guī)r大部分為黃綠色，呈層狀或塊狀，發(fā)育有微細(xì)水平層理和平行層理，偶爾也可以見到粒序?qū)永淼某霈F(xiàn)。趙老峪地區(qū)凝灰?guī)r中鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示其形成年齡為460±7.1Ma，確定出該地區(qū)火山強烈活動時期為奧陶系，屬島弧環(huán)境。

關(guān)鍵詞：趙老峪組；弧后盆地；凝灰?guī)r；奧陶系

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

富平趙老峪處于鄂爾多斯盆地南部渭北隆起帶東段，發(fā)育奧陶系馬家溝組和趙老峪組，巖性主要為碳酸鹽巖和凝灰?guī)r。趙老峪組是以夾雜有沉凝灰?guī)r為主要標(biāo)志的，凝灰?guī)r主要呈層狀產(chǎn)出，顏色一般為黃綠色或黃灰色，自東向西、自北而南有明顯增多、增厚的趨勢[1]。這一地區(qū)的火山凝灰?guī)r通常為酸性、中酸性、中基性等，因為凝灰?guī)r中的碎屑物質(zhì)比較細(xì)，主體大多為薄的層狀，可以推測出這一地區(qū)距離島弧噴發(fā)處距離比較遠(yuǎn)。加里東期的俯沖深成巖漿作用和趙老峪地區(qū)奧陶統(tǒng)碳酸鹽沉積與凝灰?guī)r沉積綜合分析表明本區(qū)可能為早古生代晚期的華北板塊活動大陸邊緣弧后盆地北部，且是其邊緣部分[2]。因此研究這一地區(qū)的火山凝灰?guī)r年齡測定，可以為分析中奧陶世鄂爾多斯盆地南緣地區(qū)構(gòu)造環(huán)境起到積極作用。迄今為止，國內(nèi)外對該地區(qū)凝灰?guī)r的研究多為碎屑成分、含量等的描述或強調(diào)凝灰?guī)r作為區(qū)域性地層對比標(biāo)志的重要性，但對巖石化學(xué)成分和類型并分析其形成的構(gòu)造背景等方面內(nèi)容卻并未涉及。

2. 趙老峪地區(qū)剖面及巖性分析

趙老峪地區(qū)剖面總導(dǎo)線方位346°，總平距1241m，優(yōu)勢產(chǎn)狀：300°～320°∠15°～55°；主要巖性為馬家溝組灰?guī)r、白云巖，趙老峪組灰?guī)r、白云巖以及凝灰?guī)r；偶見小型向斜和撓曲構(gòu)造；以及少量方解石脈體充填于灰?guī)r中（圖1）。

趙老峪組中夾雜有不同厚度不同規(guī)模的火山凝灰?guī)r，主要為鈣質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，其中石英晶屑具有尖銳的棱角，有的呈骨叉狀；長石呈板狀或不規(guī)則破碎狀，具有尖銳棱角，十分新鮮，無風(fēng)化磨蝕后的痕跡；凝灰?guī)r兩側(cè)發(fā)育有深灰色濁積巖。趙老峪剖面的火山凝灰?guī)r野外露頭顏色十分鮮艷，大部分為黃綠色、棕黃色、灰黃色等，還有少量凝灰?guī)r呈現(xiàn)出紫紅色；而且產(chǎn)出方式不同，有的是層狀，有的是塊狀；這些凝灰?guī)r單層通常厚度在10cm～80cm范圍之內(nèi)，最厚的也可以達(dá)到2m以上，發(fā)育有微細(xì)水平層理和平行層理，偶爾也可以見到粒序?qū)永淼某霈F(xiàn)（圖2）。

3. 形成年齡

對樣品ZL-01采用LA-ICP-MS法定年，共對鋯石進(jìn)行了114個分析點的年齡測定，這些鋯石大部分是無色透明的自形晶體，主要為長柱狀。鋯石顆粒大小為100μm左右，長寬比從1∶1到3∶1不等。CL圖像顯示少數(shù)鋯石具有清晰的結(jié)晶環(huán)帶，反映應(yīng)為巖漿鋯石。樣品U含量為（133～704）×10-6，Th含量為（145～1220）×10-6，Th/U為0.58～1.38，為巖漿鋯石特征。樣品分析點在U-Pb同位素一致圖解中分布相對比較集中，代表趙老峪地區(qū)火山凝灰?guī)r形成年齡。

4. 成因

趙老峪地區(qū)的凝灰?guī)r屬于沉凝灰?guī)r，是由火山碎屑巖向沉積巖的一種過渡類型。火山物質(zhì)含量較正常沉積物要多，一般存在于距噴發(fā)中心有一定距離的地方，凝灰?guī)r位于濁積巖等水下物質(zhì)夾層中，說明本區(qū)凝灰?guī)r存在于水下火山活動地區(qū)?；鹕交页练e之后，混入陸源物質(zhì)、生物碎屑物質(zhì)和化學(xué)沉淀等物質(zhì)聚集混雜形成凝灰?guī)r。

5. 結(jié)論

（1）富平趙老峪凝灰?guī)r形成年齡為460±7.1Ma，為早古生代奧陶世。

（2）水下火山活動形成火山灰，火山灰沉積之后，混入陸源物質(zhì)、生物碎屑物質(zhì)和化學(xué)沉淀等物質(zhì)，它們聚集混雜從而形成凝灰?guī)r。結(jié)合其周圍碳酸鹽巖的形成年齡，可以判斷出沉凝灰?guī)r與島弧火山噴發(fā)有關(guān)，屬弧后盆地環(huán)境。

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