大興安嶺成礦帶中段林西組的地質特征及沉積環(huán)境研究

丁 偉

（遼寧省地質勘查院，遼寧 大連 116100）

大興安嶺地區(qū)成礦帶位于二連～賀根山～扎蘭屯板塊縫合帶的北側，晚古生代地層較發(fā)育，是西伯利亞板塊東南緣陸殼增生帶的組成部分。前人對該地區(qū)研究資料較多，本人有幸參加了內蒙古1：5萬釣魚臺等四幅區(qū)域地質調查工作，結合大興安嶺中段二疊系地層，將自己對大興安嶺地區(qū)成礦帶地質特征及沉積環(huán)境粗淺的認識論述如下，敬請批評指正。

1 成礦帶地質特征

該組為一套海陸交互相碎屑巖組合，形成于板塊碰撞閉合后殘余盆地由削減到消亡的環(huán)境。與下伏格根敖包組及上覆諸地質體均為角度不整合接觸?？偤穸龋?445.21m。根據(jù)礦物間的組合、接觸關系等，可進一步劃分為4個段：

一段（P3l1）主要礦物特性為灰綠、灰黃色中層中粒長石砂巖、灰色粉砂巖、灰紫色薄～中層長石砂巖，夾數(shù)層（3層～4層）核形石灰?guī)r，產(chǎn)碳酸鹽臺地淺灘成因的核形石灰?guī)r以及腕足類化石，同時多層砂巖中含有海綠石，總體反映海陸交互相沉積環(huán)境。疊置厚度510.58m；

二段（P3l2）主要礦物特性為灰黑色粉砂巖、灰黑色長石巖屑砂巖、灰黑色粉砂質板巖等，產(chǎn)Palaeanodonta sp，Palaeomutela sp等，該段灰黑色泥巖為烴源巖賦存層位。總體反映湖沼相沉積環(huán)境。疊置厚度454.12m；

三段（P3l3）主要礦物特性為灰紫色、黃綠色、灰黃色及灰褐色薄-中層中粒長石巖屑砂巖、含礫長石巖屑砂巖等，偶夾紫紅色薄層長石巖屑砂巖等總體反映成礦帶的沉積環(huán)境。疊置厚度1002.57m。

四段（P3l4）主要礦物特性為灰綠色、灰黃色薄層-中層（含海綠石）含礫長石巖屑砂巖夾灰綠色厚層復成分細礫巖、細砂巖、灰色薄層粉砂巖等。產(chǎn)Paracalamites frigidus等，總體反映河湖相沉積環(huán)境。疊置厚度477.94m。

該區(qū)林西組一段發(fā)現(xiàn)了4層形成于碳酸鹽臺地邊緣的核形石灰?guī)r，為東北地區(qū)的首次發(fā)現(xiàn)，具有重要的地質意義。

2 剖面介紹

（1）內蒙古自治區(qū)扎賚特旗額爾吐古生界二疊系上統(tǒng)林西組一段（P3l1）、二段（P3l2）實測剖面介紹如下：

林西組二段（P3l2）厚度454.12m。

28 灰黑色中層粉砂巖 30.81m

27 灰褐色中層含海綠石細粒長石巖屑砂巖21.87m

26 黃褐色中層變質細粒巖屑長石砂巖 87.71m

25 灰黃色變質中細粒長石巖屑砂巖 20.06m

24 灰黑色中層粉砂巖夾灰綠色中層細砂巖65.40m

23 灰褐色含泥質粉砂質細粒長石巖屑砂巖25.21m

22 灰黑色中層含礫細中粒長石巖屑砂巖54.88m

灰黑色黑云母閃長玢巖

21 灰黑色中層細中粒長石巖屑砂巖 102.11m

20 灰綠色中層細中粒長石巖屑砂巖 24.57m

19 灰黑色中層粉砂巖 21.50m

林西組一段（P3l1）厚度510.58m

18 灰綠色中層細粒長石巖屑砂巖 21.02m

17 灰色核形石灰?guī)r 2.98m

16 灰紫色微薄層細粒（含海綠石）長石巖屑砂巖99.40m

15 灰綠色微薄層粉砂巖 4.09m

14 灰綠色中層細中粒長石巖屑砂巖 8.19m

13 灰紫色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 28.03m

12 灰綠色中層細中粒長石巖屑砂巖 49.45m

11 灰褐色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 20.68m斷層破碎帶

10 灰褐色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 37.60m

9 灰色核形石灰?guī)r 3.76m

8 灰褐色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 26.32m

7 灰綠色中層中粒長石巖屑砂巖 43.31m

6 灰色薄-中層中細粒（含海綠石）長石巖屑砂巖46.10m

5 灰紫色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 9.19m

4 灰色核形石灰?guī)r 8.56m

3 灰紫色薄-中層含泥質粉砂質細粒長石巖屑砂巖12.94m

2 灰綠色薄-中層細粒長石巖屑砂巖 24.77m斷層破碎帶

1 灰綠色中層細粒巖屑長石砂巖 64.19m

～～～～～～角度不整合～～～～～～

下伏：格根敖包組三段（C2g3）灰褐色凝灰質含礫砂質泥巖。

圖1 內蒙古自治區(qū)扎賚特旗額爾吐古生界二疊系上統(tǒng)林西組一段（P3l1）、二圖1林西組三四段古生圖1扎賚特旗額爾吐古生界二疊系上統(tǒng)林西組三段（P3l2）實測剖面

圖2 內蒙古自治區(qū)扎賚特旗額爾吐古生界二疊系上統(tǒng)林西組三段（P3l3）、四段（P3l4）實測剖面

（2）內蒙古自治區(qū)扎賚特旗額爾吐古生界二疊系上統(tǒng)林西組三段（P3l3）、四段（P3l4）實測剖面（圖1）。

上覆：瑪尼吐組一段（J3mn1）灰色沉火山角礫巖。

林西組四段（P3l4）厚度477.94m。

88 灰綠色厚層復成分礫巖 22.46m

87 灰綠色中層角礫狀泥巖 43.39m

86 灰黑色薄層含粉砂質泥巖 14.00m

85 灰綠色厚層復成分細礫巖 9.48m

84 灰褐色中層灰質不等粒長石巖屑砂巖 13.68m

83 灰綠色中層鐵質膠結中粗粒長石巖屑砂巖 42.83m

82 灰褐色薄-中層鐵質鈣質膠結含礫中粗粒長石巖屑砂巖 21.82m

81 灰褐色中層鐵質鈣質膠結含礫中粗粒長石巖屑砂巖 19.79m

80 灰褐色中層鐵質鈣質膠結含礫粗中粒長石巖屑砂巖夾礫巖 23.61m

79 灰綠色中層鐵質膠結中粗粒長石巖屑砂巖 31.85m

78 灰綠色中厚層鈣質膠結粗中粒長石巖屑砂巖31.85m

77 灰綠色薄-中層粉砂巖 2.83m

76 灰綠色中-厚層鐵質膠結含礫中粗粒長石巖屑砂巖

夾含礫粗中粒（含海綠石）長石巖屑砂巖 25.43m

75 灰褐色中層鐵質膠結粗中粒長石巖屑砂 33.90m

74 灰綠色薄-中層鐵質膠結細中粒長石巖屑砂巖57.13m

73 灰綠色薄層含泥質粉砂質細粒長石巖屑砂巖15.56m

72 灰褐色薄-中層鐵質膠結細中粒（含海綠石）長石巖屑砂巖 14.85m

灰黑色含礫亞砂土

71 灰褐色薄-中層鐵質膠結含礫中粗粒長石巖屑砂巖 25.75m

70 灰綠色中層鐵質膠結含礫粗中粒長石巖屑砂巖27.73m

林西組三段（P3l3）厚度1002.57m

69 紫紅色薄層鐵質膠結細粒長石巖屑砂巖26.74m

68 灰褐色薄-中層鐵質膠結含礫中粗粒長石巖屑砂巖 38.97m

67 灰黃色薄-中層鐵質膠結細中粒長石巖屑砂巖夾含礫長石巖屑砂巖 20.46m

66 灰褐色薄-中層鐵質膠結粗中粒長石巖屑砂巖夾細粒長石巖屑砂巖 26.31m

65 灰褐色薄-中層鐵質膠結中粒長石巖屑砂巖95.49m

64 紫灰色薄-中層中粒長石巖屑砂巖 39.79m

63 灰紫色薄層粉砂質細粒長石巖屑砂巖 28.55m

62 灰黃色中層中粒長石巖屑砂巖與灰紫色薄層粉砂巖互層 172.05m

61 深灰色中層含礫中粒長石巖屑砂巖 8.78m

60 灰紫色薄層粉砂巖 35.13m

59 灰紫色中層細粒長石巖屑砂巖 61.79m

58 灰黃色薄層粉砂巖 14.00m

57 灰褐色薄層細粒長石巖屑砂巖 42.78m

56 黃綠色中層細粒長石巖屑砂巖 6.82m

55 灰紫色中層含礫中粒長石巖屑砂巖 24.66m

54 灰紫色中層細粒長石巖屑砂巖 16.14m

53 黃綠色中層細粒長石巖屑砂巖 30.80m

52 灰綠色中層中粒長石巖屑砂巖 11.78m

51 灰紫色薄層粉砂巖 4.53m

50 灰紫色中層含礫中粒長石巖屑砂巖 4.08m

斷層角礫巖

49 灰紫色中層含礫中粒長石巖屑砂巖 3.29m

48 黃綠色中層中粒長石巖屑砂巖 5.49m

47 灰紫色中層含粘土質微細砂粉砂巖 3.66m

46 黃綠色中層中粒長石巖屑砂巖 2.93m

45 灰紫色薄層粉砂巖 2.93m

44 黃綠色中層中粒長石巖屑砂巖 3.66m

43 灰綠色薄層粉砂巖 10.25m

42 灰紫色薄層粉砂巖 3.66m

41 紫灰色中層中粒長石巖屑砂巖 40.42m

斷層角礫巖

40 灰綠色薄層細粒長石巖屑砂巖 29.47m

39 灰黃色中層含礫細砂巖 6.81m

38 灰褐色中層細粒長石巖屑砂巖 6.81m

37 灰黃色中層中粒長石巖屑砂巖 4.77m

深灰色閃長玢巖

36 灰黃色中層中粒長石巖屑砂巖 7.35m

35 灰褐色中層細粒長石巖屑砂巖 8.98m

34 灰黃色中層中粒長石巖屑砂巖 18.67m

斷層角礫巖

33 灰黃色中層中粒長石巖屑砂巖 3.97m

32 黃褐色薄層粉砂巖 11.91m

灰黃色細粒石英二長閃長巖

31 黃褐色薄層粉砂巖 27.57m

30 灰黃色中層細粒長石巖屑砂巖 28.56m

深灰色細粒石英二長閃長巖

29 灰黃色中層細粒長石巖屑砂巖 61.76m

3 沉積環(huán)境探討

該組的研究程度很高，前人多認該研究區(qū)域是陸相沉積，本次工作在大量研究總結前人工作成果的基礎上，通過對礦化帶地質調查、剖面測制、層序調查、粒度分析、礦物鑒定等綜合研究，并通過碳酸鹽、稀土光譜、微量元素等分析古環(huán)境，認為林西組沉積環(huán)境早期為海陸交互相環(huán)境，中晚期為河湖相環(huán)境。

（1）本組礦物組合劃分一段（海陸交互相）、二段（湖沼相）、三段（河湖相）、四段（河湖相），總體反映碎屑物向上變粗、層變厚的進積型地層層序。以碎屑巖（偶夾內源碎屑巖）、陸相碎屑巖（湖沼相、河湖相）為主，二段、三段和四段可與區(qū)域上林西組礦物組合完全對比，工作區(qū)新劃分出一段海陸交互相沉積，完善了林西組的層序完整性，使大興安嶺地區(qū)礦化帶的沉積環(huán)境及物質組成從殘余盆地～消減～結束構成了一套完整的體系。

（2）本次工作對該組的一段、三段砂巖取樣做了粒度分析，結果經(jīng)投圖比對，反映一段砂巖形成于碳酸鹽臺地淺灘或邊緣淺灘的波浪帶淺海環(huán)境、二段砂巖形成于河流相水體能量相對較高的邊灘環(huán)境。

（3）本次工作在該組二段灰黑色薄層粉砂巖采集到古米臺蚌Palaeomutela sp。經(jīng)沈陽地質研究所楊雅君教授鑒定認為，Paracalamites frigidus主要出現(xiàn)在林西組；Palaeanodonta sp和Palaeomutela sp兩者為典型晚二疊世雙殼組合P-P組合的代表性分子，屬生物礦物體。

（4）本次工作在該組一段、二段中發(fā)現(xiàn)了4層核形礦物，其中第1層～3層核形礦物經(jīng)過吉林大學張梅生教授鑒定，認為形成于碳酸鹽臺地淺灘或碳酸鹽臺地邊緣淺灘的海相環(huán)境。另外在第4層核形石灰?guī)r中經(jīng)河北省地質調查所化驗室鑒定發(fā)現(xiàn)腕足、介形蟲生物礦體。說明該組一段沉積時期有海相環(huán)境，可能為海陸交互相。

（5）該組一段的砂礦物質經(jīng)鑒定，礦物成分中有海綠石，海綠石多認為是海相環(huán)境的產(chǎn)物。

圖3 林西組區(qū)域對比柱狀圖

（6）有研究表明（李福來2009年），一些碳酸鹽、稀土光譜、微量元素等能夠輔助分析古環(huán)境。如鍶元素及鍶鋇比、硼鎵比可判別古鹽度；銣鉀比可判斷水體的開闊程度；V/V+Ni比值能反映沉積環(huán)境的氧化還原條件。本次區(qū)調在這方面也做了初步工作，可以得出本組核形礦物形成于海相、半咸水、開闊的還原環(huán)境。

綜上研究表明，該組形成環(huán)境早期為海陸交互相環(huán)境，中晚期為河湖相環(huán)境。

4 區(qū)域對比及時代討論

大興安嶺成礦帶區(qū)域調工作者在不同地區(qū)的地質調查中，除引用林西組外，同時將不同地區(qū)的陸相砂板巖分別創(chuàng)名為陶海營子組、洪浩爾壩組、碧流臺組、北大山組、索倫組和孫家墳組等。

內蒙古地質礦產(chǎn)局1：20萬索倫軍馬場幅區(qū)調報告（1990年）將該套地層劃歸上二疊統(tǒng)索倫組；《內蒙古自治區(qū)區(qū)域地質志》（1991年）、《內蒙古自治區(qū)巖石地層》（1996年）將其劃歸上二疊統(tǒng)林西組。

從已知的資料分析大興安嶺地區(qū)林西組存在三個比較大的沉積中心，以林西一帶為南部沉積中心，以興安盟大石寨～索倫一帶為中部沉積中心，以呼倫貝爾盟阿榮旗～巴林一帶為北部沉積中心。本區(qū)位于中部沉積中心，其特征是地層厚度較大，沉積構造較好，含豐富的植物化石和雙殼類化石，尤其在底部出現(xiàn)一套碎屑巖夾碳酸巖的組合，更加完善了林西組層序的完整性。

1：20萬蘑菇氣幅（2012年）工作采集到大量的雙殼動物化石，主要有Palaeomutela sp.古米臺蚌和Palaeonodanta sp.古無齒蚌。經(jīng)吉林大學地球科學學院古生物教研室趙達教授鑒定，屬于晚二疊世。

1：5萬蛤蟆溝等四幅（2015年）工作采取了大量的生物化石，建立了生物地層單位：

（1）植物礦物質組成的生物地層：Callipleris-Noeggerathiopsis組合帶。

該組合帶的主要代表為Callipleris zelleri，callipleris obese，Noeggerathiopsis syovaensis，N.sp，pecopteris，anbangensis，paracalamilers sp.等。其中前兩個屬是安加拉植物群的主要組成部分，是晚二疊世安加拉植物群的典型代表，是俄羅斯遠東地區(qū)晚二疊世最常見的植物礦物質，對應的礦石地層為林西組中上部。早二疊世的哲斯組海相剛剛結束，晚二疊世火山活動間歇或結束時形成沼澤相，而氣候溫暖濕潤，植物茂盛，其間形成炭質成分高的黑色泥砂質巖石，植物化石保存較好且很發(fā)育，在大興安嶺從南部的林西到北部的巴林，長達近千公里的分布區(qū)，本區(qū)位于中部，即索倫-大石寨地區(qū)，該植物礦物質組合帶在該區(qū)十分發(fā)育。

（2）雙殼類礦物質組成的生物地層：palaeomutelapalaeanodonta組合帶。

從1931年以來，經(jīng)多人次多單位的采集和鑒定，對成礦物質的命名不盡一致，但總體是以palaeomutela和palaeanodonta為主，因此應該綜合應用這一用法，其中Solonodon，Hingandon，Carbonica？等屬名應分別歸入組合帶的屬內。

該組合帶的主要代表為Palaeanodonta，cf，longissima，Palaeomutela.sp，Mrasiella sp.，palaeomutela subrectangularis，Mrasiella sp.等。如果按照前人的資料，該組合帶還有Solonodon，Triangnlatum，Carbonica？ khinganensis，Casoronensis，Palaeomutela Chohi，P.hahaiensis，Hinganodon trigangnlatum，H.Subcentralum，H.Solonensis，Neonueulites linxiensis等，在俄羅斯主要產(chǎn)于韃靼組及卡贊組頂部，韃靼組的年代為晚二疊世，卡贊組中下部為年代為早二疊世晚期，其頂部年代為晚二疊世，與林西組的年代一致。

工作區(qū)內該組總體可與區(qū)域上林西組對比，本次工作確定其成巖時代主要是依據(jù)礦物組合特征、古生物化石和同位素測年。

（1）本組的礦物組合特征、產(chǎn)出狀態(tài)及其與諸地質體的接觸關系，可以與區(qū)域上本組進行對比（圖3）。

（2）本次工作采集到古無齒蚌Palaeanodonta sp，古米臺蚌Palaeomutela sp，以及寒帶副蘆木Paracalamites frigidus生物礦物體，經(jīng)沈陽地質研究所楊雅君教授鑒定認為，Paracalamites frigidus主要出現(xiàn)在林西組；Palaeanodonta sp和Palaeomutela sp兩者為典型晚二疊世雙殼組合P-P組合的代表性分子，時代為晚二疊世。

（3）本次工作在一段粉砂巖和四段砂巖分別采取碎屑礦物，獲得LA-ICP-MS、U-Pb年齡分別為246.6Ma±2.5 Ma和253.4Ma±1.5 Ma。

根據(jù)該組的礦物組合特征、接觸關系、古生物化石、同位素測年資料及區(qū)域對比，將該組的時代置于晚二疊世。

5 結語

（1）通過資料分析大興安嶺地區(qū)存在三個比較大的沉積中心，以林西一帶為南部沉積中心，以興安盟大石寨～索倫一帶為中部沉積中心，以呼倫貝爾盟阿榮旗-巴林一帶為北部沉積中心。大興安嶺地區(qū)礦化帶位于中部沉積中心，其特征是地層厚度較大，沉積構造較好，含豐富的植物化石和雙殼類礦物質，尤其在底部出現(xiàn)一套碎屑礦物夾碳酸巖的組合，更加完善了林西組層序的完整性。

（2）該區(qū)林西組一段發(fā)現(xiàn)了4層形成于碳酸鹽臺地邊緣的核形礦物，為東北地區(qū)的首次發(fā)現(xiàn)，具有重要的地質意義。

致謝：在野外地質調查期間得到遼寧省地質勘查院內蒙項目組同仁的鼎力相助，在此表示衷心感謝！