碎屑重礦物分析對內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世壽山溝組的物源指示及構(gòu)造意義

張英利，郭現(xiàn)輕，孫立新，馬收先，施立志

(1. 中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所 自然資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100037； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)調(diào)查中心， 天津 300170)

內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世為興蒙造山帶的組成部分。前人研究表明，興蒙造山帶是中亞造山帶的重要組成部分，受古亞洲洋的影響經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程(李錦軼等， 2019； Xiaoetal., 2020)。對于早二疊世古亞洲洋關(guān)閉與否一直存在爭論： ① 認(rèn)為古亞洲洋在早二疊世已經(jīng)關(guān)閉(徐備等， 2014； Zhaoetal.， 2017； 張焱杰等， 2018)， 形成了大陸裂谷相關(guān)的沉積物和巖漿巖等，早二疊世沉積記錄反映大陸裂谷環(huán)境，西烏旗南的輝綠巖地球化學(xué)特征也支持這一認(rèn)識(Zhuetal.， 2017)； ② 認(rèn)為古亞洲洋在早二疊世未關(guān)閉(Luetal., 2020； Wangetal.， 2020； Xiaoetal.， 2020)。隨著研究的進(jìn)一步深入，又有復(fù)式增生造山的模式提出(Xiaoetal.， 2018， 2020)。Xiao等(2003， 2018)將古生代興蒙造山帶劃分出多個(gè)島弧-增生雜巖單元，將西烏旗地區(qū)確定為寶力道島弧-增生雜巖大地構(gòu)造單元(圖1)。受早二疊世古亞洲洋俯沖影響，西烏旗為弧后盆地(Xiaoetal.， 2003； 張曉飛等， 2018； Wangetal.， 2020)。與此同時(shí)，西烏旗地區(qū)侵入巖的地球化學(xué)特征呈現(xiàn)出島弧特征(劉銳等， 2016； 劉敏等， 2017； 王金芳等， 2018)。

西烏旗地區(qū)早二疊世壽山溝組因發(fā)育油氣較好的烴源巖——深灰色厚層泥巖受到關(guān)注(公繁浩等， 2013a)。目前，對壽山溝組的物源已有大量研究，但仍存在不同觀點(diǎn)： ① 碎屑鋯石U-Pb年齡表明壽山溝組的物源來自南側(cè)和北側(cè)，即主要來自于蘇尼特左旗—錫林浩特—西烏旗一帶早石炭世末—晚石炭世巖漿弧及賀根山—東烏旗一帶(張曉飛等， 2018)； ② 碎屑鋯石U-Pb年齡表明其源自南側(cè)，即主要來自于蘇尼特左旗—錫林浩特—西烏旗一帶早石炭世晚期—晚石炭世巖漿弧，部分來自烏蘭浩特地區(qū)大石寨組火山巖(鄭月娟等， 2013)； ③ 碎屑鋯石U-Pb年齡結(jié)果表明，物源來自南側(cè)島弧巖漿巖(Wangetal.， 2020)； ④ 碎屑巖的地球化學(xué)分析結(jié)果，壽山溝組沉積物主要來源于長英質(zhì)巖石，并混有少量鐵鎂質(zhì)火山巖，巖漿巖年齡幾乎接近沉積時(shí)代(Luetal.， 2020)，源巖構(gòu)造背景為大陸島弧(Lietal.， 2012； Luetal.， 2020)。

物源分析是盆地分析的重要內(nèi)容(Walsh， 2016； Chewetal.， 2020)，可以獲取源區(qū)母巖、構(gòu)造單元特征和構(gòu)造環(huán)境等相關(guān)資料，尤其是碎屑重礦物，例如電氣石、尖晶石和石榴子石等(Henry and Guidotti， 1985； Arai， 1992； Yanetal.， 2014， 2019； Chewetal.， 2020)，由于其相對穩(wěn)定，已成為沉積物源分析的重要手段之一。通過碎屑重礦物的物源分析，可以判斷沉積期的構(gòu)造背景。

本文以西烏旗壽山溝組碎屑巖為研究對象，詳細(xì)分析其重礦物特征，恢復(fù)古水流方向，確定沉積物搬運(yùn)方向，以闡明西烏旗地區(qū)壽山溝組的物源特征，探討壽山溝組形成的構(gòu)造環(huán)境，分析古亞洲洋關(guān)閉的時(shí)限，進(jìn)而為區(qū)域構(gòu)造演化提供基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于賀根山斷裂以南，西拉木倫河斷裂以北，屬于寶力道島弧-增生雜巖構(gòu)造單元(圖1a; Xiaoetal.， 2003)。寶力道島弧-增生雜巖構(gòu)造單元中島弧主要由晚石炭世不同程度變形的花崗閃長巖、石英閃長巖和花崗閃長巖等組成(Chenetal.， 2000； Xiaoetal.， 2003)。寶力道島弧南側(cè)(蘇尼特左旗附近)原前寒武紀(jì)巖石構(gòu)成增生雜巖，在島弧北側(cè)與島弧同時(shí)的火山-沉積巖形成于島弧和弧后環(huán)境(Xiaoetal.， 2003)。

西烏旗地區(qū)主要出露錫林郭勒雜巖、蛇綠巖、石炭-二疊紀(jì)以及中新生代地層(圖1b)。錫林郭勒雜巖由中元古代-古生代不同變質(zhì)程度的黑云片麻巖、變粒巖、石英巖、花崗片麻巖以及斜長角閃巖等組成(孫俊俊等， 2012； 周文孝等， 2013； Lietal.， 2014)。蛇綠巖分布在北部的梅勞特烏拉和南部的迪彥廟，梅勞特烏拉蛇綠巖形成于晚石炭世(李英杰等， 2015)，迪彥廟蛇綠巖形成于早石炭世—晚石炭世(Songetal.， 2015； Lietal.， 2018)。晚石炭世地層主要出露本巴圖組和阿木山組，本巴圖組為玄武巖、安山巖和英安巖夾碎屑巖，阿木山組為一套海相碳酸鹽巖夾碎屑巖(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1996)。二疊紀(jì)地層主要出露壽山溝組、大石寨組和哲斯組。壽山溝組主要為一套碎屑巖，可分為一段和二段。一段為黃灰色、灰色黑色礫巖、含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖等(圖2a)。在哈日根臺以東的罕烏拉，壽山溝組一段見有凝灰?guī)r(Wangetal.， 2020)，根據(jù)哈日根臺南的壽山溝組一段砂巖交錯(cuò)層理恢復(fù)的古水流指示物源來自于南部(圖1b)。壽山溝組二段以灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和粉砂巖為主(圖2b)，局部夾安山巖(施立志等， 2020)或流紋巖和火山碎屑巖(Wangetal.， 2020)。壽山溝組上覆的大石寨組由玄武巖、安山巖、流紋巖等組成。哲斯組下部為厚層灰?guī)r，上部為碎屑巖夾灰?guī)r透鏡體等(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1996)。中新生代地層主要為酸性火山熔巖、火山碎屑巖和碎屑巖(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1996)。

研究區(qū)壽山溝組主體為一套陸源碎屑巖。BY剖面位于啥日根臺(圖1b)， 為壽山溝組一段(圖2a)， 主要由深灰色砂巖和薄層粉砂巖、泥巖組成。底部由灰色塊狀顆粒支撐礫巖組成， 礫巖局部為基質(zhì)支撐。礫徑較大， 從幾厘米至米級。礫石分選較差， 磨圓較好， 呈次圓狀。顆粒間無定向排列， 主要是顆粒流搬運(yùn)過程中攜帶高濃度顆粒的流體快速分散所致(Mutti and Ricci Lucchi， 1978； Stowetal.， 1982； Lowe， 1982)。深灰色砂巖發(fā)育平行層理和正粒序?qū)永?。粉砂巖、泥巖發(fā)育水平層理， 可見遺跡化石和自形較好的黃鐵礦。深灰色砂巖和粉砂巖、泥巖等構(gòu)成鮑瑪序列的不同層段。剖面下部砂巖為塊狀， 為不同高密度流體轉(zhuǎn)換過程的產(chǎn)物(Haughtonetal.， 2003)。剖面頂部由灰色、灰白色基質(zhì)支撐礫巖(Gmm)組成， 分選較差， 磨圓度較好， 呈次圓狀， 為碎屑流成因(Nemec and Steel， 1984)。YJ剖面位于西烏旗東北(圖1b)， 為壽山溝組二段(圖2b)， 以灰綠色薄層泥巖為主， 夾灰綠色薄層粉砂巖。泥巖呈現(xiàn)弱水平層理。

圖2 內(nèi)蒙古西烏旗壽山溝組沉積序列圖(a、b)、交錯(cuò)層理(c)和樣品顯微特征(d、e)

巖相分析表明， 壽山溝組整體沉積環(huán)境為半深海-深海環(huán)境， 與前人分析塔賓廟林場的沉積環(huán)境基本一致(公繁浩等， 2013b)， 且符合遺跡化石指示的環(huán)境特征(黃欣等， 2013)。顯微鏡下顯示， 砂巖碎屑顆粒主要由次棱角狀石英和巖屑組成， 長石較少， 其中巖屑主要由火山巖巖屑組成(圖2d)。泥巖碎屑顆粒磨圓度較差(圖2e)， 石英顆粒較大。

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2 樣品采集和分析方法

2.1 樣品采集

根據(jù)壽山溝組的區(qū)域分布和巖性特點(diǎn)進(jìn)行了采樣， 其中壽山溝組一段砂巖樣品BY1和BY2采自哈日根臺BY剖面(44°35′41″， 118°30′40″)， 二段粉砂巖樣品YJ1和YJ2采自西烏旗東北YJ剖面(44°38′16″， 117°38′13″)， 具體位置見圖1和圖2。4個(gè)樣品均進(jìn)行了重礦物鑒定分析， 另在此基礎(chǔ)上， 又對在BY1和YJ1兩個(gè)樣品中挑選出的電氣石、尖晶石和石榴子石單礦物進(jìn)行了電子探針成分分析。

2.2 電子探針

電子探針測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子探針實(shí)驗(yàn)室完成， 儀器型號為JXA-8230， 測試加速電壓為20 kV， 電流為20 nA， 束斑直徑為5 μm。測試使用的標(biāo)樣為天然樣品和人工合成氧化物， 包括石英(Si)、斜長石(Na)、硬玉(Al)、赤鐵礦(Fe)、金紅石(Ti)、紅鈦錳礦(Mn)、鎂鋁榴石(Mg)、磷灰石(Ca)、鉀長石(K)等。所有數(shù)據(jù)經(jīng)過ZAF法校正。

基于31個(gè)氧原子(Henryetal.， 2011)采用Excel經(jīng)驗(yàn)公式對電氣石數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。尖晶石數(shù)據(jù)采用CALCMIN excel程序(Brandelik， 2009)進(jìn)行處理?；?個(gè)陽離子和12個(gè)氧原子， 對石榴子石進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 將其劃分為6個(gè)端員， Fe2+和Fe3+的含量根據(jù)石榴子石的公式計(jì)算。

3 重礦物分析結(jié)果

3.1 重礦物組成

壽山溝組一段砂巖重礦物主要由赤-褐鐵礦、尖晶石和鋯石組成， 其余為磷灰石、電氣石、磁鐵礦等。壽山溝組二段砂巖重礦物主要為尖晶石和鋯石， 其余包括磷灰石、赤褐鐵礦和石榴子石(表1)。尖晶石、磁鐵礦等指示母巖為基性巖， 石榴子石指示母巖為變質(zhì)巖。重礦物CZi指數(shù)[CZi=100×尖晶石/(鋯石+尖晶石)]很高， 介于59～81之間， 表明基性巖的物源占主導(dǎo)(Morton and Hallsworth， 1994)。因此， 壽山溝組一段和二段砂巖物源區(qū)以巖漿巖和變質(zhì)巖為主。一段至二段砂巖重礦物組成變化明顯， 鋯石、尖晶石和石榴子石的含量增多， 而赤-褐鐵礦的含量減少。重礦物組成除了主要受物源區(qū)的巖石類型控制之外， 也可能與樣品的粒度、沉積環(huán)境及成巖作用有關(guān)(Morton and Hallsworth， 2007； Garzantietal.， 2009)。

表1 內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世壽山溝組重礦物組成 wB/%

3.2 電子探針測試

3.2.1 電氣石

電氣石樣品的電子探針成分分析結(jié)果列于表2。從圖像可以看出， 壽山溝組一段砂巖(BY1)中電氣石主要呈黃色和褐黃色(圖3a)， 指示其可能來自不同類型的巖石。電氣石呈棱角狀-次棱角狀， 表明為近源沉積。背散射圖像表明其沒有明顯的成分分帶。電氣石探針結(jié)果顯示， 其主要為堿性系列(圖3b)， 成分主要為黑電氣石和鎂電氣石， 且兩種類型的電氣石個(gè)數(shù)比基本相當(dāng)(圖3c)。

圖3 內(nèi)蒙古西烏旗壽山溝組一段砂巖碎屑電氣石BSE圖像(a)、主量元素三元分類(b)和二元分類(c)圖(底圖據(jù)Henry et al.， 2011)

表2 內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世壽山溝組砂巖電氣石電子探針數(shù)據(jù)表 wB/%

3.2.2 尖晶石

尖晶石樣品的電子探針成分分析結(jié)果列于表3。由圖4a、4b可見， 尖晶石呈次棱角狀-次圓狀， 表明部分源巖經(jīng)歷了一定距離的搬運(yùn)。電子探針分析結(jié)果顯示，Cr#>0.5， Mg#介于0.02～0.78之間。壽山溝組 TiO2的含量變化較大， 一段為0.22%～1.08%， 二段為0.23%～0.75%， 大多數(shù)超過0.2%， 為火山巖成因(圖4c)。

表3 內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世壽山溝組砂巖尖晶石電子探針數(shù)據(jù)表 wB/%

圖4 壽山溝組砂巖碎屑尖晶石背散射圖像(a、b)和成因類型[c， 據(jù)Lenaz等(2000)]

3.2.3 石榴子石

表4 內(nèi)蒙古西烏旗早二疊世壽山溝組砂巖石榴子石電子探針數(shù)據(jù)表 wB/%

圖5 西烏旗壽山溝組二段砂巖碎屑石榴子石背散射圖像(a)和成分三角圖(b、c， 據(jù)Mange和Morton， 2007)

4 物源區(qū)及構(gòu)造意義

基于交錯(cuò)層理的古水流分析可以指示沉積物的供給方向(Potter and Pettijohn， 1977； Miall， 2000)。校正后壽山溝組一段砂巖發(fā)育的交錯(cuò)層理(圖2c)指示其物源主要來自于南側(cè)(圖1b)。

4.1 源區(qū)巖石類型

黑電氣石(鋰電氣石系列)源自花崗巖， 以富鐵為特征， 電氣石形成于巖體分異演化的晚期階段； 鎂電氣石主要來自于變沉積巖(Henry and Guidotti， 1985)， 在粗粒碎屑巖的成巖過程中， 變質(zhì)作用使得流體進(jìn)入顆粒孔隙中， 形成電氣石。根據(jù)Al-Fe-Mg圖解劃分， 壽山溝組一段電氣石物源以貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖(B區(qū)域)、變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖(D和E區(qū)域)為主(圖6a)。Ca-Fe-Mg圖解則表明主要來自于貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖(區(qū)域2)、貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖(區(qū)域4)(圖6b)。

圖6 內(nèi)蒙古西烏旗壽山溝組砂巖碎屑電氣石成分劃分圖解(底圖據(jù)Henry和Guidotti， 1985)

根據(jù)尖晶石中TiO2、Cr和Al的相互關(guān)系， 劃分出不同巖漿巖的TiO2和Cr/(Cr+Al)特征(圖7a)， 壽山溝組一段和二段尖晶石位于島弧玄武巖和洋中脊玄武巖區(qū)域。受熔巖成分、八面體占位和冷卻速率影響， 不同環(huán)境的尖晶石特征明顯， 而尖晶石中的TiO2和Al2O3含量與熔巖成分具有很好的相關(guān)性(Kamenetskyetal.， 2001)。在以TiO2和Al2O3含量為標(biāo)準(zhǔn)的判別圖解中， 壽山溝組一段和二段尖晶石主要位于島弧玄武巖， 少量位于洋中脊玄武巖區(qū)域(圖7b)。Fe3+-Cr-Al圖解則顯示， 大部分尖晶石落于島弧玄武巖、洋中脊和大洋溢流玄武巖以及大陸溢流玄武巖的疊合區(qū)域(圖7c)。

基于石榴子石的物源區(qū)判別圖解(圖8)， 壽山溝組二段樣品YJ1主要來自于高級變基性巖， 少部分為麻粒巖相和角閃巖相的變沉積巖和中酸性火山巖。

圖8 西烏旗壽山溝組砂巖碎屑石榴子石物源巖石判別圖解(Mange and Morton， 2007)

4.2 源巖

猴頭廟附近的花崗巖、閃長巖等年齡為330～295 Ma(劉建峰等， 2009； 劉銳等， 2016； 劉敏等， 2017； Liuetal.， 2018)， 前進(jìn)場西部花崗巖的侵入年齡為320～287 Ma(Wuetal.， 2011； 王新宇等， 2013)，迪彥廟蛇綠巖中斜長花崗巖年齡為328.6±2.1 Ma和327.1±2.1 Ma (Lietal.， 2018)。 這些花崗巖類可能為壽山溝組一段的物源區(qū)。同時(shí)阿木山組、本巴圖組以及下伏錫林郭勒雜巖中分布的變沉積巖也可能是電氣石的來源。

由于尖晶石主要來自于基性-超基性巖漿巖， 且呈次棱角狀-次圓狀， 說明部分經(jīng)歷搬運(yùn)。根據(jù)研究區(qū)的區(qū)域巖石類型分布， 研究區(qū)南的迪彥廟蛇綠巖包括白音布拉拉和南部孬來可吐蛇綠巖， 主要由橄欖巖、玄武巖、細(xì)碧巖、角斑巖等組成(李英杰等， 2013)， 其具有MORB特征， 為壽山溝組的物源區(qū)巖石(圖7b)。西烏旗本巴圖組的玄武巖(劉建峰， 2009； 李瑞杰， 2013)形成于巖漿弧環(huán)境。另外， 錫林郭勒雜巖中發(fā)育的斜長角閃巖(原巖為變基性火山巖)形成于島弧環(huán)境(Lietal.， 2014； 康健麗等， 2016)。這些基性巖漿巖都可能是壽山溝組的物源區(qū)。

圖7 西烏旗早二疊世壽山溝組尖晶石源巖構(gòu)造背景判別圖

石榴子石指示物源主要來自于高級變基性巖， 少量為變沉積巖。根據(jù)研究區(qū)巖石地層， 本巴圖組和阿木山組巖石輕微變質(zhì)。而錫林浩特雜巖由一套片麻巖夾層狀斜長角閃巖、磁鐵石英巖和變粒巖等變質(zhì)巖組成， 變質(zhì)程度達(dá)到角閃巖相， 其原巖包括基性火山巖(玄武巖)、雜砂巖等(葛夢春等， 2011； 孫俊俊等， 2012； 周文孝等， 2013)。因此， 石榴子石主要來自于錫林郭勒雜巖。

壽山溝組的電氣石、尖晶石和石榴子石物源區(qū)巖石類型表明， 研究區(qū)南部的花崗巖類、阿木山組沉積巖、本巴圖組的基性火山巖和沉積巖、蛇綠巖和錫林郭勒雜巖等為潛在的物源區(qū)。但阿木山組發(fā)育的基性火山巖形成于大陸裂谷環(huán)境(Zhuetal.， 2017)， 未為尖晶石提供物源， 故壽山溝組的物源區(qū)不包括阿木山組。因此， 壽山溝組物源來自南部的花崗巖類、本巴圖組、錫林郭勒雜巖和迪彥廟蛇綠巖等。根據(jù)壽山溝組重礦物組成和物源分析結(jié)果， 從壽山溝組一段至二段， 物源區(qū)巖石從花崗巖、迪彥廟蛇綠巖、本巴圖組玄武巖和錫林郭勒雜巖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈蠌R蛇綠巖、本巴圖組玄武巖和錫林郭勒雜巖， 且錫林郭勒雜巖的含量逐漸增加。

4.3 構(gòu)造意義

關(guān)于早二疊世西烏旗地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境一直存在爭議：根據(jù)沉積序列和巖石組合判斷其屬于裂谷環(huán)境(徐備等， 2014； Zhaoetal.， 2017； 張焱杰等， 2018)， 輝綠巖地球化學(xué)特征指示其為裂谷環(huán)境(Zhuetal.， 2017)， 花崗巖等地球化學(xué)特征指示其為古亞洲洋向北俯沖的島弧環(huán)境(王新宇等， 2013； 劉銳等， 2016； 劉敏等， 2017； 王金芳等， 2018)， 西烏旗猴頭廟和前進(jìn)場花崗巖指示其為后碰撞伸展環(huán)境(Wangetal.， 2018)， 根據(jù)壽山溝組砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡及物源分析推測其為弧后盆地(Wangetal.， 2020)。

根據(jù)上述物源區(qū)巖石類型的成因分析， 壽山溝組物源區(qū)猴頭廟部分花崗巖(年齡為330～282 Ma)形成于島弧(劉建峰等， 2009； 王新宇等， 2013， 劉敏等， 2017)。迪彥廟蛇綠巖主要包括白音布拉拉和南部孬來可吐蛇綠巖， 主要由橄欖巖、玄武巖、細(xì)碧巖、角斑巖等組成(李英杰等， 2013)， 蛇綠巖中達(dá)哈特玄武巖鋯石U-Pb年齡為333.4±8.5 Ma， 蛇綠巖中輝長巖和玄武巖的鋯石U-Pb年齡為346±2 Ma和304±4 Ma(Songetal.， 2015)。白音布拉格蛇綠巖中輝長巖、玄武巖巖石地球化學(xué)特征指示達(dá)哈特玄武巖兼具洋中脊和島弧雙重特征， 更像洋中脊， 與馬里亞納前弧玄武巖相一致(李英杰等， 2013， 2018； Lietal.， 2018)。西烏旗本巴圖組火山巖由玄武巖、安山巖和流紋巖等組成， 形成時(shí)代為336±2 Ma(李瑞杰， 2013)或318±3 Ma(劉建峰， 2009)， 形成于巖漿弧環(huán)境。另外， 錫林郭勒雜巖中發(fā)育斜長角閃巖(原巖為變基性火山巖)年齡為334～319 Ma， 形成于島弧環(huán)境(Lietal.， 2014， 2017； 康健麗等， 2016)。

從壽山溝組一段至二段的物源區(qū)巖石成因分析， 源區(qū)巖石形成于島弧環(huán)境或弧前環(huán)境， 源區(qū)巖石年齡330～282 Ma。西烏旗東部壽山溝組下部凝灰?guī)r年齡為320.1±0.82 Ma， 上部流紋巖年齡為280.15±0.76 Ma(Wangetal.， 2020)， 壽山溝組沉積物年齡與部分物源區(qū)的年齡重疊， 因此壽山溝組沉積物形成于島弧相關(guān)盆地。壽山溝組沉積物來源于南部的島弧和弧前構(gòu)造單元， 同時(shí)根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)圖中蛇綠巖、錫林郭勒雜巖以及花崗巖的時(shí)空配置關(guān)系(圖1)， 認(rèn)為壽山溝組沉積物形成于弧后盆地(圖9)， 為寶力道島弧-增生雜巖的重要組成部分。

圖9 西烏旗壽山溝組原型盆地示意圖

區(qū)域資料顯示， 西烏旗東北蒙西地1井壽山溝組發(fā)育近50 m安山巖(施立志等， 2020)， 哈日根臺以東50 km的罕烏拉地區(qū)壽山溝組一段發(fā)育凝灰?guī)r， 壽山溝組二段發(fā)育流紋巖和火山碎屑巖(Wangetal.， 2020)，可見壽山溝組的巖石組合除了陸源碎屑巖之外， 還發(fā)育一定比例的熔巖和火山碎屑巖。根據(jù)塔賓廟林場剖面遺跡化石的組合、種屬等， 確定壽山溝組沉積環(huán)境為半深海環(huán)境(黃欣等， 2013)。根據(jù)塔賓廟林場剖面的巖石類型、沉積構(gòu)造以及化石組合， 確定壽山溝組的海底扇沉積環(huán)境， 并根據(jù)巖層厚度和砂泥比等將壽山溝組的沉積環(huán)境劃分為內(nèi)扇、中扇和外扇亞相(公繁浩等， 2013b)。因此， 壽山溝組的巖石組成和沉積巖相古地理等特征與日本弧后盆地、西太平洋Lau弧后盆地等類似(Masuda， 1994； Rothwelletal.， 1994； Sierra-Rojasetal.， 2016)。

古亞洲洋的閉合時(shí)限爭論已久， 一種觀點(diǎn)認(rèn)為在晚泥盆世關(guān)閉， 之后發(fā)育陸內(nèi)裂谷等沉積物(徐備等， 2014； Zhaoetal.， 2017； 張焱杰等， 2018)； 另外一種觀點(diǎn)則認(rèn)為古亞洲洋在晚二疊世—早三疊世俯沖結(jié)束(Luetal., 2020； Wangetal.， 2020； Xiaoetal.， 2020)。壽山溝組重礦物為近源搬運(yùn)， 尖晶石主要來自島弧環(huán)境和弧前環(huán)境巖漿巖， 石榴子石主要來自島弧性質(zhì)的巖石。根據(jù)區(qū)域?qū)Ρ龋?源區(qū)的巖石時(shí)代為早石炭世—早二疊世， 而且壽山溝組形成于弧后盆地， 這進(jìn)一步說明古亞洲洋在早石炭世—早二疊世尚未閉合， 這為研究古亞洲洋的演化提供了有利的證據(jù)。

5 結(jié)論

西烏旗早二疊世壽山溝組砂巖的重礦物主要由鋯石、尖晶石和石榴子石等組成， 其特征以及構(gòu)造指示意義為：

(1) 電氣石主要來自于貧鋰花崗巖和變沉積巖， 物源區(qū)為周緣花崗巖和下伏地層的變沉積巖； 尖晶石主要來自于島弧和洋中脊玄武巖類(蛇綠巖、錫林郭勒雜巖和本巴圖組)； 石榴子石主要源自高級變基性巖， 少量來自變沉積巖和變火山巖， 主要來自錫林郭勒雜巖；

(2) 重礦物綜合分析表明， 西烏旗早二疊世壽山溝組形成于弧后盆地， 說明古亞洲洋在早二疊世尚未閉合。

致謝本文電子探針測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成， 感謝毛小紅老師的幫助！同時(shí)對提出修改意見的匿名評審專家也表示感謝！