大興安嶺中生代火山巖地層對比與厘定

大興安嶺中生代火山巖地層對比與厘定

大興安嶺中生代火山巖層填充圖紙單位的起源和起源一直是該地區(qū)研究的重點和討論的焦點。2011年武警黃金三支隊開始承擔大興安嶺富西里地區(qū)地質礦產調查2(1∶5萬國際分幅十里長嶺幅、富西里幅、陡岸山幅、瓦拉里幅)工作。工作區(qū)系大興安嶺中生代火山噴發(fā)帶的北東端,測區(qū)內近1/2面積為中生代火山巖分布區(qū)。通過野外工作及對已有成果的綜合整理和研究,筆者等對大興安嶺中生代火山巖地層層序進行了重新的厘定。1優(yōu)勢地層及對比歷年來,對大興安嶺中生代火山巖帶開展區(qū)調工作的單位有,內蒙古區(qū)調一隊、內蒙古區(qū)調二隊、遼寧區(qū)調二隊、黑龍江區(qū)調一隊、黑龍江區(qū)調二隊、內蒙古地調院、黑龍江地調院等。大興安嶺中生代火山巖地層的建立始于20世紀70年代。由于工作單位較多,工作年代不同,工作地域的所限等原因,建立了較多的地層單位。以下介紹主要地層單位的建組定義及其時代歸屬:(1)塔木蘭溝組:1981年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于內蒙古牙克石市綽爾鎮(zhèn)塔木蘭溝。原始定義為“火山巖夾沉積巖”,巖性為灰綠色杏仁狀、致密塊狀更長玄武巖及其角礫巖,粗安巖夾灰黑色粉砂泥質巖薄層,下界噴發(fā)整合于中侏羅統(tǒng)南平組之上,上界被中—上侏羅統(tǒng)吉祥峰組噴發(fā)整合覆蓋,時代為中—晚侏羅世(引自黑龍江省地質礦產局,1996)。(2)滿克頭鄂博組:1974年遼寧省區(qū)調二隊創(chuàng)建于內蒙古哲里木盟扎魯特旗民主鄉(xiāng)滿克頭鄂博山,建組剖面巖性為一套灰白、灰黃色流紋質熔巖及火山碎屑巖。原始定義指中侏羅統(tǒng)新民組之上,上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組之下的酸性火山巖、火山碎屑沉積巖、沉積巖及少許安山巖;含葉肢介Nestoria和Magumbonia等化石,時代為晚侏羅世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1996)。(3)瑪尼吐組:1974年遼寧省區(qū)測二隊創(chuàng)名于內蒙古巴林右旗幸福之路鄉(xiāng)瑪尼吐西山。建組剖面巖性分為上、下兩部分:上部以安山質熔巖及火山碎屑巖為主;下部為火山碎屑巖夾沉積巖含Nestoria。1982年傅嘉友在其內蒙古昭烏達蒙北部晚侏羅世地層一文中僅保留上部為瑪尼吐組,將其下部劃歸滿克頭鄂博組,之后均接受此方案。本組常與滿克頭鄂博組相伴出露,但前者不如后者發(fā)育。原始定義指以安山巖為主夾凝灰質細砂巖和鈣質泥巖,含Nestoria。與下伏滿克頭鄂博組整合接觸,與上覆白音高老組為假整合接觸,時代為晚侏羅世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1996)。(4)白音高老組:1974年遼寧省區(qū)調二隊創(chuàng)名于內蒙古赤峰市巴林左旗哈達英格鄉(xiāng)白音高老,原始定義上部為酸性熔巖、凝灰?guī)r、英安質熔結凝灰?guī)r,下部為凝灰質砂礫巖、細砂巖夾粉砂質泥質頁巖及少量酸性凝灰?guī)r、熔巖,含Nestoria、Fergonoconcha等及植物化石Pityophylliumsp.。1982年傅嘉友在其內蒙古昭烏達蒙北部晚侏羅世地層一文中認為其上部與下部應倒置,之后均接受該方案?，F(xiàn)在定義的上部(原下部)層位與黑龍江省劃分的木瑞組或王福店組相當。該套地層假整合在瑪尼吐組中性火山巖之上,被梅勒圖組中基性火山巖不整合覆蓋,時代為晚侏羅世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1996)。(5)吉祥峰組:1980年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于內蒙古博克圖鎮(zhèn)吉祥峰火車站北的七上房山,原始定義為英安巖、流紋巖、流紋英安巖及其凝灰?guī)r、凝灰角礫巖,下伏為塔木蘭溝組,上覆為上庫力組,時代為晚侏羅世(引自黑龍江省地質礦產局,1996)。1974年黑龍江第一區(qū)調大隊對加格達奇一帶開展1∶20萬區(qū)調時,將相當于這套中酸性火山巖稱為壯志組3。(6)木瑞組:1980年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于內蒙古額爾古納左旗木瑞農場西10km處,巖性主要由粉砂巖、泥質粉砂巖、礫巖、砂礫巖、砂巖組成,局部見火山灰凝灰?guī)r、層狀凝灰?guī)r、凝灰角礫巖等,底部常見一層紫色礫巖,下伏為塔木蘭溝組、吉祥峰組,與上覆上庫力組為整合接觸,含Nestoriacf.pissoni、Sentwstheriabanjietanses及植物Coniopterissilapensis等,時代為晚侏羅世。黑龍江第一區(qū)調大隊(1980)對黑龍江省呼瑪縣余慶老溝出露的一套湖相火山沉積地層稱為王福店組,產葉肢介Nestoria(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1982)。(7)玄武巖組4:1984年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于黑龍江省塔河地區(qū),巖性為一套中基性熔巖及其凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、凝灰角礫巖,凝灰質砂巖、礫巖,沉凝灰?guī)r等,與下伏吉祥峰組呈微角度不整合,上被上庫力組噴發(fā)不整合覆蓋,時代為早白堊世。(8)七一牧場組:內蒙古區(qū)域地質志編寫時針對黑龍江第二區(qū)調大隊建立的“玄武巖組”改名為七一牧場組,建組地點為陳巴爾虎旗七一牧場。巖性為灰紫、灰黑、灰綠、暗褐色玄武巖、安山玄武巖、安山巖、粗安巖、玄武質集塊巖,夾少量凝灰?guī)r(內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1982)。(9)龍江組:源于1972年黑龍江第一區(qū)調大隊龍江縣山泉鄉(xiāng)剖面,原義指該剖面的1~10層以灰綠、灰紫色中性熔巖為主的一套巖層,始稱中興安嶺火山巖組。1976年大慶中生代地層會議認為山泉剖面的中興安嶺火山巖組與其之上的含熱河生物群凝灰?guī)r(始稱上興安嶺火山巖組)是整合關系,建議合并稱為“龍江組”。1982年黑龍江地質志編志時認為該套地層與其上的凝灰?guī)r為假整合,僅將原中興安嶺火山巖組稱為龍江組,其上地層(始稱上興安嶺火山巖組)則稱為光華組。其時代依據(jù)以含熱河生物群的光華組相伴出露,故置于早白堊世(引自黑龍江省地礦局,1996)。(10)上庫力組:1980年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于內蒙古額爾古納右旗上庫力村,自下而上分為三個巖段:一巖段為灰白、灰綠、灰紫色流紋質火山碎屑巖,一般具層理構造,含Eostheria等化石,二巖段為淡紫灰綠色堿性流紋質英安巖、堿性粗面質熔巖,夾少量凝灰?guī)r,火山角礫巖及火山玻璃,三巖段以堿性流紋巖為主,其次為角礫熔巖、火山玻璃,時代為早白堊世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1982)。(11)光華組:黑龍江省地礦局(1982)黑龍江地質志建立,系由廣義的“龍江組”中分出,即原黑龍江省龍江縣山泉鄉(xiāng)剖面的中興安嶺火山巖組之上的含熱河生物群的上興安嶺火山巖組,巖性為酸性凝灰?guī)r、凝灰角礫巖、凝灰砂巖、沉凝灰?guī)r、泥巖、油頁巖等,產植物、葉肢介Eostheriaaff.elongata等,時代為早白堊世。(12)九峰山組:源于30年代譚錫疇、王恒升創(chuàng)建的甘河火山巖系。1960年黑龍江省煤田109隊在內蒙古大楊樹煤田勘探過程中,將甘河火山巖系二分,上部基性火山巖為主地層稱甘河組;下部含煤地層(夾玄武巖)謂九峰山組,時代為早白堊世(引自黑龍江省地礦局,1996)。(13)伊列克得組:1980年黑龍江第二區(qū)調大隊創(chuàng)建于內蒙古牙克石市伊列克得北山,巖性為安山質—玄武質火山熔巖、玄武巖、鉀質粗玄巖、粗面巖等,時代為晚侏羅世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1982)。(14)甘河組:1960年黑龍江省煤田109隊在大楊樹煤田建立,指九峰山組煤系地層之上的一套基性、中基性火山巖,與伊列克得組同組異名,時代為早白堊世(引自黑龍江省地質礦產局,1996)。(15)梅勒圖組:遼寧省區(qū)調二隊(1976)在扎魯特旗阿日昆都楞蘇木梅勒圖山創(chuàng)名。原始定義指多呈帽狀并以平緩產狀蓋于黑依哈達組及其更老地層之上,為一套陸相噴發(fā)的中基性火山熔巖,以黑、灰紫、灰綠色黑云母安山巖、輝石安山巖、流紋狀安山巖、安山玄武巖、玄武巖為主,夾凝灰?guī)r薄層,底部往往有一套凝灰質砂礫巖,時代為早白堊世(引自內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1996)。(16)歐肯河組3:1975年黑龍江第一區(qū)調大隊建立于加格達奇地區(qū)的一套流紋質—堿性火山熔巖及火山碎屑巖,地貌上常呈帽狀不整合覆蓋在甘河組或老地層之上。內蒙古地質志采用了該地層單位名稱,時代為早白堊世。黑龍江第一區(qū)調大隊(1975)在開展1∶20萬霍龍門公社幅區(qū)域地質調查時將該套地層稱為福民河組5,含義為一套中酸性夾中性火山巖組合,時代為早白堊世。(17)孤山鎮(zhèn)組6:黑龍江地調總院齊齊哈爾分院(2005)開展1∶25萬阿榮旗幅區(qū)調時建立,巖性為流紋質火山碎屑巖、粗面巖、英安巖,噴發(fā)不整合于下伏的甘河組紫灰色玄武質含集塊凝灰角礫巖之上,上未見頂,時代歸為晚白堊世。該套地層與歐肯河組相當。2中生代火山巖地層對比對大興安嶺中生代火山巖地層的系統(tǒng)對比始于80年代的各省編制的地質志。之后經歷各省的巖石地層清理。2010年中國地質調查局在河北承德召開了中生代野外現(xiàn)場會議1,內蒙古地調院的邵積東和沈陽所張立東等提出了對比方案(表1)。由對比表可以看出大興安嶺東北段和中南段的中生代火山巖地層對比上始終有著不同的認識。傳統(tǒng)的火山巖地層的對比,多數(shù)采用巖石組合的對比,如果沒有化石時只能依靠同位素測年數(shù)據(jù)的對比。實際上大興安嶺中生代火山巖在不同地區(qū)的出露并非連續(xù)(多數(shù)情況僅為兩套或三套),加之其獨特產出方式(可以任意噴發(fā)不整合在地形低的部位),勢必造成不同的工作者由于地域及對比沿革的不同造成對比上的差異?？傮w上以往的對比,大興安嶺中南段(內蒙古)將整體上偏上部的一套酸性火山巖地層(如白音高老組)的時代多置于晚侏羅世,其上早白堊世僅有梅勒圖組(中基性),而大興安嶺北段(黑龍江)則將整體上偏上部的一套酸性火山巖地層(上庫力組或光華組)置于早白堊世,使得一段時期很多學者誤認為大興安嶺中生代火山巖自南向北存在著地層的穿時。3測定樣品及結果(1)本次工作(大興安嶺富西里地區(qū)1∶5萬地質礦產調查2)分別采集了兩個鋯石U-Pb測年樣品,瑪尼吐組安山巖為145.8±1.7Ma(LA-ICP-MS);光華組流紋巖為119.61±0.74Ma(LA-ICP-MS)。(2)黑龍江地調總院承擔的(中國地質調查局)1∶5萬區(qū)調十六站等四幅聯(lián)測項目報告7(2012年最終成果驗收),塔木蘭溝組安山巖為161±10Ma(LA-ICP-MS)。(3)黑龍江地調總院齊齊哈爾分院承擔的(中國地質調查局)1∶25萬開庫康等三幅聯(lián)測項目野外驗收簡報8(2012年野外驗收),塔木蘭溝組安山巖為123±1Ma(LA-ICP-MS);甘河組安山巖為118±1Ma(LA-ICP-MS)。(4)張玉濤等(2007)在塔河地區(qū)對原1;20萬劃分的塔木蘭溝組、玄武巖組和伊列克得組分別采集了測年樣品,其結果為:塔木蘭溝組粗面質玄武安山巖為125.6±0.6Ma(Ar-Ar);玄武巖組玄武巖為129.7±1.6Ma(SHRIMP)和123.7±0.6Ma(ArAr);伊列克得組玄武安山巖為122.3±0.6Ma(ArAr)。(5)黑龍江物探隊承擔的(黑龍江省礦調)1∶5萬礦調飛虎山等二幅聯(lián)測項目報告9(2012年最終驗收),塔木蘭溝組安山質晶屑熔巖為154±1Ma(LA-ICP-MS);白音高老組英安質晶屑凝灰熔巖、英安質晶屑凝灰熔巖、流紋質巖屑晶屑角礫凝灰?guī)r分別為157±1Ma(LA-ICP-MS)、161±1Ma(LA-ICP-MS)、167Ma(LA-ICP-MS);塔木蘭溝組玄武(玢)巖為136±3Ma(LA-ICP-MS);甘河組橄欖玄武巖為118Ma(LA-ICP-MS)。(6)黑龍江地調總院齊齊哈爾分院承擔的(中國地質調查局)1∶25萬漠河等三幅聯(lián)測項目報告(10)(2012年最終驗收),白音高老組英安巖為166Ma(LA-ICP-MS);白音高老組流紋巖為149Ma(LA-ICP-MS)。(7)茍軍等(2010)在滿洲里南部原1∶20萬劃分為白音高老組4個流紋巖的測年結果為141±1Ma(LA-ICP-MS)、139±1Ma(LA-ICP-MS)、141±1Ma(LA-ICP-MS)、Ma(LA-ICP-MS)141±1Ma(LA-ICP-MS)。(8)張連昌等(2007)在根河地區(qū)對原1∶20萬區(qū)調時劃分的塔木蘭溝組、吉祥峰組、上庫力組和伊列克得組分別采集了Ar-Ar和鋯石U-Pb(SHRIMP)測年樣品,其結果為:塔木蘭溝組粗面質玄武巖為140.3Ma(Ar-Ar);吉祥峰組粗面巖(英安巖)為139.7Ma(Ar-Ar);上庫力組流紋巖為123.8Ma(SHRIMP);伊列克得組玄武質粗安巖為114.5Ma(Ar-Ar)。(9)孟恩等(2011)在滿洲里靈泉盆地原1∶20萬區(qū)調時劃分的塔木蘭溝組和上庫力組分別采集了9個測年樣品,LA-ICP-MS法測年齡分別如下:塔木蘭溝組2個樣品中粗面英安巖為142±1Ma、橄欖玄武巖為129±2Ma;上庫力組7個樣品中輝石安山巖為166±2Ma、英安質熔接凝灰?guī)r為141±1Ma、粗面英安巖為127±3Ma、輝石安山巖為125±2Ma、粗面安山巖為125±2Ma、英安巖為125±1Ma、粗面安山巖為123±2Ma。為了更清晰的歸納總結,將上述數(shù)據(jù)列成表格。(近年來大興安嶺中生代火山地層對比表,表2)4地層單位的新發(fā)現(xiàn)從對比表2可看出,利用最新的鋯石U-Pb微區(qū)測年成果及Ar-Ar坪年齡進行對比有以下特點:(1)大興安嶺中生代火山巖的地質年代上大致可以劃分出以下幾個時間區(qū)間:155~168Ma,135~150Ma,114~130Ma;我們暫且稱為中生代早期、中期和晚期,不同地層單位的時間區(qū)間上分屬于:(1)以往建立的塔木蘭溝組的時代既有早期,也有中期,還有晚期。(2)以往建立的白音高老組的時代既有早期,也有中期。(3)以往建立的吉祥峰組的時代為中期。(4)以往建立的上庫力組的時代有早期,也有中期,還有晚期。(5)以往建立的玄武巖巖組的時代為晚期。(6)以往建立的光華組的時代為晚期。(7)以往建立的伊列克得組、甘河組的時代為晚期。(2)從大興安嶺整個區(qū)域而言,在同一時間區(qū)間段上中性或酸性火山巖可出現(xiàn)在下部、同時或上部,即不同的中性或酸性火山巖地層單位可能為同時的產物。(3)林強(2003)、葛文春(2001)、郭峰(2001)、孟恩(2011)等很多學者曾著文論述過大興安嶺中生代火山巖的雙峰式問題,其中林強認為瑪尼吐組和白音高老組、上庫力組和伊列克得組為雙峰式火山巖;葛文春認為滿洲里呼倫湖地區(qū)的上庫力組和伊列克得組為雙峰式火山巖;郭峰認為大興安嶺南段的滿克頭鄂博組為雙峰式火山巖;孟恩認為滿洲里地區(qū)上庫力組與伊列克得組為雙峰式火山巖。5中生代火山巖地層的區(qū)域性對比對大興安嶺中生代火山巖的成因很多學者、專家有過不同的討論。熱向斜成因(林強,1998)、地幔柱成因(林強等,1998;邵濟安等,1998;葛文春等,1998)、太平洋板塊俯沖成因(徐公愉等,1983;馬家駿等,1991;趙國龍等,1989)、裂谷成因(蔣國源等,1989)、邊緣陸塊型火山巖(夏軍等,1993;FaureandNatal’in,1992)、大陸根柱構造(鄧晉福等,1996)、幔隆或造山作用期后巖石圈的伸展作用(邵濟安等,1994,1997,1998,1999,2001a,2001b)和軟流圈伸展構造等模式(邵濟安等,1994)。但不管何種成因模式,都認為是一套伸展環(huán)境的產物,基性巖為上地幔成因,而酸性巖則為基性巖漿的底辟導致下地殼熔融成因。地殼深部巖漿形成后,多種原因可誘其巖漿上升定位于地殼淺部形成侵入巖或噴出地表形成火山巖。不論何種原因促使巖漿的上升和運移,同一成因的基性巖漿或酸性巖漿,如果不同地區(qū)控制巖漿上升的動力機制不同的話,可能會導致基性巖漿先期上升而酸性巖漿后期上升或酸性巖漿的先期上升則基性巖漿后期上升。如果此推理成立的話,大興安嶺中生代火山巖地層的對比可能會更加合理,更加接近于客觀了。縱觀大興安嶺火山巖地層,歷經地質工作者的幾十年的工作,從巖石組合上,相對先后順序(局部地區(qū))是可靠的。近些年發(fā)展起來的鋯石U-Pb微區(qū)測年技術使我們有可能較精確的討論這套火山巖地層的區(qū)域性對比。本次提出的對比方案,主要參照中國地質調查局在河北承德召開的中生代現(xiàn)場會議1(2010)上張立東提出的方案,遵從地層命名法則及巖石地層清理時巖石地層單位的前提下并根據(jù)最新的同位素測年成果提出如下對比方案(大興安嶺中生代火山地層(新)對比表,表3)。(1)中侏羅統(tǒng)中基性火山巖地層確實存在,與傳統(tǒng)的塔木蘭溝組的出露特征相吻合,保留塔木蘭溝組,其時代為中侏羅世。(2)新發(fā)現(xiàn)中侏羅統(tǒng)酸性火山巖地層,主要依據(jù)黑龍江省1∶5萬礦調飛虎山等2幅(2010)的成果,新建立呼中組。其與塔木蘭溝組為雙峰式火山巖組合,二者間形成時代的先后在不同地區(qū)可能不同,有的地區(qū)基性的火山巖地層為早期而酸性的火山巖地層略晚,而有的地區(qū)則可能相反。(3)保留滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組。滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組為雙峰式火山巖組合,只不過在不同地區(qū)的中基性與酸性的先后噴出的不同而已,并且是區(qū)域對比的結果,若在有限的局部區(qū)域則僅能出露兩套(中基性和酸性)火山巖地層。(4)大興安嶺中生代火山巖地層的主體部分為火山熔巖,故將張立東的早白堊世(大)龍江組(主要表現(xiàn)一套火山-水盆的火山-沉積相)采用黑龍江巖石地層清理的劃分方案,解體為龍江組、光華組和九峰山組。(5)甘河組的含義不變。(6)建議將甘河組之上一套酸性火山巖地層稱為孤山鎮(zhèn)組。過去1∶20萬區(qū)調時曾命名過歐肯河組,但其接觸關系、巖石學特征上較孤山鎮(zhèn)組的建組地區(qū)遜色,并且近些年的區(qū)調和編圖中已采用孤山鎮(zhèn)組(如1∶25萬阿榮旗幅,黑龍江礦產資源潛力評價等)。龍江組、光華組、甘河組為雙峰式火山巖組合,其成因應與滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組的雙峰式火山組合相似。大興安嶺中生代火山巖地層的化石資料少得可憐,僅能在火山熔巖噴發(fā)間歇期的沉積夾層或遠離火山口的山間盆地沉積層中才能找到。據(jù)邵積東1(2010)研究,動物組合在各巖石地層中分布的特點和繁盛程度可分為早、晚兩期,與本次劃分的中期和晚期相對應。(1)火山巖沉積夾層1)Peipiaosteus(北票鱘)組合:以Peipiaosteus屬為代表。見于滿克頭鄂