程三友， 劉少峰， 蘇 三

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安 710054;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083;3.雪佛龍德士古中國(guó)能源有限公司，北京 100004)

前人研究認(rèn)為，前晚古生代時(shí)期，華北及塔里木太古界基底陸塊與蒙古古生代阿爾泰島弧地體及西伯利亞克拉通以古亞洲洋盆相隔(Sengor et al.，1993;Amory，1996;Lamb et al.，1997，2001)。古亞洲洋的關(guān)閉導(dǎo)致形成了分隔西伯利亞與華北陸塊的主縫合帶(圖1)。不同學(xué)者將該縫合帶給予不同的命名，主要有索倫(Suolon)縫合帶(Wang，1995)、Solonker 帶(Ruzhentsev et al.，1985，1992;Davis et al.，2004)、內(nèi)蒙古(Inner Mongolia)縫合帶(Tang et al.，1993)和天山－陰山縫合帶(Yin et al.，1996)等。眾多命名，反映了對(duì)古亞洲洋關(guān)閉作用的性質(zhì)、時(shí)間、地點(diǎn)等基礎(chǔ)地質(zhì)問題認(rèn)識(shí)的不同。一部分地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為碰撞拼合的時(shí)代發(fā)生在晚泥盆世—早石炭世(Tang，1990;Shi et al.，2004;唐克東等，1991;唐克東，1992;邵濟(jì)安，1991)，而另外一部分學(xué)者則主張拼合時(shí)代為二疊紀(jì)晚期(Sengor et al.，1993，1996;王瑜，1996;Chen et al.，2000，2001，2009;陳斌等，2001;陳斌，2002;Xiao et al.，2003;陶繼雄等，2003;Shang，2004;陳志勇，2005;李朋武等，2006;Li，2006;Windley et al.，2007;Zhang et al.，2007;Jian et al.，2008;趙磊，2008;Xiao et al.，2010;Jian et al.，2010;胡肇榮，2010)。為了進(jìn)一步論證索倫－林西縫合帶的俯沖碰撞過程，在索倫－林西縫合帶以北滿都拉地區(qū)發(fā)育的中二疊統(tǒng)哲斯組磨拉石沉積地層中，對(duì)砂巖進(jìn)行采樣，進(jìn)行碎屑成分分析及物源分析。

1 地質(zhì)背景

索倫－林西縫合帶以北的滿都拉地區(qū)，屬松嫩－張廣才嶺微板塊的西延部分，由于受北部二連－黑河縫合帶和南部索倫－林西縫合帶雙重構(gòu)造疊加作用，構(gòu)造變形復(fù)雜(程三友，2006)。主要表現(xiàn)為大規(guī)模的由南向北的韌性剪切和脆性逆沖，古生代蛇綠巖、火山巖、變質(zhì)巖和硅質(zhì)巖等構(gòu)成的蛇綠巖混雜帶主體表現(xiàn)為向北逆沖(圖2)?；祀s帶內(nèi)早期變形主要表現(xiàn)為韌性平臥折疊褶皺、無根褶皺，晚期變形表現(xiàn)為軸面南傾的不對(duì)稱褶皺(圖3a)和逆沖斷層(張維杰等，1995)。滿都拉地區(qū)向北的逆沖作用可能控制了中二疊統(tǒng)哲斯組前陸磨拉石的沉積。野外觀察發(fā)現(xiàn)在滿都拉地區(qū)出露花崗巖、硅質(zhì)巖角礫(圖3b)，同時(shí)有生物碎屑灰?guī)r角礫(圖3c)，生物碎屑灰?guī)r被砂巖包圍，出露不連續(xù)。自滿都拉至白云鄂博地區(qū)，即索倫－林西縫合帶至白云鄂博－赤峰斷裂帶之間，構(gòu)造變形基本保持北部地區(qū)主體指向北的逆沖，韌性剪切、倒轉(zhuǎn)、平臥褶皺發(fā)育(王瑜，1996;國(guó)家地震局地學(xué)斷面編委會(huì)，1991)。它們可能代表了早期沿縫合帶向南俯沖碰撞作用的變形。

圖1 中國(guó)東北及鄰區(qū)主要構(gòu)造單元和邊界縫合帶(據(jù) Meng et al.，2003;李錦軼等，2004;Li，2006;Xiao et al.，2010;Jian et al.，2010)Fig.1 Tectonic units and boundary suture zones in Northeast China and its neighboring area

滿都拉地區(qū)緊接索倫－林西縫合帶部位，該區(qū)雖然被大量后期北東向左旋走滑斷裂錯(cuò)動(dòng)，但是早期指向北的逆沖斷裂和層間褶皺極為發(fā)育(圖3a)，顯示了沿縫合帶向南俯沖碰撞、向北逆沖過程中的地表構(gòu)造表現(xiàn)。滿都拉地區(qū)發(fā)育的中二疊統(tǒng)哲斯組處于逆沖北部前緣，該地層南部與下伏地層呈斷層接觸，北部為不整合接觸，為俯沖碰撞過程中的前陸磨拉石沉積。該沉積地層主要為一套沖積扇沉積和辮狀河流沉積體系構(gòu)成，雖然反映古流方向的斜層理和礫石疊瓦式定向特征不十分清楚，但從少量露頭分析，可以判別其古水流方向?yàn)橹黧w向北方向。地層中存在大量粒徑最大可達(dá)2 m的花崗巖、硅質(zhì)巖(圖3b)和生物碎屑灰?guī)r角礫(圖3c)，角礫呈棱角狀。對(duì)滿都拉地區(qū)發(fā)育的中二疊統(tǒng)哲斯組磨拉石沉積地層中的砂巖進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn) GPS 位置為 N42°31′1.71″，E110°06′46.8″，樣品磨片后進(jìn)行了碎屑成分點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和物源分析。

2 分析方法

砂巖碎屑成分的點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所使用常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法完成(Liu et al.，2005)。每薄片統(tǒng)計(jì)500～550個(gè)顆粒，膠結(jié)物和基質(zhì)不統(tǒng)計(jì)。在統(tǒng)計(jì)時(shí)沿線統(tǒng)計(jì)，每條線上的統(tǒng)計(jì)顆粒點(diǎn)間距取決于顆粒大小。每條線距相等，并布滿整個(gè)薄片范圍，從而保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果具代表性。統(tǒng)計(jì)顆粒包括單晶石英、多晶石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、云母、角閃石、重礦物及各種巖屑等。對(duì)巖屑進(jìn)一步劃分各種巖石類型。在統(tǒng)計(jì)過程中，如果目鏡十字絲交于巖屑中某一顆粒(礦物)，該顆粒仍被記為該巖屑類型，而不記為礦物。十字絲若交于膠結(jié)物和一些不能鑒別出成分類型的隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)跳過不統(tǒng)計(jì)，不占統(tǒng)計(jì)數(shù)。

3 結(jié)果

3.1 砂巖碎屑成分點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

滿都拉哲斯組粗砂巖或含礫砂巖7個(gè)樣品的礦物和巖屑成分統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1(略去了重礦物、黑云母、綠泥石和角閃石等統(tǒng)計(jì)結(jié)果)。該地層的巖屑成分可以劃分為五種巖屑巖性相類型，即火山巖(Ⅰ)、侵入巖(Ⅱ)、變質(zhì)砂巖(Ⅲ)、蝕變巖(IV)和硅質(zhì)巖(V)巖屑巖性相。這些巖屑巖性相分別由多種同類巖石組成，每一種巖屑巖性相可能具有相同源區(qū)，因此有利于進(jìn)行盆地沉積物的物源分析。巖屑巖性相I主要由流紋巖、英安巖、石英粗安巖、安山巖組成，其源區(qū)可能為華北北緣晚古生代增生褶皺帶中基性熔巖、火山巖等(如下二疊統(tǒng)玄武巖、下泥盆統(tǒng)玄武巖等)。巖性相Ⅱ主要由二長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、少量的二長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖及花崗斑巖組成，其原巖顯然來自于滿都拉南部地區(qū)的二疊世石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖、花崗巖等，幾乎每種巖屑類型均在野外露頭上有對(duì)應(yīng)的巖石類型。巖性相Ⅲ、IV和V分別主要由變質(zhì)砂巖、蝕變巖和硅質(zhì)巖組成。它們雖然含量較低，但是在南部找到了對(duì)應(yīng)的源區(qū)。其中蝕變巖可能來自于縫合帶中的超基性巖;硅質(zhì)巖雖然在砂巖點(diǎn)統(tǒng)計(jì)中的含量極少，但是在露頭上可見巨型礫石(圖3b)，顯然它們是來自于滿都拉地區(qū)近源的下泥盆統(tǒng)和下二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖。另外，薄片中斜長(zhǎng)石、石英和鉀長(zhǎng)石含量較高，并且重礦物組合主要為磁鐵礦、鋯石、磷灰石和榍石，這些均說明盆地源區(qū)主要為火山巖和花崗巖等。

表1 滿都拉地區(qū)中二疊統(tǒng)哲斯組砂巖成分常規(guī)方法碎屑顆粒統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Point counting analysis of sandstones from Zhesi group，middle Permian in Mandula area

將測(cè)試分析結(jié)果(表2)投入三角圖中(Dickinson，1979，1983)，通過編繪 Qm－F－Lt、Qt－F－L 和 Qm－P－K 及 Qp－Lvm－Lsm 四種圖解(圖4)發(fā)現(xiàn)，在 Qm－FLt圖解中，滿都拉地區(qū)中二疊統(tǒng)哲斯組磨拉石沉積地層中的砂巖源區(qū)顯示為火山弧物源區(qū)，在Qt－F－L圖解中顯示，源區(qū)主體為巖漿弧物源區(qū)，在Qm－P－K圖解中顯示源區(qū)主體為環(huán)太平洋侵入巖組合向巖漿弧源區(qū)轉(zhuǎn)變。由于巖屑硅質(zhì)巖含量極低，Qp－Lvm－Lsm圖解結(jié)果可能不可信，這里不作討論。綜合圖解結(jié)果表明，源區(qū)主要為典型的島弧環(huán)境。因此，在盆地南部發(fā)育與索倫－林西縫合帶俯沖碰撞作用有關(guān)的晚古生代巖漿弧。

表2 滿都拉地區(qū)中二疊統(tǒng)哲斯組砂巖碎屑組分含量Table 2 Detrital mineral contents of sandstones in the middle Permian Zhesi group of Mandula area

4 討論

索倫－林西縫合帶作為松嫩－張廣才嶺微板塊(南戈壁古陸塊)與華北板塊的邊界(李錦軼等，2004)，在區(qū)域上代表了分隔西伯利亞板塊與華北板塊之間的古亞洲洋的主縫合邊界(Sengor et al.，1993，1996;Xiao et al.，2003;Li et al.，2007;Li，2006;Windley et al.，2007;Xiao et al.，2010;Jian et al.，2010)。陶繼雄等(2003)關(guān)于內(nèi)蒙古滿都拉地區(qū)中基性火山巖和深成侵入巖的分析結(jié)果表明其具有大洋島弧巖漿巖的特點(diǎn)。巖石單顆粒鋯石UPb同位素年齡為(285 ±11)Ma、(280.4 ±1.1)Ma，表明華北板塊與北部松嫩－張廣才嶺微板塊(或西伯利亞板塊)在滿都拉地區(qū)的縫合時(shí)間應(yīng)當(dāng)在早二疊世之后(陳志勇，2005)。在縫合帶南部大量發(fā)育年代為(285～217)Ma的侵入巖，支持向南的俯沖作用(Cui et al.，1997)。

在索倫、巴彥敖包地區(qū)發(fā)育較多的蛇綠巖塊，與蛇綠巖伴生的輝長(zhǎng)巖中單顆粒鋯石U－Pb同位素年齡值為(385.6 ±1.7)Ma、(434 ±3.6)Ma，酸性熔巖單顆粒鋯石U－Pb同位素年齡值為(398±18)Ma。在蛇綠巖中的硅質(zhì)巖夾層中，發(fā)現(xiàn)了早二疊世晚期至中二疊世早期的放射蟲化石，推測(cè)位于索倫山、巴彥敖包地區(qū)的蛇綠巖形成年代為早泥盆世，而洋盆演化則持續(xù)至中二疊世(陳志勇，2005)。索倫敖包一帶的超基性巖組合與蛇綠巖套相近，屬古洋殼的殘片。這樣，基本上肯定了巴彥敖包－索倫山的超基性巖—蛇綠巖以及中酸性陸緣火山巖的形成時(shí)代為早泥盆世。大石寨組與哲斯組之間的不整合面，代表了華北陸塊與南戈壁微陸塊之間的縫合，而哲斯組則是碰撞造山期后的磨拉石建造(陳志勇，2005)。

此外，與巴彥敖包東側(cè)的呼吉爾特蛇綠巖伴生的玄武巖和角閃輝長(zhǎng)巖，單顆粒鋯石U－Pb年齡有285 Ma，280 Ma，371 Ma 和 252 Ma，主體為早二疊世(陳志勇，2005)。曾俊杰等(2008)在內(nèi)蒙古固陽地區(qū)獲得的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖 U－Pb年齡為281.9 Ma，形成于早二疊世。在白音寶力道巖體的南部，分布與碰撞有關(guān)的包爾汗喇嘛廟巖體，侵位年代為254 Ma(陳斌等，2001)。

內(nèi)蒙古烏拉特中旗、達(dá)茂旗以及白云鄂博地區(qū)呈北東東向出露一條鎂鐵－超鎂鐵巖帶，SHRIMP鋯石U－Pb和K－Ar定年顯示它們主要形成于二疊紀(jì)(242～287 Ma)。

圖4 滿都拉地區(qū)中二疊統(tǒng)哲斯組砂巖大地構(gòu)造背景分析三角圖(Dickinson et al.，1979，1983)Fig.4 Ternary diagrams showing the tectonic settings of the medium Permian Zhesi group sandstone in Mandula area

5 結(jié)論

對(duì)縫合帶以北西段的滿都拉地區(qū)發(fā)育的中二疊統(tǒng)哲斯組磨拉石沉積地層中砂巖進(jìn)行碎屑成分分析。砂巖碎屑成分及物源分析結(jié)果表明，在盆地南部發(fā)育與索倫－林西縫合帶俯沖碰撞作用有關(guān)的晚古生代巖漿弧。松嫩－張廣才嶺微板塊與華北板塊的碰撞。其碰撞變形可能從中二疊世已經(jīng)開始。

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