王師捷 徐仲元,2** 李長海 呂紅達(dá) 劉洋 王文龍 付雪明

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 1300613. 天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 3001704. 中國冶金地質(zhì)總局第一地質(zhì)勘察院，三河 065201

中亞造山帶是位于西伯利亞板塊、塔里木板塊以及華北板塊之間的一條巨大的增生型造山帶，是全球范圍內(nèi)顯生宙增生最為強(qiáng)烈的區(qū)域之一(eng?retal., 1993; Jahnetal., 2000; Xiaoetal., 2003; Windleyetal., 2007; Wilde, 2015)。興蒙造山帶隸屬中亞造山帶東段，主要位于我國內(nèi)蒙古和東北地區(qū)，自早古生代以來，該造山帶經(jīng)歷了古亞洲洋俯沖閉合、碰撞造山和造山帶垮塌等一系列演化過程(Mossakovskyetal., 1993; Khainetal., 2003; Dobretsovetal., 1995)。而其中在造山帶內(nèi)部及華北板塊北緣地區(qū)保留了大量的巖漿、沉積及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)證據(jù)(圖1)，引起了很多學(xué)者的廣泛關(guān)注，該地區(qū)也是研究造山帶演化的理想?yún)^(qū)域。

近些年，學(xué)者們對(duì)興蒙造山帶的演化研究取得了很多進(jìn)展，大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)同縫合位置在索倫、西拉木倫河至延吉一帶(Xiaoetal., 2010; 劉建峰等，2016; Guanetal., 2019)。但是其中最具爭議的問題——古亞洲洋的閉合時(shí)限，仍未能得到解決。就目前的研究而言，主要有3種觀點(diǎn)：其一，基于沉積地層及造山帶結(jié)構(gòu)等研究結(jié)果，認(rèn)為古亞洲洋在晚泥盆世至早石炭世期間閉合，石炭紀(jì)以后進(jìn)入伸展環(huán)境(Xuetal., 2013; Zhaoetal., 2013; 張晉瑞等，2018)；其二，基于大量的古生代巖漿巖數(shù)據(jù)及構(gòu)造變形等研究，認(rèn)為古亞洲洋在奧陶紀(jì)至古生代末期，處于一種持續(xù)俯沖的狀態(tài)，在晚二疊世-早中生代閉合(Chenetal., 2014; Xiaoetal., 2015; Lietal., 2016; Eizenh?fer and Zhao, 2018)；其三，近些年基于沉積-變質(zhì)地層中碎屑鋯石年齡和同位素的分布規(guī)律，認(rèn)為在早古生代末期，在華北板塊北緣發(fā)生弧陸碰撞，此時(shí)古亞洲洋未閉合(Maetal., 2019; Shietal., 2019; Wangetal., 2020)；之后，經(jīng)過短暫的伸展作用后，古亞洲洋繼續(xù)俯沖，直至晚古生代末期-中生代早期閉合(Zhangetal., 2014; 周志廣等，2018; Chenetal., 2020)。

后兩種觀點(diǎn)與第一種的區(qū)別在于對(duì)晚古生代構(gòu)造背景的解釋，即晚古生代是否還有俯沖作用的存在。由于學(xué)者們對(duì)這一問題的解決方案采取的側(cè)重點(diǎn)不同，所以得出了不同的認(rèn)識(shí)。為了解決上述問題，筆者選定興蒙造山帶中段南緣的內(nèi)蒙古中部蘇尼特右旗地區(qū)開展了詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，該地區(qū)露頭較好且保留了大量的古生代構(gòu)造-巖漿活動(dòng)及沉積建造。在此基礎(chǔ)上測制剖面，采集了石炭-二疊系沉積地層及火山巖樣品，通過鋯石U-Pb年代學(xué)及地球化學(xué)研究，還原晚古生代興蒙造山帶南緣的構(gòu)造背景，為該區(qū)構(gòu)造演化提供新的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)蘇尼特右旗中部朱日和鎮(zhèn)至畢力赫金礦一帶。該區(qū)大地構(gòu)造位置位于中亞造山帶東南段(圖1)，橫跨兩個(gè)構(gòu)造單元，北側(cè)的溫都爾廟增生雜巖帶和南側(cè)的白乃廟弧巖帶(圖2)，兩者以溫都爾廟斷裂為界(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991)。研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)單元繁多，從古生代到中生代的地質(zhì)體均有出露。其中，早古生代地質(zhì)體出露相對(duì)有限：侵入巖以奧陶紀(jì)-志留紀(jì)的花崗質(zhì)巖石為主，除此之外，還有小部分寒武紀(jì)輝長巖和蛇綠巖出露在溫都爾廟斷裂附近(劉敦一等，2003; Jianetal., 2008)；而地層單元主要包括溫都爾廟群、白乃廟群以及志留系徐尼烏蘇組和西別河組。溫都爾廟群與白乃廟群分別出露在溫都爾廟斷裂兩側(cè)。其中，溫都爾廟群為一套俯沖增生雜巖，巖石組成為枕狀玄武巖、綠泥片巖、含鐵硅質(zhì)巖、石英片巖和大理巖等，其形成時(shí)代一直被認(rèn)為在早古生代(Tang and Yan, 1993; 李承東等，2012)；白乃廟群主要為一套綠片巖相變質(zhì)的火山-沉積地層，形成時(shí)代為奧陶紀(jì)-志留紀(jì)(Zhangetal., 2014, 2019)。西別河組為一套磨拉石建造(胡驍?shù)龋?990；Xuetal., 2013)，僅出露在研究區(qū)中部，角度不整合覆蓋在志留系的徐尼烏蘇組之上。相對(duì)而言，晚古生代地質(zhì)單元出露廣泛，主要有石炭紀(jì)的查干諾爾火山巖、酒局子組、本巴圖組和阿木山組，它們之間均為斷層接觸。本巴圖組角度不整合覆蓋在早古生代侵入巖之上，阿木山組角度不整合覆蓋在溫都爾廟群上，兩者為斷層接觸且后期均被二疊紀(jì)巖漿侵入。二疊系三面井組出露面積較大，角度不整合覆蓋在石炭系地層之上，其上又被額里圖組角度不整合覆蓋，兩者均不同程度被后期花崗質(zhì)巖漿侵入。另外，還有少數(shù)的中生代火山巖地層出露在研究區(qū)西北部，均角度不整合覆蓋在二疊紀(jì)地質(zhì)體之上。一直以來對(duì)這些火山巖研究較少，其形成時(shí)代等還存有疑慮。本文選取了部分露頭較好的火山巖及區(qū)內(nèi)本巴圖組和三面井組沉積地層作為研究對(duì)象，探討其形成的構(gòu)造背景。

圖1 內(nèi)蒙古中部區(qū)域構(gòu)造簡圖(據(jù)Xiao et al., 2003)

2 沉積地層特征及古生物

2.1 本巴圖組

本文測制的三條剖面(PM02、PM12和PM14)位置見圖2，其中用于室內(nèi)研究的巖石樣品主要采集自剖面PM02，化石樣品主要采自PM14。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)吉林大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院，2015(1)吉林大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院. 2015. 蘇右旗幅1:25萬區(qū)域地質(zhì)圖(修測))

本巴圖組實(shí)測剖面PM02位于研究區(qū)最東部，地層產(chǎn)狀向南，后期被一些巖脈侵入，與查干諾爾火山巖成逆沖斷層接觸(圖3)。由于后期復(fù)雜的斷層作用，該條剖面調(diào)查產(chǎn)狀與另外兩條不一致。該剖面由底到頂大致分為四個(gè)旋回(圖4)，每個(gè)旋回底部多為含礫粗砂巖，向上粒度逐漸變細(xì)，存在較多的火山碎屑巖層，且火山物質(zhì)以流紋質(zhì)為主，表明該地區(qū)當(dāng)時(shí)有較頻繁的火山活動(dòng)。剖面底部的砂礫巖主要為紫紅色，且包含有交錯(cuò)層理，向上發(fā)展為平行層理等，指示剖面底部剛開始沉積時(shí)，為炎熱干燥的陸相環(huán)境。

圖3 本巴圖組實(shí)測剖面PM02

本巴圖組實(shí)測剖面PM14位于PM02東側(cè)，兩者之間可能缺失一段地層。該剖面可分為五個(gè)沉積旋回(圖4)，每個(gè)旋回底部也以粗砂巖或含礫砂巖開始，以中-細(xì)砂巖結(jié)束，最后一個(gè)旋回出現(xiàn)灰?guī)r，也說明當(dāng)時(shí)的水體處在一個(gè)不斷加深的過程。整體來看，PM14下部以巖屑砂巖、長石砂巖為主，顯示搬運(yùn)距離近，成熟度低的碎屑沉積；而上部大量雜砂巖的出現(xiàn)，也說明當(dāng)時(shí)水動(dòng)力條件弱的特征。本巴圖組實(shí)測剖面PM12位于前兩條的中間位置，該剖面距離較短，可分為兩個(gè)旋回，整體和PM14上部重復(fù)(圖4)，頂部旋回以含礫砂巖為底，向上過渡為生物碎屑灰?guī)r，后又轉(zhuǎn)變?yōu)樯皫r，反映出該地區(qū)當(dāng)時(shí)地殼頻繁波動(dòng)，海水深度頻繁變化。

圖4 本巴圖組柱狀圖

本文將三條剖面橫向比較后發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的本巴圖組按照巖性特征可分為上下兩段。下段以火山碎屑巖和濱海-淺海相碎屑巖相間產(chǎn)出為特征，說明存在周期性的火山活動(dòng)；上段主要以濱海-淺海相的碎屑巖和灰?guī)r為主?？傮w看來，本巴圖組由濱海向淺海相轉(zhuǎn)變。在研究區(qū)內(nèi)該組底部直接角度不整合覆蓋在早古生代侵入巖上且沉積厚度有限，有明顯弧后盆地沉積的特征。

2.2 三面井組

本文由北向南測制了三條三面井組剖面(PM10、PM13和PM19)，位置如圖2所示，巖石樣品和化石樣品主要集中在剖面PM13上。其中PM19位于最南側(cè)，依照整體傾向向北地層的產(chǎn)狀，PM19位于三面井組的底部。該條剖面以灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和紫紅色礫巖相間產(chǎn)出為特征(圖5)，夾有砂質(zhì)板巖和巖屑長石砂巖，以礫巖-灰?guī)r-砂質(zhì)板巖為基本層序，反映了濱海沉積、淺海沉積的反復(fù)更替。礫巖中礫石以石英巖為主，大小不一，分選差， 但磨圓較好， 反映其沉積

時(shí)的水動(dòng)力強(qiáng)大，搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)。剖面PM13以巖脈與剖面PM19斷開，層位在其上部。在該剖面中依然以多個(gè)中粗粒砂巖-中細(xì)粒砂巖-粉砂巖為基本旋回(圖5)。剖面中碎屑巖的碎屑成分非常復(fù)雜，粒屑為棱角狀且分選差，巖屑和砂屑大小不一，與近50%的粉砂混在一起，顯然是快速堆積的結(jié)果，反映了不穩(wěn)定的沉積環(huán)境，同時(shí)也說明物源區(qū)巖石成分復(fù)雜。剖面PM10位于PM13的北東方向(圖2)，該條剖面下部碎屑巖總體為灰綠色，并含有植物化石碎片，且碎屑成分較單一，表明處于一個(gè)水動(dòng)力較弱的環(huán)境。之后伴隨著火山碎屑巖的出現(xiàn)，以及碎屑巖中分選磨圓的變化，顯示沉積環(huán)境由穩(wěn)定變?yōu)榛顒?dòng)(圖5)。

圖5 三面井組柱狀圖

通過將這三條剖面橫向比較后發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的三面井組可分為上下兩段：下段為礫巖、雜砂巖、粉砂巖和灰?guī)r組成的一套淺變質(zhì)地層，反映了濱海-淺海沉積的反復(fù)交替；上段主要為粉砂巖并開始出現(xiàn)火山碎屑巖?？傮w來講，研究區(qū)內(nèi)該組地層形成于地殼不穩(wěn)定的淺海-濱海沉積環(huán)境。

表1 生物化石時(shí)代分布特征

2.3 古生物化石

圖6 野外發(fā)現(xiàn)的古生物化石照片

3 樣品特征與分析方法

3.1 樣品特征

本巴圖組采集的樣品來自于剖面PM02 (圖2)，分別是巖屑長石雜砂巖(TM15-12, 42°23′24″N、113°2′24″E)和變質(zhì)砂巖(Z17-11, 42°23′7″N、113°2′20″E)。剖面中砂巖交錯(cuò)層理發(fā)育，雜砂巖單層厚度可達(dá)0.1m(圖7a)，變質(zhì)砂巖的原始層理保存較好，沿層理方向劈理非常發(fā)育，局部巖石破碎嚴(yán)重(圖7b)。其中，巖屑長石雜砂巖，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖屑含量較高，成分復(fù)雜，可見千枚巖、石英片巖等巖屑，巖屑多棱角狀，分選差(圖7c)；變質(zhì)砂巖為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，以石英為主，粒徑0.15～0.25mm，有少量巖屑，磨圓分選依然較差(圖7d)。

圖7 沉積巖野外及鏡下照片

三面井組采集的樣品分別是粉砂質(zhì)板巖(P13b4-2, 42°18′57″N、112°59′59″E)和中粒巖屑長石雜砂巖(TM15-37, 42°20′31″N、113°3′42″E)，采樣位置見圖2。粉砂質(zhì)板巖層位可見明顯的層理，后期劈理與層理方向一致，導(dǎo)致該層破碎嚴(yán)重(圖7e)。雜砂巖層位為明顯的平行層理，可見明顯的韻律變化(圖7f)。鏡下可見粉砂質(zhì)板巖有明顯的板狀構(gòu)造，泥質(zhì)部分重結(jié)晶為細(xì)小的絹云母鱗片，且局部碳酸鹽化，原巖可能為鈣質(zhì)粉砂巖(圖7g)。中細(xì)粒巖屑長石雜砂巖有明顯的砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由陸源碎屑和填隙物組成，碎屑以長石石英為主，含少量的火山巖巖屑。碎屑粒徑0.2～0.5mm，棱角狀，磨圓分選差(圖7h)。

除上述4個(gè)碎屑巖樣品外，本文在研究區(qū)東側(cè)與三面井組不整合接觸的“中生代”火山巖層位采集了一組安山巖樣品，用以限定三面井組的形成時(shí)代，采樣位置如圖2所示(42°25′02″N、113°33′40″E)。巖石較為新鮮，塊狀構(gòu)造(圖8a)。鏡下為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為交織結(jié)構(gòu)，斑晶含量約20%，主要以斜長石和普通角閃石為主(圖8b)，粒度小于1mm，部分角閃石發(fā)生陽起石化；基質(zhì)為雜亂排列的板條狀斜長石微晶，局部可見一些杏仁結(jié)構(gòu)。

圖8 安山巖野外及鏡下照片

3.2 分析方法

測年樣品在河北區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋯石挑選，北京鋯年領(lǐng)航公司進(jìn)行陰極發(fā)光照相。鋯石U-Pb年齡測試分別在中國地質(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(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和東北亞礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)過程均使用193nm 激光剝蝕系統(tǒng)和多接受器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS，Neptune)，以91500標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為外部標(biāo)樣。實(shí)驗(yàn)具體方法參見李懷坤等(2009)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal (Liuetal., 2010)和ISOPLOT3.0程序(Ludwig, 2003)，普通鉛校正依據(jù)Andersen(2002)。巖石化學(xué)分析在廣州澳實(shí)實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用X-熒光光譜法，微量采用ICP-MS分析方法。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

由于Pb元素的性質(zhì)和校正的不確定性，大于1000Ma年齡采用207Pb/206Pb，小于1000Ma選擇206Pb/238U(Gehrelsetal., 2006)。且所有用于分析的鋯石諧和度均大于95%。

本巴圖組雜砂巖樣品(TM15-12)的鋯石大多為次棱角-次圓狀，并可見明顯的環(huán)帶特征(圖9a)。其Th/U比值介于0.06～1.16之間(表2)，僅有4顆鋯石的Th/U值低于0.1，且鋯石年齡均大于1800Ma，總體上屬于巖漿成因(Koschek, 1993; Belousovaetal., 2002)。在測試的80個(gè)鋯石中，一共獲得69個(gè)有效年齡，其結(jié)果分為三個(gè)區(qū)間：晚古生代(298～309Ma，n=5)、早古生代(432Ma，n=1)和古元古代至太古代(1710～2588Ma，n=63)。因此，最小年齡299Ma為該層位的最大沉積年齡(圖10a)。變質(zhì)砂巖樣品(Z17-11)的鋯石依然具有以上巖漿鋯石的特征(圖9b)，Th/U比值在0.10～1.39之間(表2)。在測試的60個(gè)鋯石中，獲得55個(gè)有效年齡，結(jié)果為296Ma、361Ma，497Ma各一顆鋯石，中元古代(1161～1598Ma，n=22)，古元古代至太古代(1606～2589Ma，n=30)。所以，最小年齡296Ma為該層位的最大沉積年齡(圖10b)。

圖9 樣品中代表性鋯石的陰極發(fā)光照片

三面井組粉砂質(zhì)板巖(P13b4-2)的鋯石為次棱角-次圓狀(圖9c)，同樣具有巖漿鋯石特征，Th/U在0.09～1.79之間(表3)，僅有一顆鋯石的值低于0.1(1858Ma)。測試80顆鋯石，獲得79個(gè)有效年齡，為晚古生代(271～294Ma，n=22)、早古生代(378～480Ma，n=22)、古元古代至太古代(1788～2944Ma，n=35)。其最小年齡271Ma可能為其最大沉積年齡(圖10c)。另外1個(gè)樣品中粒巖屑長石雜砂巖(TM15-37)，鋯石具有相似的巖漿鋯石特征(圖9d)，僅有一顆鋯石的Th/U小于0.1(1870Ma)(表3)，測試80顆鋯石，獲得69個(gè)有效年齡，分別為晚古生代(272～359Ma，n=4)、早古生代(365～489Ma，n=10)、古元古代至太古代(1785～2631Ma，n=55)。最小年齡272Ma可能為其最大沉積年齡(圖10d)。

表2 本巴圖組鋯石U-Pb年齡結(jié)果

續(xù)表2Continued Table 2Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-34107512660.19 0.115550.001675.319550.078410.333590.11555188926187213185614-35711661421.17 0.116790.001755.612970.100170.348320.11679190932191815192721-36136423650.11 0.116060.002965.072420.102320.318610.11606189846183217178325-38221704950.14 0.127580.001626.573600.087840.373350.12758206523205612204516-392413093780.82 0.165360.0020310.385450.140690.454660.16536252221247013241620-40230695740.12 0.121610.001475.724000.076680.340610.12161198054193512189016-41173942181.80 0.056880.002560.374090.016800.047710.05688487100323123004-42237284220.07 0.164110.0019810.549760.136490.465540.16411249820248412246421-442922436900.35 0.118710.001395.668500.073110.345470.11871193721192711191315-453354214950.85 0.167890.0019210.942700.149640.471150.16789253725251813248920-471781772790.63 0.166900.0022710.627220.145350.461190.004272528 22 2491 13 2445 19 -486701030.68 0.057390.004790.377990.031030.048640.00126506 179 326 23 306 8 -49103502740.18 0.113220.001765.016260.080340.320570.002851852 23 1822 14 1793 14 -50108492720.18 0.112230.001805.208720.089370.335550.003291836 29 1854 15 1865 16 -5159681390.49 0.116560.002385.344680.104960.333080.003591906 4 1876 17 1853 17 -52159443950.11 0.118000.001845.619680.091070.344800.003341928 28 1919 14 1910 16 -532352343660.64 0.173130.0025111.053970.195950.462120.006032588 24 2528 17 2449 27 -5490602650.23 0.113180.001724.445410.068090.284480.002321851 23 1721 13 1614 12 -551271543180.48 0.112790.001604.948390.070990.317750.002461856 26 1811 12 1779 12 -56207685100.13 0.114940.001435.583740.084290.351480.003621880 22 1914 13 1942 17 -571932422890.84 0.166870.0021510.962850.160260.475350.004272528 21 2520 14 2507 19 -584014056520.62 0.163650.0019910.359070.134550.458330.003502494 20 2467 12 2432 15 -59621101520.73 0.105550.002024.556410.090540.313920.003891724 35 1741 17 1760 19 -60201555300.10 0.111240.001545.102610.077190.332730.003301820 30 1837 13 1852 16 -62951202390.50 0.119670.001855.162200.092040.312320.003001952 32 1846 15 1752 15 -633275584901.14 0.162270.0019810.030320.143750.447560.004132479 20 2438 13 2384 18 -651621842610.71 0.165190.0021210.293580.151430.452010.004882510 22 2462 14 2404 22 -6643110901.22 0.112210.002764.985870.120060.322550.003301836 44 1817 20 1802 16 -67443844750.81 0.061050.001530.584600.015640.069270.00091643 54 467 10 432 5 -682814014070.98 0.165560.0020610.841640.161710.474990.005302513 54 2510 14 2505 23 -69922052090.98 0.109200.001814.761820.083210.317040.003651787 25 1778 15 1775 18

續(xù)表2Continued Table 2Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-712491636780.24 0.114260.001624.858780.068480.307980.002221868 26 1795 12 1731 11 -722301305230.25 0.123610.001846.241170.097600.368400.005082009 26 2010 14 2022 24 -74991101500.73 0.169530.0026311.136700.172970.476800.004662553 25 2535 14 2513 20 -761211312830.46 0.122930.001575.800990.097500.341170.004141999 23 1947 15 1892 20 -771802974180.71 0.112870.001505.067190.069930.325050.002581846 24 1831 12 1814 13 -78662121191.78 0.111460.001855.314370.092560.345550.003451833 30 1871 15 1913 17 -79941231700.72 0.163100.002418.983820.143520.398560.003882488 24 2336 15 2162 18 -80851161280.63 0.168530.0026910.880080.181790.468420.005082543 27 2513 16 2477 22 Z17-11變質(zhì)砂巖-0131 42 97 0.43 0.09854 0.00208 3.59450 0.06908 0.26529 0.00468 1598 34 1548 15 1517 24 -0288 134 236 0.57 0.10468 0.00186 4.15140 0.07804 0.28736 0.00417 1709 33 1664 15 1628 21 -0340 86 110 0.78 0.09418 0.00183 3.34550 0.06294 0.25768 0.00396 1522 36 1492 15 1478 20 -0521 288 303 0.95 0.05445 0.00189 0.35593 0.01477 0.04698 0.00077 391 78 309 11 296 5 -06156 412 331 1.24 0.10540 0.00190 3.96504 0.10613 0.27143 0.00525 1721 33 1627 22 1548 27 -0758 109 133 0.81 0.11296 0.00214 4.55036 0.09419 0.29125 0.00346 1848 34 1740 17 1648 17 -0847 299 741 0.40 0.05137 0.00111 0.40762 0.01056 0.05759 0.00117 257 50 347 8 361 7 -0959 216 176 1.23 0.08349 0.00224 2.30116 0.08046 0.19817 0.00340 1281 52 1213 25 1165 18 -1164 155 150 1.03 0.10643 0.00285 4.02739 0.11611 0.27385 0.00534 1739 44 1640 23 1560 27 -12253 180 447 0.40 0.15650 0.00318 9.99072 0.26946 0.45948 0.00731 2418 35 2434 25 2437 32 -13113 107 311 0.34 0.11405 0.00230 5.02613 0.12388 0.31941 0.00607 1865 37 1824 21 1787 30 -14272 69 699 0.10 0.12696 0.00295 6.52936 0.18809 0.37019 0.00560 2057 42 2050 25 2030 26 -1591 93 199 0.47 0.12594 0.00197 6.41413 0.11793 0.36913 0.00526 2043 28 2034 16 2025 25 -17115 132 241 0.55 0.12493 0.00175 6.52230 0.11379 0.37796 0.00512 2028 25 2049 15 2067 24 -1883 148 225 0.66 0.09735 0.00149 3.71960 0.06633 0.27695 0.00378 1574 28 1576 14 1576 19 -19142 410 334 1.23 0.09245 0.00130 3.25633 0.05439 0.25516 0.00336 1477 26 1471 13 1465 17 -2031 151 316 0.48 0.06059 0.00158 0.66765 0.01783 0.08007 0.00131 633 56 519 11 497 8 -21127 124 337 0.37 0.10879 0.00147 4.75836 0.07965 0.31683 0.00425 1789 24 1778 14 1774 21 -2232 49 103 0.48 0.09516 0.00156 3.32839 0.05785 0.25399 0.00368 1531 30 1488 14 1459 19 -2344 72 125 0.57 0.09644 0.00128 3.65069 0.06112 0.27424 0.00365 1567 25 1561 13 1562 18 -24168 120 272 0.44 0.17165 0.00185 11.26570 0.18749 0.47448 0.00637 2574 13 2545 16 2503 28 -26121 329 290 1.13 0.09833 0.00146 3.39960 0.06958 0.24973 0.00339 1594 28 1504 16 1437 18 -27237 180 781 0.23 0.10659 0.00142 4.07002 0.07692 0.27617 0.00398 1743 24 1648 15 1572 20

續(xù)表2Continued Table 2Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-2899 237 302 0.78 0.09108 0.00126 2.99253 0.04780 0.23870 0.00364 1450 27 1406 12 1380 19 -2933 55 107 0.51 0.09003 0.00146 3.05632 0.05350 0.24636 0.00318 1428 31 1422 13 1420 16 -30199 101 832 0.12 0.08978 0.00121 2.99449 0.05182 0.24139 0.00309 1421 30 1406 13 1394 16 -31100 139 246 0.56 0.11616 0.00204 5.37336 0.15464 0.33536 0.00803 1898 32 1881 25 1864 39 -3267 90 215 0.42 0.09481 0.00155 3.48765 0.08049 0.26618 0.00448 1524 30 1524 18 1521 23 -33106 114 272 0.42 0.11274 0.00135 5.09939 0.09295 0.32770 0.00528 1844 16 1836 16 1827 26 -34105 131 198 0.66 0.12734 0.00187 6.77856 0.13274 0.38538 0.00565 2061 26 2083 17 2101 26 -35196 240 368 0.65 0.14376 0.00177 7.65243 0.21368 0.38446 0.00954 2273 21 2191 25 2097 44 -36102 257 209 1.23 0.09744 0.00130 3.88595 0.06529 0.28970 0.00468 1576 225 1611 14 1640 23 -37101 116 233 0.50 0.11851 0.00158 5.69034 0.09536 0.34769 0.00435 1944 24 1930 15 1924 21 -3868 110 196 0.56 0.09538 0.00132 3.68361 0.06849 0.28011 0.00447 1536 26 1568 15 1592 23 -39298 315 751 0.42 0.11821 0.00158 5.77107 0.14942 0.35274 0.00786 1929 24 1942 22 1948 37 -4046 88 117 0.75 0.09897 0.00152 3.94882 0.07039 0.28901 0.00361 1606 29 1624 14 1637 18 -4144 70 124 0.57 0.09722 0.00182 3.74340 0.07681 0.27931 0.00382 1572 35 1581 16 1588 19 -42380 568 526 1.08 0.17211 0.00238 10.93830 0.17792 0.46095 0.00611 2589 23 2518 15 2444 27 -43100 241 233 1.03 0.09614 0.00197 3.80075 0.08755 0.28670 0.00380 1550 33 1593 19 1625 19 -44362 282 852 0.33 0.13463 0.00227 6.94499 0.14088 0.37373 0.00534 2159 30 2104 18 2047 25 -4558 49 183 0.27 0.10623 0.00345 4.22659 0.13103 0.29025 0.00505 1735 59 1679 25 1643 25 -4626 51 72 0.71 0.08809 0.00323 3.20369 0.10166 0.27054 0.00737 1384 66 1458 25 1544 37 -4775 95 185 0.51 0.10149 0.00250 4.67336 0.14161 0.33288 0.00610 1652 46 1762 25 1852 30 -4888 223 274 0.81 0.08709 0.00257 2.94190 0.09361 0.24589 0.00414 1363 56 1393 24 1417 21 -49106 174 246 0.71 0.10013 0.00296 4.45266 0.14312 0.32273 0.00582 1628 54 1722 27 1803 28 -50181 252 400 0.63 0.10516 0.00365 4.89104 0.16598 0.33916 0.00655 1717 63 1801 29 1883 32 -51107 220 186 1.18 0.10615 0.00359 5.00475 0.16214 0.34479 0.00606 1800 61 1820 27 1910 29 -5265 89 172 0.52 0.09985 0.00318 4.14478 0.12920 0.30269 0.00482 1621 59 1663 26 1705 24 -53242 224 1100 0.20 0.08735 0.00228 2.65341 0.08321 0.21941 0.00409 1369 50 1316 23 1279 22 -55114 94 368 0.25 0.10557 0.00296 4.29349 0.12995 0.29450 0.00564 1724 52 1692 25 1664 28 -5676 237 172 1.38 0.08697 0.00167 3.05796 0.06376 0.25495 0.00393 1361 37 1422 16 1464 20 -57110 119 170 0.70 0.15497 0.00246 10.09576 0.18998 0.47119 0.00686 2402 26 2444 17 2489 30 -5831 85 82 1.03 0.08987 0.00181 3.10832 0.06122 0.25132 0.00383 1433 39 1435 15 1445 20 -5958 181 130 1.39 0.10127 0.00246 3.62468 0.10812 0.25834 0.00519 1648 45 1555 24 1481 27 -6023 47 104 0.45 0.07855 0.00153 2.10042 0.04965 0.19302 0.00317 1161 39 1149 16 1138 17

表3 三面井組鋯石U-Pb年齡結(jié)果

續(xù)表3Continued Table 3Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-3161 48174 0.28 0.11265 0.00167 5.27199 0.06198 0.33943 0.00190 1843271864 22 1884 11 -3213 75181 0.41 0.05646 0.00120 0.55076 0.01203 0.07075 0.00066 47147445 10 441 4 -3313 73169 0.43 0.05782 0.00129 0.56724 0.01290 0.07115 0.00076 52349456 10 443 5 -344 4876 0.63 0.05360 0.00449 0.31701 0.02698 0.04290 0.00047 354189280 24 271 3 -3525 4465 0.68 0.11369 0.00106 5.25316 0.05214 0.33513 0.00271 1859171861 18 1863 15 -364 7476 0.98 0.05255 0.00479 0.32471 0.03042 0.04481 0.00048 310208286 27 283 3 -373 5461 0.87 0.05345 0.00306 0.32734 0.02172 0.04442 0.00059 348130288 19 280 4 -38142 146367 0.40 0.12154 0.00159 5.99294 0.06305 0.35763 0.00304 1979231975 21 1971 17 -39148 345222 1.55 0.16157 0.00183 10.28776 0.16402 0.46179 0.00440 2472192461 39 2447 23 -4091 78240 0.32 0.12173 0.00175 5.89290 0.03543 0.35109 0.00414 1982261960 12 1940 23 -414 5169 0.74 0.05125 0.00610 0.32303 0.04234 0.04571 0.00064 252274284 37 288 4 -424 5988 0.67 0.05028 0.00207 0.30868 0.01762 0.04453 0.00069 20895273 16 281 4 -4356 8395 0.88 0.16496 0.00192 10.92076 0.06545 0.48015 0.00376 2507202516 15 2528 20 -4418 96227 0.42 0.05502 0.00129 0.58594 0.01418 0.07723 0.00068 41352468 11 480 4 -4541 52113 0.46 0.11228 0.00094 5.12142 0.04513 0.33080 0.00314 1837151840 16 1842 17 -4612 148244 0.60 0.05342 0.00146 0.32862 0.00929 0.04462 0.00060 34762289 8 281 4 -4715 92195 0.47 0.05729 0.00104 0.56178 0.01049 0.07112 0.00068 50340453 8 443 4 -483 2969 0.42 0.05212 0.00569 0.31725 0.03517 0.04415 0.00121 291249280 31 278 8 -4960 73167 0.44 0.11461 0.00168 5.23217 0.06117 0.33111 0.00225 1874261858 22 1844 13 -5014 131309 0.43 0.05359 0.00131 0.32905 0.00820 0.04453 0.00035 35455289 7 281 2 -5114 71189 0.38 0.05392 0.00138 0.52772 0.01374 0.07098 0.00059 36857430 11 442 4 -5210 64137 0.47 0.05825 0.00146 0.57383 0.01482 0.07144 0.00061 53955460 12 445 4 -5320 151252 0.60 0.05564 0.00090 0.54935 0.00910 0.07161 0.00052 43836445 7 446 3 -5438 45106 0.42 0.11290 0.00169 5.14305 0.03336 0.33039 0.00313 1847271843 12 1840 17 -5515 191302 0.63 0.05282 0.00293 0.32097 0.01988 0.04407 0.00070 321126283 18 278 4 -5640 4963 0.78 0.18591 0.00199 13.12125 0.17408 0.51188 0.00381 2706182688 36 2665 20 -5748 8981 1.11 0.15591 0.00182 9.76512 0.15882 0.45427 0.00436 2412202413 39 2414 23 -5820 102272 0.37 0.05889 0.00079 0.57836 0.00797 0.07123 0.00058 56329463 6 444 4 -5927 207329 0.63 0.05592 0.00105 0.56145 0.01102 0.07282 0.00091 44942452 9 453 6 -609 123167 0.74 0.05105 0.00347 0.32097 0.02420 0.04560 0.00077 243156283 21 287 5

續(xù)表3Continued Table 3Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-11115 133 234 0.57 0.11458 0.00091 5.07632 0.04700 0.32104 0.00218 1873 14 1832 8 1795 11 -12167 165 263 0.63 0.16489 0.00123 10.62399 0.09300 0.46627 0.00318 2506 13 2491 8 2467 14 -1360 89 139 0.64 0.11289 0.00106 5.07179 0.05361 0.32581 0.00254 1847 18 1831 9 1818 12 -1451 53 109 0.49 0.11196 0.00116 4.95041 0.05772 0.32075 0.00258 1832 19 1811 10 1793 13 -15195 110 315 0.35 0.17754 0.00136 11.92169 0.12166 0.48622 0.00418 2631 13 2598 10 2554 18 -16149 84 367 0.23 0.11451 0.00089 5.00550 0.04257 0.31655 0.00193 1873 14 1820 7 1773 9 -1738 484 460 1.05 0.05741 0.00092 0.45229 0.00724 0.05733 0.00045 506 35 379 5 359 3 -18324 389 714 0.54 0.11636 0.00088 4.94746 0.04373 0.30758 0.00192 1902 14 1810 7 1729 9 -19134 67 335 0.20 0.11735 0.00100 5.50627 0.05885 0.33975 0.00284 1917 15 1902 9 1885 14 -2031 478 353 1.35 0.05095 0.00097 0.30130 0.00567 0.04312 0.00035 239 44 267 4 272 2 -21123 55 303 0.18 0.11928 0.00099 5.57887 0.05795 0.33873 0.00283 1946 15 1913 9 1881 14 -2230 283 278 1.02 0.05530 0.00096 0.45441 0.00771 0.05988 0.00048 433 37 380 5 375 3 -23104 65 277 0.24 0.11281 0.00093 4.93813 0.04770 0.31701 0.00234 1856 15 1809 8 1775 11 -24136 58 335 0.17 0.11480 0.00083 5.25736 0.04764 0.33106 0.00225 1877 18 1862 8 1844 11 -25179 69 504 0.14 0.11059 0.00082 4.68906 0.04089 0.30679 0.00204 1809 19 1765 7 1725 10 -26135 41 343 0.12 0.11328 0.00082 5.31669 0.04897 0.33959 0.00258 1854 13 1872 8 1885 12 -27123 95 172 0.55 0.16783 0.00122 10.94996 0.10098 0.47197 0.00346 2536 13 2519 9 2492 15 -28128 97 418 0.23 0.11189 0.00085 4.04814 0.04193 0.26173 0.00227 1831 14 1644 8 1499 12 -29187 94 454 0.21 0.11103 0.00079 4.94541 0.04238 0.32185 0.00200 1817 13 1810 7 1799 10 -309 139 135 1.03 0.05214 0.00152 0.32645 0.00941 0.04596 0.00048 300 67 287 7 290 3 -31106 127 124 1.02 0.15374 0.00122 9.90952 0.09326 0.46618 0.00328 2388 13 2426 9 2467 14 -32131 36 327 0.11 0.11753 0.00103 5.59629 0.05275 0.34460 0.00228 1920 21 1916 8 1909 11 -33129 64 305 0.21 0.11465 0.00088 5.16051 0.04394 0.32563 0.00214 1876 13 1846 7 1817 10 -3425 253 321 0.79 0.05617 0.00091 0.47013 0.00788 0.06069 0.00051 457 31 391 5 380 3 -35124 82 257 0.32 0.11955 0.00098 5.87277 0.05486 0.35560 0.00276 1950 10 1957 8 1961 13 -3676 74 120 0.62 0.16576 0.00155 11.00232 0.12376 0.48081 0.00430 2517 16 2523 10 2531 19 -3735 149 312 0.48 0.05914 0.00089 0.64384 0.01010 0.07881 0.00062 572 33 505 6 489 4 -3820 230 235 0.98 0.05445 0.00093 0.45195 0.00771 0.06040 0.00053 391 39 379 5 378 3 -39121 76 237 0.32 0.12987 0.00108 6.69077 0.06009 0.37279 0.00256 2096 14 2071 8 2043 12 -4082 101 90 1.13 0.16777 0.00148 11.11244 0.10652 0.47971 0.00348 2535 15 2533 9 2526 15

續(xù)表3Continued Table 3Spot No.Contents (×10-6)PbThUTh/UratiosAge (Ma)207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ207Pb/206Pbσ207Pb/235Uσ206Pb/238Uσ-41190 115 318 0.36 0.16487 0.00119 10.68133 0.10959 0.46834 0.00415 2506 12 2496 10 2476 18 -42121 102 264 0.39 0.11593 0.00093 5.32976 0.04409 0.33288 0.00210 1894 15 1874 7 1852 10 -4329 205 336 0.61 0.05592 0.00078 0.52378 0.00771 0.06798 0.00059 450 31 428 5 424 4 -44247 223 696 0.32 0.10912 0.00072 4.08632 0.03670 0.27036 0.00188 1785 13 1652 7 1543 10 -45116 55 280 0.20 0.11567 0.00093 5.54610 0.05297 0.34709 0.00277 1900 15 1908 8 1921 13 -4694 62 233 0.27 0.11045 0.00087 4.70369 0.04142 0.30817 0.00201 1807 15 1768 7 1732 10 -47119 99 225 0.44 0.15202 0.00120 8.83704 0.09142 0.42089 0.00375 2369 14 2321 9 2265 17 -4897 75 218 0.34 0.11307 0.00092 5.12370 0.04779 0.32816 0.00239 1850 15 1840 8 1829 12 -49153 86 344 0.25 0.11952 0.00082 5.66420 0.04713 0.34269 0.00221 1950 12 1926 7 1900 11 -5011 90 146 0.62 0.05730 0.00137 0.45973 0.01130 0.05828 0.00054 502 52 384 8 365 3 -51176 179 400 0.45 0.11420 0.00083 5.05346 0.04588 0.32007 0.00229 1933 13 1828 8 1790 11 -5220 106 202 0.52 0.05864 0.00097 0.61821 0.01062 0.07650 0.00070 554 37 489 7 475 4 -53248 84 574 0.15 0.12057 0.00095 6.07773 0.05528 0.36462 0.00255 1965 19 1987 8 2004 12 -54201 123 431 0.29 0.12115 0.00091 5.91080 0.05273 0.35266 0.00229 1973 13 1963 8 1947 11 -5588 65 191 0.34 0.12197 0.00109 5.81437 0.06441 0.34520 0.00286 1987 49 1949 10 1912 14 -5640 29 56 0.52 0.16995 0.00174 11.25062 0.14362 0.48116 0.00502 2557 18 2544 12 2532 22 -57122 202 227 0.89 0.11611 0.00094 5.12353 0.05014 0.31944 0.00227 1898 19 1840 8 1787 11 -5882 103 153 0.67 0.11445 0.00108 5.24234 0.06071 0.33277 0.00313 1872 17 1860 10 1852 15 -59171 49 448 0.11 0.11675 0.00081 5.10779 0.04324 0.31650 0.00180 1907 13 1837 7 1773 9 -60119 137 244 0.56 0.11359 0.00090 5.16210 0.04825 0.32963 0.00239 1858 14 1846 8 1837 12 -6181 35 196 0.18 0.11644 0.00099 5.29916 0.05529 0.32955 0.00233 1902 15 1869 9 1836 11 -6217 82 215 0.38 0.05399 0.00110 0.44247 0.00908 0.05976 0.00055 372 46 372 6 374 3 -6362 66 123 0.54 0.11463 0.00113 5.30753 0.06192 0.33566 0.00265 1874 17 1870 10 1866 13 -64195 69 438 0.16 0.12019 0.00088 5.85834 0.05304 0.35277 0.00224 1959 13 1955 8 1948 11 -65252 186 522 0.36 0.12290 0.00084 5.91185 0.05065 0.34805 0.00214 1999 12 1963 7 1925 10 -66151 176 307 0.57 0.11403 0.00088 5.06951 0.04497 0.32189 0.00193 1865 15 1831 8 1799 9 -67115 88 151 0.58 0.16806 0.00131 11.20969 0.10522 0.48353 0.00364 2539 13 2541 9 2543 16 -68129 188 240 0.78 0.11341 0.00089 5.09107 0.04940 0.32475 0.00229 1855 14 1835 8 1813 11 -6949 49 95 0.52 0.11773 0.00123 5.51609 0.06026 0.33981 0.00250 1922 19 1903 9 1886 12

表4 安山巖(樣品BL2019-5)鋯石U-Pb年齡結(jié)果

安山巖(樣品BL2019-5)鋯石有明顯的中基性巖漿鋯石特征，自形至半自形(圖9e)，其Th/U值均大于0.1(表4)。30顆鋯石中，除去9顆不在諧和線的鋯石，剩下的21顆鋯石加權(quán)平均年齡為277±1.4Ma，代表安山巖的噴出年齡(圖10e, f)，表明其形成于早二疊世。

圖10 測試樣品的年齡分布直方圖和鋯石U-Pb年齡諧和圖

4.2 地球化學(xué)

安山巖樣品的主微量元素分析結(jié)果見表5。樣品具有低硅(SiO2=52.69%～53.56%)、鋁(Al2O3=13.80%～13.99%)，高鎂(MgO=8.80%～9.28%)、鐵(Fe2O3T=8.06%～8.54%)的特征，且有較高的Mg#(68.6～70.9)。具有明顯的高鎂安山巖的地球化學(xué)特征(唐功建和王強(qiáng)，2010)。樣品的里特曼指數(shù)σ在2.07～3.51之間，在TAS圖解中樣品均為玄武安山巖，且大部分為高鉀鈣堿性系列(圖略)。樣品中稀土含量較低(ΣREE=85.55×10-6～89.91×10-6)，輕重稀土分餾中等((La/Yb)N=4.17～4.39)，Eu有較弱的負(fù)異常(δEu=0.82～0.87)。樣品明顯富集大離子親石元素(LILEs，Cs、Rb、K)，虧損高場強(qiáng)元素(HFSEs，Nb、Ta、Ti)。

5 討論

5.1 形成時(shí)代

本文通過地層中的碎屑鋯石年齡、古生物化石等方面的證據(jù)，來限定其形成時(shí)代。本巴圖組前人將其歸為上石炭統(tǒng)(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991)。本文2個(gè)樣品的最大沉

表5 安山巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果

5.2 鋯石物源分析

本文樣品的所有鋯石均為隨機(jī)挑選，大部分鋯石有棱角狀的形態(tài)特征，說明其沒有經(jīng)過長時(shí)間搬運(yùn)。從樣品的鋯石頻數(shù)圖中我們可發(fā)現(xiàn)(圖11)，4個(gè)碎屑巖樣品的鋯石分布有著相似的規(guī)律，即年齡分布主要在以下三個(gè)區(qū)間：晚古生代、早古生代和古元古代至太古代。在4個(gè)樣品中，可見古元古代至太古代的碎屑鋯石占有很高的比例，分別占比91.3%、54.5%、44.3%和79.7%。這其中，新太古代末期(～2.5Ga)和古元古代末期(～1.8Ga)的碎屑鋯石，通常被認(rèn)為是華北板塊早期克拉通化以及之后多期裂谷事件的巖漿反應(yīng)(圖11)，代表著華北板塊的基底(Zhaoetal., 2005; Wanetal., 2011; Zhai, 2014)。而樣品Z17-11中1.1～1.6Ga的鋯石在華北板塊上也有巖漿記錄。范宏瑞等(2006)在白云鄂博地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與大陸裂谷有關(guān)的1.2～1.4Ga的火成碳酸鹽脈和1.31～1.35Ga的輝綠巖脈；李懷坤等(2010)也在延慶高于莊組報(bào)道了1559Ma凝灰?guī)r。這期間的鋯石大頻率的出現(xiàn)在樣品中，一定程度的反映了當(dāng)時(shí)華北板塊基底物質(zhì)為沉積盆地提供了主要物源。另一方面，結(jié)合碎屑巖的磨圓分選較差的情況，也一定程度說明當(dāng)時(shí)的沉積位置離華北板塊更近。

圖11 研究區(qū)其它地質(zhì)單元的鋯石U-Pb年齡分布直方圖

本文的樣品中早古生代的鋯石也有較大差異。在本巴圖組中早古生代鋯石出現(xiàn)的頻率非常低，而三面井組卻在444Ma有明顯的峰值。許多學(xué)者的研究表明，在奧陶紀(jì)-志留紀(jì)期間，在白乃廟弧巖帶上有非常廣泛的巖漿活動(dòng)(Zhangetal., 2014；白新會(huì)等，2015)。特別是在研究區(qū)的早古生代地層中，如白乃廟群、徐尼烏蘇組等地質(zhì)單元，420～440Ma的鋯石非常集中(圖11)。這也在一定程度上說明了，早古生代巖漿活動(dòng)形成的地質(zhì)體，并不是本巴圖組的主要物源，卻作為三面井組的主要物源之一。這一現(xiàn)象也與野外地質(zhì)特征相吻合，我們推測可能有兩點(diǎn)原因：其一，早古生代侵入巖被本巴圖組角度不整合覆蓋，在研究區(qū)西側(cè)白乃廟附近，可見其角度不整合覆蓋在奧陶紀(jì)的奧長花崗巖之上。而這一時(shí)期的巖漿巖被學(xué)者們認(rèn)為是俯沖階段板片消減的產(chǎn)物(劉敦一等，2003；Jianetal., 2008)，所以從空間上來講，盆地位于早古生代的巖漿弧之上。因此，早古生代的巖漿無法為沉積盆地提供大量的物源；其二，在早-中二疊世期間研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有大規(guī)模的逆沖推覆構(gòu)造(李剛等，2012；周志廣等，2018)，逆沖斷層將部分下部的古老地質(zhì)體帶出地表，經(jīng)過風(fēng)化剝蝕的碎屑進(jìn)入此時(shí)三面井組的沉積環(huán)境之中。

晚古生代鋯石在本巴圖組出現(xiàn)的頻率依然較低(圖11)，且年齡主要為晚石炭-早二疊世，這與區(qū)域上的巖漿事件對(duì)應(yīng)。在研究區(qū)乃至整個(gè)華北板塊，晚古生代大面積的巖漿活動(dòng)開始于晚石炭世晚期，在中二疊世達(dá)到頂峰(張拴宏等，2010；王挽瓊，2014)。而本巴圖組零星的晚石炭-早二疊世早期的鋯石和研究區(qū)在這一時(shí)段的巖漿活動(dòng)不強(qiáng)烈相吻合。三面井組的形成時(shí)代，正好對(duì)應(yīng)了后期活躍的巖漿活動(dòng)。在研究區(qū)，就有大量的早-中二疊世巖體出現(xiàn)。另外，在三面井組TM15-37樣品中，有一組峰值為372Ma左右的鋯石，這組鋯石在區(qū)域上也有對(duì)應(yīng)的巖漿事件。在研究區(qū)南部的察哈爾右翼后旗，出露有一套伸展背景的晚泥盆世二長花崗巖巖體(382±4.1Ma，黃丁伶，2014)。該巖體可能為三面井組提供物源，并通過河流搬運(yùn)至此沉積。在研究區(qū)相鄰地區(qū)的下二疊統(tǒng)呼格特組形成于海陸過渡環(huán)境(Luoetal., 2016)，和本文的三面井組有相同的鋯石組成，其中也含有380Ma左右的鋯石；郭碩等(2019)在烏拉特旗地區(qū)報(bào)道的“阿木山組”最小鋯石年齡在273～285Ma之間，鋯石組成與本文中的三面井組非常相似，沉積環(huán)境和沉積相顯示其形成于俯沖背景下局部巖漿弧間的裂谷盆地。這也側(cè)面說明了，在早二疊世末期興蒙造山帶南緣進(jìn)入到了一個(gè)強(qiáng)烈擠壓剝蝕環(huán)境中。

5.3 地層的沉積環(huán)境

本巴圖組在研究區(qū)內(nèi)由于構(gòu)造復(fù)雜且不見頂?shù)?，但可見其角度不整合覆蓋在奧陶紀(jì)的奧長花崗巖之上。所以從空間上來講，沉積盆地以早古生代的巖漿弧為底。研究區(qū)本巴圖組底部還有火山碎屑巖夾層，底部碎屑巖的粒度較大，向上逐漸變細(xì)，且礫巖中還有大量的火山碎屑巖巖屑，這些都反映出本巴圖組形成初期處于一種活動(dòng)的構(gòu)造環(huán)境(圖4)。

同時(shí)巖性巖相組合由早期的洪積相/三角洲相，逐漸向?yàn)I海含礫沙灘相、濱淺海相和淺海相過渡，最上層開始出現(xiàn)灰?guī)r，這些都顯示出一個(gè)退積的海進(jìn)序列。在晚石炭到早二疊世期間，華北板塊北緣的巖漿活動(dòng)顯示其為安第斯型的活動(dòng)大陸邊緣(張拴宏等，2010)，但同時(shí)期在研究區(qū)附近的四子王旗地區(qū)出現(xiàn)了與弧后伸展有關(guān)閃長巖體(323Ma，柳長峰，2010)。結(jié)合區(qū)內(nèi)本巴圖組出露范圍較為有限的情況，我們推測該地區(qū)當(dāng)時(shí)可能為局部伸展的弧后盆地。

三面井組在區(qū)域上角度不整合覆蓋在巖體及石炭系地層之上(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1996)。研究區(qū)該組底部下段層位為灰?guī)r，之后過渡為紫紅色砂礫巖，顯示出由淺海相向?yàn)I海相的過渡，整個(gè)下段的上部層位表現(xiàn)出濱淺海相的反復(fù)交替，反映沉積環(huán)境由穩(wěn)定向活動(dòng)的轉(zhuǎn)變(圖5)。而三面井組的上部層位開始出現(xiàn)火山巖夾層，其中的砂巖層位出現(xiàn)陸生植物化石，反應(yīng)沉積環(huán)境不穩(wěn)定，由濱淺海的位置移向陸緣。整體來看，三面井組的由淺海相向?yàn)I海相乃至濱淺沼澤相過渡，代表著擠壓環(huán)境下沉積盆地逐漸變窄甚至消失的過程。

碎屑鋯石的年齡分布也可以較好地反應(yīng)沉積環(huán)境。Cawoodetal. (2012)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果認(rèn)為，當(dāng)碎屑巖中含有大量與地層形成時(shí)代相近的鋯石時(shí)，地層可能形成于板塊匯聚或碰撞環(huán)境下的弧前或前陸盆地；當(dāng)碎屑巖中的鋯石大部分都大于地層的沉積年齡時(shí)，則形成于伸展型盆地。如圖12所示，本巴圖組樣品基本落在伸展環(huán)境的區(qū)間，而三面井組則具有向板塊匯聚方向過渡的趨勢。

圖12 碎屑鋯石的累計(jì)百分比圖譜(底圖據(jù)Cawood et al., 2012)

5.4 火山巖的構(gòu)造背景

本文的安山巖樣品有著高鉀鈣堿性特征，且富集大離子親石元素，相對(duì)虧損高場強(qiáng)元素，反應(yīng)了典型的俯沖帶大陸邊緣弧火山巖的特征(Stern and Killian, 1996；鄧晉福等，2007)。況且，高鎂安山巖本身就是大洋俯沖、板壞匯聚邊界的代表性巖石(唐功建和王強(qiáng)，2010)。本文樣品中Sr含量較低，不屬于埃達(dá)克質(zhì)巖石，在圖中落在了典型的弧火山巖范圍內(nèi)(圖13a)。而其相對(duì)較高的重稀土含量，也反映了巖漿來源不像埃達(dá)克質(zhì)巖漿來源于俯沖洋殼的直接熔融，更有可能來自于俯沖流體交代的地幔楔(Tatsumi and Eggins, 1995)。樣品的Zr/Hf值在35.2～36.3之間，小于原始地幔(37)而大于地殼(33)(Taylor and McLennan, 1985)，說明在巖漿上升過程中有一定的陸殼混染，這也與其有著陸緣弧而不是島弧的屬性相一致(圖13b)。在構(gòu)造判別圖解中，文中的樣品也全都落在俯沖帶范圍內(nèi)(圖13c)。綜上，本文的安山巖形成于俯沖背景下的大陸弧環(huán)境。這也說明了在早二疊世晚期，研究區(qū)已進(jìn)入俯沖背景下，此時(shí)古亞洲洋依然存在。

圖13 安山巖構(gòu)造判別圖解(a, 據(jù)Defant and Drummond, 1990; b,據(jù)Pearce, 1983；c, 據(jù)Wood et al., 1979

5.5 晚古生代演化過程

圖14 晚古生代興蒙造山帶中段南緣的演化過程

圖15 晚古生代興蒙造山帶中段南緣構(gòu)造演化示意圖

早古生代末期的巖漿活動(dòng)以及區(qū)域上該階段最頂部的磨拉石建造——西別河組，標(biāo)志著早古生代末期白乃廟弧與華北板塊碰撞的結(jié)束，之后華北板塊北緣進(jìn)入到新的構(gòu)造環(huán)境之中(Zhangetal., 2014; Maetal., 2019)。本文綜合區(qū)域上其它晚古生代的地質(zhì)體，來還原興蒙造山帶中段南緣在這一時(shí)段的演化過程(圖14)。在泥盆紀(jì)期間，區(qū)域上的巖漿活動(dòng)非常有限，僅在華北板塊北緣出露部分面積不大的堿性巖體(Zhangetal., 2010; 王挽瓊，2014)，代表著弧-陸碰撞的后伸展階段。進(jìn)入早石炭世，巖漿活動(dòng)較弱，僅在研究區(qū)南部出露的石炭紀(jì)二長花崗巖年齡為342.5Ma(張臣等，2007)；而此時(shí)在區(qū)域上開始出現(xiàn)一套火山巖-查干諾爾火山巖(部分學(xué)者把其歸為本巴圖組的下部層位)，以安山巖為主，年齡在300～333Ma。石炭紀(jì)早期的巖漿活動(dòng)，學(xué)者們認(rèn)為是產(chǎn)生于陸緣弧環(huán)境的一次熱事件(潘世語等，2012；張金鳳和白新會(huì)，2016)，屬于一個(gè)擠壓環(huán)境，標(biāo)志著俯沖作用的開始。晚石炭世巖漿活動(dòng)依然不強(qiáng)烈，但四子王旗出現(xiàn)一些晚石炭世的堿性巖體，學(xué)者們認(rèn)為在當(dāng)時(shí)的華北板塊北緣局部還是存在有弧后的擴(kuò)張作用(柳長峰，2010)。之后開始出現(xiàn)海相碎屑巖沉積地層，其中本巴圖組以早古生代巖漿弧為盆地基底，巖性巖相記錄了一個(gè)海進(jìn)的序列。在本巴圖組之上，開始出現(xiàn)厚層的灰?guī)r建造——阿木山組，在本文中兩者為斷層接觸，在區(qū)域上兩者呈交錯(cuò)或上下疊覆的關(guān)系(內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層，1996)。本巴圖組到阿木山組的這套海相碎屑巖沉積，表明在晚石炭至早二疊世期間，興蒙造山帶南緣俯沖活動(dòng)不強(qiáng)烈，沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。兩者極有可能產(chǎn)出在一個(gè)局部拉張的弧后盆地環(huán)境之中。早-中二疊世的三面井組則表現(xiàn)為海退的趨勢。本區(qū)三面井組頂部出現(xiàn)火山碎屑巖，表示沉積環(huán)境變得不穩(wěn)定，整體向匯聚環(huán)境轉(zhuǎn)換，沉積盆地逐漸消失。幾乎在同一時(shí)段，區(qū)域上開始出現(xiàn)一套海陸交互相地層額里圖組，該組地層以火山巖為主，局部可見角度不整合覆蓋在三面井組之上。本文的安山巖也可能屬于該組地層，但具體是否歸屬還需要更詳細(xì)的野外工作。在研究區(qū)內(nèi)，有許多這一時(shí)代的安山巖分布，這些安山巖均具屬于高鎂的鈣堿性巖石系列(卿敏等，2012；Wangetal., 2019)，有著明顯的俯沖帶安山巖特征。而同時(shí)，區(qū)內(nèi)開始出現(xiàn)大量的I型花崗巖，且?guī)r石內(nèi)缺少富水礦物，可能代表著持續(xù)的擠壓環(huán)境(王挽瓊等，2013；王師捷等，2018)。在晚二疊世，區(qū)內(nèi)出現(xiàn)堿性花崗巖巖體(蔣孝君等，2013； Yangetal., 2016)，這些巖體具有明顯的A型花崗巖特征，可能代表著這一階段碰撞接近尾聲，構(gòu)造環(huán)境向后造山環(huán)境轉(zhuǎn)變。

綜上，在晚古生代期間，該地區(qū)可能經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：泥盆紀(jì)為碰撞后伸展階段，以堿性巖體為代表(圖15a)；早石炭世俯沖作用開始，以查干諾爾火山巖為代表(圖15b)；晚石炭世俯沖活動(dòng)不強(qiáng)烈，局部依然存在伸展作用，出現(xiàn)少量堿性巖體以及本巴圖等海相碎屑巖(圖15c)；早中二疊世，穩(wěn)定的沉積被打破，俯沖作用開始加強(qiáng)，以三面井組、額里圖組等海陸交互相地層和火山巖夾層，高鎂安山巖以及大量的I型花崗巖的出現(xiàn)為代表(圖15d)；晚二疊世之后，碰撞可能結(jié)束，開始出現(xiàn)代表伸展環(huán)境的A型花崗巖(圖15e)。

6 結(jié)論

(2)根據(jù)沉積相以及碎屑鋯石組成的變化顯示，本巴圖組顯示出一個(gè)海進(jìn)過程，形成于局部伸展環(huán)境下的弧后盆地；而三面井組則由淺海相向?yàn)I海以及濱海沼澤相過渡，顯示俯沖作用加強(qiáng)，沉積環(huán)境由穩(wěn)定變?yōu)榛顒?dòng)，盆地逐漸變窄甚至消失。

(3)安山巖的噴出年齡為277±1.4Ma，形成時(shí)代為早二疊世。其地球化學(xué)性質(zhì)顯示出高鎂安山巖的屬性，表現(xiàn)出古亞洲洋俯沖背景下的陸緣弧火山巖的特征。

(4)興蒙造山帶中段南緣晚古生代的構(gòu)造演化可分為5個(gè)階段：泥盆紀(jì)為早古生代的碰撞后伸展；早石炭世俯沖開始；晚石炭世俯沖活動(dòng)不強(qiáng)烈，局部為伸展背景且沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定；早中二疊俯沖開始加強(qiáng)，區(qū)域開始出現(xiàn)大范圍的巖漿活動(dòng)，此時(shí)古亞洲洋仍未閉合；晚二疊世之后，碰撞結(jié)束，古亞洲洋消失，興蒙造山帶南緣轉(zhuǎn)變?yōu)楹笈鲎驳纳煺弓h(huán)境。

致謝感謝兩位審稿人對(duì)本文的中肯建議，對(duì)本文的完善提供了很大幫助。

謹(jǐn)以此文祝賀楊振生先生九十華誕暨從事地質(zhì)事業(yè)七十年。