梁天意,劉敬黨,李猛猛,王 剛,李 琛,王 利

1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000 2.遼寧省化工地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司，遼寧 錦州 121000

0 引言

興蒙地區(qū)是華北板塊與西伯利亞板塊以及之間各微地塊相互碰撞、拼合、隆起最活躍的地區(qū)之一，兩大板塊之間的演化過程也直接影響到古亞洲洋的消亡，東北地區(qū)陸洋演化與動力學(xué)機制密切相關(guān)。而關(guān)于兩大板塊的閉合時間與閉合位置以及整個地區(qū)的地質(zhì)演化過程，地質(zhì)界長期存在比較大的爭議。

對于兩大板塊縫合帶的位置：第一種觀點兩大板塊的縫合帶位于賀根山—黑河一線[1-2]；另一部分學(xué)者認為縫合帶位于西拉木倫河—延吉一線，并以該地區(qū)蛇綠巖作為代表性標志[3-4]。而二者的拼合時間，也就是古亞洲洋消亡的時間也存在不同的看法：一種觀念認為古亞洲洋閉合時間為早石炭世或更早，在這之后興蒙地區(qū)進入封閉環(huán)境下殘余洋盆的演化階段[5-7]；另一種說法認為兩大板塊之間通過不斷地增生，逐漸將之間的眾多微地塊進行拼合，最后形成一個完整的大陸，這個過程一直持續(xù)到晚二疊世至早—中三疊世[8-11]。

眾多學(xué)者也對整個興蒙地區(qū)的地質(zhì)演化進行了研究。徐備等[12]從已有的同位素年齡、巖石建造和地層等方面進行分析，認為古亞洲洋在早古生代閉合，晚古生代進入了伸展階段，而二疊紀存在類型多變的沉積環(huán)境，包括陸相沉積、海相沉積和海陸交互相沉積，這種現(xiàn)象持續(xù)到晚二疊世，才出現(xiàn)主動裂谷帶。邵濟安等[13-15]對古亞洲洋演化和東亞陸緣構(gòu)造進行了分析。Xiao等[16]認為古亞洲洋南段存在古生代加積楔，大洋俯沖作用一直持續(xù)到晚古生代末期。張興洲等[17]認為華北板塊與不列亞—佳木斯古陸塊在早石炭世拼合為一體，隨后又與額爾古納—興安地塊相拼合。劉永江[18]認為古亞洲洋向北測的“佳蒙地塊”俯沖，這樣形成了晚古生代弧花崗巖以及賀根山洋的開合。

本次研究針對大興安嶺中段地區(qū)林西組進行了年代學(xué)研究，總結(jié)該地區(qū)沉積地層的年齡譜系特點及碎屑鋯石物源特征規(guī)律，并結(jié)合林西組的地層結(jié)構(gòu)及沉積環(huán)境特征，分析該地區(qū)晚二疊世沉積演化規(guī)律，獲取該地區(qū)最新的地質(zhì)資料，為整個興蒙地區(qū)晚二疊世的沉積演化及古環(huán)境特征提供新的地質(zhì)依據(jù)，也為古亞洲洋的碰撞拼合時限提供新的證據(jù)。

1 地質(zhì)概況及樣品特征

研究區(qū)位于大興安嶺中段興安地塊內(nèi)，歸屬于內(nèi)蒙古東部扎賚特旗管轄，二連—賀根山—扎蘭屯構(gòu)造帶于研究區(qū)南側(cè)通過，該地區(qū)也是西伯利亞板塊東南緣陸殼增生帶的組成部分。研究區(qū)內(nèi)晚古生代、中生代地層較發(fā)育，其中晚古生代地層變形相對明顯。同時區(qū)內(nèi)也分布大量侵入巖，時間從早中生代至晚中生代均有分布(圖1)。

林西組主要分布于研究區(qū)東南部的烏蘭哈達—巴格布拉克烏蘭一帶，總體北東向展布，與下伏格根敖包組及上覆瑪尼吐組均為角度不整合接觸。根據(jù)巖石學(xué)及化石特征，認為林西組早期具有海相或海陸交互相特征，后期隨著環(huán)境的改變，又逐漸完成了向以河湖相為主的陸相沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變。本次根據(jù)巖石組合及沉積規(guī)律將研究區(qū)內(nèi)林西組分為4個巖性段：一段(P3l1)主要巖性為灰綠、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，夾核形石灰?guī)r，同時多層砂巖中含有海綠石；二段(P3l2)主要巖性為灰黑色粉砂巖、灰黑色長石巖屑砂巖和灰黑色粉砂質(zhì)板巖等，產(chǎn)Palaeanodontasp，Palaeomutelasp等，其中長石巖屑砂巖中含海綠石；三段(P3l3)主要巖性為灰紫色、黃綠色、灰黃色及灰褐色薄—中層中粒長石巖屑砂巖和含礫長石巖屑砂巖等，偶夾紫紅色薄層長石巖屑砂巖等；四段(P3l4)主要巖性為灰綠色、灰黃色薄—中層含礫長石巖屑砂巖夾灰綠色厚層復(fù)成分細礫巖、細砂巖和灰色薄層粉砂巖等，產(chǎn)Paracalamitesfrigidus，部分長石砂巖含海綠石。

1. 第四系；2. 白堊系白音高老組；3. 侏羅系瑪尼吐組；4. 侏羅系萬寶組；5. 三疊系哈達陶勒蓋組；6. 二疊系林西組；7. 石炭系格根敖包組；8. 白堊紀花崗閃長斑巖；9. 白堊紀石英閃長巖；10. 三疊紀二長花崗巖；11. 鋯石采樣位置及樣品號；12. 賀根山—黑河縫合線；13. 新林—頭道橋斷裂；14. 地名。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

Fig.1 Geological sketch map of the study area

本次樣品采集位于林西組上部四段內(nèi)(圖2)，采樣編號為TW19。巖性為細中粒長石巖屑砂巖，圓狀、橢圓狀—次棱角狀，顆粒支撐、基底式膠結(jié)，粒徑為0.063～0.500 mm，以細中砂為主，碎屑的成分石英約為25%，長石約為35%，巖屑約為40%以及少量黑云母。其中：石英具波狀消光；長石主要為斜長石及少量的鉀長石，斜長石普遍遭絹云母化作用，鉀長石遭泥化作用；黑云母呈片狀，多數(shù)遭脫鐵化作用；巖屑主要為泥巖屑、硅質(zhì)巖屑、安山巖屑和凝灰?guī)r屑；膠結(jié)物主要為鐵質(zhì)、硅質(zhì)及鈣質(zhì)，分布于碎屑顆粒之間。雜基主要由黏土礦物組成，黏土礦物為顯微細鱗片狀均勻分布，少部分黏土礦物重結(jié)晶成顯微細鱗片狀的絹云母(圖3)。

1. 長石石英砂巖；2. 長石巖屑砂巖；3. 含礫長石巖屑砂巖；4. 復(fù)成分礫巖；5. 粉砂巖；6. 泥質(zhì)粉砂巖；7. 泥質(zhì)粉砂質(zhì)長石巖屑砂巖；8. 含礫粗砂巖；9. 采樣點及樣品號。

圖2 研究區(qū)樣品采集剖面圖

Fig.2 Profile of sample collection in the study area

2 分析方法

本次碎屑鋯石挑選工作在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院進行，采用磁選和重液分選方法選出不同粒級的鋯石，然后將鋯石晶體進行制靶操作。鋯石陰極圖像采集(CL圖像)由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。北京科薈測試技術(shù)有限公司完成LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年工作，本次定年工作采用德國生產(chǎn)的Jena elite激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀，激光器型號是美國生產(chǎn)的Newwave193-UC。根據(jù)鋯石的陰極發(fā)光圖像、投射光圖像選取無包裹體、沒有裂隙的鋯石位置，采用193 mm準分子激光器對鋯石表面進行剝蝕，激光剝蝕直徑為25 μm，剝蝕頻率10 Hz。氦氣作為剝蝕過程中剝蝕物質(zhì)的載氣，將剝蝕物質(zhì)運送至質(zhì)譜儀進行測試分析。ICP-MS的高頻發(fā)射器功率為1 200 W，冷卻氣為氬氣，頻率為9 L/min，采用錐的材質(zhì)為鎳，分析的積分時間共40 s，空白采集時間為30 s。樣品數(shù)據(jù)處理以NIST610和GJ-1作為內(nèi)部鋯石標準，軟件使用ICP-MS Data程序和Isopolot程序進行分析和作圖[19-21]。

3 測試結(jié)果

本次共挑選100顆碎屑鋯石進行試驗，測試結(jié)果有效數(shù)據(jù)為98個，其中TW19-59和TW19-89為無效數(shù)據(jù)。CL陰極發(fā)光圖像(圖4)顯示，本次挑選的鋯石，粒徑在50～200 μm之間，鋯石顆?；境首孕巍胱孕危瑯O少數(shù)呈渾圓狀。大部分鋯石保留了巖漿鋯石的特點，主要為短柱狀、長柱狀、雙錐狀，具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶。少部分鋯石晶體出現(xiàn)了不同程度的磨蝕現(xiàn)象，邊緣出現(xiàn)了破碎，個別鋯石具有增生邊。Th/U值也反映了鋯石成因不同[22]，一般認為巖漿鋯石的Th/U值大于0.4，而變質(zhì)鋯石的Th/U值更低[23]。通過本次試驗數(shù)據(jù)，大部分鋯石的Th/U值均大于0.4，只有TW19-23、TW19-43、TW19-44、TW19-61、TW19-98的Th/U值小于0.4(表1)。綜合研究表明，這些鋯石整體表現(xiàn)為巖漿鋯石特點，極少數(shù)表現(xiàn)為變質(zhì)鋯石特點。

本次經(jīng)過測試的碎屑鋯石年齡大部分在諧和曲線上，部分結(jié)果偏離曲線(圖5a、b)，年齡范圍為(2 552.3±22.5)～(227.6±5.4)Ma，時間跨度較大。測試數(shù)據(jù)按年齡值和頻率分布特征大致分為以下幾組：1)206Pb/238U年齡集中分布在(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma之間，加權(quán)平均年齡為(253.4±1.5) Ma，鋯石數(shù)量為54個，占鋯石總數(shù)的55%；2)206Pb/238U年齡集中分布在(306.8±3.3)～(296.1±4.1)Ma之間，加權(quán)平均年齡為(301.9±4.2)Ma，鋯石數(shù)量為7個，占鋯石總數(shù)的7%；3)206Pb/238U年齡集中分布在(380.1±4.5)～(319.8±7.4) Ma之間，加權(quán)平均年齡為(345.3±6.0)Ma，鋯石數(shù)量為10個，占鋯石總數(shù)的10%；4)206Pb/238U年齡集中分布在(475.2±6.2)～(413.8±7.9) Ma之間，加權(quán)平均年齡為(443.3±6.1) Ma，鋯石數(shù)量為9個，占鋯石總數(shù)的9%；5)206Pb/207Pb年齡集中分布在(1 920.0±16.2)～(1 768.6±14.6) Ma之間，加權(quán)平均年齡為(1 881±41)Ma，鋯石數(shù)量為7個，占鋯石總數(shù)的7%；6)其余年齡較分散，主要分布于分組年齡附近，無法參與成圖，主要的單點年齡為(808.2±9.7)、(969.9±11.6)、(2 125.6±24.5)和(2 552.3±22.5) Ma等。

本次參與試驗的鋯石，最年輕的一顆鋯石年齡為(227.6±5.4)Ma。最年輕的一組鋯石年齡為(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma，該組中最年輕的一顆鋯石年齡為(246.1±3.1)Ma，加權(quán)平均值為(253.4±1.5)Ma，MSWD=0.69，置信度為0.88。表明研究區(qū)林西組主體的沉積時間晚于(253.4±1.5)Ma，代表林西組的沉積下限。

4 討論

4.1 地層沉積時代

林西組在整個興蒙地區(qū)均有分布，在大興安嶺地區(qū)有3個比較大的沉積中心，本次研究區(qū)主要為大興安嶺中段的沉積中心。前人通過大量的碎屑鋯石測年研究，大致限定了興蒙地區(qū)林西組的沉積時限。

張海華等[24]在內(nèi)蒙古巴林左旗碧流臺地區(qū)采集一套原定為下二疊統(tǒng)的碎屑巖，經(jīng)過碎屑鋯石測年顯示最年輕的鋯石年齡為298～253 Ma，峰值年齡為266 Ma，限定了地層的沉積時限，并將該地層劃為上二疊統(tǒng)林西組。鄭月娟等[25]在阿魯科爾沁旗陶海營子剖面采集的碎屑鋯石，年齡顯示林西組的沉積下限為253 Ma。韓杰等[8]在林西地區(qū)采集了長石石英砂巖進行測試，結(jié)果顯示林西組沉積的年齡下限為256 Ma。王丹丹等[26]則認為林西組的沉積下限為257.0～253.0 Ma，上限為242.5～238.0 Ma，且存在多物源混合的特征。陳樹旺等[27]在內(nèi)蒙古科右旗—突泉地區(qū)采集到一套缺少化石、遭受接觸變質(zhì)的碎屑巖，之前曾被劃歸為索倫組，經(jīng)過碎屑鋯石測試，顯示年齡為354～255 Ma，年齡峰值為263 Ma，反映該地層所形成的時代下限為263 Ma，應(yīng)為林西組。秦濤等[28]在內(nèi)蒙古扎蘭屯地區(qū)采集林西組板巖和粉砂巖樣品，顯示林西組的沉積年齡不會早于中二疊世羅德階(273.3 Ma)。朱俊賓等[29]在林西地區(qū)采集的碎屑鋯石，年齡顯示主要集中在石炭紀—晚二疊世(336～260 Ma)，早古生代—晚古生代(372～528 Ma)、中—新元古代(1 600～669 Ma)和新太古代—古元古代(2 534～1 600 Ma)。

圖4 扎賚特旗地區(qū)林西組砂巖部分鋯石CL圖像及年齡

圖5 扎賚特旗地區(qū)林西組砂巖鋯石U-Pb諧和圖(a)及加權(quán)平均年齡直方圖(b)

本次在扎賚特旗西北部地區(qū)林西組上部采集的砂巖碎屑鋯石顯示多個峰值年齡，其中較為集中的一組鋯石年齡為(260.7±3.6)～(246.1±3.1) Ma，加權(quán)平均值為(253.4±1.5)Ma，該年齡代表研究區(qū)林西組主體的沉積時間晚于(253.4±1.5)Ma，為該地區(qū)林西組的沉積下限，表明該地區(qū)林西組開始沉積的時代不會早于晚二疊世長興階。研究區(qū)內(nèi)并未見其他二疊系，林西組沉積相對獨立，與上覆地層呈不整合接觸，具有明顯的沉積間斷及剝蝕。本文樣品采集位于林西組頂部，年齡代表了林西組頂部的沉積時限，同時林西組底部含有海相的核形石灰?guī)r及雙殼類、植物化石，說明林西組存在多個沉積相的轉(zhuǎn)變。該加權(quán)年齡的平均值與林西地區(qū)的官地剖面的年齡260～250 Ma較為接近[8,24-26]，其鋯石的年齡組成與朱俊賓等在林西地區(qū)采集的碎屑巖鋯石年齡較為一致[29]，本次采集的鋯石年齡最年輕的一顆鋯石年齡為(227.6±5.4)Ma，說明該地區(qū)林西組的沉積上限時間很可能已經(jīng)延伸到了三疊紀。

4.2 物源特征

內(nèi)蒙古扎賚特旗西北部地區(qū)的林西組砂巖碎屑鋯石的年齡組成可進一步分為4組：上泥盆世—晚二疊世(380.1～246.1 Ma)，寒武紀晚期—志留紀(489.0～413.8 Ma)，中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)，古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)。

1)上泥盆世—晚二疊世(380.0～246.1 Ma)

這部分鋯石年齡為測試數(shù)據(jù)的主體年齡，鋯石數(shù)量75個，占比約為76%，含多個峰值年齡，包括253.2、299.4、314.7和375.8 Ma等。其中年齡最多的鋯石主要集中在274.0～246.0 Ma，數(shù)量為57個，這些鋯石大部分呈柱狀，磨圓度較差，表現(xiàn)為巖漿鋯石特點，鋯石輪廓線與生長環(huán)帶切割明顯，并未經(jīng)過長距離的搬運，說明在這些鋯石主要來自中二疊世—晚二疊世的火成巖，表明在這段時間出現(xiàn)較明顯的巖漿活動。這與研究區(qū)南部廣泛分布的大石寨組火山巖年齡相當[30-31]。鄭月娟等[25]在巴林右旗地區(qū)獲得了250 Ma的凝灰?guī)r的年齡數(shù)據(jù)；同時在林西大部分地區(qū)都分布著大石寨組火山巖，年齡基本在280 Ma左右[32]。李益龍等[33-34]在林西縣雙井子鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)的花崗質(zhì)片麻巖，顯示年齡為264和271 Ma，當?shù)氐拈W長巖年齡為286 Ma。秦濤等[28]在扎蘭屯地區(qū)林西組粉砂質(zhì)泥質(zhì)板巖碎屑鋯石中也測定了相似的年齡分組。賀宏云等[35]在扎賚特旗老山門地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了240 Ma左右中基性火山巖和花崗巖。但是研究區(qū)內(nèi)并沒有大石寨組火山巖的分布，區(qū)域上晚二疊世大興安嶺已經(jīng)進入抬升剝蝕階段[36]，扎蘭屯地區(qū)的林西組該年齡范圍內(nèi)的鋯石應(yīng)該主要來源于較南側(cè)的蘑菇氣—索倫—大石寨早二疊世火山巖[28]。因此，推測本區(qū)該年齡組的鋯石來源應(yīng)該為南側(cè)的西拉木倫河北部地區(qū)的火山巖。

研究區(qū)晚泥盆世—早二疊世鋯石數(shù)量為18個，占比為18%左右。該時期鋯石在整個大興安嶺都有分布，東北地區(qū)也存在該時期的火山活動。二疊紀花崗巖在內(nèi)蒙古中東部分布廣泛，北部從二連浩特一直延伸到黑龍江漠河地區(qū)，主要為堿性花崗巖[37-38]。辛后田等[39]在東烏旗寶力高廟組火山巖中測定了320～305 Ma的鋯石年齡，蘇尼特右旗本巴圖組也存在337～304 Ma的火山巖[40]，鮑慶中等[41]在內(nèi)蒙古白音高勒地區(qū)測得了石炭紀石英閃長巖的年齡為323～313 Ma，劉建峰等[42]在西烏旗南部石英閃長巖中采集的鋯石年齡為325～322 Ma，另外，在大興安嶺中北段的扎蘭屯、牙克石和華北板塊北緣也有類似的花崗巖[43-44]。古地磁資料也表明，華北板塊與西伯利亞板塊于晚二疊世已經(jīng)開始碰撞、拼合[45]。研究區(qū)內(nèi)也大量分布了早石炭世侵入巖和晚石炭世格根敖包組火山巖，年齡為352～293 Ma(另文發(fā)表)。

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，華北板塊與西伯利亞板塊在晚二疊世至早三疊世發(fā)生了拼合，位置基本位于西拉木倫—延吉一線，同時根據(jù)碎屑鋯石年齡特征，299.7～246.1 Ma鋯石占總數(shù)的約62%，這與該時期發(fā)生在碰撞帶附近的巖漿事件相吻合。西拉木倫—長春延吉一線在該時期經(jīng)歷了強烈的隆升作用，也成為較理想的物源區(qū)。

2)寒武紀晚期—志留紀(489.0～413.8 Ma)

這一時期的鋯石數(shù)量較少，為10個，存在兩個峰值年齡，444和437 Ma。本組鋯石多呈柱狀，磨圓度差，且鋯石的輪廓線與鋯石生長環(huán)帶切割明顯，僅個別存在細微切割現(xiàn)象，表明鋯石整體并未接受長距離的搬運。這一時期的巖漿活動在內(nèi)蒙古東部及整個東北地區(qū)都有發(fā)現(xiàn)，在華北板塊北緣也有分布。481～450 Ma年齡的鋯石可能來自于佳蒙地塊基底變質(zhì)巖或是西烏旗本巴圖組火山巖[46-48]，溫都爾廟地區(qū)也證明存在早古生代板塊俯沖的巖漿巖[49-51]，而蘇尼特左旗地區(qū)的輝長巖年齡為483 Ma、石英閃長巖的年齡為480 Ma、英云閃長巖的年齡為471 Ma[52-53]，白乃廟地區(qū)也測得了445～430 Ma的花崗閃長斑巖[54-55]，索倫山地區(qū)的閃長巖的年齡也約為438 Ma[56]，該時期東北地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了古生代早期的花崗巖(520～480 Ma)[57-58]。裴福萍等[59]測得松遼盆地變質(zhì)巖基底的年齡為427和455 Ma，佳木斯地塊和華北板塊北緣也存在該時期的雜巖[60-61]，這一時期的巖漿活動可能主要與古亞洲洋自身的裂解、伸展等活動有關(guān)，碎屑鋯石主要來源于此次活動的蛇綠巖和巖漿巖帶[26]。

通過以上分析，研究區(qū)內(nèi)的489.0～413.8 Ma的碎屑鋯石主要來自內(nèi)蒙古白乃廟、索倫溫都爾廟等地區(qū)，同時也不排除來自佳木斯地塊和華北板塊北緣物源的可能。

3)中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)

華北克拉通內(nèi)的中元古代巖漿事件較少，但是興蒙造山帶內(nèi)卻存在相應(yīng)的巖漿活動，本次有效年齡僅為3個，年齡分別為808、969、1 239 Ma，分布較分散，鋯石生長環(huán)帶明顯，并見明顯的切割，推斷該部分鋯石具有近源性。額爾古納變質(zhì)雜巖存在這個區(qū)間內(nèi)的年齡[62]，西伯利亞南部的巖漿巖的年齡也位于850～700 Ma范圍內(nèi)[63]，克旗地區(qū)的基性火山巖中也存在950～760 Ma的繼承性鋯石[64]，與此類似的年齡還有佳木斯地塊麻山群變質(zhì)沉積巖、松遼盆地基底火山巖Hf的年齡[60,65]。西烏旗地區(qū)的本巴圖組[48]、哲斯組[66]、林西組[8,25,67]均發(fā)現(xiàn)有該年齡范圍內(nèi)的鋯石。同時在東北地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的碎屑鋯石或繼承鋯石[68]。

該時期有效鋯石年齡較少，說明這一時期的鋯石應(yīng)主要來源于興蒙造山帶內(nèi)部，不排除東北地區(qū)各板塊為物源區(qū)的可能性。

4)古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)

該年齡范圍內(nèi)存在鋯石9個，占比約9%，該部分鋯石切割線較為明顯，鋯石較為破碎，反映輕微變質(zhì)。這一時期的鋯石具有顯著的時代特點，存在1 822 Ma的峰值年齡。在整個區(qū)域地質(zhì)背景情況下，華北克拉通有兩次重大的造熱事件，分別為1.8和2.5 Ga[69-70]，在華北克拉通存在較為古老的2.5 Ga的變質(zhì)基底，而1.8 Ga的熱事件主要為整個華北板塊的伸展作用，在整個伸展過程中，出現(xiàn)了非常普遍的巖漿活動，多為基性巖漿，并且這一時期的巖漿活動并非造山運動，這兩期的巖漿活動在整個華北板塊都有發(fā)育，但是在興蒙造山帶內(nèi)卻沒有任何發(fā)現(xiàn)。該時期的碎屑鋯石很有可能與華北克拉通這兩次巖漿活動有關(guān)[29]。

近年來在東北地區(qū)錫林郭勒雜巖體和雙井微地塊混合巖以及西烏旗地區(qū)的沉積巖也發(fā)現(xiàn)了相關(guān)報導(dǎo)[47,71-72]，這也可以表明東北地區(qū)也存在該時期相同的古老結(jié)晶基底，東北地區(qū)也許可以作為研究區(qū)該時代范圍內(nèi)碎屑鋯石的來源。

根據(jù)鋯石形態(tài)及特征，綜上分析認為，該地區(qū)林西組沉積具有多物源特征，沉積主體的來源應(yīng)主要為西拉木倫—延吉一線，該時期鋯石占比超過一半以上，其余鋯石來源主要為興蒙造山帶內(nèi)部和華北板塊北緣，也不排除東北各地塊作為物源區(qū)的可能性。本次鋯石年齡存在比較明顯的1.8和2.5 Ga碎屑鋯石，很大程度上該時代的鋯石有可能來源于華北板塊北緣比較典型的巖漿事件，本次獲得的鋯石年齡最年輕的一組為(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma，加權(quán)平均年齡為(253.4±1.5)Ma，代表了該地區(qū)林西組沉積下限年齡，時代應(yīng)為晚二疊世晚期，同時說明在此之前西伯利亞板塊與華北板塊已完成了拼合，古亞洲洋消失。

4.3 地質(zhì)意義

興蒙地區(qū)是古亞洲洋閉合的最后場所，是兩大板塊最終拼合的位置，而林西組的沉積時代恰恰在這個重要的時間節(jié)點上，多數(shù)學(xué)者認為兩大板塊是在晚二疊世至早—中三疊世最后拼合[73-74]。

韓杰等[8]在對林西地區(qū)官地—翟家溝剖面研究過程中，測得碎屑鋯石最年輕的年齡為256 Ma，同時認為華北板塊并不是其物源區(qū)，因此認為古亞洲洋在晚二疊世并沒有閉合。在這里，比較有特殊意義的是1.8和2.5 Ga兩個時期的鋯石年齡，因為這是華北板塊北緣比較有代表性熱事件，在大興安嶺中段龍江地區(qū)的林西組和老龍頭組碎屑鋯石中均發(fā)現(xiàn)了1.8 Ga的年齡信息，同時鋯石顯示出變質(zhì)特征[75-79]；而在林西地區(qū)南部地質(zhì)調(diào)查過程中，采集到的長石巖屑砂巖的鋯石最年輕年齡為278 Ma，同時具有比較典型的1 800、2 500 Ma的年齡信息。鄭月娟等[25,72]在林西地區(qū)通過碎屑鋯石年齡測試，認為林西組的沉積下限為253 Ma，物源顯示同時具有1 800、2 500 Ma等代表華北板塊北緣的巖漿熱事件鋯石。這些證據(jù)都可以表明兩大板塊在晚二疊世已經(jīng)閉合，古亞洲已經(jīng)消失。

近年來，在東北地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了大量大于1 000 Ma的碎屑鋯石年齡，例如興華渡口群的變質(zhì)碎屑鋯石[10]、錫林郭勒雜巖的碎屑鋯石[71]、松遼盆地南部基底碎屑鋯石和捕獲鋯石等巖漿鋯石[59,80]。有學(xué)者對這些鋯石的原因提出了質(zhì)疑，有的認為東北地區(qū)存在時代比較久遠的結(jié)晶基底[81-82]，但是更多學(xué)者認為這些鋯石基本都來源于華北古老克拉通結(jié)晶基底，通過后期的巖漿活動被其他地塊捕獲[9，56]。筆者認為研究區(qū)的這一部分鋯石應(yīng)主要來源于華北板塊北緣，少部分鋯石來自于興蒙造山帶內(nèi)部。

林西組最早被確定為陸相沉積，黃本宏等[83-84]認為該沉積層位一套陸相湖盆沉積。余和中等[85]認為在早二疊世末至晚二疊世初，松遼盆地及其周邊開始上升隆起，海水逐漸退出，結(jié)束了該區(qū)域復(fù)雜的海陸變遷史，開始進入陸相沉積階段。李福來等[86]在前人研究的基礎(chǔ)上，通過地球化學(xué)方法對林西組的沉積環(huán)境進行了分析研究，通過化學(xué)指標的數(shù)據(jù)分析，認為林西組為開闊的淡水環(huán)境，主要為陸相沉積體系。張興洲等[17]認為華北板塊與佳蒙地塊在晚二疊世末至早三疊世初發(fā)生了碰撞，殘余洋盆逐漸消失，形成了陸相沉積盆地。鄭月娟等[87]在大興安嶺中段林西組組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了介形蟲化石，也認為林西組為陸相沉積。

最近幾年，隨著對林西官地—翟家溝剖面和陶海營子剖面等典型的林西組剖面的綜合研究以及其他地區(qū)林西組的調(diào)查研究，特別是同位素測年數(shù)據(jù)和生物化石的采集，對林西組沉積環(huán)境和沉積時間又產(chǎn)生了新的認識。

張永生等[88-89]在林西組上部發(fā)現(xiàn)了海相化石，同時在中上部發(fā)現(xiàn)了葉肢介化石，不僅證明了林西組晚二疊世時代的確定，同時也說明興蒙地區(qū)在晚二疊世仍屬海相或以海相為主的沉積環(huán)境。翟大興等[90-91]根據(jù)古生物、沉積構(gòu)造與巖相和地球化學(xué)等資料，認為林西組主體為海相，存在海陸過渡相，將林西組的沉積環(huán)境劃分了濱海、半深海、三角洲前緣、淺海和濱海的演變順序，利用碳、氧同位素等特征判斷興蒙—吉林一帶在晚二疊世存在狹長的海盆，林西組灰?guī)r沉積環(huán)境為海水近岸帶，水體總體上存在海水、河水和大氣降水3個來源。

特別是本次在大興安嶺中段地區(qū)地質(zhì)調(diào)查過程中，首次在林西組發(fā)現(xiàn)了海相核形石灰?guī)r(圖6)[92]。該地區(qū)的核形石灰?guī)r共4層，其中1—3層位于林西組一段內(nèi)，第4層位于二段內(nèi)。但是根據(jù)野外實際調(diào)查結(jié)果，第3、4層核形石出露情況不理想，且存在明顯的硅化現(xiàn)象，而第1、2層核形石出露情況良好，與圍巖整合接觸，界線清晰，沉積情況穩(wěn)定。通過巖石學(xué)研究，核形石灰?guī)r具有藻菌類鈣化核心，而包殼則具有比較明顯的明暗條紋交替排列的特點，說明核形石在形成時處于近岸的碳酸鹽臺地邊緣的淺灘環(huán)境。而根據(jù)地球化學(xué)數(shù)據(jù)，第1、2層核形石灰?guī)r的鍶含量、鍶鋇比等其他元素的含量及比值，特別是兩層灰?guī)r主量元素的變化，表明林西組早期為濱淺海相，隨著核形石形成的外界環(huán)境發(fā)生改變，溫度升高，特別是淡水河流的不斷注入，導(dǎo)致水體鹽度降低，水體開始淡化，以CaO、MgO為代表的水體自身沉積產(chǎn)物逐漸減少，而以SiO2、Al2O3、TFe2O3和TiO2等陸源碎屑物質(zhì)逐漸增多，整個沉積環(huán)境向陸相轉(zhuǎn)變，以河湖相沉積為主(另文發(fā)表)。

圖6 研究區(qū)核形石灰?guī)r產(chǎn)出特征(a)及鏡下特征(b)

這也與之前通過對古地理研究中，將林西組劃分出碳酸鹽臺地、三角洲相、淺海陸棚相和深水盆地相4種類型相互印證[93]。這也說明興蒙海槽在晚二疊世大興安嶺中段地區(qū)仍然存在，隨著古亞洲洋的徹底閉合，林西組的沉積環(huán)境也發(fā)生了變化，整個林西組的沉積時間一直持續(xù)到早三疊世甚至更晚。龍江地區(qū)的老龍頭組與林西組呈整合接觸關(guān)系，二者都存在1 800 Ma的年齡信息[94]，但老龍頭組是典型的陸相沉積。通過研究分析，林西組作為海陸相過渡階段，存在多個沉積相的轉(zhuǎn)變。

筆者認為，華北板塊與西伯利亞板塊應(yīng)該是在晚二疊世之前完成了碰撞、閉合，同時古亞洲洋封閉，興蒙海槽正式形成。但是在完成碰撞、拼合后，其增生部位持續(xù)進行俯沖作用，這個俯沖作用可能一直持續(xù)到三疊紀早期，大興安嶺地區(qū)仍以或部分仍以海相環(huán)境為主，整個興蒙地區(qū)的沉積環(huán)境經(jīng)歷了從海相—海陸過渡相(林西組)—陸相(老龍頭組)的轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)論

1)根據(jù)本次在大興安嶺中段扎賚特旗地區(qū)所測碎屑鋯石的U-Pb年齡顯示，該沉積層的年齡為(253.4±1.5)Ma，時間為晚二疊世，代表了該地區(qū)林西組的沉積年齡下限。

2)該地區(qū)林西組具有多物源混合的特征，U-Pb年齡區(qū)間為(2 552.3±22.5)～(227.6±5.4) Ma，時間跨度較大，根據(jù)鋯石年齡的集中表現(xiàn)大致分為4組，分別為上泥盆世—晚二疊世(380.0～246.1 Ma)，寒武紀晚期—志留紀(489.0～413.8 Ma)、中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)、古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)，表明沉積主體的來源應(yīng)主要為研究區(qū)南部的西拉木倫—延吉一線，其余鋯石，特別是1.8和2.5 Ga的碎屑鋯石更有可能來自華北板塊北緣，部分鋯石來源于興蒙造山帶內(nèi)部，且存在東北各地塊作為物源區(qū)的可能。

3)本次碎屑鋯石的年齡譜值特征表明，華北板塊和西伯利亞板塊在晚二疊世(253.4±1.5 Ma)之前已經(jīng)完成碰撞、拼合，古亞洲洋已經(jīng)閉合，興蒙海槽形成。林西組海相核形石的發(fā)現(xiàn)表明晚二疊世大興安嶺中段地區(qū)應(yīng)仍以海相環(huán)境為主，直到三疊紀早期才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e環(huán)境。