大兴安岭中段上二叠统下三叠统接触关系研究 ――来自碎屑锆石年.

收稿日期: 2014-01-02; 改回日期: 2014-01-26

项目资助: 科技部973课题(编号: 2013CB429802)、国家自然科学基金青年基金(批准号: 41102140)和西北大学大陆动力学国家重点实验室开

放课题基金联合资助。

第一作者简介: 刘兵(1984−), 女, 博士研究生, 从事区域构造、造山带演化和40

Ar/39Ar 同位素年代学研究。Email: liubing719@

通信作者: 温泉波(1978−), 讲师, 从事构造地质学、地质年代学研究。Email: wenquanbo@

卷(Volume)38, 期(Number)2, 总(SUM)141 页(Pages)408~420, 2014, 5(May, 2014)

大 地 构 造 与 成 矿 学

Geotectonica et Metallogenia

大兴安岭中段上二叠统−下三叠统接触关系研究

——来自碎屑锆石年代学的证据

刘 兵, 温泉波, 刘永江, 李伟民, 冯志强, 周建平, 申 亮

(吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春 130061)

摘 要: 华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建。晚二叠世-早三叠世大兴安岭地区的构造演化过程是承上启下的转折时期, 即是古亚洲洋向古太平洋构造体系转变的关键时期。本文通过对大兴安岭中段龙江地区上二叠统林西组和下三叠统老龙头组砂岩样品进行系统的碎屑锆石U-Pb 同位素年代学研究, 证实林西组和老龙头组存在280 Ma 、370 Ma 和500 Ma 的三组峰值年龄, 分别代表物源区存在早二叠世大石寨组火山岩、晚泥盆世-早石炭世岩浆弧以及北侧地块的统一基底, 林西组和老龙头组碎屑锆石最小年龄分别为254 Ma 和247 Ma, 结合野外实测剖面研究结果, 认为上二叠统林西组和下三叠统老龙头组连续沉积, 整合接触。1∶20万地质图显示内蒙古东部大兴安岭大部分地区缺失三叠系, 笔者发现研究区晚侏罗世满克头鄂博组、白音高老组与下伏晚二叠世林西组呈角度不整合接触, 结合大兴安岭中部零星出露的早三叠世地层、二连盆地参1井中也存在早三叠世地层, 综合分析认为研究区应存在早三叠世地层, 上二叠统与下三叠统应为连续沉积, 现今多数地区早三叠世地层的缺失是由于后期构造抬升剥蚀造成的。根据上二叠统林西组和下三叠统老龙头组中碎屑锆石存在1800 Ma 左右的典型华北板块基底年龄和两者的整合接触关系, 结合内蒙古贺根山缝合带中花岗闪长岩244 Ma 的年龄以及双井子岩体、哈拉图岩体、吉林中部大玉山岩体均为后碰撞的地球化学特征, 认为华北板块北缘与其北侧地块群最终闭合时间应为P 3-T 1。 关键词: 锆石U-Pb 年龄; 林西组; 老龙头组; 大兴安岭中段

中图分类号: P535; P597 文献标志码: A 文章编号: 1001-1552(2014)02-0408-013

0 引 言

华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 既涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建, 也与中国东北大陆地壳聚合时限及动力学机制、构造单元划分和成矿带的对比等重大地质构造及资源评价等问题密切相关, 因此一直是地质界关注和研究的热点。关于古亚洲洋闭合的

时限, 一些学者基于不同的研究对象, 得出了泥盆纪(唐克东, 1992; 徐备和陈斌, 1997)、石炭纪早期(郭胜哲, 1986; 曹从周等, 1986; 邵济安, 1991)、二叠纪(Wang and Liu, 1986; 李锦轶, 1986, 1998; 王荃等, 1991; 吴泰然等, 1998)、二叠纪末-早三叠世(张艳斌等, 2002a, 2002b; Xiao et al., 2003; 孙德有等, 2004; 郗爱华等, 2006; 吴福元等, 2007; Miao et al., 2008)、中三叠世(Zhou and Wilde, 2013)等截然不同

第2期刘兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究 409

的认识。如果古亚洲洋闭合的时间为二叠纪末期, 那么早三叠世地层与晚二叠世地层之间应为不整合接触, 三叠纪沉积应具有前陆盆地的沉积特征。内蒙古东部1∶20万地质图资料显示, 早三叠世地层大面积缺失, 仅在索伦、扎鲁特旗、龙江、嫩江等地出露, 岩性以正常沉积碎屑岩为主夹中酸性火山岩和紫色层。早三叠世地层的大面积缺失是由于华北板块与佳蒙地块在二叠纪末碰撞造山引起, 还是由于早三叠世地层沉积之后, 后期被构造运动剥蚀了, 有待进一步研究。尽管区域上早-中三叠世地层出露有限, 但总体上显示出与晚二叠世连续演化的从残余海到山间或山前磨拉石盆地的特征(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。因此, 选择合适的地区和研究对象, 对于上述问题的进一步深入研究非常重要。

晚二叠世-早三叠世在东北地区构造演化过程中是承上启下的关键地质时期, 即古亚洲洋闭合的结束时期, 被认为是古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换的关键时期(Zhou et al., 2009; Wu et al., 2011)。因此, 本文选择大兴安岭中段龙江地区上二叠统与下三叠统接触关系进行研究, 利用晚二叠世-早三叠世砂岩碎屑锆石U-Pb同位素年代学研究结果, 试对华北板块北缘与其北侧地块的碰撞拼贴过程、最终的闭合时间等问题进行探讨。

1 地质概况与样品选择采集

王成文(2008)等根据古生物地理学、岩石地层学、变质地质学、构造地质学等方面的研究, 提出由蒙古-鄂霍次克缝合带、西拉木伦河-延吉缝合带、中锡霍特俯冲带所围限的东北及邻区晚古生代为一巨大的稳定地块——佳蒙地块, 而佳蒙地块由额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块以及东部的佳木斯地块组成, 研究区大兴安岭中段龙江地区处于兴安地块和松嫩地块的拼贴部位(图1a)。

区域内发育上二叠统林西组和下三叠统老龙头组。林西组主要为一套黑色泥岩、粉砂岩、砂岩组成的碎屑沉积岩, 含丰富的淡水瓣鳃类和植物化

1.第四系;

2.上侏罗统罗家堡子组上段;

3.上侏罗统罗家堡子组下段;

4.中侏罗统南平组;

5.中侏罗统太平川组;

6.下三叠统老龙头组;

7.上二叠统林西组;

8.下二叠统四甲山组;

9.上石炭统双龙山组; 10.上石炭统高家窝棚组上段; 11.上石炭统高家窝棚组中段; 12.上石炭统高家窝棚组下段;

13.花岗岩; 14.采样位置; 15.断层; 16.剖面位置。

图1研究区地质构造简图(据郎嘉斌等, 2010①修编)

Fig.1 Simplified geological map of the study area

①郎嘉斌, 孙跃武, 张淑芹. 2010. 松辽盆地外围晚古生代地层研究报告.