浅谈内蒙古大兴安岭地区中南部侏罗系与白垩系之界线

浅谈内蒙古大兴安岭地区中南部侏罗系与白垩系之界线曲洪祥;张磊;陈泽翰;徐桓;龚全德;杜士澍;高文勃;仲米山;谭超;王一树;吴昊【摘要】通过对大兴安岭地区侏罗系与白垩系之间不整合面的讨论,以地层区域对比及同位素测年数据等信息确定其界线，达到本区侏罗系与白垩系界线的可识别性、客观性和稳定性之目的.同时，对该区主要地层形成的大地构造环境的研究，认为土城子组是碰撞造山后伸展阶段形成的一套陆相红层,也是侏罗纪结束的标准层;而满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组则是碰撞造山后垮塌阶段形成的火山地层.以大规模火山爆发为特征，本区开始了白垩纪地壳演化阶段.侏罗系与白垩系界线位于土城子组与满克头鄂博组之间,二者界线以区域不整合（假整合）为特征，不整合面形成于碰撞造山后伸展与垮塌的转换时期.％BydiscussionontheunconformitybetweenJurassicandCretaceousinthesouth-centralDaxinganlingregion,combiningwithregionalstratigraphiccorrelationandisotopedata,theboundarywithidentifiablity,objectivityandstabilityisdetermined.Withstudyonthegeotectonicsettingfortheformingofmajorstrata,itisbelievedthattheTuchengziFormationisasetofcontinentalredbedsformedinthecollisionofpost-orogenicextensionaltectonicstageandisalsothemarkerbedoftheendofJurassic,whileManketoueboFormation,ManituFormationandBaiyingaolaoFormationarevolcanicstrataformedinthepost-collisionalorogeniccollapsetectonicstage.TheCretaceouscrustalevolutionbeginswithmassivevolcaniceruptions.TheboundaryofJurassicandCretaceousisbetweentheTuchengziFormationandManketoueboFormation,whichischaracterizedbyregionalunconformityordisconformity.Theunconformitysurfaceisformedinthetransitionperiodfromextensiontocollapseofpost-collisionalorogenytectonicbackground.【期刊名称】《地质与资源》【年(卷)，期】2017(026)005【总页数】6页(P439-444)【关键词】J-K界线;土城子组;满克头鄂博组;不整合面;假整合;大兴安岭地区【作者】曲洪祥;张磊;陈泽翰;徐桓;龚全德;杜士澍;高文勃;仲米山;谭超;王一树;吴昊【作者单位】中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000;中国武警黄金第四支队,辽宁辽阳111000;辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100;辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100;辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100;中国武警黄金第四支队，辽宁辽阳111000【正文语种】中文【中图分类】P542.3大兴安岭地区是中国东北地区中生代火山地层最为发育、火山作用最为强烈的地区之一.本区中生代地层划分与对比问题，尤其是侏罗系与白垩系界线更是几经厘定，至今尚有诸多划分方案，如将侏罗系与白垩系界线置于白音高老组与巴音戈壁组之间［1］,梅勒图组与巴彦花组之间［2］,王福店组与龙江组之间［3］,白音高老组与龙江组之间［4］,或置于白音高老组内部［5］.王慧等［6］据龙江组(产Eosestheria）与白音高老组之间的不整合面，作为侏罗系与白垩系之界线.刘世伟［7］据该套地层现有的同位素测年数据统计，再结合东北地区乃至冀北-辽西地区中生代地层区域对比，认为满克头鄂博组、玛尼吐组及白音高老组形成的地质年代置于早白垩世为宜.而邵积东等［8］据满克头鄂博组、玛尼吐组及白音高老组中产Nestoria-Keratesthe组合和Peipiaosteus组合，认为该套化石组合所代表的地层年代为晚侏罗世.前人在确定年代地层单位界线时，往往多以地层中所含化石所代表的地质年代进行讨论.在应用地层中古生物化石内容进行地层划分对比时，通常是利用标准化石来讨论地层的地质年代.但是，标准化石的〃标准性”是相对的、可变的，甚至是单—岩性内部常常出现年代地层之〃系”级的界线.因此，随着化石资料的不断丰富和研究程度的逐步深入，地层界线有时会上移或下延，甚至致使岩石地层单位（组）年代归属问题无所适从，以跨“纪”而示之，如CPs（山西组）.在利用标准化石对地层进行划分对比时，应注意古生物先驱、孑遗出现的时间与标准化石所代表地质年代的差异性［9］.此外，不同门类古生物的一些种属起源、迁移、演变速度也与沉积环境息息相关，因而影响了地层中所含化石种属及数量等.笔者认为，在应用标准化石来讨论年代地层单位界线时，无疑是暂时的或有随机性的（发现化石尚需才气+运气）.因此，生物地层仅能表达该套地层之古生物群落的分布情况及演化特征而已，是多重地层划分研究的主要内容之一.总之，应用生物地层（带）或同位素测年数据不断地修改、厘定年代地层单位界线，是导致本区侏罗系与白垩系界线划分方案繁多的主要原因之一.曲洪祥等［10-11］曾以不整合面讨论了辽东半岛南部（大连地层小区）震旦系与青白口系之界线；同时，不整合面也是建立辽宁南华系的主要依据之一.因此，本文也主要依据不整合面对大兴安岭地区侏罗系与白垩系界线进行讨论，同时结合其他地质特征及地层区域对比等信息，即应用综合地质方法确定其界线，以达到本区侏罗系与白垩系界线的可识别性、稳定性及客观性之目的.研究区地处内蒙古大兴安岭中南部(如图1)［12］，前中生代时期，属北疆-兴安地层大区、兴安地层区、乌兰浩特-哈尔滨地层分区；中、新生代时期，则隶属于滨太平洋地层区、大兴安岭-燕山地层分区之乌兰浩特-赤峰地层小区.本文地层划分，原则上遵循《内蒙古自治区岩石地层》［1］划分方案.古生代地层不甚发育，且发生了褶皱变形，并伴有浅变质作用，加之后期岩浆侵入作用、火山-沉积作用覆盖和构造作用改造，致使该期地层发育不全，仅见二叠系寿山沟组、大石寨组、哲斯组、林西组等.中生代地层较为发育，以陆相火山熔岩-火山碎屑岩为主，少量为陆相碎屑岩.主要有三叠系哈达陶勒盖组，侏罗系万宝组、土城子组，白垩系满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组等.新生代地层零星见及，仅分布有五叉沟组玄武岩及松散堆积层.(1)土城子组土城子组主要分布于乌兰浩特市北部(77km)胡尔勒镇、德兴屯一带(如图2),面积为13.6km2;零星见于草根台(3.9km2)、满族屯(v0.3km2)、树木沟(<0.1km2)、萨然台(v0.1km2)及蘑菇山(<0.1km2)等地(见图1).该组为一套燥热气候条件下形成的陆相红层，主要岩性为灰紫色复成分砂质砾岩、长石杂砂岩，夹灰紫色细砂岩、凝灰质砂质粉砂岩，偶夹流纹岩、安山岩及其火山碎屑岩(蛤蟆沟林场草根台一带)，其特征基本可与燕辽地层分区土城子组对比.该组不整合于大石寨组、林西组及万宝组等地层之上，其上为满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组所覆，二者为假整合接触关系，多表现为区域上超的特征.厚度为11.3-1325m.满克头鄂博组主要岩性为流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑熔结凝灰岩，夹粗安岩、安山质晶屑凝灰岩.满克头鄂博组假整合于上侏罗统土城子组之上，厚度为221~1228m.（3） 玛尼吐组主要岩性由灰绿色安山岩、灰紫色安山质晶屑凝灰岩、安山质晶屑熔结凝灰岩、安山质含角砾晶屑凝灰岩组成，夹少量灰白色凝灰质砂岩及细粒长石杂砂岩，局部发育冲积扇相砾岩、砾质砂岩.该组整合于满克头鄂博组之上，厚度为123-677m.（4） 白音高老组主要岩性为灰白色流纹岩、英安质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩等酸性火山碎屑岩，夹少量浅灰绿色粉砂质页岩、细粒长石砂岩及复成分细砾岩.该组沉积岩发育地带，灰绿色粉砂质页岩中产丰富的叶肢介（Nestoria）化石.该组假整合于玛尼吐组之上，厚度为88~540m.前人研究不整合多用来划分构造运动（包括褶皱作用与升降运动）阶段，常把不整合的概念限定于角度不整合，而对于大量的具有地层学意义的非角度不整合（假整合与似整合）往往重视不够，甚至还有很多不整合尚未被识别出来[13].研究区内，中生代中晚期部分地层之间不整合是以不规则的侵蚀面或暴露面为特征的，其不整合多表现为假整合.不整合面上下岩层产状基本平行，区域上追索可见上覆地层对不整合面的上超现象.如满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组均可见上超于土城子组之上.于阿力得尔河两岸分别可见满克头鄂博组、玛尼吐组与土城子组之间存在明显的不整合面.于归流河上游萨然台一带，可见白音高老组灰黑色薄层粉砂岩（产丰富的Nestoria）假整合于土城子组灰紫色厚层复成分砾岩之上.（1）土城子组土城子组碎屑锆石U-Pb年龄分别为154.9±1.5Ma（树木沟：46°08'22"N,120°49'21”E）、163.1±1.6Ma（胡尔勒：46°42'17"N,122°03'22”E，图3）,而该组中的安山岩夹层锆石U-Pb年龄为158.0±1.8Ma（草根台：46°53'36"N,120°54'11”E）.因此，土城子组形成的地质年龄不会早于距今163Ma，应晚于158.0±1.8Ma,故土城子组的地质年代属晚侏罗世.（2）满克头鄂博组满克头鄂博组粗安岩锆石U-Pb年龄为142.9±1.6Ma（树木沟：46°08'22"N,120°49'21”E，图4）,该组形成的地质年代属早白垩世.综上讨论，土城子组形成的地质年龄不会早于距今163.1Ma，满克头鄂博组形成的地质时代应晚于距今143Ma左右.依据新的《中国地层表》［14］，侏罗系与白垩系分界年龄为145Ma.研究区侏罗系与白垩系界线置于土城子组与满克头鄂博组之间为宜，二者界线以不整合为划分标志.大兴安岭地区位于华北板块与西伯利亚板块之间的陆缘增生带.晚二叠世一早三叠世时期，形成了蒙古-鄂霍次克洋；三叠纪一早侏罗世时期，为俯冲-陆陆碰撞阶段；中、晚侏罗世时期，为蒙古-鄂霍次克洋碰撞造山阶段，中国进入燕山运动第二幕强烈的挤压作用阶段［15］，同时伴随有地下岩浆涌动上侵，致使燥热气候积极地响应，故研究区与燕辽地区普遍沉积了一套土城子组陆相红色复陆屑式建造（陆相红层），陆相红层可以作为气候等时面进行区域地层对比.土城子组形成于碰撞造山后伸展（松弛）阶段，为一套陆相红层，是侏罗系结束的标准层.研究区大规模的火山作用发生于碰撞造山后伸展垮塌阶段，此时本区即进入了白垩纪地壳演化时期，相继形成了满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组等中酸性（或偏碱性）火山地层，同时伴随中酸性岩浆侵入作用.在燕辽地区，该期火山（偏碱性）地层称下白垩统张家口组.综上分析，侏罗系与白垩系界线形成于碰撞造山后伸展与伸展垮塌转换时期.自《内蒙古自治区岩石地层》［1］将燕辽地区之侏罗系土城子组引进大兴安岭地区以来，陆续在该区原中生代地层中发现了土城子组.进而，土城子组之上的满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组能否与燕辽地区张家口组对比问题遂引得热论.刘世伟［7］据两区地层岩石组合类型、岩浆演化特点及同位素年龄等特征，认为两区火山地层基本可比（如表1）［12］.近年来，大兴安岭地区之满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组同位素年龄数据多集中于130~145Ma之间.据国际地质年代学委员会（1967）推荐的划分方案，侏罗系与白垩系之分界年龄为1375Ma，故前人多将大兴安岭地区的以上3组火山地层年代置于晚侏罗世，现为大多地勘单位及地质科研院所沿用至今.如果按现行的《中国地层表》［14］之侏罗系与白垩系分界年龄（145Ma）划分方案，那么大兴安岭地区大规模火山活动地质时代应开始于早白垩世.总之，本区土城子组岩性组合及同位素年龄均可与燕辽地区之土城子组对比，满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组与燕辽地区下白垩统张家口组岩性组合、岩浆演化特点及同位素年龄也有诸多的可比性（见表1）.依据《中国地层表》［14］,燕辽地区侏罗系与白垩系界线置于土城子组与张家口组之间，进而说明本区侏罗系与白垩系界线置于土城子组与满克头鄂博组之间是有较充分依据的，二者界线是以不整合面为划分标志，该不整合面（假整合）具有区域性，又是区域性的岩相转换面，其界线下伏地层以陆相红层（土城子组）结束为标志，上以广泛分布的火山岩建造（含满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组）为特征.因此，该界面具有可识别性、稳定性及客观性的特点.综上所述，无论是不整合界面，还是地层区域对比、同位素年龄特征及大地构造背景分析等信息，均显示了本区侏罗系与白垩系界线位于土城子组与满克头鄂博组之间.在大兴安岭地区，中生代中晚期（满克头鄂博期开始）是以大规模的火山爆发与喷溢作用为特征，本区由此翻开了白垩纪地壳演化历史崭新的一页.（1） 研究区土城子组中碎屑锆石同位素年龄在154~163Ma之间，推测该组形成的地质年龄为145-163Ma，该组形成的地质年代为晚侏罗世.满克头鄂博组同位素年龄为142.9±1.6Ma,该组形成的地质年代为早白垩世.（2） 研究区侏罗系与白垩系界线置于土城子组与满克头鄂博组之间，二者界线以区域不整合(假整合)为特征，表现为区域上超面，形成于中生代碰撞造山后伸展与伸展垮塌转换时期.研究区侏罗系与白垩系界线具有可识别性、稳定性及客观性的特点，同时又具有区域性.该界线相当于燕辽地区上侏罗统土城子组与下白垩统张家口组之间界线.致谢：本文是在中国武警黄金一总队张纯哥总工程师、四支队陈满总工程师、中国地质调查局沈阳地质调查中心朱洪森研究员、中国地质大学葛梦春教授和刘文灿教授亲临野外指导和黄金第四支队一大队全体官兵的大力支持下完成的，在此深表衷心感谢！【相关文献】[1]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1996.[2]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.黑龙江省地质矿产局.黑龙江