内蒙古苏尼特左旗达日罕乌拉地区伊尔丁曼哈组地层层序及古地磁特征

陶继雄　王红斌　李文圣　骆同伟　马腾飞　柴辉　薛培哲

摘 要： 达日罕乌拉地区位于马尼特坳陷西南角，坳陷盆地边缘广泛沉积的伊尔丁曼哈组红色洪泛泥岩及杂色砂岩，通过4个钻孔，详细划分了地层层序。为解决该地层的时代归属问题，在其中2个钻孔中进行了古地磁样品的采集、分析。结果表明：地磁极性序列变化基本相似，与国际地磁极性柱对比，确定的年龄为34Ma～51Ma，对应的时代为始新世，确定本区该套地层划属伊尔丁曼哈组。

关键词： 伊尔丁曼哈组； 古地磁特征； 地层层序； 时代归属； 达日罕乌拉地区； 内蒙古

达日罕乌拉苏木位于苏尼特左旗西北方约54公里处，该区属中新生代马尼特坳陷西南部。区内伊尔丁曼哈组分布较广，总厚度80m～180m，以红收色洪泛泥岩为主，夹有杂色的砂岩层，红色和灰色冲、洪积扇的泥岩与砂岩互层及河流相沉积。

伊尔丁曼哈组是1922年Granger和Berkey在苏尼特右旗赛乌苏东伊尔丁曼哈地区创名。指沉积在阿山头组红色泥岩之上的一套碎屑岩，岩性为灰白色粗砂岩、砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩，产脊椎动物化石，与下伏阿山头组呈平行不整合接触，时代为始新世。1978年《华北地区区域地层表·内蒙古分册》将其和阿山头组、沙拉木伦组合称阿力乌苏组。120万锡林查干敖包幅、达来幅（1979）区调将本套地层划归为伊尔丁曼哈组。《内蒙古岩石地层》（1996）及125万白音乌拉公社幅（2007）沿用伊尔丁曼哈组。定义为一套湖相泥岩—碎屑岩组合，主要为灰白色砂岩、粉砂岩夹少量灰绿色泥岩、砖红色泥岩。产Brontothoriidae（雷兽骨），Lophialetes（脊齿貘），Helaletidae（沼貘科），Rhinooeros（犀），Chalicotheriidae（爪兽科），Cynodiclis，Chelonia（鱼鳌类）等哺乳类动物化石。

2013～2015年在完成“内蒙古1∶5万查干陶勒盖嘎查、占巴音浩特、白音乌拉公社、达日罕乌拉公社幅区域地质矿产调查”项目过程中，对达日罕乌拉苏木西北地区广泛出露的伊尔丁曼哈组杂色砂泥岩通过钻探工程开展了地层层序调查及古地磁测测量（图1），本文将对该次工作获得的最新资料予以报道，以期为本地区伊尔丁曼哈组地层划分和时代归属增加新的证据。

1. 地层层序特征

达日罕乌拉苏木附近伊尔丁曼哈组出露面积大于257km2，多被第四系覆盖，覆盖厚度一般均小于4m。本次工作为研究伊尔丁曼哈组地层层序特征，施工了4个钻孔（图1）。确定本区伊尔丁曼哈组为一套湖泊相沉积建造。岩性主要为棕红色、砖红色半固结泥岩、含砂砾泥岩、砂质泥岩和砂砾岩，岩层产状水平，厚度>166.55m。4个钻孔揭露的地层层序特征如下（地层由新到老）：

2. 古地磁特征

古地磁学测试数据的可靠性增大，古地磁学研究取得很大进步，应用古地磁方法已成为研究地层划分和对比的一种重要研究方法（黄华芳等，1993；曹春潮等，1995；陈庚保等，1995；程守田等，2003 ；李永安等，2003）。磁性地层学作为一种定年手段，主要是基于沉积物所记录的地磁极性倒转与有放射性年龄控制的国际地磁极性时间序列对比来确定沉积物的地质年代。由于地磁场极性倒转的发生具有全球同时性，因而不受环境和区域位置影响，这就使磁性地层学成为不同地区、不同沉积相地层进行对比的极好方法。该方法的重要内容之一就是应用地磁场倒转引起的岩石反向磁化来判断岩石的极性，通过对连续上、下相邻岩石磁极性的判断建立磁极性柱与国际标准极性柱对比，从而确定所测岩石的地质年代。另外，也可以通过钻孔岩芯获得的古纬度与相邻地区不同时代的古纬度值对比，来探讨钻孔岩芯沉积物的地质年代。

2.1 样品采集与测试

本次工作在本区伊尔丁曼哈组中未能采集有效的化石，为解决该套地层的时代归属，分别在ZK12、ZK21二个钻孔中采集了古地磁岩芯样。

岩芯被辟成两半，在新鲜层面上用2cm×2cm×2cm的无磁立方体塑料盒进行定向古地磁取样，标注顶底面。采样点的确切位置视岩芯状况而定，尽量采集钻探过程中无扰动的岩芯。

本次共采集古地磁定向样品573块，其中，钻孔ZK12中采集了古地磁定向样品281块，岩性主要为半固结泥岩，采样间距较均匀，约40cm，钻孔ZK21中采集了古地磁定向样品292块，岩性含砂砾、砂砾层较多，采样位置视岩芯状况而定。

样品在中国地质科学院地质力学研究所古地磁实验室进行了系统退磁，实验采用长岩心低温超导磁力儀（型号2G-760）交变退磁系统，对每个样品的每个退磁步骤进行了剩磁测量。所有样品的退磁实验和剩磁测量都在零磁空间中进行，保证了数据质量的可靠性。

根据古地磁研究的国际规范，对全部定向样品进行系统退磁。交变退磁最大磁场为100mT，选择的退磁间隔为：0、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90mT。

在零磁空间中，利用2G-760型长岩心低温超导磁力仪测量样品在每一个退磁步骤的剩磁参数，包括剩磁强度、磁倾角、视磁偏角。

实验数据格式为dat格式，先用U760AF转换为pmd格式，然后用KIRSCH拟合数据。

为确保数据可靠性，采用了严格的古地磁研究步骤。首先采用低温超导磁力仪在零磁空间中开展退磁和剩磁测量；最后采用严格的标准，选择可靠的特征剩磁。为保证特征剩磁可靠，采用了以下方法：①对于交变退磁样品，采用大于30mT的退磁步骤；②每个样品至少保证4个连续的退磁步骤，实际上绝大多数样品退磁步骤为11～19次；③每个样品的最大角偏差尽量（MAD）≤15°，实际上，大多数样品的MAD<10°。

2.2 测试结果与时代分析

按照古地磁学原理，并非所有极性数据都有效，只有3个以上具连续极性的点的数据方为有效，其他数据则被视为短暂极性倒转事件（飘移）而被剔除。

钻孔ZK12采集的281件样品中有214件样品得到了可靠的特征剩磁，从钻孔12的磁极性序列中可以看出，可靠的正极性带有10个，反极性带有9个，见图2，上下界不清为两个不确定带；在65m以上，正极性和负极性倒转频繁，65m～105m可见比较宽的一个负极性带和一个正极性带，105m～120m之间，正极性和负极性倒转频繁。经过与国际地磁极性年表对比，吻合年龄为34Ma～51Ma，时代属于始新世。

钻孔ZK21采集的292件样品中有213件样品得到了可靠的特征剩磁，从钻孔ZK21的磁极性序列中可以看出，可靠的正极性带有9个，反极性带有9个，见图3，上下界不清为两个不确定带，在70m以上，正极性和负极性倒转频繁，约70m～97m有两个不确定带，105m～120m之间，正极性和负极性倒转频繁。与国际地磁极性年表对比，大致吻合年龄为34Ma～51Ma，时代属于始新世。

3. 结论

古地磁测年法是一种精细的测年技术，为建立精细年代地层格架提供新的技术手段，在确定陆相盆地的地层划分和时代归属上有很重要的应用潜力。笔者针对达日罕乌拉苏木地区砖红色半固结泥岩地层时代归属的问题，在钻孔中进行了古地磁样品的采集和分析，获得如下结论：

钻孔ZK12中采集的281个定向古地磁样品，从磁极性序列中可以看出，可靠的正极性带有10个，反极性带有9个，上下界不清为两个不确定带，经过与国际地磁极性年表对比，吻合年龄为34Ma～51Ma，对应地层时代为始新世。

在钻孔ZK21中采集了292個定向古地磁样品，从磁极性序列中可以看出，可靠的正极性带有9个，反极性带有9个，上下界不清为两个不确定带，约70m～97m有两个不确定带，与国际地磁极性年表对比，大致吻合年龄为34Ma～51Ma。时代为是始新世。

古地磁测量在两个钻孔中获得了基本一致的结果，确定该区所划定的伊尔丁曼哈组砖红色半固结泥岩形成时代为始新世。沉积物特征反映出古气候为温暖潮湿的亚热带气候，反映的古地理面貌是以低洼、沼泽平地为显著特点。

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