大兴安岭东南部中侏罗统新民组研究新进展

丁秋红，王 杰，李晓海，姚玉来，李文博

中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳110034

大兴安岭东南部中侏罗统新民组研究新进展

丁秋红，王 杰，李晓海，姚玉来，李文博

中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳110034

通过野外地质调查、地质剖面测量、钻探岩心编录、古生物化石研究和同位素样品测年分析，并结合对前人资料的综合分析研究，认为：新民组为一套以酸性火山岩、火山碎屑岩为主夹含煤沉积的地层，产有Coniopteris-Phoenicopsis植物群中期组合、Ferganoconcha tomiensis-F.elongata双壳类化石组合和Osmundacidites-Lycopodiumsporites-Piceites孢粉组合，生物群时代为中侏罗世.新民组火山岩锆石U－Pb年龄为 161.6 Ma，碎屑岩锆石U－Pb年龄为（175±2）～（2537±20）Ma之间，其中最年轻的碎屑岩锆石U－Pb年龄为175±2 Ma，代表了新民组的沉积下限.上述研究结果可为大兴安岭地区中侏罗世地层的划分对比、建立健全该区的中生代地层格架提供基础资料和科学依据.

新民组；孢粉组合；同位素测年；大兴安岭东南部

0 前言

大兴安岭地区的早、中侏罗世普遍发育两套含煤地层，在突泉盆地为红旗组和万宝组，在扎鲁特盆地为红旗组（原称塔他营子组）和新民组.其中，与下侏罗统红旗组相当层位的地层对比基本清楚，并得到广泛应用，但对发育在不同地区的中侏罗统万宝组和新民组的对比问题一直存在争议，特别是对新民组的划分及其时代问题少有论文公开发表.

本研究通过野外地质调查、地质剖面测量、钻探岩心编录以及古生物化石研究和同位素样品测年（图1），并结合对前人资料的综合分析研究，从地层的区域分布特征、岩石组合、古生物化石以及同位素测年结果等方面，对新民组的划分及其时代进行了论述，首次公开发表了产自新民组的孢粉化石和同位素测年结果.目前我们开展的松辽外围西部盆地群油气基础地质调查，大兴安岭地区的中、下侏罗统是重要的潜在烃源岩层位.该研究结果可为大兴安岭地区中侏罗世地层的划分对比、建立健全该区的中生代地层格架以及为油气地质勘探寻找中侏罗统烃源岩层提供重要的基础地质资料.

图1 大兴安岭东南部新民组样品、剖面位置图Fig.1 Sample and section location of the Xinmin Formation in southeastern Daxinganling Mountains

1 岩石地层建组名称沿革、定义

新民组为辽宁省区调二队创名，建组剖面在内蒙古阿鲁科尔沁旗北西约20 km处的新民煤矿，建组剖面是由P8、P6、P12剖面组成的综合剖面❶辽宁省第二区域地质测量队.扎鲁特旗幅（K-51-Ⅰ）、阿鲁科尔沁旗幅（L-51-X X X I）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分），1972..根据岩性组合特征划分上、中、下3段：下部为紫、灰白、灰绿色流纹质火山碎屑岩，夹粉砂岩和页岩，以及泥灰岩及可采煤层，厚161.5～179 m；中部为灰紫、黄绿色砂砾岩、砾岩或凝灰质粗碎屑岩，夹灰黑色页岩及灰岩透镜体，厚72～200 m；上部以灰、灰绿、灰黄色凝灰质砂岩、砂砾岩为主，夹流纹质凝灰岩及流纹岩，厚大于230 m.总厚度大于609 m，与下伏层红旗组呈平行不整合接触，在沉积岩夹层中产动植物化石.

新民组创名后一直被沿用［1］.《全国地层多重划分对比研究·内蒙古自治区岩石地层》［2］的划分对比方案认为新民组岩石特征明显区别于万宝组、红旗组、土城子组及满克头鄂博组，作为一个独立的岩石地层单位是有实际意义的，因此仍使用新民组.现定义：是指平行不整合于红旗组含煤沉积岩之上，被土城子组紫红色粗碎屑岩或满克头鄂博组酸性火山岩平行不整合或不整合覆盖的一套杂色酸性火山碎屑岩（局部相变为酸性熔岩）、火山碎屑沉积岩夹沉积岩及煤层.

2 地层发育特征

根据辽宁省区调二队资料❷辽宁省第二区域地质测量队.扎鲁特旗幅（K-51-Ⅰ）、阿鲁科尔沁旗幅（L-51-X X X I）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分）.1972.，内蒙古阿鲁科尔沁旗新民乡中侏罗统新民组综合剖面，控制厚度大于502.7 m，分层描述如下.

本次工作，对原1∶20万扎鲁特旗幅❶辽宁省第二区域地质测量队.扎鲁特旗幅（K-51-Ⅰ）、阿鲁科尔沁旗幅（L-51-ⅩⅩⅩⅠ）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分）.1972.区域地质调查所划分的中侏罗统新民组（J2x）建组剖面进行重测和补采化石，测制了内蒙古阿鲁科尔沁旗新民乡好力保西煤窑沟中侏罗统新民组实测剖面（剖面编号PM020）.该剖面3段岩性特征明显，一段以灰褐色火山碎屑岩为主，二段为深灰—灰黑色细碎屑沉积岩夹火山碎屑岩，三段为灰白色含角砾晶屑凝灰岩.各段之间界线清晰.测制了内蒙古扎鲁特旗香山镇牛蹄子山南中侏罗统新民组实测剖面（剖面编号PM003），采集了同位素测年样品❷中国地质调查局沈阳地质调查中心.扎鲁特旗幅（L51C004001）1∶25万区域地质调查报告.2015..

新民组主要分布于阿鲁科尔沁旗的新民，克什克腾旗的同兴，巴林左旗浩尔吐、野猪沟及林西县和扎鲁特旗煤窑沟、西沙拉等地.该组在各地的分布特征、岩性及厚度变化较大.在新民－羊场营子一带，含泥灰岩夹层，化石丰富，但厚度较小；在天山以东温都花一带，夹煤层较多，并含多种植物化石；在克什克腾旗同兴乡等地，新民组以沉积岩为主，火山碎屑岩次之，岩性为酸性火山岩，灰黄、灰绿、灰黑色粉砂岩、细砂岩、凝灰质板岩并夹煤线，含植物化石和双壳类，厚93～719 m❸辽宁省第二区域地质测量队一连.克什克腾旗幅（K-50-Ⅹ）、五分地幅（K-50-ⅩⅠ）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分）.1971.；在林西－巴林左盆地分布局限，主要分布在巴林左旗的兴隆山屯、罕庙、布林宝路格爱里、半拉石槽，林西县幅的黄岗梁林场等地，岩性主要为紫灰色凝灰质砾岩夹少量凝灰质砂岩、晶屑玻屑凝灰岩、层状凝灰岩，局部地段夹含煤层的泥质页岩、粉砂质页岩，底部有时有凝灰质砂砾岩❹辽宁省第二区域地质测量队三连.白塔庙子幅（L-50-ⅩⅩⅩⅤ）、林西县幅（K-50-Ⅴ）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分）.1971.❺辽宁省第二区域地质测量队四连.协里府幅（L-50-ⅩⅩⅩⅤⅠ）、巴林左旗幅（K-50-ⅤⅠ）1∶20万区域地质矿产报告（地质部分）.1971..该组在阿鲁克尔沁旗新民煤矿至温都花煤矿一带最发育.

3 古生物化石

区域地质调查资料表明❶-❺［3］，在新民组产有大量的动植物化石.本次工作在新民组采集了动物化石和孢粉样品，并对该组所产的古生物化石进行了综合整理分析研究.

3.1 植物化石

据前人资料❶-❺［3］，产自新民乡、五十家子、兴隆山屯、温都花和双窝堡等地的植物化石，经综合统计分析，产有23属38种.包括有节类：Equisetites sp.，E.naktongensis（Tateiwa）， Neocalamites sp.；蕨类植物：Lycopodites sp.，Coniopteris sp.，C.bureiensis（Zalessky）Seward，C.hymenophylloides （Brongniart）Seward，C.szeiana Chow et Yeh，Hausmannia sp.，H.crenata（Nathorst） Moeller， Cladophlebissp.， Cl.argutula（Heer）Fontaine，Cl.asiatica Chow et Yeh，Cl.maginifica，Cl.cf.fukeensis，Eboracia lobifolia （Phillips）Thomas，Todites williamsoni （Brongniart） Seward，Raphaelia diamensis Seward，Taeniopetris cf.ferganensis；苏铁类：Pterophyllum sp.，Nilssonia sp.，Willimsonia sp.；银杏类 ：Ginkgo sibirica Heer，Czekanowskia rigida Heer，Czek.Setacea Heer，Phoenicopsis sp.，P.angustifolia Heer，P.speciosa Heer； 松 柏 类 ：Elatocladus sp.，Elatides sp.，Podozamites sp.，Pityophyllum sp.，P.lindstroemi Nathorst，P.staratschini （Heer） Nathorst，Schizolepis sp.， Sch. gigantea Yang etSun， cf.“Podocarpites mentoukouensis”，Pityospermum sp.

新民组植物化石的特征是：

1）植物群以蕨类植物占优势，松柏类植物次之，苏铁类和银杏类植物较少，有节类不发育.

2）蕨类植物有8属16种，占植物群总量的42.1%，以Coniopteris特别丰富且类型多样，其中C.bureiensis、C.hymenophylloides、C.szeiana为中侏罗世常见的分子.

3）苏铁类植物有3属3种，占植物群总量的7.8%，类型较少，Pterophyllum、Nilssonia和Willimsonia均为侏罗纪常见类型.

4）银杏类植物有3属6种，占植物群总量的15.7%，以Czekanowskia和Phoenicopsis发育为特征，这也是中侏罗世植物群的一个重要特征.

5）松柏类植物有7属10种，占植物群总量的26.3%，以 Elatocladus、Podozamites、Pityophyllum 繁盛为特征.

从上述分析可知，在新民组植物群中出现的类型和分子，如 Coniopteris hymenophylloides、Todites williamsoni、Eboracia lobifolia、Raphaelia diamensis、Ginkgosibirica、Czekanowskiarigida等属种，均为国内外中侏罗世植物群中的重要分子或标志性分子［4-12］，这些植物分子在当前植物群中大量出现，十分繁盛.因此，当前植物群的特征为Coniopteris-Phoenicopsis植物群中期组合［13］，其时代为中侏罗世.

3.2 孢粉化石

本次工作在内蒙古阿鲁克尔沁旗天山镇宝日勿苏实施了宝地1井钻探施工，钻遇了中侏罗统新民组，在井深 260.8～322.4 m 采集了孢粉样品，同时，在野外露头也采集了孢粉样品，共计采集孢粉样品7件，经分析均含有丰富程度不同的孢粉化石.

通过对分析鉴定结果的综合研究，依据孢粉化石组合中优势种和特征种的分布特征，认为该孢粉组合以 Osmundacidites（紫萁孢）-Lycopodiumsporites（石松孢）-Piceites（拟云杉粉）为代表.孢粉组合共计31属36种（表 1，图 2、3），其中蕨类植物孢子 14属 15种（平均37.3%），裸子植物花粉 16属20种（平均58.7%），苔藓类 1属 1种（平均 4%）.

表1 新民组孢粉谱及百分含量Table 1 Statistics of average content of spore-pollen species in the Xinmin Formation

图2 新民组中的孢粉化石（之一）Fig.2 Sporopollen fossils from the Xinmin Formation（1 of 2）

图3 新民组中的孢粉化石（之二）Fig.3 Sporopollen fossils from the Xinmin Formation（2 of 2）

蕨类植物孢子中以Osmundacidites（紫萁孢）、Densoisporites（拟套环孢）为主，平均含量均为11.1%；其次为 Lycopodiumsporites（石松孢），平均含量 9.5%，Leiotriletes（光面三缝孢），平均含量 6.3%；少量和零星出现的为Punctatisporites（园形光面孢）、Dictyotriletes（平网孢）、Converrucosisporites（三角瘤面孢）、Baculatisporites（棒瘤孢）、Cyathidites（桫椤孢）、Undulatisporites（波缝孢）等.

裸子植物花粉中松科花粉非常发育，以气囊与本体分化较差的古型松柏类花粉为主，平均含量为30.2%，主要为 Piceites（拟云杉粉，平均含量 10.3%）、Psudopicea（假云杉粉，平均含量 7.1%）、Pristinuspollenites（原始双囊粉，平均含量5.6%）和Protopodocarpus（原始罗汉松粉，平均含量 3.2%），以及少量的Protopinus（原始松粉）、Protoconiferus（原始松柏粉）和Paleoconiferus（古松柏粉）；气囊与本体分化较好的新型花粉平均含量为16.7%，以Piceaepollenites（云杉粉，平均含量 11.9%） 最丰富，其次为Parvisaccites（微囊粉，平均含量3.2%），以及少量的Abientiniaepollenites（单束松粉）、Podocarpidites（罗汉松粉）和Pinuspollenites（双束松粉）.疑似与苏铁类植物有关的 Chasmatosporites（广口粉，平均含量 4.0%）具有一定含量.此外，还有少量Perinopollenites（周壁粉）和 Spheripollenites（球形粉）.

从孢粉组合特征看，未见三叠纪的孑遗分子，也未发现早白垩世繁盛的海金砂科孢子，特别是未见早白垩世的特征分子Cicatricosisporites（无突肋纹孢）.因此，组合不可能是三叠纪和早白垩世的产物.已知种Densoisporites scanicus Tralau首次报道于欧洲中侏罗统孢粉植物群中［14］，孢粉组合中的蕨类植物孢子Osmundacidites（紫萁孢）和Cyathidites（桫椤孢）在国内外均为中侏罗世繁盛的分子，Converrucosisporites（三角瘤面孢）、Verrucosisporites（圆形块瘤孢）和Baculatisporites（棒瘤孢）也多见于国内的中侏罗世孢粉植物群中［15-20］，且组合中古型松柏类花粉含量较高.综合上述特征，认为孢粉组合的时代为中侏罗世.

3.3 动物化石

新民组中目前所发现的动物化石包括双壳类、叶肢介、介形类等.其中双壳类化石丰富，有3属8种，叶肢介2属2种，介形类极少，仅为1属1种.

双壳类化石有古异齿类的Ferganoconcha sp.，F.elongate（Ragozin），F.anodontoides Tschernyschow，F.jorekensis Chernyshev，F.tomiensis （Ragozin），F.sibirica Chernyshev，异齿类的 Tutuella？sp.，弱齿类的Sibireconcha sp.双壳类组合中的 Ferganoconcha tomiensis和F.elongata等始见于俄罗斯西伯利亚地区中侏罗世沉积地层中，组合中的重要分子多为国内外中侏罗世常见分子，为Ferganoconcha tomiensis-F.elongata双壳类化石组合，时代为中侏罗世.

叶肢介化石Lioestheria sp.（平滑叶肢介，未定种）和Pseudoestheria sp.（假叶肢介，未定种）两属的分布时限均从泥盆世至中侏罗世.

介形类Darwinula（达尔文介）在我国吐哈盆地、吐鲁番盆地、鄂尔多斯盆地、陕甘宁盆地、河北燕山地区、内蒙古等地的中侏罗世介形类动物群中均为常见类型［21-26］.

4 同位素测年结果

本次工作在扎鲁特旗香山公社牛蹄子山南中侏罗统新民组二段实测剖面（PM003）的第2层采集了同位素测年样品PM003－2TW，在阿鲁科尔沁旗白音布统公社东苏井子采集了同位素测年样品DSJ－TW1（图1）.采用单颗粒锆石LA－ICP－MS定年分析方法进行了同位素测年分析.

4.1 火山岩样品测年结果

样品PM003－2TW岩性为流纹岩，该样品有20个测点.锆石CL图像显示（图4）：锆石呈短柱状、椭圆状以及不规则状产出，锆石多具有不同程度的溶蚀、破碎、磨圆；长轴粒径多数在60～100 μm之间；具有明显的岩浆震荡环带.且Th/U 介于 0.82～1.72之间，说明该锆石样品均为岩浆锆石.单颗粒锆石U－Pb测年结果为 161.6 Ma（图 5、6，表 2），时代为中侏罗世.

4.2 碎屑岩样品测年结果

样品DSJ－TW1岩性为细砂岩，此样品共有108个测点.锆石CL图像显示（图7）：此样品锆石呈柱状、椭圆、不规则形状产出，锆石多具有不同程度的溶蚀、破碎，磨圆；锆石颗粒较小，多数分布在80～120 μm之间；具有明显的岩浆震荡环带.锆石Th/U介于0.14～1.30 之间，多数大于 0.4，与 CL 图像分析结果一致，说明绝大多数锆石为岩浆锆石.碎屑锆石年龄谱显示：锆石年龄分布于（175±2）～（2537±20）Ma之间（图 8、9，表 3）.在所测样品中，最年轻的年龄为 175±2 Ma，可以确定该组地层的沉积下限.该组锆石年龄跨度较大，从中生代至古远古代均有分布，约在 185.8±1.4 Ma、243.4±8.6 Ma和 329±12 Ma三处具有峰值，说明源区于燕山期、印支期和海西期岩浆活动强烈，其中185.8±1.4 Ma处峰值较为明显，说明燕山期岩浆活动为该套地层提供主要物源.根据上述内容，推测这套地层时代为中侏罗世早期.

图4 新民组PM003－2TW样品锆石CL图像Fig.4 The zircons CL images of sample PM003－2TW from the Xinmin Fromation

图5 新民组PM003－2TW样品锆石U－Pb谐和图Fig.5 The zircon U-Pb concordant diagram of sample PM003－2TW from the Xinmin Fromation

图6 新民组PM003－2TW样品锆石U－Pb加权平均年龄图Fig.6 The zircon U-Pb weighted average age of sample PM003－2TW from the Xinmin Fromation

5 区域对比

目前，对发育在不同地区的含煤地层万宝组和新民组的对比问题存在分歧.对比的意见有两种，一种意见认为万宝组与新民组是上下叠置关系，新民组位于万宝组之上［27］；另一种意见认为万宝组与新民组是同时异相的产物，两者基本可以对比［2］.造成分歧的主要原因是两者既无连续的地层剖面，又没有在地表露头上追索到它们之间的横向过渡关系.

新民组形成于燕山运动第一幕，燕山运动初期以断裂活动发育，强烈的构造活动，造成许多北北东或北东向平行斜列的褶皱断裂山地和大量小型断陷盆地，并伴以岩浆作用和火山喷发.在大兴安岭地区中侏罗世时期，断陷盆地发育，所以与新民组相当的地层分布广泛.构造运动造成断裂发育，火山活动十分强烈，导致新民组岩性、岩相变化较大.在空间上形成不同的火山沉积相，包括近火口的火山喷发－沉积相、过渡带的火山碎屑沉积岩、沉积火山碎屑岩相和陆源碎屑岩沉积相.在远离火山喷发中心或火山活动间歇期，气候环境、水域条件适宜，沼泽相发育，多形成可采煤层，因此在大兴安岭地区与新民组相当的地层普遍发育煤层.在突泉盆地下部陆源含煤沉积发育，被称为万宝组，上部火山喷发沉积为主的地层被称为巨宝组❶吉林省区调队.突泉县幅（L-51-20）1∶20万区域地质调查报告（地质部分）.1977..但在多数情况下，断陷盆地形成之时就开始火山喷发和间歇式火山喷发，并夹多层陆源碎屑含煤沉积.突泉盆地的万宝组和扎鲁特盆地的新民组就形成于断陷盆地控制下的陆源沉积－火山喷发建造.据突泉盆地万宝组碎屑岩锆石U－Pb年龄研究结果［28］，万宝组灰色中粒岩屑砂岩的碎屑岩锆石U－Pb年龄介于（171±7）～（1221±23）Ma之间，锆石最小年龄为 171±7 Ma，代表了万宝组沉积地层年龄的下限为中侏罗世.本次工作所得的新民组年龄范围为 161.6～（175±2）Ma之间.虽然从同位素测年结果看万宝组沉积下限与新民组沉积下限时间上有4 Ma的差距，但均为同一构造断代、同一沉积构造环境下的产物，两者所产的古生物化石组合相同［29］，时代基本相当，因此两者可以对比.

6 结论

1）新民组为一套以酸性火山岩、火山碎屑岩为主夹含煤沉积的地层，产有Coniopteris-Phoenicopsis植物群中期组合、Ferganoconcha tomiensis-F.elongata双壳类化石组合和Osmundacidites-Lycopodiumsporites-Piceites孢粉组合，地质时代为中侏罗世.

2）新民组火山岩锆石U－Pb年龄为161.6 Ma，碎屑岩锆石 U－Pb 年龄为（175±2）～（2537±20）Ma之间，其中最年轻的碎屑岩锆石U－Pb年龄为175±2 Ma，代表了新民组沉积下限.

图7 新民组DSJ－TW1样品锆石CL图像Fig.7 The zircons CL images of sample DSJ－TW1 from the Xinmin Fromation

表3 新民组DSJ－TW1碎屑锆石LA－ICP－MS U－Pb定年数据表Table 3 Results of LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the detrital rock sample DSJ-TW1 from the Xinmin Formation

续 1 （Contiuned 1）

续2 （Contiuned2）

3）大兴安岭东南部的新民组与万宝组为同一构造断代、同一沉积构造环境下的产物，两者所产的古生物化石组合相同，时代基本相当，因此两者可以对比.据此推断大兴安岭东部的万宝组与新民组在时间上为同沉积产物，在空间上为相变关系.该研究结果可为大兴安岭地区中侏罗世地层的划分对比、建立健全该区的中生代地层格架提供基础资料和科学依据.

致谢：本文所涉及的所有孢粉样品由吉林大学古生物学与地层学研究中心张淑琴研究员分析鉴定，同位素测年样品分析结果由吉林大学地质调查研究院王可勇教授提供.感谢沈阳地质调查中心郜晓勇和宗文明工程师在野外工作中的大力协助！

图8 新民组DSJ－TW1样品锆石U－Pb谐和图Fig.8 The zircon U-Pb concordant diagram of sample DSJ-TW1 from the Xinmin Fromation

图9 新民组DSJ－TW1锆石U－Pb年龄频数分布图Fig.9 The Zircon U-Pb age distribution of sample DSJ-TW1 from the Xinmin Fromation

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PROGRESS ON THE STUDY OF THE MIDDLE JURASSIC XINMIN FORMATION IN SOUTHEASTERN DAXINGANLING MOUNTAINS

DING Qiu-hong，WANG Jie，LI Xiao-hai，YAO Yu-lai，LI Wen-bo
Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，CGS，Shenyang 110034，China

By means of field geological investigation，geological section survey，drilling core logging，fossil study and isotopic dating，combined with the comprehensive analysis of previous data，it is concluded that the Xinmin Formation is mainly a set of volcanic rocks and pyroclastic rocks with coal deposits，bearing mid flora of Coniopteris-Phoenicopsis，bivalve fossil assemblage of Ferganoconcha tomiensis-F.elongate and sporopollen assemblage of Osmundacidites-Lycopodiumsporites-Piceites，which belong to Middle Jurassic.The zircon U-Pb age of volcanic rocks is 161.6 Ma；while that of detrital rocks is between 175±2 Ma and 2537±20 Ma.The youngest age of detrital rocks （175±2 Ma）represents the lower deposition limit of Xinmin Formation.The research results would provide essential data and scientific basis for the Middle Jurassic stratigraphic classification and correlation，as well as the establishment and perfection of the Mesozoic stratigraphic framework in Southeastern Daxinganling Mountains.

Xinmin Formation；sporopollen assemblage；isotopic dating；Southeastern Daxinganling Mountains

1671-1947（2017）05-0425-14

P588.14

A

2017－02－01；

2017－05－10.编辑：张哲.

中国地质调查局项目“松辽盆地外围三维地质调查”（编号1212011220242）；“松辽外围西部盆地群油气基础地质调查”（编号12120115001001）.

丁秋红（1964—），女，博士，研究员，从事中生代地层古生物研究及油气基础地质调查工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河大街280号，E-mail//1109251593＠qq.com