内蒙古二连浩特北部查干楚鲁地区变质岩系碎屑锆石年代学及地质意义

王树庆 ，胡晓佳 ，杨泽黎

（1.中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170；2.中国地质调查局华北地质科技创新中心，天津300170）

兴蒙造山带作为中亚造山带的一部分，古生代大洋经历了长期俯冲-增生造山作用[1-6]。造山带中存在众多由前寒武纪变质岩系所构成的古老陆块，称之为巴音杭盖陆块、苏尼特左旗陆块、锡林浩特陆块/爱力格庙-锡林浩特中间陆块、宝音图隆起等[7-9]，且近年来随着锆石U-Pb年代学工作，部分陆块被证实存在前寒武纪基底，如在苏尼特左旗-阿巴嘎旗南部地区新发现的1.3～1.4 Ga 的A 型花岗岩代表了锡林浩特陆块的基底[10，11]。但对于造山带中古老陆块的范围、物质组成及构造属性等方面仍存在较大分歧，如对于广泛分布于锡林浩特、西乌旗、巴林桥等地区的锡林郭勒杂岩（也被称之为宝音图岩群），前人认为其形成于中元古/新元古代[12-15]，近年来锆石年代学资料表明其原岩为形成于早古生代的增生杂岩[16-21]，对古老陆块基底时代及构造属性的厘定，影响了古生代造山带构造演化过程，如周建波等[22，23]认为本区构造单无是复合地块而非造山带，与中亚造山带俯冲-增生型造山作用有较大不同[24-26]，李锦轶等[27]认为兴蒙造山带在古生代主体是由岛弧、增生杂岩等构成的增生型造山带，即使其中存在前寒武纪变质基底，也呈小碎块“镶嵌”在古生代增生造山带中。因此如何认识兴蒙造山带中古陆块的分布、物质组成及时代对造山带演化的研究是必要和关键的。

如前所述，兴蒙造山带原划宝音图岩群或锡林郭勒杂岩的变质表壳岩经过近年锆石U-Pb年代学工作将其重新厘定为古生代增生杂岩，但对于二连浩特北部一套原划宝音图岩群的变质岩系研究近年鲜有报道，本次工作对其中的长石石英岩进行了碎屑锆石U-Pb测年，结果表明其形成于晚二叠世，二连贺根山以北属于古生代增生带而未见前寒武纪基底。

1 地质及岩石学特征

研究区位于兴蒙造山带中段中蒙边境一带二连浩特北部地区（图1），贺根山蛇绿岩带西段从本区南部通过[28]，大地构造位置属于乌里雅斯太活动大陆边缘[24]。本区晚古生代岩浆作用发育强烈，形成了晚古生代二连-东乌旗巨型岩浆岩带，包括分布面积巨大的早石炭世晚期到早二叠世的高钾钙碱性和碱性花岗岩。区内出露古生代以来的地层，包括早泥盆世泥鳅河组海相陆源碎屑岩、晚石炭世宝力高庙组陆相火山-碎屑岩及新生界等。

本次研究的变质岩系出露于二连浩特北部约25 km处的查干楚鲁地区，1/20万二连浩特幅、二连达布苏幅区域地质调查将其划分为中泥盆世东乌旗西山组和敖包亭浑迪组，后续1/25万二连浩特幅区调和1/5万区调根据岩石组合及变质变形特征划归古元古代宝音图岩群。出露面积约22.5 km2，与早泥盆世泥鳅河组及晚石炭世宝力庙组呈断层接触，多被第四系覆盖。岩石组合为灰、灰白色二云石英片岩、含石榴石二云石英片岩、黑云石英片岩及绢云石英片岩，厚度842 m。

图1 内蒙古二连浩特北部查干楚鲁地区地质简图Fig.1 Geological sketch of Chaganchulu area,North Erlianhot,Inner Mongolia

根据1/5万乌兰希热等七幅区域地质调查①，这套变质地层描述如下（图2）。

长石石英岩新鲜面呈青灰色，条带状构造。矿物以长石（40%～45%）、石英（～50%）、云母（5%～10%）为主，三者各自呈条纹状、线纹状聚集相间定向排列，构成糜棱纹理构造。长石呈它形微粒状，有的仍保留次棱角状的砂粒外形，粒径一般＜0.2 mm，拉长定向明显，集合体主呈条纹状、线纹状等聚集定向分布，为正长石，具高岭土化。石英呈它形粒状、似竹节状，粒径一般＜0.2 mm，集合体主呈条纹状、线纹状、似透镜状聚集定向分布，粒内具波状、带状消光。云母主为黑云母，少量为绢云母，呈鳞片状，直径一般＜0.15 mm，集合体主呈线纹状、线痕状聚集定向分布。黑云母显棕色，多色性明显。不透明矿物部分呈微粒状，星散状定向分布，部分呈点状等，与黑云母混杂状定向分布（图3）。

图2 二连浩特北部查干楚鲁地区三叠系实测剖面（PM006）图①Fig.2 Measured section(pm006)of Triassic in chaganchulu area,Northern Erlianhot

2 锆石 U-Pb 测年分析方法

将新鲜岩石样品破碎至80目，然后经水粗淘、强磁分选、电磁分选和酒精细淘之后，在实体显微镜下手工挑选出锆石，将待测锆石颗粒用环氧树脂制靶，然后磨至锆石颗粒的一半并抛光，阴极发光照相在北京锆年领航科技有限公司的日本电子JSM_6510型扫描电镜上进行。锆石原位U-Pb年龄测试是在天津地质调查中心同位素实验室利用激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICPMS）完成的，将NEW WAVE 193-FXArF 准分子激光器与Thermo Fisher公司的Neptune多接收器电感耦合等离子体质谱仪联接，采用He气作为剥蚀物质的载气，锆石U-Pb年龄测定采用的激光束斑直径为35 μm，剥蚀时间为30 s，采用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐标准参考物质NIST610，锆石年龄计算采用GJ-1，具体仪器配置和实验流程参见[29]。U-Pb测年数据处理采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICPMSDataCal程序[30]，锆石U-Pb年龄谐和图采用Ludwig的Isoplot程序[31]绘制。

3 锆石 U-Pb 年代学

样品18ED10锆石CL图像显示，锆石呈自形-半自形短柱状/等轴粒状，大小30～60 μm，长宽比1～1.2，无色或淡绿色，透明，包裹体少，未显示明显的磨圆特征，指示碎屑物来自近源（图4）。所有测点均具有高的Th、U含量并且Th/U比值均大于0.1（0.22～0.44），表明岩浆成因锆石特征。在所分析的42个测点中（表1），34 个点谐和度大于90%，年龄范围为249～538 Ma，根据年龄分布可分为三组：第一组有两颗，年龄分别为515±6 Ma和538±6 Ma；第二组范围为291～324 Ma（峰值为303 Ma，n=43，加权平均值为303.6±4.5 Ma）；第三组范围为269～281 Ma（峰值为276 Ma，n=7，加权平均值为275±2.3 Ma）；第四组范围为249～265 Ma（峰值为261 Ma，n=7，加权平均值为259±2.2 Ma）。其中第四组加权平均年龄可以代表其形成年龄下限，表明其形成于晚二叠世之后（图5）。

图3 样品野外及镜下照片Fig.3 Field and Microscope photographs of samples

图4 锆石阴极发光图像Fig.4 Cathode luminescence images of zircon

表1 二连浩特北部查干楚鲁地区石英岩碎屑锆石U-Pb测年分析结果Tab.1 Detrital Zircon U-Pb dating data of Quartzite from Chaganchulu area,north of Erlianhot,Inner Mongolia

4 年龄意义

本次工作通过对二连浩特北部原划宝音图岩群一套长石石英岩进行碎屑锆石U-Pb测年，获得了最小加权平均年龄为259±2.2 Ma，表明沉积年龄不早于晚二叠世，从区域变质变形程度来看，又明显区别于区域上三叠纪以来的陆相火山-沉积岩系，因此认为其形成于晚二叠世，可能处于构造带中遭受了晚二叠-早三叠世洋盆闭合挤压造山期构造事件的影响而发生较强的变质变形作用。碎屑锆石年龄分布显示，最强的峰值为晚石炭世（291～324 Ma，峰值为303 Ma），这与区域上晚古生代大规模发育的石炭纪岩浆作用是一致的[32-34]，表明沉积物源主体来自近源的晚石炭世侵入体和宝力高庙火山岩，这与锆石形态大多呈自形反映的近源特征也是一致的。

如前所述，对于兴蒙造山带中前寒武纪基底的研究，对于造山带结构的构造演化具有重要的意义。研究区位于前人所划兴安地块范围内，周建波等认为其具有前寒武纪基底[22，23]，但近年东北扎兰屯地区前人认为是前寒武纪地层的兴华渡口群、扎兰屯岩群、倭勒根群、佳疙瘩组等获得的年代学数据均表明其形成于古生代[27，35-37]。本次在二连浩特北部地区前人所划古元古代宝音图岩群中获得的碎屑锆石年龄表明其形成于晚二叠世，结合区域资料来看，前人所划分的兴安地块可能不具有前寒武纪基底，虽然晚古生代属于活动陆缘[24，26]，但更多是发育在早古生代岩浆弧[38，39]基底之上，也进一步印证了古生代期间，兴蒙造山带中即便存在前寒武纪基底，多数也是呈“孤岛”状分布于古生代岛弧、增生楔等地质体之中[27]。

5 结论

内蒙古二连浩特北部查干楚鲁地区变质岩系锆石U-Pb测年获得最小加权平均年龄为259±2.2 Ma，表明其形成于晚二叠世之后，指示二连-东乌旗地区主体属于古生代岛弧构成的增生陆缘而不具有前寒武纪基底。

图5 锆石U-Pb谐和图及年龄分布直方图Fig.5 Zircon U-Pb dating Concordia diagram and age Histogram