吉林省金珠镇营城组火山机构特征及时代探讨

刘海龙， 詹天宇

吉林省地质调查院，吉林 长春 130102

0 引言

研究区位于吉林省中部，区内营城组为一套陆相酸性火山岩。研究区中生界研究历史较早，早在1906年至1943年，先后有克拉棱、河山又次郎、矢部长克、大石三郎、森田义人等以掠夺资源为目的，来这一地区进行了粗略的地质调查[1]。建国后，吉林省煤炭工业管理局煤田勘探公司、原九台县工业局九台地质大队、地质部松辽石油第二普查大队先后在本区做了大量工作，局部还进行了钻探工作[1]。1978年至1983年，吉林省区调大队先后在本区开展了1/20万区域地质调查工作。上述工作基本建立了本区中生代地层层序。本区营城组研究历史见表1。由于研究区内营城组的火山机构特征和同位素年代学研究，尚未做系统工作，本文对火山机构特征及同位素年代学进行分析和探讨。

表1 区内营城组划分沿革表

1 研究区地质背景

研究区处于吉林省中部中低山与丘陵区，长白山脉支脉张广才岭的南麓向北西平原过渡地段(图1)[1]。研究区内营城组为陆相酸性火山岩，主要岩性为灰白色流纹岩、灰白色流纹质火山角砾集块岩等。营城组地层在测区内不发育，只分布于测区西部五间房一带，出露面积约2.43 km2。覆盖在早侏罗世中细粒二长花岗岩与中侏罗世斑状二长花岗岩之上。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geological sketch map of the study area

1942年，日本人森田义人将九台市营城地区的火山岩夹煤层，统称之为营城子火山岩群(表1)，时代为晚侏罗世—白垩纪。1964年，吉林省煤管局煤田地质勘探公司物探队将营城地区“营城煤系”(沙河子组)之上的火山岩，称之为营城组。其含义是：由中性、酸性火山岩及火山碎屑岩夹碎屑岩和不稳定煤层组成的一套地层，分上、下两个岩性段，厚733.5 m。该队又于1973年将下部以中性火山岩为主夹正常沉积岩及煤层部分新建九台组，时代置于晚侏罗世。吉林省岩石地层认为这套火山岩是以中性火山岩喷发开始到酸性火山岩出现，构成一个较大的、且较完整的火山喷发旋回，之间有间火山期形成的含煤碎屑岩沉积为一体的含煤火山沉积岩系，所以保留1975年吉林省地层表编写组的意见。现指沙河子组之上，泉头组之下的一套以中酸性火山岩为主夹煤地层，时代为早白垩世[2]。

2 剖面特征

吉林省金珠镇白垩系下统营城组五间房火山机构(K1y)实测地质剖面图，总厚度大于290.96 m(图2)，该剖面北西端喷发不整合在中侏罗世浅肉红色斑状黑云母二长花岗岩之上，南东喷发不整合在早侏罗世浅肉红色中细粒黑云母二长花岗岩之上。

图2 吉林省金珠镇白垩系下统营城组五间房火山机构(K1y)实测地质剖面图Fig.2 Measured geological profile of Wujianfang volcanic edifice (K1y) of Lower Cretaceous Yingcheng Formation in Jinzhu Town, Jilin Province1.中侏罗世斑状黑云母二长花岗岩；2.中侏罗世中细粒黑云母二长花岗岩；3.下白垩统营城组；4.火山爆发崩塌相；5.溢流相；6.流纹岩；7.球粒流纹岩；8.珍珠状流纹岩；9.球泡流纹岩；10.流纹质集块角砾岩；11.流纹质角砾集块岩；12.碎裂流纹岩；13.中细粒黑云母二长花岗岩；14.斑状黑云母二长花岗岩；15.角度不整合界线；16.断层；17.同位素地质年龄样

------未见顶------

营城组(K1y)

5. 灰白色流纹质火山角砾集块岩

57.10 m

4.灰白色流纹质火山集块角砾岩

9.50 m

3. 灰白色球粒流纹岩

10.00 m

2.浅灰色流纹岩

141.70 m

1. 灰白色球粒流纹岩

72.66 m

～～～～喷发不整合～～～～

中侏罗世二长花岗岩

------未见底------

该剖面经过白垩系下统营城组五间房火山机构中心，火山口相为浅灰色流纹质火山角砾集块岩、灰白色流纹质火山集块角砾岩；周边灰白色球粒流纹岩、灰白色流纹岩为溢流相火山岩。测区内营城组岩石组合为一套陆相酸性火山岩，主要岩性为灰白色流纹岩、灰白色球粒流纹岩、灰白色流纹质火山集块角砾岩、灰白色流纹质火山角砾集块岩等。

3 分析方法

营城组流纹岩锆石样品挑选由廊坊市更新地质服务有限公司完成，样品粉碎至80目±后，通过重液和磁选方法进行分选，在双目镜下挑选裂隙和包裹体少，晶形较好的锆石。锆石样品的制靶、阴极发光图像采集、反射光以及锆石U-Pb年龄测定和锆石微量元素分析均在北京科荟测试技术有限公司完成。激光剥蚀束斑直径为30 μm，采用He作为剥蚀过程中载气，剥蚀样品深度为20～40 μm。以国际标准锆石91500作为外标进行锆石年龄测定，微量元素含量分别以玻璃标准物质NIST610和29Si作为外标和内标元素[3]。本文中流纹岩锆石的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot[4]完成，普通铅校正使用Anderson[5]给出的程序计算。

4 同位素年代学

本次调查在营城组剖面第2层流纹岩取得锆石测年样品1件。野外定名浅灰色石泡球粒流纹岩，岩矿鉴定名称流纹岩。在CL图像(图3)上可以看出，颗粒大小为20～100 μm不等，自形—半自形，棱角状，具有岩浆结晶成因的振荡环带。采用LA-ICP-MS测定了25个单颗粒锆石，每个锆石1个点。

图3 CL图像及点位、数据Fig.3 CL images, points and data

其中20个点年龄数据点密集地分布在和谐线上(图4、5)，获得206Pb/238U加权平均年龄(104.5±1.5)Ma(n=20,MSWD=4.6)，代表了样点处火山岩形成的时代，时代置于早白垩世，和营城组形成时代相符。

图4 流纹岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 U-Pb age concordance of rhyolite zircon

5 区域地层对比

营城组层型剖面为九台区营城煤矿剖面。下部由灰紫、灰绿色安山质凝灰岩、安山岩组成；中部以凝灰质砾岩、砂岩为主，夹安山岩，产植物化石；上部以流纹质凝灰岩、流纹岩为主，夹凝灰质砂岩、砾岩及煤层，产植物化石。测区内营城组相当于营城组上部。

本次工作获得锆石206Pb/238U加权平均年龄(104.5±1.5)Ma(LA-ICP-MS)，营城组的时代属早白垩世。

6 结论

(1)研究区位于华北板块北缘东段与吉黑褶皱造山带交接部位，是古亚洲构造域与滨太平洋构造域叠合部位，区内营城组为一套陆相酸性火山岩，主要岩性为灰白色流纹岩、灰白色流纹质火山角砾集块岩等，相当于营城组上部。

(2)采用LA-ICP-MS测试方法获得206Pb/238U加权平均年龄(104.5±1.5)Ma，营城组的时代属早白垩世。

图5 流纹岩锆石U-Pb年龄加权平均值Fig.5 U-Pb age weighted average of rhyolite zircon