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摘要本文根据宏观地质特征、古生物化石及同位素年龄等资料,与邻区古地质环境对比,确定了甲查矿区主含矿围岩地层时代为晚三叠世—早侏罗世。
关键词矿体;围岩;地层时代;上三叠统--下侏罗统;内蒙古;甲乌拉;查干
中图分类号TD1文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0004-01
甲查矿区位于内蒙古自治区新巴尔虎右旗北西45千米,满洲里市南西150千米。大地构造位置处于额尔古纳褶皱带南段,得尔布干～呼伦深断裂北西侧。矿床自1985年发现以来,先后提交了各种普、详查报告及科研报告,发表论文多篇。但迄今为止,对矿区矿体赋存的地层时代一直存有较大争议。本文根据多年野外工作实际,结合古生物鉴定和同位素年龄测试成果及邻区地质资料等,探讨该套地层时代问题。
1地层特征
该套地层广泛分布于甲查矿区中心地带,面积30平方千米,走向北西西,倾向南西,倾角30°-80°,局部直立或倒转。为一套陆相火山一沉积岩系,岩石均具一定程度的变质或蚀变,未见底。与上覆地层塔木兰沟组和上库力组呈角度不整合接触。总厚度大于1664米。根据甲乌拉二条实测剖面可分为六层:
1)底部中基性火山岩:主要岩性为青盘岩化安山玄武岩、玄武岩、安山岩,顶部夹数层变质砂岩。厚度大于600米。
2)砾岩及含砂岩层:呈灰色、浅灰色。碎屑成分复杂,由流纹岩、安山岩、玄武岩、花岗岩、石英岩、砂岩及石英、长石、云母等组成。砾石磨园度较高,呈浑圆状、次棱角状,直径一般2—100毫米。胶结物成分主要为硅质,次为泥砂。岩石较坚硬,底部夹有少量流纹岩。与下伏中基性火山岩层呈整合接触。厚度为85米。
3)粗砂岩、细砂岩、粉砂岩层:岩石呈浅灰至黑灰色、砂状结构、碎屑成分为长石、石英及岩屑,硅质和泥质胶结。产大量植物枝叶化石,其中有Cladophlebis sp,Pityophyllurr sp,Czekanowskia setacea Heer,Podozamites sp, Phoenicopsis, Cladophlebis vacoensia Ward, Chelcanwsicia Wear等。厚度182米。
4)含砾砂岩及的砂砾岩层:灰色、灰褐色,碎屑成分多为火山岩、花岗岩、砂岩及长石、石英晶屑。砾石呈圆柱状、浑圆状,由杂基支撑或硅质胶结。厚度498米。
5)炭质板岩、泥质板岩、硅质板岩及砂岩、含砾砂岩互层带:以板岩为主,炭质板岩及泥质板岩中含丰富植物叶化石,其中有:Phoenicopsis,Czekanowskia setacea Heer,Pityophyllum sp 等。厚度219米。
6)砾岩层:为顶部层,砾石成分复杂,杂基支撑。分布不均,厚度一般大于60米。
2以往划分情况
1986年地矿部内蒙区测二队根据化石和岩性对比,将其定为中上侏罗统,即将碎屑沉积岩划为中侏罗统南平组(J2n),中基性火山岩划为上侏罗统塔木兰沟组(J2t)。
1987年黑龙江有色地勘局706队根据砂岩中采集的植物化石Paracalamites sp(?)以及中基性火山岩位于碎屑沉积岩之下,将该套地层定为上二叠统老龙头组(P2l)。
1992年以来根据黑龙江有色地勘局706队及黑龙江有色地质研究所在甲乌拉矿区南部及巴颜浩雷采集的植物化石,将本区碎沉积岩划为南平组(J2n),将中基性火山岩划为塔木兰沟组(J3t)。后来考虑到地层层序问题,将中基性火山岩划为塔木兰沟组(J3t),将碎屑沉积岩划为上侏罗统木瑞组(J2m)。
1994年南京地质矿产研究所将中基性火山岩划为中侏罗统塔木兰沟组下段 (J3t1),将碎屑沉积岩划为塔木兰沟组上段(J3t2)。
3对该套地层时代的确定
考虑到各种因素,上述划法都存在着一定不足,对一些现象还不能得到准确合理的解释。故笔者认为将该套地层划为上三叠统--下侏罗统(T3-——J1)更为合适。证据如下:
3.1地质证据
1)地层与燕山早期花岗岩的接触关系:根据野外工作情况,很多现象说明二者是侵入接触。其一,岩体与地层界线呈斜交,且非完全断层接触。在甲区1号矿体即6线附近花岗岩与安山玄武岩接触,向北西则见到花岗岩侵入于砂岩中,接触带不是完全沿断裂构造分布,而是有凸凹不规则变化的。其二,花岗岩中有砂岩残留体。如TC1340中“浅灰色中粗粒花岗岩中见有许多大小一般在10cm×5cm左右的灰色中细粒砂岩残留体”。其三花岗岩穿插于地层之中。无论在地表不是在钻孔中,接触带附近的花岗岩与安山玄武岩或砂岩相间出现非常普遍,如TC1331、TC1340、TC1339中花岗岩两侧均有砂岩,且接触带产状相近,钻孔中见花岗岩细脉(5cm±)穿插于安山玄武岩中。在查区,花岗岩分布于地层之中。因此,认为沉积接触或安山玄武岩侵入花岗岩之说可以排除。
2)地层层序及地层接触关系:据全区观测,地层总体产状向南西倾,只有在岩体或断裂带附近产状变陡甚至倒转,且仅发生于板岩中,所以正常层序中基性火山岩应在下,碎屑岩应在上。另外安玄岩中有灰绿色和灰紫色互层现象,说明安玄岩为喷出相,安玄岩上段夹有数层砂岩,乃喷发间断所致,砂砾岩层与安玄岩层之间为整合接触。而区域上南平组是在下部,塔木兰沟组在上部,二者为不整合接触,木瑞组与塔木兰沟组则为平行不整合接触。
3) 岩性特征:矿区地层中安山玄武岩类与区域塔木兰沟组安山玄武岩类有很大差异,前者岩性多呈灰绿色,紫色少见,隐晶质结构,有斑者极少,且斑晶为角闪石、辉石,块状构造;后者岩性则以灰紫、灰、灰黑多见,斑状结构,斑晶斜长石为主,气孔构造极普遍,且充填有玛瑙、燧石等。故二者非同期产物。
4)构造变形与变质作用:该套地层不但倾角较大,且褶皱、揉皱也有发育,致使局部倒转。岩石有不同程度的变质,靠近底部较强,砂岩变成了假花岗岩,安山岩青盘岩化显著而普遍。这是由于它经历了两次构造岩浆活动,即燕山早期花岗岩侵入和燕山晚期构造岩浆作用,前者是该地层褶皱变质的主要因素,后者则是发生断裂和蚀变的主要因素。而区域上塔木兰沟组或南平组不具此特点。
3.2古生物化石证据
砂板岩中含大量植物化石,经中科院南京地质古生物所和地矿部沈阳地质矿产研究所及有关人员鉴定(名称如1所述),属晚三叠世至中侏罗世分子。
3.3同位素年龄证据
甲查矿区燕山早期花岗岩同位素年龄值为167.5-178.4Ma(宜昌所、南京所、北京所测定),时代相当于早侏罗世末至中侏罗世初,故该地层时代不能晚于早侏罗世。另外还有个别测试结果表明甲乌拉区花岗岩年龄值为225.4Ma(北京所),属印支期产物,那么该地层则应属三叠系。
关于地层中火山岩同位素年龄,有人作过报导,但遗憾的是样品非采自本地层中,如多斑杏仁状玄武岩(侵入于中基性火山岩上段及砂砾岩中)年龄值为144.7Ma(北京所),无疑属塔木兰沟组同期产物,但用它来代替该地层时代显然是不合理的。在另一份报告中,Rb—Sr法测得玄武岩年龄为150.7Ma(北京所),但6个样品分别采自矿区及外围不同位置,多数属于塔木兰沟组。
3.4与邻区地层对比
1)据《内蒙古自治区区域地质志》,在兴安盟西部五叉沟一带有三叠系出露,岩性以中性火山岩为主,次为凝灰砂砾岩,夹页岩,含叶(上接第4页)
肢介化石。在博克图以南柴河附近出露一套地层,以黑绿色安山玢岩与凝灰质碎屑岩、砂砾岩互层为主,夹黑色页岩,含植物化石:Neocalamites Carrerei Cladophlebis haiburnesis, Ctenis chinensis, Pityophyllum longifolium, Podozmites sp 等。有人认为其时代应为晚三叠世,也曾命名为“查伊河组”但该书将其采用“下侏罗统”表示。无论从化石还是岩性特征,与甲查矿区这套地层相比都具有可比性。
2)据《蒙古地质概况》介绍,克鲁伦河一带晚三叠世--早侏罗世有中基性火山岩喷发,并有磨拉石沉积。该区与本区属同一大地构造单元,也有可比性。
3)大量的资料表明,该区带较大范围内,火山活动在三叠纪有所表现,并主要发生在晚三叠世。早、中侏罗世并无火山喷发,直到晚侏罗世开始活跃。因此,矿区下部火山岩应属上三叠统,但由于晚三叠世与早侏罗世之间并没有地质事件记载(除非花岗岩属印支期),因而也无法证明沉积不延续至早侏罗世。
4结论
综合上述,该套地层形成于燕山早期花岗岩(167.5--178.4Ma)之前;古生物化石属于晚三叠世--中侏罗世;岩性、构造变形、变质作用、地层层序及接触关系等特征与区带中上侏罗统不同;与邻区上三叠统或下侏罗统有可比性。故将其确定为上三叠统--下侏罗统。若再进一步具体划分,则将其定为上三叠统较为合适。
关键词矿体;围岩;地层时代;上三叠统--下侏罗统;内蒙古;甲乌拉;查干
中图分类号TD1文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0004-01
甲查矿区位于内蒙古自治区新巴尔虎右旗北西45千米,满洲里市南西150千米。大地构造位置处于额尔古纳褶皱带南段,得尔布干～呼伦深断裂北西侧。矿床自1985年发现以来,先后提交了各种普、详查报告及科研报告,发表论文多篇。但迄今为止,对矿区矿体赋存的地层时代一直存有较大争议。本文根据多年野外工作实际,结合古生物鉴定和同位素年龄测试成果及邻区地质资料等,探讨该套地层时代问题。
1地层特征
该套地层广泛分布于甲查矿区中心地带,面积30平方千米,走向北西西,倾向南西,倾角30°-80°,局部直立或倒转。为一套陆相火山一沉积岩系,岩石均具一定程度的变质或蚀变,未见底。与上覆地层塔木兰沟组和上库力组呈角度不整合接触。总厚度大于1664米。根据甲乌拉二条实测剖面可分为六层:
1)底部中基性火山岩:主要岩性为青盘岩化安山玄武岩、玄武岩、安山岩,顶部夹数层变质砂岩。厚度大于600米。
2)砾岩及含砂岩层:呈灰色、浅灰色。碎屑成分复杂,由流纹岩、安山岩、玄武岩、花岗岩、石英岩、砂岩及石英、长石、云母等组成。砾石磨园度较高,呈浑圆状、次棱角状,直径一般2—100毫米。胶结物成分主要为硅质,次为泥砂。岩石较坚硬,底部夹有少量流纹岩。与下伏中基性火山岩层呈整合接触。厚度为85米。
3)粗砂岩、细砂岩、粉砂岩层:岩石呈浅灰至黑灰色、砂状结构、碎屑成分为长石、石英及岩屑,硅质和泥质胶结。产大量植物枝叶化石,其中有Cladophlebis sp,Pityophyllurr sp,Czekanowskia setacea Heer,Podozamites sp, Phoenicopsis, Cladophlebis vacoensia Ward, Chelcanwsicia Wear等。厚度182米。
4)含砾砂岩及的砂砾岩层:灰色、灰褐色,碎屑成分多为火山岩、花岗岩、砂岩及长石、石英晶屑。砾石呈圆柱状、浑圆状,由杂基支撑或硅质胶结。厚度498米。
5)炭质板岩、泥质板岩、硅质板岩及砂岩、含砾砂岩互层带:以板岩为主,炭质板岩及泥质板岩中含丰富植物叶化石,其中有:Phoenicopsis,Czekanowskia setacea Heer,Pityophyllum sp 等。厚度219米。
6)砾岩层:为顶部层,砾石成分复杂,杂基支撑。分布不均,厚度一般大于60米。
2以往划分情况
1986年地矿部内蒙区测二队根据化石和岩性对比,将其定为中上侏罗统,即将碎屑沉积岩划为中侏罗统南平组(J2n),中基性火山岩划为上侏罗统塔木兰沟组(J2t)。
1987年黑龙江有色地勘局706队根据砂岩中采集的植物化石Paracalamites sp(?)以及中基性火山岩位于碎屑沉积岩之下,将该套地层定为上二叠统老龙头组(P2l)。
1992年以来根据黑龙江有色地勘局706队及黑龙江有色地质研究所在甲乌拉矿区南部及巴颜浩雷采集的植物化石,将本区碎沉积岩划为南平组(J2n),将中基性火山岩划为塔木兰沟组(J3t)。后来考虑到地层层序问题,将中基性火山岩划为塔木兰沟组(J3t),将碎屑沉积岩划为上侏罗统木瑞组(J2m)。
1994年南京地质矿产研究所将中基性火山岩划为中侏罗统塔木兰沟组下段 (J3t1),将碎屑沉积岩划为塔木兰沟组上段(J3t2)。
3对该套地层时代的确定
考虑到各种因素,上述划法都存在着一定不足,对一些现象还不能得到准确合理的解释。故笔者认为将该套地层划为上三叠统--下侏罗统(T3-——J1)更为合适。证据如下:
3.1地质证据
1)地层与燕山早期花岗岩的接触关系:根据野外工作情况,很多现象说明二者是侵入接触。其一,岩体与地层界线呈斜交,且非完全断层接触。在甲区1号矿体即6线附近花岗岩与安山玄武岩接触,向北西则见到花岗岩侵入于砂岩中,接触带不是完全沿断裂构造分布,而是有凸凹不规则变化的。其二,花岗岩中有砂岩残留体。如TC1340中“浅灰色中粗粒花岗岩中见有许多大小一般在10cm×5cm左右的灰色中细粒砂岩残留体”。其三花岗岩穿插于地层之中。无论在地表不是在钻孔中,接触带附近的花岗岩与安山玄武岩或砂岩相间出现非常普遍,如TC1331、TC1340、TC1339中花岗岩两侧均有砂岩,且接触带产状相近,钻孔中见花岗岩细脉(5cm±)穿插于安山玄武岩中。在查区,花岗岩分布于地层之中。因此,认为沉积接触或安山玄武岩侵入花岗岩之说可以排除。
2)地层层序及地层接触关系:据全区观测,地层总体产状向南西倾,只有在岩体或断裂带附近产状变陡甚至倒转,且仅发生于板岩中,所以正常层序中基性火山岩应在下,碎屑岩应在上。另外安玄岩中有灰绿色和灰紫色互层现象,说明安玄岩为喷出相,安玄岩上段夹有数层砂岩,乃喷发间断所致,砂砾岩层与安玄岩层之间为整合接触。而区域上南平组是在下部,塔木兰沟组在上部,二者为不整合接触,木瑞组与塔木兰沟组则为平行不整合接触。
3) 岩性特征:矿区地层中安山玄武岩类与区域塔木兰沟组安山玄武岩类有很大差异,前者岩性多呈灰绿色,紫色少见,隐晶质结构,有斑者极少,且斑晶为角闪石、辉石,块状构造;后者岩性则以灰紫、灰、灰黑多见,斑状结构,斑晶斜长石为主,气孔构造极普遍,且充填有玛瑙、燧石等。故二者非同期产物。
4)构造变形与变质作用:该套地层不但倾角较大,且褶皱、揉皱也有发育,致使局部倒转。岩石有不同程度的变质,靠近底部较强,砂岩变成了假花岗岩,安山岩青盘岩化显著而普遍。这是由于它经历了两次构造岩浆活动,即燕山早期花岗岩侵入和燕山晚期构造岩浆作用,前者是该地层褶皱变质的主要因素,后者则是发生断裂和蚀变的主要因素。而区域上塔木兰沟组或南平组不具此特点。
3.2古生物化石证据
砂板岩中含大量植物化石,经中科院南京地质古生物所和地矿部沈阳地质矿产研究所及有关人员鉴定(名称如1所述),属晚三叠世至中侏罗世分子。
3.3同位素年龄证据
甲查矿区燕山早期花岗岩同位素年龄值为167.5-178.4Ma(宜昌所、南京所、北京所测定),时代相当于早侏罗世末至中侏罗世初,故该地层时代不能晚于早侏罗世。另外还有个别测试结果表明甲乌拉区花岗岩年龄值为225.4Ma(北京所),属印支期产物,那么该地层则应属三叠系。
关于地层中火山岩同位素年龄,有人作过报导,但遗憾的是样品非采自本地层中,如多斑杏仁状玄武岩(侵入于中基性火山岩上段及砂砾岩中)年龄值为144.7Ma(北京所),无疑属塔木兰沟组同期产物,但用它来代替该地层时代显然是不合理的。在另一份报告中,Rb—Sr法测得玄武岩年龄为150.7Ma(北京所),但6个样品分别采自矿区及外围不同位置,多数属于塔木兰沟组。
3.4与邻区地层对比
1)据《内蒙古自治区区域地质志》,在兴安盟西部五叉沟一带有三叠系出露,岩性以中性火山岩为主,次为凝灰砂砾岩,夹页岩,含叶(上接第4页)
肢介化石。在博克图以南柴河附近出露一套地层,以黑绿色安山玢岩与凝灰质碎屑岩、砂砾岩互层为主,夹黑色页岩,含植物化石:Neocalamites Carrerei Cladophlebis haiburnesis, Ctenis chinensis, Pityophyllum longifolium, Podozmites sp 等。有人认为其时代应为晚三叠世,也曾命名为“查伊河组”但该书将其采用“下侏罗统”表示。无论从化石还是岩性特征,与甲查矿区这套地层相比都具有可比性。
2)据《蒙古地质概况》介绍,克鲁伦河一带晚三叠世--早侏罗世有中基性火山岩喷发,并有磨拉石沉积。该区与本区属同一大地构造单元,也有可比性。
3)大量的资料表明,该区带较大范围内,火山活动在三叠纪有所表现,并主要发生在晚三叠世。早、中侏罗世并无火山喷发,直到晚侏罗世开始活跃。因此,矿区下部火山岩应属上三叠统,但由于晚三叠世与早侏罗世之间并没有地质事件记载(除非花岗岩属印支期),因而也无法证明沉积不延续至早侏罗世。
4结论
综合上述,该套地层形成于燕山早期花岗岩(167.5--178.4Ma)之前;古生物化石属于晚三叠世--中侏罗世;岩性、构造变形、变质作用、地层层序及接触关系等特征与区带中上侏罗统不同;与邻区上三叠统或下侏罗统有可比性。故将其确定为上三叠统--下侏罗统。若再进一步具体划分,则将其定为上三叠统较为合适。