趙立國(guó)，楊曉平，趙省民，劉 淵，張文龍

(1.黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院，哈爾濱150036;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京100029)

0 引言

漠河盆地位于大興安嶺北段，大地構(gòu)造位置處于興蒙造山帶東北段，為典型的中生代陸相盆地，其內(nèi)沉積了巨厚的中生代河湖相碎屑巖，具有良好的油氣形成條件和巨大成藏潛力［1］，為近年來(lái)天然氣水合物和頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣調(diào)查的重點(diǎn)地區(qū)之一。但受限于森林覆蓋，該地區(qū)地質(zhì)研究程度較低，已完成的區(qū)域地質(zhì)填圖和專題研究成果對(duì)漠河盆地性質(zhì)及中生代地層時(shí)代還存在不同的認(rèn)識(shí)［1～6］。

漠河盆地被認(rèn)為是與蒙古—鄂霍茨克海槽封閉時(shí)洋殼向南俯沖后伸展作用有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣前陸盆地［3～5］，并在侏羅紀(jì)接受了以額木爾河群為主體的河湖相沉積。黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局將額木爾河群劃分為繡峰組 (J1-2x)、二十二站組 (J2er)、漠河組 (J2m)、開庫(kù)康組 (J3k)，并根據(jù)植物化石、雙殼類化石和介形蟲類化石將上述4個(gè)組的時(shí)代厘定為早—晚侏羅世［7］。李錦軼等［3］通過(guò)對(duì)繡峰組下部礫巖礫石成分及年代學(xué)研究，認(rèn)為繡峰組礫巖形成時(shí)代可能是早白堊世;孫廣瑞等［8］通過(guò)二十二站組介形蟲類化石的研究，認(rèn)為二十二站組形成于中—晚侏羅世。筆者對(duì)二十二站組中火山巖夾層及下伏繡峰組碎屑巖鋯石U-Pb年齡結(jié)果表明，漠河前陸盆地形成于中—晚侏羅世，這一認(rèn)識(shí)為漠河盆地構(gòu)造演化提供了重要的年代學(xué)約束。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

漠河盆地的沉積層主要由侏羅系額木爾河群河湖相沉積巖系組成，下部不整合于元古代—古生代結(jié)晶基底之上，上部被晚侏羅世—早白堊世基性—酸性火山巖不整合覆蓋 (見圖1)。

圖1 漠河盆地地質(zhì)簡(jiǎn)圖與測(cè)年樣品分布位置Fig.1 A generalized geologic map of Mohe Basin and location of the samples

繡峰組主要分布于漠河盆地南緣，呈北東東向展布，厚度大于2200 m，底部為一套沖積扇-辮狀河相沉積的粗礫巖、細(xì)礫巖和粗砂巖，夾少量煤線;中上部為一套曲流河-湖泊三角洲相的粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖夾泥巖組合，局部發(fā)育河道相礫巖及淺湖相粉砂巖、泥巖及細(xì)砂巖，側(cè)向上與二十二站組為橫向相變關(guān)系。在繡峰林場(chǎng)東北 (經(jīng)緯度:125°10'24″，52°43'48″)繡峰組底部厚層含礫粗砂巖中采集1個(gè)鋯石U-Pb測(cè)年樣品。

二十二站組主要分布于盆地南緣中心地帶，呈北東東向展布，與上部漠河組和下部繡峰組均為整合接觸，地層厚度大于2000 m，主要由濱湖、淺湖、三角洲及沼澤相沉積組成，含少量酸性凝灰?guī)r夾層。暗色泥巖較厚，屬較好的烴源巖。在繡峰林場(chǎng)東北 (經(jīng)緯度:125°0'58″，52°40'37″)二十二站組下部采集1個(gè)流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石U-Pb測(cè)年樣品。

漠河組主要分布于盆地西部中心地帶，呈北東東向展布，底部整合于二十二站組之上，上部被晚侏羅世塔木蘭溝組不整合覆蓋，地層厚度大于1200 m。以濱湖、淺湖—半深湖為主，巖相較穩(wěn)定，巖石成分成熟度高，暗色泥巖層厚。

開庫(kù)康組主要分布在漠河盆地北部，為一套較粗碎屑的河流相沉積建造，巖石組合為灰黃色、灰白色粗粒砂巖、礫巖，夾少量粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和沉凝灰?guī)r等，巖石組合與繡峰組類似，礫巖礫石成分中含有中生代沉積巖組分。

2 測(cè)年方法

鋯石分選工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。首先用水將重約10 kg樣品表面清洗并晾干，并粉碎至0.18 mm(80目)，經(jīng)過(guò)用水粗淘、強(qiáng)磁分選、電磁分選和酒精細(xì)淘之后，在顯微鏡下手工挑選出鋯石。測(cè)年樣品靶在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室制備，在實(shí)體顯微鏡下挑選裂隙相對(duì)少、表面盡量潔凈、透明度相對(duì)較高的鋯石約200粒制作環(huán)氧樹脂樣品靶，經(jīng)過(guò)打磨和拋光后，拍攝反射光、透射光和陰極發(fā)光圖像。

鋯石U-Pb測(cè)年在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)上完成。激光燒蝕多接器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為德國(guó)Thermo Fisher公司制造的Neptune質(zhì)譜儀，其離子光學(xué)通路采用能量聚焦和質(zhì)量聚焦的雙聚焦設(shè)計(jì)，并采用動(dòng)態(tài)變焦 (ZOOM)使質(zhì)量色散達(dá)到17%;與等離子體質(zhì)譜儀配套的進(jìn)樣設(shè)備激光器為美國(guó)ESI公司生產(chǎn)的UP193-FX ArF準(zhǔn)分子激光器，激光波長(zhǎng)193 nm，脈沖寬度5 ns，束斑直徑為1，2，10，20，35，50，75，100和150μm可調(diào)，脈沖頻率1～200 Hz連續(xù)可調(diào)。利用193 nm激光器對(duì)鋯石進(jìn)行剝蝕，利用動(dòng)態(tài)變焦擴(kuò)大色散同時(shí)接收質(zhì)量數(shù)相差很大的U-Pb同位素，從而進(jìn)行鋯石微區(qū)U-Pb同位素原位同時(shí)測(cè)定。采用TEMORA和GJ-1作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行U、Pb同位素分餾校正。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程見文獻(xiàn) ［9］。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 繡峰組含礫粗砂巖 (B2286)

繡峰林場(chǎng)含礫粗砂巖呈淺灰色礫質(zhì)砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀層理構(gòu)造，接觸式膠結(jié)，巖石分選較好，砂屑0.5～2.0 mm，含量大于50%;礫石大小2.0～4.5 mm，含量約占30%，多次棱角狀、次圓狀，礫石成分為中酸性熔巖、片巖、板巖、片麻巖及花崗巖;巖屑成分為中酸性熔巖、片巖和板巖，次棱角狀，含量約占5%;砂屑成分為石英、長(zhǎng)石、綠簾石及云母，其中石英占20%，長(zhǎng)石占36%，云母占5%，綠簾石占1%;填隙物為黏土礦物細(xì)小鱗片狀充填在碎屑周圍，含量約3%。

鋯石陰極發(fā)光圖像 (CL)顯示含礫粗砂巖中鋯石由相對(duì)均一的深灰色短柱狀晶體組成，均發(fā)育韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu) (見圖2a)，Th/U比值均大于0.1(見表1)，指示了其巖漿成因，說(shuō)明繡峰組碎屑鋯石主要來(lái)源于先存火山巖和侵入巖，搬運(yùn)距離短，沒有經(jīng)過(guò)明顯的磨圓。部分鋯石含有灰白色繼承鋯石核。對(duì)25個(gè)鋯石顆粒的25個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了分析，其中2個(gè)無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)的繼承鋯石核207Pb/206Pb表面年齡分別為2066±14 Ma和2195±14 Ma，時(shí)代為古元古代。其余23個(gè)短柱狀巖漿鋯石分析點(diǎn)的206Pb/238U表面年齡介于805～167 Ma之間，并具有429～346 Ma和190～167 Ma的峰值分布。5個(gè)最年輕的鋯石測(cè)點(diǎn) (3、14、16、23和24號(hào)點(diǎn))的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為167±2 Ma(見圖3a)，該年齡限制了繡峰組形成時(shí)代的下限，即繡峰組沉積時(shí)代不早于中侏羅世中期。

3.2 二十二站組流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r (B1153)

圖2 鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡Fig.2 Zircon cathode luminescence images and ages

圖3 鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 Concordia diagrams of zircon U-Pb age

繡峰林場(chǎng)東北二十二站組下部砂巖層中夾厚3～5 m的流紋質(zhì)凝灰?guī)r，巖石呈灰白色，具有凝灰結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，由玻屑、巖屑、晶屑及火山灰組成。巖屑成分為火山凝灰?guī)r、英安巖、花崗巖、流紋巖、變酸性熔巖和云英片巖等，多被熔蝕成渾圓形，大小0.20～0.75 mm，稀疏分布在玻屑凝灰?guī)r中，含量約25%;晶屑主要為石英和長(zhǎng)石，邊緣被熔蝕，呈不規(guī)則狀和尖棱角狀，大小0.1～0.5 mm，含量約10%;玻屑呈塊狀、樹枝狀或弓形，多脫玻化，可見其輪廓，呈隱晶狀集合體，含量約35%;火山塵為細(xì)小碎粒狀，脫玻后填充在玻屑間隙中。

鋯石陰極發(fā)光圖像表明流紋質(zhì)凝灰?guī)r中鋯石由深灰色短柱狀、棱角狀和近等軸狀鋯石組成，均發(fā)育韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu) (見圖2b)，指示了其巖漿成因。對(duì)20個(gè)巖漿鋯石顆粒的20個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了分析，20個(gè)巖漿鋯石分析點(diǎn)的206Pb/238U表面年齡介于153～148 Ma之間，在諧和圖上成群分布，20個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)年齡平均值為148±2 Ma(見圖3b)，此年齡被解釋為火山巖的噴發(fā)年齡，時(shí)代為晚侏羅世。

4 討論與結(jié)論

4.1 額木爾河群的形成時(shí)代

一般認(rèn)為漠河盆地繡峰組、二十二站組、漠河組和開庫(kù)康組等沉積巖系形成于侏羅紀(jì)［7］。

表1 繡峰組含礫粗砂巖與二十二站組流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石U-Pb同位素年齡測(cè)定結(jié)果Table 1 Results of zircon U-Pb isotopic dating for gritstone in Xiufeng Formation and rhyolitic tuff in Ershierzhan Formation

根據(jù)近期在繡峰組中發(fā)現(xiàn)的中侏羅世晚期植物化石 Coniopteris，Neocalamites，Ginkgodigitata Heer，二十二站組中—晚侏羅世雙殼類Ferganoconcha-Margaritifera-Unio和介形蟲類Eoparacyris-Rhinocypris-Mantelliana化石，漠河組中侏羅世Coniopteris-Phoenicopsis植物化石，開庫(kù)康組晚侏羅世Coniopteris—Phoenicopsis植物群和Ruffordia—Onychiopsis化石組合，認(rèn)為額木爾河群的形成時(shí)代為中—晚侏羅世。

最新的國(guó)際地層表將侏羅紀(jì)劃分為3個(gè)統(tǒng)［10］，根據(jù)劃分方案，早侏羅世與晚三疊世分界年齡為距今199.6±0.6 Ma，而早、中侏羅世分界年齡為距今175.6±2.0 Ma，中、晚侏羅世分界年齡為距今161.2±4.0 Ma，晚侏羅世與早白堊世分界年齡為距今145.5±4.0 Ma。繡峰組碎屑巖鋯石最年輕的U-Pb年齡為距今167±2 Ma，由此限定的地層時(shí)代屬于中侏羅世中期，與化石反映的時(shí)代一致;二十二站組流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡為距今148±2 Ma，時(shí)代屬于晚侏羅世，與化石反映的時(shí)代基本一致?？梢?，額木爾河群形成時(shí)代為中—晚侏羅世，而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的早—晚侏羅世。結(jié)合前人化石資料，將額木爾河群自下而上重新厘定為繡峰組 (J2x)、二十二站組 (J3er)、漠河組 (J3m)和開庫(kù)康組 (J3k)。

4.2 漠河盆地中生代盆地沉積物源與基底時(shí)代

在漠河盆地上侏羅統(tǒng)繡峰組含礫粗砂巖中獲得了多組碎屑鋯石U-Pb年齡，顯示了多物源沉積特征，最老物源為古元古代興華渡口巖群。本次獲得的2066 Ma、2195 Ma年齡，是興華渡口巖群迄今為止最老的巖漿鋯石年齡，為興華渡口巖群形成時(shí)代提供了新的證據(jù);本次獲得的805 Ma、799 Ma的2個(gè)年齡數(shù)據(jù)證實(shí)了額爾古納地塊結(jié)晶基底中存在新元古代侵入巖;大量的346～429 Ma和230～280 Ma年齡數(shù)據(jù)反映了繡峰組的物源以晚古生代和中生代花崗巖類為主，進(jìn)一步說(shuō)明了漠河盆地南緣存在大量隆升剝露地表的晚古生代—中生代花崗巖類;167～190 Ma年齡數(shù)據(jù)說(shuō)明繡峰組的最新物源有早中侏羅世侵入巖，暗示繡峰組沉積下限不早于早侏羅世，也暗示了漠河前陸盆地形成于中侏羅世中期。

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