杜鳳芝，紀(jì)春華，劉大業(yè)

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春130012

0 引言

吉林通化地區(qū)位于華北板塊北緣東段，北部位于龍崗古陸南緣，南部為遼吉古元古代造山帶[1]。該區(qū)古元古代—中元古代地層是一套具有多期變質(zhì)變形，成因復(fù)雜的變質(zhì)地層，歷來(lái)年有許多研究者提出過(guò)多種劃分方案，有如下發(fā)展階段:

第一階段為層序初建階段：始于20世紀(jì)30年代，植田房雄、齋騰林茨等對(duì)遼東、吉南地區(qū)早前寒武紀(jì)地層進(jìn)行了初步地質(zhì)調(diào)查，對(duì)目前稱(chēng)之為集安巖群的變質(zhì)巖系，將其劃歸太古宙而未做進(jìn)一步研究，僅將目前稱(chēng)為老嶺群的部分劃為遼河系（群），其地層含義基本上包含了現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同的巖石地層特征。葉連俊等（1951）對(duì)日本人所劃分之大栗子層作了進(jìn)一步劃分，羅耀星（1957）將日本人建立的遼河系改稱(chēng)臨江系。自1960年全國(guó)開(kāi)展正規(guī)1：20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查起[2,3]，原長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院吉南區(qū)測(cè)隊(duì)（1960）將現(xiàn)稱(chēng)之集安群劃分為中鞍山群，現(xiàn)稱(chēng)之老嶺群稱(chēng)之為遼河群，并對(duì)各群分別劃分出3組和5組。通化地質(zhì)大隊(duì)將中鞍山群改為集安亞群，重新劃分出三個(gè)組。1973年在編制《中華人民共和國(guó)地質(zhì)圖集》的審查會(huì)上，同意吉林省建立集安群和老嶺群（包括組—級(jí)劃分），而遼寧省則統(tǒng)稱(chēng)遼河群（包括組的劃分）[4]。至此結(jié)束了吉林省南部古元古代、中元古代地層層序初建歷史研究階段。

第二階段為百家爭(zhēng)鳴時(shí)期：由于1/300萬(wàn)《中華人民共和國(guó)地質(zhì)圖集》的公開(kāi)出版，不同學(xué)者紛紛提出的多種不同認(rèn)識(shí)，其爭(zhēng)議不僅涉及到群的劃分，并發(fā)展至組乃至某些標(biāo)志層的可比性。

在群一級(jí)的劃分上，出現(xiàn)了三分（群）[5,6]，四分（群）（姜春潮，1979至1983），多分（群）（唐守賢等，1990）等新的見(jiàn)解。最終形成“相變”之說(shuō)，在這沉積盆地內(nèi)，既可以出現(xiàn)南、北方向的沉積相變，也存在著東、西方向的沉積相變，既存在沉積的相變，也產(chǎn)生了變質(zhì)相變；得出“上下疊置”之說(shuō)和“不同地體拼合” 之說(shuō)，形成了“三足鼎立”狀態(tài)。

K51 C 003004（通化市）1：25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查（修測(cè)）是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《中地調(diào)發(fā)[2001] 5》號(hào)文件下達(dá)的國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目，研究結(jié)果把通化地區(qū)古元古代、中元古代地層自下而上劃分為光華巖群、集安巖群和老嶺群，并準(zhǔn)確地限定了形成時(shí)代[7]。

光華巖群由雙廟巖組和同心巖組構(gòu)成；集安巖群由螞蟻河巖組、荒岔溝巖組和大東岔巖組構(gòu)成；老嶺群由林家溝組、珍珠門(mén)組、花山組和臨江組構(gòu)成，通過(guò)槽探工程揭露，發(fā)現(xiàn)老嶺群角度不整合覆蓋于集安巖群之上，解決了多年來(lái)爭(zhēng)論不休的二者的層位關(guān)系問(wèn)題。首次發(fā)現(xiàn)老嶺群內(nèi)部珍珠門(mén)組與花山組之間為平行不整合接觸，花山組與臨江組之間為整合接觸關(guān)系，并據(jù)此將老嶺群重新劃分為下亞群和上亞群，解決了吉南地區(qū)老嶺群的層序問(wèn)題，并為區(qū)域?qū)Ρ忍峁┝藢氋F的實(shí)際資料。

應(yīng)用高精度鋯石LA-ICPMS同位素測(cè)年方法，測(cè)出光華巖群雙廟巖組變質(zhì)玄武巖形成年齡為（2 120+10）Ma，精確定出光華巖群的形成年齡。提出古元古宙集安巖群和光華巖群為同一時(shí)期、同一地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制下裂谷構(gòu)造環(huán)境的產(chǎn)物。光華巖群為古元古代裂谷發(fā)展初始產(chǎn)物，集安巖群為主裂谷期產(chǎn)物。

1 古、中元古代巖石地層劃分及依據(jù)

1.1 巖石地層劃分

根據(jù)1：25萬(wàn)通化市幅野外地質(zhì)調(diào)查資料[6]，通化地區(qū)古、中元古代地層重新劃分為（圖1,表1）。

1.2 劃分依據(jù)

1.2.1 光華巖群

圖 1 通化地區(qū)光華鎮(zhèn)－清河鎮(zhèn)一帶地質(zhì)圖Fig.1 Geological sketch of Guanghua-Qinghe in Tonghua1.第四系 ；2.中生代地層 ；3.萬(wàn)隆組 ；4.橋頭組 ；5.南芬組 ；6.釣魚(yú)臺(tái)組 ；7.臨江組 ；8.花山組 ；9.珍珠門(mén)組 ；10.林家溝組板房溝段 ；11.林家溝組新農(nóng)村段；12.大東岔巖組；13.荒岔溝巖組；14.螞蟻河巖組；15.同心巖組；16.雙廟巖組；17.白堊紀(jì)正長(zhǎng)花崗；18.白堊紀(jì)花崗斑巖；19.三疊紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖；20.三疊紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖；21.三疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖；22.古元古代侵入巖；23.太古代侵入巖；24..推測(cè)斷層；25.逆斷層；26.推覆斷層；27性質(zhì)不明斷層；28平行不整合界線；29.角度不整合界線；30.整合界線；31.同位素年齡/測(cè)年方法

光華巖群僅見(jiàn)于通化市以北光華鎮(zhèn)—柞木臺(tái)子一帶，系1994年吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所歐祥喜在從事1：5萬(wàn)通化市、小荒溝、四方山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)所建[8,9]，原劃分4個(gè)巖組，時(shí)代劃為新太古—古元古代，經(jīng)本次研究后僅保留雙廟巖組和同心巖組。其下部為雙廟巖組變質(zhì)氣孔狀玄武巖（斜長(zhǎng)角閃巖）；上部為同心巖組變質(zhì)的陸源碎屑沉積巖（石榴二云片巖、變粒巖）?？傮w巖石組合特征反映出其原巖建造以強(qiáng)烈的基性火山噴發(fā)-泥砂質(zhì)沉積建造為特征。原劃分的小青溝巖組的流紋巖經(jīng)重新工作后發(fā)現(xiàn)其變質(zhì)作用微弱，與光華巖群產(chǎn)狀在區(qū)域上也不協(xié)調(diào)，且又與果松組和三棵榆樹(shù)組火山巖有較大差別無(wú)法對(duì)比，而與區(qū)域上的長(zhǎng)白組則極為相似，故將其置于長(zhǎng)白組。而楊木橋巖組則實(shí)為太古代表殼巖而歸入茨溝巖組。依據(jù)厘定后的光華巖群層序和同位素測(cè)年資料將其置于古元古代。

表 1 通化地區(qū)中—古元古代巖石地層劃分表Table 1 Meso- Paleoproterozoic lithostratigraphic division of Tonghua area

1.2.2 集安巖群

集安巖群自下而上由螞蟻河巖組、荒岔溝巖組和大東岔巖組構(gòu)成。

下部螞蟻河巖組：工作后將原劃分的該巖組存在的大面積古元古代花崗巖（條痕狀花崗巖）剔出后[10]，將其余的碎屑巖和蛇紋石化大理巖劃為螞蟻河巖組。

中部荒岔溝巖組：該巖組的劃分層位現(xiàn)已為多數(shù)地質(zhì)學(xué)家所接受而仍沿用。但截止到目前仍未見(jiàn)螞蟻河巖組與荒岔溝巖組間的確切上下層位疊置關(guān)系，所見(jiàn)均為構(gòu)造接觸。

上部大東岔巖組：前人依據(jù)其與老嶺群的花山組、臨江組中均具有相同的可識(shí)別的三期變形特點(diǎn)，并且均以高鋁的泥質(zhì)原巖為主，故認(rèn)為大東岔組與花山組、臨江組二者可以對(duì)比，而統(tǒng)稱(chēng)臨江巖組，劃歸集安巖群。本次工作后發(fā)現(xiàn)二者存在著明顯的差異：

（1）就其伴生的非鋁質(zhì)碎屑巖的物質(zhì)組成不同，大東岔巖組為黑云變粒巖、淺粒巖等多種巖石類(lèi)型，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于80%，Al2O3為14.39%~21.83%，Al2O3/SiO2為 0.22~0.4，個(gè)別地區(qū)可識(shí)別有濁流沉積巖系，具有明顯的復(fù)理石建造特征，原巖多為長(zhǎng)石砂巖、雜砂巖；而臨江組高鋁泥質(zhì)巖石之夾層為石英巖，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍高于 85%，Al2O3為 2.07%~7.27% ，Al2O3/SiO2為0.02~0.08，原巖為高成分成熟度之石英砂巖。

（2）大東岔巖組中有特別發(fā)育的長(zhǎng)英質(zhì)條帶，并具構(gòu)造變形，同時(shí)可見(jiàn)被古元古代晚期巨斑花崗巖侵入[11]；而花山組、臨江組則無(wú)長(zhǎng)英質(zhì)條帶，且目前尚未發(fā)現(xiàn)有確切的花崗巖巖漿侵入事件。

（3）大東岔巖組的變質(zhì)程度普遍達(dá)到相當(dāng)于巴洛變質(zhì)帶的堇青石帶、矽線石帶，而PTt軌跡花山組、臨江組變質(zhì)程度最高達(dá)到鐵鋁榴石帶及十字石帶。因此，本項(xiàng)目重新恢復(fù)了大東岔巖組，并將其置于集安巖群上部，而將花山組、臨江組重新劃歸老嶺群的上亞群。

1.2.3 老嶺群

老嶺群自下而上由下亞群林家溝組（新農(nóng)村段、板房溝段）、珍珠門(mén)組和上亞群花山組、臨江組構(gòu)成。其原巖建造為穩(wěn)定大陸邊緣或克拉通盆地的石英（砂）巖—碳酸巖鹽—頁(yè)巖沉積建造。

區(qū)內(nèi)珍珠門(mén)組是老嶺群中的標(biāo)志層位，并且在該組之下見(jiàn)普遍伴生的一套陸源碎屑巖建造，已為廣大地質(zhì)工作者所認(rèn)同。主要為一套石英巖、微粒淺粒巖、變粒巖、黑云片巖夾碳酸鹽巖等組合，本次以所謂“暖氣包巖”作為劃分標(biāo)志，將該碎屑巖劃分為新農(nóng)村段和板房溝段；以炭質(zhì)板巖作為標(biāo)志，將其上的白云質(zhì)大理巖劃歸為珍珠門(mén)組。

2 重要界面的發(fā)現(xiàn)

（1）老嶺群內(nèi)花山組和珍珠門(mén)組界面：本次工作在通化市金廠嶺首次發(fā)現(xiàn)花山組、臨江組平行不整合覆蓋于珍珠門(mén)組之上，據(jù)此將老嶺群劃分為下亞群和上亞群（圖2）。解決了多年來(lái)一直爭(zhēng)議不休的老嶺群的層序問(wèn)題。

（2）集安巖群與老嶺群間的界面：本次工作在和平東山通過(guò)槽探工程揭露出老嶺群新農(nóng)村段角度不整合覆蓋于集安巖群大東岔巖組之上（圖3），在新農(nóng)村西溝通過(guò)槽探工程揭露出老嶺群新農(nóng)村段角度不整合覆蓋于集安巖群荒岔溝巖組之上（圖4）。

3 同位素年代學(xué)研究

鑒于測(cè)區(qū)內(nèi)的古—中元古代巖石地層的層序和形成地質(zhì)時(shí)代一直存在著爭(zhēng)議，本次工作采用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜方法，對(duì)古—中元古代變質(zhì)巖中的碎屑鋯石進(jìn)行了系統(tǒng)的同位素年齡測(cè)定，分析測(cè)定結(jié)果如下：

3.1 光華巖群

雙廟巖組：變質(zhì)玄武巖的鋯石有兩組U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)，其一是（2 495±11）Ma，系太古代殘留鋯石結(jié)晶年齡；另一組是（2 120±10） Ma，則代表該巖漿的結(jié)晶年齡，即光華巖群的形成年齡。

同心巖組：石榴石變粒巖的鋯石有兩組U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)，其一是（2 500±16）Ma，系太古代殘留鋯石結(jié)晶年齡，另一組是（1 988±27）Ma，代表該鋯石結(jié)晶年齡，說(shuō)明該巖組形成晚于20億年，表明在20億年左右存在一期巖漿活動(dòng)，可能為火山活動(dòng)事件。

3.2 集安巖群

螞蟻河巖組：采自透輝變粒巖的鋯石有兩組U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)，其一是（2 476±22） Ma，系太古代殘留鋯石結(jié)晶年齡，另一組是（2 108±17）Ma，代表該鋯石結(jié)晶年齡，說(shuō)明該巖組形成晚于21億年，且在21億年左右存在一期巖漿活動(dòng)，可能為火山活動(dòng)事件。另外還存在一粒變質(zhì)鋯石，年齡值是（1 827±20）Ma，代表了變質(zhì)作用年齡。

荒岔溝巖組：采自斜長(zhǎng)角閃巖的鋯石U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)是（1 850±10） Ma，代表該鋯石U-Pb體系的封閉年齡，該樣品中鋯石存在著大小不等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同等特征，但年齡值一致，該值應(yīng)視為變質(zhì)年齡，說(shuō)明該巖組形成早于18.5億年，且在18.5億年左右發(fā)生了高級(jí)而強(qiáng)烈的變質(zhì)作用。

圖 2 老嶺群上下亞群間平行不整合關(guān)系素描圖Fig.2 Sketch map of parallel unconformity relation between the upper and the lower sub-groups of Laoling Group Pt2z-珍珠門(mén)組 ；Pt2h: 荒岔溝組

圖 3 老嶺群林家溝組新農(nóng)村段角度不整合覆蓋集安巖群大東岔巖組素描圖Fig.3 Sketch map of the new rural section of Linjiagou Formation, Laoling Group angular unconformity covers on Dadongcha Formation of Ji`an Group Pt2x: 林家溝組新農(nóng)村段；Pt1d: 大東岔巖組

圖 4 老嶺群林家溝組角度不整合覆蓋集安巖群荒岔巖組素描圖Fig.4 Sketch map of Linjiagou Formation of Laoling Group angular unconformity covers on Huangcha Formation of Ji`an Group1. 林家溝組新農(nóng)村段石英巖；2. 荒岔巖組含石墨大理巖

采自黑云變粒巖的殘留鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)并不集中且諧和年齡僅有兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)是（1 838±25 ）Ma，代表了該巖石的變質(zhì)年齡，另一個(gè)是（2 144±25） Ma，代表該鋯石結(jié)晶年齡，說(shuō)明該巖組形成于18.4億年至21.4億年間，且在18.4億年左右存在一期強(qiáng)變質(zhì)作用。

大東岔巖組：采自黑云變粒巖的鋯石U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)是（1 935±18）Ma，代表該鋯石U-Pb體系的封閉年齡，該樣品中鋯石內(nèi)部具有結(jié)構(gòu)清楚、巖漿結(jié)晶生長(zhǎng)紋發(fā)育等特征，從而確定為巖漿鋯石，該值為巖漿結(jié)晶年齡，說(shuō)明該巖組是形成于19億年左右的火山巖。

3.3 老嶺群

林家溝組新農(nóng)村段：采自中粒變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖中的碎屑鋯石U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)是（2 550±12）Ma，系太古代殘留鋯石結(jié)晶年齡，該樣品采集于古—中元古代地層的最北部，與太古代基底巖層直接接觸，單一種類(lèi)鋯石說(shuō)明該巖組物源僅有太古代基底，且該巖組角度不整合覆蓋于荒岔溝巖組和大東岔巖組之上，故其形成時(shí)代應(yīng)置于中元古代。

臨江組：采自細(xì)粒變質(zhì)石英砂巖中的碎屑鋯石有兩組U-Pb諧和年齡數(shù)據(jù)，其一是（2 188±22）Ma，系古元古代早期巖漿活動(dòng)的殘留鋯石結(jié)晶年齡，另一組是（2 028±12）Ma，仍是古元古代殘留鋯石結(jié)晶年齡，代表該鋯石結(jié)晶年齡，說(shuō)明在20億年左右存在一期巖漿活動(dòng)，可能為火山活動(dòng)事件。

老嶺群的變質(zhì)程度較淺，不能改變鋯石的U-Pb封閉體系，因此上述所獲的年齡值基本代表了鋯石的結(jié)晶年齡?；ㄉ浇M和臨江組構(gòu)成。

并首次發(fā)現(xiàn)花山組、臨江組平行不整合覆蓋于珍珠門(mén)組之上，老嶺群新農(nóng)村段角度不整合覆蓋于集安巖群大東岔巖組和荒岔溝巖組之上。

在光華巖群雙廟巖組變質(zhì)玄武巖中獲得鋯石U-Pb諧和年齡（ 2 120±10）Ma，則代表該巖漿的結(jié)晶年齡，即光華巖群的形成年齡。在集安巖群大東岔巖組黑云變粒巖獲得鋯石U-Pb諧和年齡（1 935±18）Ma，該值為巖漿結(jié)晶年齡，說(shuō)明該巖組形成于19億年左右的火山巖。在老嶺群臨江組變質(zhì)石英砂巖中獲得鋯石U-Pb諧和年齡（2 028±12）Ma，仍是古元古代殘留鋯石結(jié)晶年齡，代表該鋯石結(jié)晶年齡，說(shuō)明在20億年左右存在一期巖漿活動(dòng)，可能為火山活動(dòng)事件。

4 結(jié)論

對(duì)通化地區(qū)古—中元古代“巖石地層”單位重新進(jìn)行劃分和厘定，并賦予新的含義。自下而上劃分為古元古代光華巖群、集安巖群和中元古代老嶺群，光華巖群與集安巖群呈整合接觸關(guān)系，為同一時(shí)期、同一地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制下的裂谷構(gòu)造環(huán)境產(chǎn)物，老嶺群角度不整合覆蓋于集安巖群之上。光華巖群自下而上由雙廟巖組和同心巖組構(gòu)成；集安巖群自下而上由螞蟻河巖組、荒岔溝巖組和大東岔巖組構(gòu)成；老嶺群自下而上由林家溝組、珍珠門(mén)組、

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