胡新茁 侯紅星 王曉陽 田光昊 邵興坤 孫 肖

（中國地質(zhì)調(diào)查局廊坊自然資源綜合調(diào)查中心）

張家口組廣泛分布于冀北—遼西—內(nèi)蒙古南部地區(qū)，為一套巨厚的酸性火山巖夾中酸性火山巖，巖石組合為流紋質(zhì)火山碎屑巖、流紋巖、粗安巖、石英粗面巖、粗面巖、火山碎屑沉積巖，底部往往發(fā)育不穩(wěn)定的凝灰質(zhì)礫巖，角度不整合于土城子組或前白堊紀(jì)地質(zhì)體之上。冀北圍場縣山灣子一帶張家口組火山—沉積地層發(fā)育，1∶100萬張家口幅和1∶20萬棋盤山幅區(qū)域地質(zhì)測量報(bào)告、《河北?。ū本┦?、天津市）區(qū)域地質(zhì)志》及《河北省巖石地層》將其時(shí)代置于晚侏羅世，1∶25萬西老府幅及《中國區(qū)域地質(zhì)志·河北志》將其時(shí)代置于早白堊世［1-2］。冀北圍場縣山灣子一帶張家口組處于中生代冀北火山噴發(fā)帶與大興安嶺火山噴發(fā)區(qū)（興蒙造山帶）南部邊緣的交接部位，該組沉積夾層發(fā)育，但發(fā)現(xiàn)化石數(shù)量少、時(shí)距長，對(duì)確定地層時(shí)代意義不大［3］。本研究在野外標(biāo)志層和地層接觸關(guān)系追索的基礎(chǔ)上，對(duì)張家口組開展了系統(tǒng)的同位素年代學(xué)研究，研究成果對(duì)冀北地區(qū)張家口組地層劃分對(duì)比具有重要的意義。

1 張家口組巖性組合特征

研究區(qū)地處冀北圍場縣山灣子中生代火山—沉積盆地，位于中生代冀北火山噴發(fā)帶與大興安嶺中南部火山噴發(fā)區(qū)過渡地帶（圖1）［4-5］。通過野外調(diào)查及剖面測制，將研究區(qū)內(nèi)張家口組重新厘定為3套巖石組合。

下部巖石組合出露于研究區(qū)北東部，出露面積約138.3 km2，呈不規(guī)則環(huán)狀分布，被晚侏羅世侵入巖侵入，區(qū)內(nèi)未見底。巖石主要為酸性、酸偏堿性火山巖，巖性主要為流紋質(zhì)（角礫）凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r及流紋巖，偏下部夾沉凝灰?guī)r。由南向北，地層厚度由160.5 m逐漸增大至425.7 m。

中部巖石組合整合覆蓋于下部酸性火山巖組合之上，二者為整合接觸關(guān)系，主要出露于研究區(qū)東南部，少量出露于研究區(qū)西部，出露面積約41.22 km2。下部為1套火山碎屑沉積巖—沉火山碎屑巖夾酸性火山巖組合，巖性以凝灰質(zhì)礫巖、砂巖、粉砂巖、沉凝灰?guī)r為主，夾薄層流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖，厚度為54.7～152.7 m；中部主要為1套中基性—中性火山巖熔巖組合，主要巖性為安山玄武巖、玄武安山巖、安山巖，厚度＜50 m；上部主要為石英粗面質(zhì)熔結(jié)（角礫）凝灰?guī)r、粗面巖、安山巖及流紋質(zhì)熔結(jié)（角礫）凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、流紋巖、夾凝灰質(zhì)砂礫巖，厚度為276.14～549.20 m。自下而上形成由正常沉積→中基性火山噴溢→中酸性火山爆發(fā)、噴溢的完整火山活動(dòng)旋回。

上部巖石組合主要出露于研究區(qū)中南部，出露面積為47.51 km2。平行不整合覆于中部巖石組合之上，被早白堊世大北溝組平行不整合覆蓋?？蓜澐譃樯?、下兩部分：下部為一套紫紅色礫巖、砂巖組合，自東向西厚度由134.06 m→35 m→10 m逐漸減??；上部為流紋質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖、石英粗面質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r等，厚87～201 m，頂部發(fā)育厚0～100 cm的風(fēng)化殘積層，風(fēng)化剝蝕特征明顯。自下而上形成由正常沉積→酸性、中酸偏堿性火山爆發(fā)、噴溢的完整火山活動(dòng)旋回。

2 同位素測年研究

為了確定地層時(shí)代，正確建立巖石地層單位，在第一套砂礫巖層下部流紋巖（TW2221、PM37TW1）和流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r（PM02TW13）巖性組合、第二套玄武安山巖（PM02TW2）和流紋巖（PM06TW1）巖性組合及第三套石英粗面質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r（PM03TW1）和流紋巖（PM33TW01）巖性組合中分別采集了同位素測年樣品。

2.1 分析方法

鋯石挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室完成。樣品加工采用常規(guī)粉碎淘洗后，經(jīng)磁選和重液分離，然后在雙目鏡下人工挑選鋯石。

鋯石制靶和透射光、反射光、陰極發(fā)光照相由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。選擇自形程度較高、包裹體少、裂隙不發(fā)育的鋯石顆粒制成環(huán)氧樹脂樣品靶，然后打磨、拋光。測試前對(duì)鋯石樣品進(jìn)行反射光、透射光顯微照相，并用陰極發(fā)光掃描電鏡進(jìn)行圖像分析，最終挑選具有明顯韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)且無裂紋的巖漿鋯石進(jìn)行測試。

樣品測年由天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，采用LA－ICP－MS法開展鋯石U－Pb同位素定年測試，分析中采用的激光束斑直徑為35 μm，以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣［6］。測試數(shù)據(jù)計(jì)算處理采用ISOPLOT3.0程序。

2.2 測試結(jié)果

通過測年研究，在第一套砂礫巖層下部流紋巖和流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r中分別獲得了154.7±0.6 Ma（TW2221）（圖2）、154.59±0.6 Ma（PM37TW1）和150±0.6 Ma（PM02TW1）的年齡值，時(shí)代為晚侏羅世；在第二套巖性組合玄武安山巖、流紋巖中分別獲得了149.7±0.7 Ma（PM02TW2）（圖3）和143.1±0.7 Ma（PM06TW1）（圖4）的年齡值，時(shí)代為晚侏羅世；在第三套巖性組合石英粗面質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r和流紋巖中分別獲得了140±1 Ma（PM03TW1）和138.0±1.9 Ma（PM33TW01）的年齡值，時(shí)代為早白堊世。

所有樣品中的大部分鋯石呈自形—半自形晶，韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育，為典型的巖漿成因鋯石。分析結(jié)果顯示，各件樣品中所有鋯石分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡值變化范圍均較小，在一致性曲線中數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布，206Pb/238U年齡加權(quán)平均值與單個(gè)分析年齡值在誤差范圍內(nèi)基本一致，代表了各自的形成年齡。個(gè)別鋯石年齡值偏大（215～1 974 Ma），為火山活動(dòng)過程中捕獲的下伏巖系中鋯石的年齡，少數(shù)短柱狀鋯石年齡偏新（39～46 Ma），反映了喜山期構(gòu)造事件年齡。

3 區(qū)域地層對(duì)比

河北省境內(nèi)張家口組火山—沉積地層發(fā)育，多年來，關(guān)于張家口組形成時(shí)代及地層劃分對(duì)比問題一直爭論不休，至今無定論。早期觀點(diǎn)認(rèn)為，張家口組形成時(shí)代為晚侏羅世，總體與大興安嶺火山噴發(fā)區(qū)（興蒙造山帶）滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組進(jìn)行對(duì)比；目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，張家口組形成時(shí)代為早白堊世，可與大興安嶺火山噴發(fā)區(qū)（興蒙造山帶）白音高老組進(jìn)行對(duì)比。本次調(diào)查研究在前人劃分的張家口組中獲取了多組高精度測年數(shù)據(jù)，年齡值介于（138±1.5）～（154.7±0.6）Ma，跨越了晚侏羅世—早白堊世，確認(rèn)了研究區(qū)張家口組中存在晚侏羅世火山—沉積地層的事實(shí)。

通過追索野外標(biāo)志層和接觸關(guān)系，將張家口組劃分為上、中、下3套巖性組合，下部巖性組合與中部巖性組合為整合接觸關(guān)系；中部巖性組合與上部巖性組合為平行不整合接觸關(guān)系；上部巖性組合與早白堊世大北溝組為平行不整合關(guān)系。

根據(jù)巖性組合、接觸關(guān)系及同位素測年成果綜合分析發(fā)現(xiàn)，前人原劃張家口組下部巖性組合與冀北地區(qū)原劃張家口組下部酸性火—沉積巖系及內(nèi)蒙古—大興安嶺中南部地區(qū)廣泛分布的滿克頭鄂博組（143.6～163.1 Ma）巖性、巖相一致性較好，具有較明顯的可比性；中部巖性組合與冀北地區(qū)原劃張家口組中下部以中性火山巖為主層位可以對(duì)比，與內(nèi)蒙古—大興安嶺中南部地區(qū)廣泛分布的瑪尼吐組（143.1～154.0 Ma）具有較好的可比性；上部巖性組合與冀北地區(qū)原劃張家口組中上部以酸偏堿性為主的火山—沉積巖系具明顯的可比性，其與大興安嶺中南部火山噴發(fā)區(qū)的白音高老組（123.5～137.9 Ma）橫向上緊密相連，巖性、巖相一致，可比性好［7］。

4 結(jié)論

（1）將張家口組重新劃分為下、中、上3套巖性組合，下部主要為酸性、酸偏堿性火山巖；中部自下而上為火山碎屑沉積巖—沉火山碎屑巖夾酸性火山巖→中基性—中性火山巖熔巖→酸性—中酸偏堿性火山巖夾火山碎屑沉積巖；上部自下而上為碎屑沉積巖→酸性—中酸偏堿性火山巖。

（2）在張家口組火山巖中獲得鋯石U-Pb年齡為138±1.5～154.7±0.6 Ma，表明冀北圍場一帶張家口組中存在晚侏羅世火山—沉積地層，為進(jìn)一步劃分地層單位提供了新資料。

（3）張家口組3個(gè)巖性組合可分別與滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組對(duì)比，初步解決了河北省境內(nèi)張家口組與內(nèi)蒙古—大興安嶺中南部地區(qū)廣泛分布的晚侏羅世—早白堊世火山—沉積地層對(duì)比的問題。