内蒙古境内有关重大基础地质问题的讨

摘 要：内蒙古地域辽阔,从西到东跨越了哈萨克斯坦、塔里木、西伯利亚、华北四大板块和巨大的兴蒙造山带,由于经受多次造山运动及其叠加改造,地质构造复杂,地质问题较多.笔者根据以往的区调成果及近年区调工作所获得最新资料和相关的科研成果,通过总结和深入研究,对贺根山断裂带的构造属性及相关地质问题,西拉木伦河断裂带的构造属性及西延问题,华北陆块孔兹岩系是否属于古元古界的问题,锡林郭勒杂岩的时代归属问题,侏罗纪与白垩纪的界线划分问题等重大地质问题提出了新的看法,并进行了初步讨论.

关 键 词：内蒙古重大基础地质问题讨论

内蒙古地域辽阔,地质构造复杂,按照大地构造单元划分,跨越了西伯利亚板块,华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块四大板块.板块之间的构造活动带构成了巨大的兴蒙造山带.由于多次造山运动及其叠加改造,再加之地质工作程度还不很高,所以有不少重大地质问题认识不清或有较大争议.如贺根山断裂带的构造属性及相关地质问题,西拉木伦河断裂带的构造属性及西延问题,哈萨克斯坦板块的划分问题,阿拉善是否为独立地块的问题,华北陆块孔兹岩系及相关片麻岩组合是否属于古元古界的问题,兴蒙造山带古生代各造山运动构造特征及其叠加改造作用的问题,各时段构造岩浆带的成因机制及其岩浆演化问题,古亚洲洋构造域向滨太平洋构造域的转换机制问题,锡林郭勒杂岩的时代归属问题,侏罗纪与白垩纪的界线划分问题等.实际上,问题很多,现仅选择以下几个重大地质问题作一讨论.

一、贺根山断裂带的构造属性及相关地质问题

贺根山断裂带是一条蛇绿岩组合相对较全的蛇绿混杂岩带,有不少构造地质学家通过对蛇绿混杂岩带的研究,认为是板块构造的拼合带,也就是西伯利亚板块与华北板块的拼合带.蛇绿岩获得同位素年龄360―380Ma,时代为晚泥盆世.近年又有不少学者提出了不同的看法,一种意见是根据地球物理剖面资料分析,认为贺根山蛇绿混杂岩带无根,不是深大断裂.另一种意见认为西拉木伦河断裂带（亦有早二叠世蛇绿岩）为西伯利亚板块与华北板块的拼合带.目前争议较大.

本人认为,西伯利亚板块与华北板块的拼合带,还应是贺根山蛇绿混杂岩带.理由有以下几点：

1.贺根山蛇绿混杂岩带北侧为北疆―兴安地层大区,南侧为华北地层大区,该构造带即为两个一级地层区的分界线,也就是两个大的构造块体的分界线,实际上就是西伯利亚板块与华北板块的分界线.

2.蛇绿混杂岩带两侧具有不同的地层建造和演化特点.

奥陶纪：北侧兴安地层大区出露的地层有：早奥陶世乌宾敖包组、铜山组,中奥陶世多宝山组、巴彦呼舒组,晚奥陶世裸河组,从早到晚地层出露较全.除多宝山组为岛弧火山岩建造外,其他各组均为海相碎屑岩及碳酸岩建造；而南侧华北地层大区,仅有早―中奥陶世包尔汉图群岛弧火山岩建造一个地层单位.可以看出,其两侧的岩石地层单位和建造类型截然不同,表明地质构造演化存在着巨大差异.

志留纪：北侧兴安地层大区缺失早、中期的沉积,仅有晚志留世卧都河组,为一套浅海相碎屑岩建造,以含大量Tuvaella腕足动物群为特征；而南侧的华北地层大区,早―中志留世为徐尼乌苏组、晒乌苏组,晚志留世为西别河组,均为海相碎屑岩及碳酸岩建造,含丰富的珊瑚、腕足类化石.晚志留世所含腕足为Protathyrisina-Atrypoidea组合,珊瑚为Sspongophyllum-Ptychoptyllum组合.可以看出,两侧出露的岩石地层单位明显不同,生物化石特征也截然不同.

泥盆纪：北侧兴安地层大区,从早到晚出露齐全,早中泥盆世有泥鳅河组、哈诺敖包组,中晚泥盆世有大民山组、塔尔巴格特组,晚泥盆世为安格尔音乌拉组.泥鳅河组和塔尔巴格特组为海相碎屑岩及碳酸岩建造,大民山组为中基性火山岩、硅质岩、碎屑岩建造,哈诺敖包组、安格尔音乌拉组为陆相和海陆交互相碎屑岩建造.地层十分发育,前三个组含大量腕足、珊瑚及头足类化石,后两个组含植物化石；而南侧华北地层大区,实际上是缺失泥盆纪的沉积,仅在苏尼特左旗敖木根呼都格一带的色日巴彦敖包组底部见有晚泥盆世的Nalivkinella,Kueichowpora珊瑚和腕足化石,其他各地区该组的化石均以早石炭世为主.地质构造环境显然不同.

石炭―二叠纪：北侧兴安地层大区,仅有晚石炭―早二叠世宝力高庙组和格根敖包组,前者为陆相火山岩及碎屑岩建造,含大量植物化石；后者为海陆交互相碎屑岩及火山岩建造,含植物化石及海相动物化石.而且格根敖包组呈角度不整合覆于蛇绿混杂岩带之上；南侧华北地层大区,早石炭世为色日巴彦敖包组海相碎屑岩建造,晚石炭世有本巴图组海相碎屑岩及中基性火山岩建造和阿木山组海相碎屑岩及碳酸岩建造,含丰富的类、腕足等化石,属于典型的特提斯型动物群.形成的构造环境不同,建造类型不同,生物化石组合特征不同.由此可以看出,具有十分明显的构造分区特点.

上述资料充分反映了古生代各时段两侧的地层建造不同、生物区系不同、地质构造环境及其演化特点不同.多个不同说明它们是形成于两个明显不同的地质演化过程中.也就是说,分属两个独立的地质构造演化体系.由此可以进一步说明,它们分属两个构造块体,即西伯利亚板块和华北板块.贺根山蛇绿混杂岩带就是这两大板块构造的拼合带.

3.贺根山蛇绿混杂岩带断续长一百余公里,宽20公里.根据近年完成的重力资料反映,贺根山一带为一北东向延伸,宽20公里的深大断裂带,两侧的边界断裂相向,而且产状较陡.蛇绿岩就夹持于其中.由此可以说明,两侧边界断裂相向,是造成蛇绿混杂岩以构造楔的形式赋存于近地表.造成了贺根山蛇绿混杂岩带无根.并非就不是深大断裂,也并非就不是板块构造的拼合带.

蛇绿岩所获同位素年龄多在360―380Ma,可以判定两大板块的拼合时间应当是泥盆纪晚期,或早石炭世.理由是本区缺失早石炭世的沉积.晚石炭世有格根敖包组不整合于蛇绿岩之上,说明是两大板块闭合后形成统一大陆接受的海陆交互相沉积.根据石炭―二叠纪断裂带两侧仍具有明显的构造分区特点这一实际情况,极有可能两大板块的拼合期在早二叠世晚期.但要有同位素年龄资料依据.二、西拉木伦河断裂带的构造属性及其西延问题

以西拉木伦河断裂带为界,南北两侧亦为明显不同的两套地层系统,北部早石炭世为色日巴彦敖包组海相碎屑岩建造,晚石炭世为本巴图组、阿木山组海相碎屑岩及碳酸岩建造,早、中二叠世为寿山沟组海相碎屑岩建造、大石寨组海相碎屑岩及火山岩建造、哲斯组海相碎屑岩及碳酸岩建造,晚二叠世为林西组陆相地层；南部早石炭世为朝吐沟组海相中基性火山岩夹碎屑岩建造、白家店组海相碳酸岩建造、石嘴子组海相碎屑岩建造,晚石炭世为酒局子组陆相地层,早、中二叠世为三面井组海相碎屑岩及碳酸岩建造、额里图组陆相火山岩夹碎屑岩建造、于家北沟组海相碎屑岩建造,晚二叠世为铁营子组陆相地层.建造类型明显不同.

上述海相地层中均含有大量、珊瑚、腕足类海相动物化石,陆相地层中含大量植物化石.其生物群特征,北部区以冷水型动物群和安格拉植物群为主,南部区则为暖水型动物群和华夏植物群,也均明显不同.

由上述资料可以看出,构造分区特点明显,而且断裂带构造特征清楚,在北岸有二叠纪蛇绿岩.许多学者都认为这是一条重要的构造带,并将其向西与索伦山蛇绿岩相连,认为是同一构造带.近年又有人认为,西拉木伦河断裂带就是西伯利亚板块和华北板块的拼合带.

我们认为上述两种认识,均与实际地质资料相悖.如果这样将西拉木伦河蛇绿岩与索伦山蛇绿岩相连,就是在同一构造块体中

画一条线,这条线的南北两侧均为本巴图组、阿木山组、大石寨组、哲斯组等北部区的同一套地层系统.也就是说,在同一套地层中怎么能形成两大板块的拼合带,这显然不妥.由此可以说明,西拉木伦河断裂带与索伦山断裂带不能相连,不是同一条断裂带.

前已述及,西拉木伦河断裂带两侧同时代的地层建造和生物组合特征截然不同,具有明显的构造分区特点,这是事实.但是他仍然属于同一地层大区、同一地层区的不同地层分区的界线.尽管是个重要构造带,但他显然不可能是一级构造单元的分界线,也就是说,他不是西伯利亚板块和华北板块的分界线.

西拉木伦河断裂带向西延的实际界线,应从桑根达来―朱日和东南―白乃庙南与槽台断裂相接.

主要证据：一、这一线两侧分别为上述南北两套地层系统；二、在朱日和东南通过1:5万区调填图,确定在北部的阿木山组与南部的酒局子组之间为一断裂构造特征明显的大型断裂带,航磁异常图上为一明显的正负异常梯度带；三、北部阿木山组中含大量晚石炭世典型的类Fusulina,Tyiticites及腕足化石,南部酒局子组含大量晚石炭世典型的植物化石Neuropteyispseudovata,Calamitessp.等.根据这一重要资料依据,我们认为该断裂带就是西拉木伦河断裂带的西延部分.应该说,对西拉木伦河断裂的延伸有了准确的认识.至于索伦山断裂带向东如何延伸,有待于今后进一步研究.

三、关于锡林郭勒杂岩的时代归属问题

锡林郭勒杂岩是1:20万区调命名于锡林浩特一带的一套变质程度不一、岩石组合复杂的中、浅变质岩系.主要岩石类型有黑云斜长片麻岩、变粒岩、绢云石英片岩、绿泥片岩、花岗质片麻岩（片麻状花岗岩）及千枚岩、变质砂岩等.不同地点岩石组合、变质程度不尽相同.实际上是解体不彻底的一个大口袋.由于当时未获得同位素年龄资料,本区又属于古生代造山带的范畴,考虑其又经受了一定程度的变质,所以就将其暂置于早古生界.岩石地层清理时,根据变质程度将其划归古元古界宝音图群.近年,依据新获得一些同位素年龄数据,又有人提出锡林郭勒杂岩时代为早古生代.

我们通过对锡林郭勒杂岩所有出露区的资料进行详细研究,并经多处实地验证,认为有三部分内容：一、浅变质的千枚岩、变质砂岩等与志留纪徐尼乌苏组岩性组合相当,应划归徐尼乌苏组；二、有角闪质和二长质两种类型的片麻状花岗岩,是经加里东构造运动改造形成的片麻状花岗岩类,应划归加里东期.据石光海、刘敦一先生于角闪质片麻状花岗岩中获得SHRIMP锆石U―Pb年龄437±3Ma得到了证实.同时也获得了捕获锆石3,100Ma的年龄数据；葛孟春等于片麻状花岗岩中获得锆石激光烧释法同位素年龄452±5Ma,同时也获得捕获锆石2,492、1,902、1,100、950Ma几组年龄数据,充分说明有老的基底存在；三、黑云斜长片麻岩、变粒岩、绢云石英片岩、绿泥片岩组合,应划归古元古界宝音图群.有以下三点证据：1.具有相似的变质建造类型,都以富铝的砂泥质建造为主夹中基性火山岩,在翁牛特一带片岩中有十字石、蓝晶石,在宝音图一带有十字石、石榴石.石榴子石形成了矿床,在锡林浩特一带,近年区调工作又新划分出了含石墨石榴黑云斜长片麻岩；2.具有相同的变质作用,锡林浩特地区的绿泥片岩中含角闪石残晶,绿片岩属退变质作用改造的产物,黑云斜长片麻岩和变粒岩,据角闪石、黑云母、斜长石矿物组合特征为高绿片岩―低角闪岩相.与宝音图和翁牛特一带的宝音图群相一致；3.取得了一批不同方法的同位素年龄数据,邵积东、王挨顺等于达青牧场以南一带黑云斜长片麻岩中获得Rb―Sr等时线年龄1062Ma,认为属变质年龄；刘建雄等于白云鄂博北部绿片岩中获得单颗粒锆石U―Pb年龄2496±26、2,227±15Ma；王友等于西拉木伦河一带侵入十字石、蓝晶石片岩的花岗质片麻岩中获得Sm―Nd等时线年龄2473Ma；徐备等于苏尼特左旗一带绿片岩中获得Sm―Nd等时线年龄1,910Ma；（赵凤清等,2008）于侵入宝音图群的片麻状花岗岩中获得SHRIMP锆石U―Pb年龄1,672±10Ma,葛梦春等于锡林浩特一带含石墨石榴黑云斜长片麻岩中获得Sm―Nd等时线年龄1,710Ma.上述这些资料足以说明,这套变质地层应为古元古代,属中、新元古代―古生代大洋中的古陆块.不能由于获得几个古生代的年龄数据,就将其一概而论的划归早古生代,显然不妥.应当将其解体分别进行合理的归属.这样处理是符合客观实际的.

四、关于孔兹岩系及相关片麻岩组合归属古元古界的问题90年代,吴昌华等于兴和一带的孔兹岩系中获得了几组古元古代锆石U―Pb同位素年龄数据,刘喜山、金巍等于大青山一带的孔兹岩系中也同样获得了几组古元古代U―Pb同位素年龄数据,认为孔兹岩系形成于古元古代.认为其时代为古元古代.近年又有不少人于孔兹岩系中获得了一批古元古代的年龄数据.特别是王权等在1:25万大同市幅前寒武纪变质岩系中获得了40余件锆石LA-ACPMS和SHRIMP同位素年龄数据,主体集中于古元古代.因此,他将兴和岩群命名为阳高组,置于新太古代；将集宁岩群划为黄土窑组和沙渠村组两个组,岩石组合仅限于孔兹岩系,将其置于古元古代.深成体除葛胡窑片麻岩、峨沟片麻岩、义合片麻岩年龄大于25亿年,置于新太古代外,其他多个片麻岩深成体根据所获年龄均划归古元古代.这样简单的处理,尚显不妥.

本人对该项目所获得同位素年龄数据进行了统计和详细研究.其中1,820―1,881Ma的数据13个,1,900―1,992Ma的数据19个,2,000―2,098Ma的数据9个,2,373Ma的数据1个,2,440―2,487Ma的数据6个,2,500―2,591Ma的数据6个.如果按相近的年龄段划分,实际上就是两个年龄区间,这两个区间的年龄数据相对比较集中.一组为2,440―2,591Ma,有12个,这一批年龄可能是成岩年龄,为新太古代；另一组为1,851―2,149Ma,有28个,这一批年龄应当是构造热事件年龄,时代为古元古代.这一点,由日本高知大学桑托斯教授在土贵乌拉所获得成果得到了证实.桑托斯于土贵乌拉一带孔兹岩系中获得了检测蓝宝石+斜方辉石+石英、矽线石+斜方辉石+石英两个超高温变质矿物共生组合.同时,于孔兹岩系中也获得了1,920Ma锆石SHRIMP同位素年龄.由于获得了两个超高温变质矿物组合,所以将其确定为哥伦比亚超大陆拼合带,拼合时间依据1,920Ma锆石SHRIMP同位素年龄确定为古元古代.拼合作用的年龄显然是构造热事件年龄.

另外,有多个变质深成体和变质侵入岩侵入上述表壳岩组合,变质深成体年龄数据在1,850―2,567Ma之间；变质侵入岩的年龄数据也多在1,800―1,850Ma之间.而且,黄土窑组石榴浅粒岩中就获得了2,544Ma的年龄数据.由此可以进一步说明,集宁岩群和兴和岩群同属于太古代.由于还未获得大的年龄数据,尊重目前所获得资料,可以暂置于新太古代.兴和岩群有可能为中太古代.置于古太古代,确实没有资料依据,所以可以不这样无根据去处理.

根据上述资料可以总结,2,400―2,600Ma的年龄数据,可能是太古代变质表壳岩和变质深成体的形成年龄,或者更早；1,851―2,149Ma的年龄数据,应当是构造热事件年龄,也就是变质变形作用的改造年龄；还有一批经受轻微变质未经受变形作用改造的花岗岩类,年龄多在1,800―1,850Ma之间,这一批侵入岩应当是变质变形作用后侵入的,也就是古元古代强烈变质变形作用之后的岩浆活动.

五、关于侏罗纪与白垩纪地层界线划分问题

关于侏罗纪与白垩纪的界线,国际地层表（2008）推荐的年龄界线为145Ma.这一年龄界线,主要是通过海相中生代地层的层序地层、生物地层、旋回地层、磁性地层的研究确定的.万晓樵等通过对西藏的海相中生代地层进行详细研究,认为与国际上所确定的年龄界线是一致的.中国地质学会地层委员会在中国地层年表中推荐使用了这一年龄界线.2010年7月在承德和锦州召开的大兴安岭中南段、冀北、辽西中生代地层划分对比研讨会上,提出的第一方案是依据国际通用的145Ma的年龄界线将侏罗―白垩纪的界线置土城子组中间,由于意见较大,这次会议最后将这一界线初步确定在土城子组与张家口组之间,但仍然分歧较大.

我们认为海相地层的研究结果直接推广到陆相地层尚显不妥.一是海相的层序地层、旋回地层、磁性地层均不同于湖相的层序、旋回特点及磁性曲线特征,更不同于火山喷发堆落或溢流的火山岩地层.二要考虑陆相地层的特点和已往所获得的大量实际资料.

满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组相当于河北的张家口组和大北沟组.如果按上述意见划分,那么满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组均要划归早白垩世.从已有大量实际资料看,满克头鄂博组在不同地区分别获得了大量的Nestoria-Keratestheria组合和Peipiaosteus组合等古生物化石,部分地区的玛尼吐组和白音高老组中也获得了Nestoria化石,从古生物学家的研究情况看,所给定的时代十分明确,均为晚侏罗世.根据这一充分的资料依据,无法将上述地层划归早白垩世.

庞其清等研究冀北滦平盆地张家沟剖面中的介形虫认为,晚侏罗世晚期大北沟组以大个体滦平介组合Luanpingella的出现为特征,而早白垩世早期大店子组以女星介Cypridea组合的出现并大量繁盛为特征,上述两个介形类组合就是侏罗―白垩纪的生物地层界线.

牛绍武、田树刚等研究认为：冀北大北沟期生物组合以尼斯托叶肢介群（Nestoria）、滦平介―始副金星介―达尔文介组合（Luanpingella-Eoparacypria-Darwinulla）和北漂寻群（Peipiaosteus）为特征,其中尼斯托叶肢介群的许多分子是从土城子期延续来的,说明该组合与下伏生物组合关系更为密切.大店子期（义县期）以出现女星介Cypridea群、东方叶肢介群Eosestheria群、狼鳍鱼Lycoptera、鹦鹉嘴龙Psittcosaurussp.等为特征,说明这两套生物组合之间存在一大的生物界线,这一界线就应该是侏罗―白垩纪的界线.

牛绍武等最新研究成果认为,中国北方陆相侏罗纪晚期至白垩纪早中期可划分为Pseudograpta-Nestoria叶肢介动物群（土城子组―大北沟组）和Eosestheria-Yanjiestheria叶肢介动物群（大店子组―大石砬子组）.以Nestoria动物群的集群绝灭和Eosestheria动物群的出现为特征,大北沟组与大店子组之间的界线就是这两大叶肢介动物群不同发展阶段的分界线,也就是中国北方陆相侏罗―白垩纪的界线.从同位素年龄数据看,上述三套火山岩地层所获得全岩K―Ar法年龄相对偏新,主要有两个年龄段,即110―130Ma和140―160Ma,单矿物K―Ar等时线年龄普遍偏老,多在145Ma以上,侵入上述三套火山岩地层的花岗岩类21个单颗粒锆石U―Pb年龄,有15个大于145Ma.由此可见,分析精度相对高的年龄数据,多为晚侏罗世.全岩K―Ar法年龄相对偏新,可以考虑Ar活泼,容易丢失所致.在2010年11月相继召开的华北、东北区调成果汇报及研讨会上获悉,各项目均不同程度地获得了一批SRIMP锆石U―Pb同位素年龄.吉林大学刘正宏等在大兴安岭中北部开展的河源地区等四幅1：5万区调项目,于满克头鄂博组流纹岩中获得SRIMP锆石U―Pb同位素年龄147±1Ma；葛文春等在东北地区岩浆作用研究新进展中于满克头鄂博组中获得SRIMP锆石U―Pb同位素年龄150―160Ma等多组年龄数据.这些新资料的获得,进一步证实将满克头鄂博组划归早白垩世是不妥的.

刘正宏等于白音高老组的流纹岩中也获得了131±1Ma和129±0.43Ma两组SHRIMP锆石U―Pb同位素年龄；葛文春等于白音高老组中获得SHRIMP锆石U―Pb同位素年龄120―140Ma；目前正在实施的区调项目又获得了一大批110―130Ma.这些资料又进一步说明,白音高老组有可能为早白垩世.但要对含Nestoria的白音高老组的层位进行进一步的核实、认定后,方可进行地层单位的重新厘定和时代划分.但是,目前根据同位素年龄资料,结合古生物化石依据,尤其在满克头鄂博组和玛尼图组中多次出现的Nestoria-Keratestheria组合和Peipiaosteus组合分析,认为划归晚侏罗世还是合理的.