内蒙古索伦地区晚古生代沉积构造背景——来自上二叠统哲斯组碎屑锆石年代学的制约

上二叠统哲斯组广泛出露于东北地区南部,主要由砂岩、泥岩、灰岩、页岩组成,含腕足、苔藓虫和腹足化石. 对内蒙古索伦地区的哲斯组中粗粒长石岩屑砂岩和中细粒长石砂岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,数据记录了4个年龄区间：（265±2）~（348±8）Ma,峰值年龄为（272±2）Ma;（358±3）~（453±4）Ma,峰值年龄（403±3）Ma;（470±6）~（555±4）Ma,峰值年龄为（511±3）Ma;剩余的前寒武纪锆石（693±7）Ma,（834±9）Ma,（854±6）Ma,（886±5）Ma,（1 175±7）Ma,（1 440±8）Ma,（1 748±17）Ma和（2 150±13）Ma. 其中峰值年龄为272 Ma的锆石年龄占绝对优势（达到51%）,并与大石寨组火山岩和北侧的岛弧岩浆岩一致,403 Ma和511 Ma峰值年龄为东北地区泛非期变质杂岩的年龄范围,其余古老年龄也均为大兴安岭变质基底的年龄范围. 上述年龄特征显示,哲斯组物源主要来自相邻地区分布的早古生代岛弧火山岩,少量来自东北相邻地块的变质基底. 鉴于东北地区哲斯组分布范围广,岩性多为碳酸岩和碎屑岩,古生物化石保存完整,沉积环境稳定,证明哲斯组应为大陆边缘沉积.     

内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响

利用薄片确定砂岩类型、扫描电镜观察碎屑岩微观特征并划分成岩阶段以及对岩石储层进行物性测试分析等方法,系统地探究了内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响。研究表明该地区砂岩胶结物有钙质胶结物、硅质胶结物、黏土矿物胶结物和凝灰质胶结物,其中钙质胶结物多为方解石,硅质胶结主要表现为石英次生加大,黏土胶结物以伊利石为主,凝灰质胶结物在该地区出现较少。地化数据显示哲斯组泥岩有机质镜质体反射率值(Ro)在2%~4%之间、最高热解温度(T_(max))490℃、伊利石/蒙皂石(I/S)的蒙皂石层15%;薄片镜下观察发现碎屑颗粒间以线接触为主,扫描电镜观察石英次生加大级别为Ⅲ—Ⅳ级。综合分析确定内蒙古索伦地区哲斯组碎屑岩处于晚成岩阶段B期—C期。压实和胶结作用一定程度上降低砂岩的孔隙度和渗透率;而溶蚀溶解作用提高砂岩的孔隙度和渗透率。     

大兴安岭扎兰屯地区格根敖包组碎屑锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

格根敖包组广泛分布在大兴安岭中段扎兰屯地区,为一套偏中性的火山岩及碎屑岩组合,主要为安山岩、安山质火山碎屑岩、英安岩及细-粉砂岩,夹薄层泥岩。笔者对格根敖包组中细碎屑岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及古生物地层学研究,结果表明:格根敖包组细碎屑岩形成于晚石炭世至早二叠世,锆石U-Pb年龄集中于348.9,385.8,428.0和507.3 Ma 4个峰值;粉砂岩中存在Artisia sp., Eusigillaris sp.等化石。格根敖包组碎屑岩主要以细粒杂砂岩和细粒长石(岩屑)砂岩为主,主量元素平均质量分数w(SiO₂)=69.04%,w(Al₂O₃)=14.76%,w(MgO)=1.05%,w(CaO)=0.66%,w(Na₂O)=2.34%,w(K₂O)=2.65%;镁铝比值M为3.05~9.98,平均值7.18;稀土元素总量∑REE平均184.46×10^-6((124.06~261.96)×10^-6),δEu平均值0.71,δCe平均值0.99,LREE富集,HREE亏损。上述结果表明,格根敖包组地层形成于大陆岛弧-活动陆缘附近,古地理显示为温暖潮湿气候下的海陆交互相沉积环境。     

大兴安岭中部乌兰浩特地区林西组碎屑岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

内蒙古乌兰浩特地区出露一套缺少化石、遭受接触变质作用的厚层碎屑岩。在该套地层采集碎屑锆石样品,进行碎屑锆石U-Pb测年研究。80个锆石分析点的年龄可分为3个主要年龄区间:242～294Ma,年龄加权平均值为263.6±3.3Ma(n=50,MSWD=4.9),峰值年龄为261Ma;301～381Ma,峰值年龄为348Ma;454～530Ma,峰值年龄为487Ma。另有7个锆石分析点的年龄分别为824Ma、836Ma、859Ma、867Ma、1279Ma、1556Ma、2447Ma。261Ma的峰值年龄限定了该地层的沉积下限,即属晚二叠世林西组。主量元素SiO2含量为67.81%,Al_2O_3为18.22%,MgO为1.44%,CaO为0.41%,Na_2O为1.54%,K_2O为3.90%,K_2O/Na_2O为1.15～10.21;A_(12)O_3/(CaO+Na_2O)为4.87～26.38;稀土元素总量介于162.39×10-6～223.46×10-6之间,平均值为200.88×10-6,负Eu异常,Ce为1.00～1.05,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,微量元素以亏损Nb、Ta、Sr,富集Rb、Ba、La、Ce、Pb、Nd、Sm为特征。以上分析表明,林西组形成于活动大陆边缘构造背景。依据碎屑锆石年龄谱值信息,林西组沉积物源具多样性和复杂性,除东北各地块,同时存在华北板块和西伯利亚板块的物源信息,说明林西组沉积时期华北板块与西伯利亚板块可能已经开始俯冲碰撞过程。     

内蒙古乌兰浩特市索伦镇中二叠统哲斯组海相暗色泥岩有机地球化学特征

在对内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组岩性特征、沉积环境和暗色泥岩油气地球化学特征研究的基础上,总结了烃源岩的有机质丰度、干酪根类型和热演化的特征。暗色泥岩累积厚度达640m。总有机碳(TOC)的含量在0.38%~1.78%之间,TOC大于0.6%的样品占98%。有机质类型为Ⅱ~Ⅲ型。Tmax在354~548℃之间,Ro平均值3.24%,表明干酪根演化进入高—过成熟阶段。研究中还发现,S1+S2(<0.2mg/g)和IH(<16mg/g·c)都很低。造成上述结果的原因是,烃源岩已经经历过极高的热演化和排烃过程,排烃发生在晚二叠世和早白垩世晚期。     

内蒙古乌兰浩特市索伦镇中二叠统哲斯组海相暗色泥岩有机地球化学特征

在对内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组岩性特征、沉积环境和暗色泥岩油气地球化学特征研究的基础上,总结了烃源岩的有机质丰度、干酪根类型和热演化的特征。暗色泥岩累积厚度达640m。总有机碳(TOC)的含量在0.38%~1.78%之间,TOC大于0.6%的样品占98%。有机质类型为Ⅱ~Ⅲ型。Tmax在354~548℃之间,Ro平均值3.24%,表明干酪根演化进入高—过成熟阶段。研究中还发现,S1+S2(<0.2mg/g)和IH(<16mg/g·c)都很低。造成上述结果的原因是,烃源岩已经经历过极高的热演化和排烃过程,排烃发生在晚二叠世和早白垩世晚期。     

内蒙古乌兰浩特市索伦镇中二叠统哲斯组海相暗色泥岩有机地球化学特征

在对内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组岩性特征、沉积环境和暗色泥岩油气地球化学特征研究的基础上,总结了烃源岩的有机质丰度、干酪根类型和热演化的特征.暗色泥岩累积厚度达640m.总有机碳(TOC)的含量在0.38%～1.78%之间,TOC大于0.6%的样品占98%.有机质类型为Ⅱ～Ⅲ型.Tmax在354～548℃之间,Ro平均值3.24%,表明干酪根演化进入高-过成熟阶段.研究中还发现,S1+S2(<0.2mg/g)和IH(<16mg/g·c)都很低.造成上述结果的原因是,烃源岩已经经历过极高的热演化和排烃过程,排烃发生在晚二叠世和早白垩世晚期.     

大兴安岭北段扎兰屯地区铜山组源区特征：地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学制约

大兴安岭北段扎兰屯地区铜山组是扎兰屯-多宝山岛弧构造带的重要组成部分,铜山组的源区性质、沉积时限和形成构造环境的研究是该岛弧构造带研究的重要环节,该地区也是研究古亚洲构造域早期构造演化的重要窗口.铜山组细碎屑岩组分和岩相学研究以及岩石主、微量元素地球化学研究表明,铜山组形成于大陆岛弧区或活动大陆边缘及附近,物源主要为长英质岩石及由上地壳向安山弧缘过渡的混合长英质岩石,部分可能混入少量被动陆缘区物质.本研究首次确定了铜山组细碎屑岩LA-MC-ICPMS锆石U-Pb年龄谱特征,反映出铜山组源区多样性特点.碎屑岩中566～632 Ma和789～889 Ma碎屑锆石的存在,结合区域年代学信息,暗示本区应该存在新元古代结晶基底和新元古代岩浆事件和变质作用,它们构成铜山组沉积岩的主要物源区;2 543～2 705 Ma和1 773～2 120 Ma古老碎屑锆石信息揭示兴蒙造山带存在前寒武纪微陆块基底,并成为铜山组的重要物源区;根据谐和年龄(572±5)Ma并结合区域对比,确定铜山组沉积时限为早奥陶世.这一研究成果为确定早古生代扎兰屯-多宝山岛弧构造带的演化提供了重要基础资料,为探讨西伯利亚板块南缘大陆地壳演化及构造动力学研究提供了新的制约.     

内蒙古东部索伦地区中二叠世哲斯组古环境与海平面相对升降的地球化学记录

根据研究区哲斯组的岩性特征、沉积构造特征,结合泥岩微量元素和饱和烃有机地球化学等地球化学参数,综合研究索伦地区哲斯组的沉积环境,进而解释海平面的相对升降,为研究区哲斯组油气地质条件评价提供依据。结果表明研究区哲斯组沉积环境的水体为半咸水,古盐度范围为18.55‰~28.72‰,古气候以温湿为主。B(硼元素)和微量元素比值Sr/Ba、B/Ga等可以反映的古盐度与古水深的变化,两者受海平面升降变化影响;利用定量计算的古盐度和反映古盐度的Sr/Ba值、B/Ga值和Rb/K值等编制了海平面相对变化曲线,显示研究区哲斯组剖面发生了2次海侵、海退沉积旋回,海侵发生在哲斯组底部和中部。据沉积相分析,结合地球化学指标V/(V+Ni)值、稀土元素Ce异常值饱和烃气相色谱,表明研究区哲斯组主要为缺氧、还原的浅海陆棚沉积环境,该环境有利于有机质保存和烃源岩发育。     

内蒙古索伦地区上二叠统林西组碎屑岩地球化学特征及其对物源的指示意义

内蒙古索伦地区上二叠统林西组沉积物源受控于晚古生代古亚洲洋的闭合事件。本文通过分析碎屑岩元素地球化学特征,对林西组母岩类型和古构造环境进行了探讨。常量元素分布特征表明,林西组早期属于风化程度较弱的第一次旋回沉积物,后期属于中等风化的第一次旋回沉积或再旋回沉积物,母岩类型以火成岩为主;微量元素和稀土元素分布特征表明,林西组母岩沉积环境为大陆岛弧背景下切割的岩浆弧,以上地壳碱性-中性火成岩为主,伴有钙质-泥质沉积岩,（Gd/Yb）_n表明早期沉积母岩为太古宙碱性火成岩。综合分析表明,林西组沉积同时接受南侧华北板块北缘和北侧苏尼特左旗-锡林浩特-西乌旗南岩浆弧的共同物源供给,早期沉积有华北板块北缘太古宙基底母岩的参与。     

大兴安岭中段扎赉特旗地区满克头鄂博组火山岩锆石U-Pb年龄及地球化学特征

对大兴安岭中段扎赉特旗地区满克头鄂博组火山岩进行了锆石U-Pb年龄和地球化学研究。用LA-ICP-MS测得流纹质隐爆角砾岩(TW6)和流纹岩(TW14)中锆石的~(206)Pb/~(238)U年龄分别为157.2±1.2Ma和154.8±1.1Ma,表明火山岩形成于晚侏罗世。岩石地球化学特征表明,火山岩富硅碱、贫钙镁,为过铝质钙碱性系列;(La/Yb)_N=20.24~22.68,轻、重稀土元素分馏明显;球粒陨石标准化稀土元素配分模式图呈右倾形式,Eu为正异常;原始地幔标准化蛛网图显示,大离子亲石元素Rb、K相对富集,高场强元素Nb、Ti、P强烈亏损,显示壳源岩浆的特征。综合本区火山岩的特征并结合他人研究成果,认为扎赉特旗地区满克头鄂博组火山岩的形成与蒙古-鄂霍次克洋闭合后伸展作用关系密切。     

西藏洞错地区多尼组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

对洞错地区早白垩世多尼组砂岩的碎屑锆石进行了U-Pb测年研究。结果表明,锆石颗粒粒径为50～180μm,Th/U值大,约51颗锆石的比值大于0.4,平均值约为0.64,说明锆石大部分为岩浆成因,部分可能为变质成因;锆石年龄主要分布在7个区间范围(或峰值):3261Ma、2739～2335Ma、1880～1750Ma、1006～657Ma、577～510Ma、456～409Ma和252～202Ma。3261Ma的最老碎屑锆石颗粒说明,其物源区存在古太古代古老地壳的残留。锆石U-Pb年龄谱对应羌塘地块经历的几次构造热事件,验证了洞错地区早白垩世沉积物的物源可能来自北部的南羌塘地块。     

松潘—甘孜造山带北部岗龙地区巴颜喀拉山群地球化学特征和锆石U-Pb年代学特征:对物源及构造环境的启示

为探讨岗龙地区巴颜喀拉山群沉积的形成构造环境和约束其物质来源,对其岩进行了锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果显示,巴颜喀拉山群沉积岩主要为硬砂岩,Si O2=57.09%~71.96%,Al2O3=10.46%~16.03%,CIA=49~63。稀土元素具有轻-中等的轻重稀土分异,具有弱的Eu负异常。巴颜喀拉山群碎屑锆石年龄分布范围大,有3个峰值:212~500Ma,1711~2000Ma,2200~2500Ma。研究表明,巴颜喀拉山群形成年龄在209~252Ma之间,其形成于岛弧环境中,且主要物质来源是昆仑地块和羌塘地块。     

内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组有机质的拉曼光谱特征及地质意义

笔者研究了内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组泥质岩石中有机质的激光拉曼光谱特征,并探讨了拉曼光谱参数对有机质热演化程度的表征。研究区样品D1谱带吸收峰平均值位于1 350.55 cm~(-1)附近,G谱带吸收峰平均值位于1 602.55 cm~(-1)附近,G谱带与D1谱带的位置差变化于252.00±;G谱带与D1谱带的面积比集中在0.52附近,表明有机质经历的热演化温度约为250℃。应用拉曼光谱地质温度计估算了有机质的热演化温度,其平均温度为265℃;采用镜质体反射率地质温度计估算的有机质热演化平均温度为273℃,两者吻合。综合分析部分估算温度偏高的原因,结合无机矿物的成因标志,揭示研究区中二叠统哲斯组地层经历的极低级变质温度可能250℃。     

桌子山地区奥陶系乌拉力克组碎屑岩地球化学特征及其对物源的制约

桌子山地区位于鄂尔多斯盆地西缘北段,保留了相对完整的奥陶统地层。本文通过对该地区中—上奥陶统乌拉力克组16件碎屑岩样品进行地球化学分析,对碎屑岩的源区特征和构造环境进行了研究。结果表明:乌拉力克组碎屑岩主要为成熟度较低的岩屑砂屑岩,SiO_2为62.74%~85.47%,K_2O/Na_2O比值为2.2~12.9,tFe_2O_3+MgO值为2.6%~7.21%。稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和Eu、Ce负异常特征。砂岩风化蚀变指数(CIA)为66~75,反映温暖、湿润条件下中等的化学风化程度。Zr/Sc和Th/Sc比值共同表明乌拉力克组的碎屑组成不具备"沉积再旋回"的特征。砂岩物源区组成判别图研究表明,乌拉力克组碎屑岩的物源区主要出露长英质沉积岩。砂岩形成构造环境判别图解及特征指数分析表明,乌拉力克组主要形成于大陆岛弧和活动大陆边缘相关沉积盆地,具有多物源的特征。     

大兴安岭东北部多宝山地区花岗岩锆石U-Pb年龄及岩石地球化学特征

大兴安岭多宝山地区在构造上位于兴蒙造山带东部的兴安地块和松嫩地块接触带上,区内花岗岩类以晚古生代花岗岩为主,岩性主要为碱长花岗岩、正长花岗岩.两类岩性的锆石SHRIMP测年结果分别为(309.0±3.0)Ma、(299.3±2.8)Ma,均为晚石炭世.其主量元素以富Si、略富Al、富碱质和低Mg、低Ca为特点;微量元素表现出富集Th、Zr、Nd、Rb、K和亏损Ba、Sr、P、Ti的特点;稀土元素具有明显的轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的特征,轻重稀土元素分馏程度较强.岩石总体上属于高钾钙碱性系列花岗岩,是岩浆经历了高度结晶分异作用的产物.岩石地球化学特征表明其特征类似S型花岗岩,其源岩物质来自于地壳.     

大兴安岭中段索伦地区白音高老组火山岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义

白音高老组火山岩位于大兴安岭中段科右前旗索伦地区,主要岩性为流纹岩和流纹质晶屑凝灰岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析表明,3组样品的锆石U-Pb年龄分别为127±2Ma、133±2Ma和123±1Ma,即白音高老组火山岩形成于133~123Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。岩石学和岩石地球化学特征显示,白音高老组火山岩类似于高分异的I型花岗岩,有斜长石和少量角闪石部分熔融残留。锆石的~(176)Hf/~(177)Hf值介于0.282854~0.283026之间,ε_(Hf)(t)为较高的正值,变化于+5.5~+11.5之间,Hf二阶段模式年龄(T_(DM2))为828~439Ma,表明兴安地块地壳的主体增生年代为新元古代—显生宙。通过对比东北地区(以邻区为主)同时代岩浆-构造活动,研究区内白音高老组火山岩形成于伸展构造环境,这种伸展构造环境的形成可能与古太平洋板块俯冲于欧亚大陆之下的弧后伸展环境有关。     

鄂尔多斯盆地延河剖面延长组碎屑锆石U-Pb年龄分布特征及地质意义

通过鄂尔多斯盆地东部延河剖面上三叠统延长组中下部地层中碎屑锆石U-Pb同位素年龄测定显示：锆石年龄以2 271-2 567Ma和1 599-1 937 Ma最为突出,还有少量的261-285 Ma年轻岩浆锆石。研究表明,分布在2 271-2 567 Ma、以2 500 Ma为峰值的碎屑锆石年龄是华北克拉通晚太古代与地幔添加有关的玄武质岩浆活动的证据。1 599-1 937 Ma、以1 800 Ma为峰值的年龄为华北克拉通早元古代哥伦比亚超大陆陆-陆碰撞构造热事件以及中元古代构造运动的证据。出现的5颗261-285 Ma的岩浆锆石,主要为华力西期岩浆侵入活动的证据。笔者从碎屑锆石年龄的角度确定了延河剖面碎屑沉积物来自以约2 500 Ma为主的华北克拉通物源区,即来源于阴山地区的晚太古代、早元古代的深变质闪长岩、片麻岩和变粒岩。     

内蒙古扎兰屯方家沟岩体锆石U-Pb年龄及地球化学特征

方家沟地区二长花岗岩中锆石颗粒的晶体内部结构清晰,振荡生长环带发育和较高的Th/U比值（0.99~3.10）,反映了岩浆成因特征.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为（152.9±2.2）Ma.岩石SiO2含量73.06%~76.25%,里特曼指数（σ）2.51~2.63,具有高钾钙碱性特征,呈过铝质特点.ΣLREE/ΣHREE比值和（La/Yb）N比值分别为6.21~10.43和4.98~12.18,为轻稀土富集、重稀土亏损型.δEu值0.52~0.72,为中弱亏损.以上特征表明方家沟岩体为过铝质高分异I型花岗岩.其成因可能是由于造山后的拉张环境使得地壳减薄,促使软流圈的物质上涌和幔源岩浆的底侵作用,导致地壳的温度升高,减压熔融形成二长花岗岩.     

大兴安岭中段索伦地区林西组岩石地球化学特征与沉积构造环境

大兴安岭中段林西组是重要的含烃源岩层位,烃源岩的形成与生烃母质生物活动和埋藏时的古气候、古构造、古环境息息相关。通过岩石地球化学分析可以恢复林西组沉积时期的气候与构造环境,利用Sr、Li、Ga含量、Sr/Ba值、U/Th值、δU及Sr/Cu值,从古盐度、氧化还原环境、古气候等方面分析了索伦地区林西组的沉积环境,认为林西组沉积时可能经历了中等—较强风化后的再沉积作用,总体为淡水—微咸水的氧化环境,气候温湿;Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)值、K₂O/Na₂O-SiO₂关系以及稀土元素特征表明：林西组形成于靠近大陆岛弧的活动大陆边缘,由早期弧后盆地的海陆过渡相半咸水环境向陆相的淡水环境演变,有利于有机质的富集和保存,是寻找烃源岩的有利层位。研究成果可为该区烃源岩勘查提供指导。