内蒙古西拉沐伦河两岸晚二叠世地层对比研究

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【摘要】概要介绍了重新厘定后的铁营子组和完善、理顺后的林西组。通过对岩石地层序列特征及生物化石组合特征的对比研究，确认西拉木伦河南部铁营子组沉积于晚二叠世早期，北部的林西组应沉积于晚二叠世中-晚期，并在晚二叠世中晚期，华夏植物群与安加拉植物群开始混生。

【关键词】上二叠统；铁营子组；林西组；生物化石组合

西拉木伦河南北两岸晚二叠世地层分别隶属于华北地层大区、内蒙古草原地层区的赤峰地层分区和锡林浩特-盘石地层分区，并分别发育有陆相铁营子组和林西组（图1）。对林西组的系统研究有着悠久的历史（自1924年法国人Teilhard Chardin建立“林西系”开始），但受传统地层观点的束缚，未能全面、正确地建立地层层序；对铁营子组的系统研究工作相当薄弱，甚至于1996年将该组废弃。随着近年来1∶5万区调和研究工作的深入，运用现代地层学多重地层划分理论，以岩石地层划分为基础，结合生物地层研究工作，对西拉木伦河两岸晚二叠世地层予以系统的划分对比研究工作。

1、岩石地层单位的建立和修订

1.1铁营子组的重新厘定及岩石地层的系统划分

铁营子组于克什克腾旗1∶20万区调工作（1971）中命名，并定义为海陆交互相碎屑岩沉积夹英安质火山碎屑岩，地质年代为晚二叠世。1996年，《内蒙古岩石地层》将本组划归海陆交互相于家北沟组，并将于家北沟组的时代（原为中二叠世晚期）厘定为中二叠世晚期-晚二叠世早期。经1∶5万区调（1997）工作，对1∶20万区调建立的铁营子组解体为晚二叠世早期铁营子组和中二叠世晚期于家北沟组。即（1）将含磨拉石建造及单纯晚二叠世古植物化石的陆相河流-湖泊沉积厘定为上二叠统铁营子组；（2）将含腕足、咸水双壳及古植物等化石的海陆交互相沉积划归中二叠统于家沟北沟组。依据是：（1）在克什克腾旗天成号乡的姜营子，发现二者呈角度不整合接触。现象是宏观上二者之间存在明显的界面，而且在界面上部的铁营子组倾角仅4°—8°，界面下部于家沟组倾角一般大于30°，界面上发育坡积砂砾岩；（2）二者所含古生物化石组合反应的地质时代分别为晚二叠世早期和中二叠世晚期。

现定义的铁营子组划分为两个岩性段；下段为河流相紫色凝灰质巨砾岩、砾岩、砂砾岩沉积，厚169m；上段为湖泊相灰绿色凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、细沉凝灰岩沉积，厚大于192m，顶部含丰富的植物化石。二者整合接触。

1.2林西组岩石地层序列的完善、理顺和划分

前人将林西组定义为湖相黑灰色为主色调的砂岩、板岩组合，并划分为A、B、C、D四个岩段。A段：灰黑色粉砂质板岩段；B段：黄绿色砂岩段；C段：含紫色层岩段；D段：灰黑色板岩段。1∶5万区调工作（1995）重测了本组层型剖面，取得了重大突破：（1）建立了正确的地层层序。前人对层型剖面繁杂的褶皱构造未予以重视，建立的层序欠妥；（2）鉴于层型剖面仅控制本组中、上层位，又补测了次层型剖面控制下部层位。并确定本组呈角度不整合覆盖于中二叠统哲斯组之上；（3）确认林西盆地为半地堑式内陆沉降盆地。

新厘定的林西组划分为六个岩性段：一段为河流相灰色、紫灰色砾岩，厚147m，含植物化石；二段为河湖相灰褐色、灰紫色砂岩夹灰黑色板岩，厚1593m，含植物化石；三段为滨浅湖相绿灰色板岩夹砂岩，局部发育河流三角洲相沉积，厚950m，含丰富的淡水双壳及植物化石；四段为深湖相黑色板岩，厚223m；五段为浅湖相黑色板岩与灰色砂岩互层，厚797.5m，含丰富的双壳及植物化石；六段为残余湖盆相绿灰色板岩、细砂岩，厚大于257m，含植物化石碎片。一段与中二叠统哲斯组含Sprifenlla sp.，Leptodus nobilis等海相化石的绿灰色板岩呈角度不整合接触。原划分与现划分对应关系为：现划一、二段为新增添岩性段；原划分的A段下部相当于现划分的三段；A段上部、D段相当于现划分的四段；B段相当于现划分五段及六段下部；C段相当于六段上部。

2、划分对比方案

2.1岩石地层序列特征

早二叠世晚期，随着西伯利亚板块与华北板块的汇聚并碰撞造山，作为古板块俯冲带之一的西拉木伦河断裂带内发生了强烈的岩浆活动，在造山运动晚期，断裂带南侧附近形成规模较小的内陆山间沉降盆地-铁营子盆地；在断裂带北侧，岩浆活动较弱，主要形成地势平缓的高原地貌。晚二叠世早期，在区域上北东向引张构造环境下，形成规模较大的半地堑式内陆沉降盆地-林西盆地。据此，同一基底在不同的构造控制下，致使两个盆地内形成不同的沉积序列。

铁营子盆地沉积环境较为动荡，形成一套含火山物质的粗碎屑为主的沉积序列。由下至上为混杂堆积凝灰质巨砾岩、砾岩至具粒序性的凝灰质砂砾岩、砂岩、细沉凝灰岩沉积序列。顶部层含丰富的植物化石。岩石结构及成分成熟度较低。巨砾岩砾石多大小混杂排列无序，砾径一般20-80cm，个别大于100cm。磨圆较好，以次滚圆状为主，多为接触式胶结。砂砾岩、砾岩具正粒序层理、平行层理、中-小型板状交错层理。细沉凝灰岩发育水平层理、波状层理。属于近源河流及动荡湖泊相沉积。

林西盆地沉积环境较稳定，形成一套不含火山物质的、以砂、泥质为主的细碎屑沉积，岩石组合以细砂岩、板岩为主，底部为砾岩夹砂岩。含丰富的淡水双壳及植物化石。砾岩砾石磨圆较好，成分复杂，砾径5-7cm，多具叠瓦构造。细砂岩主要发育平行层理、块状层理、透镜状层理、小型不对称浪成波痕、槽状交错层理、小型板状交错层理等。板岩主要具水平层理、波状层理、脉状层理等。属于发育河流三角洲的河流相与湖泊相沉积。

按照盆地的形成、岩石成分的差别来分析，铁营子盆地在早二叠世晚期的造山运动晚期形成，而林西盆地在本次造山运动结束后的引张构造环境下形成。因此铁营子盆地接受沉积应早于林西盆地。

2.2生物化石组合特征及对比研究

研究区两个盆地中均含丰富的植物化石，并各具特色。林西盆地主要发育淡水双壳及以安加拉植物群分子占主体的植物群面貌组合；铁营子盆地发现含丰富的华夏植物群分子。分述如下：

（1）铁营子盆地植物群 Sphenophyllum-Gigantopteris-Lobatannulari （S-G-L） 组合：发育于铁营子组顶部，化石组合面貌属华夏植物群，未见安加拉植物群分子。主要分子有 Sphenophyllum thonii Marhr，S.sp.，S.cf.speciosum（Royle） Mccl.，S.sino-coreanum Yabe，S.verticillaium（Schloth），S.kaense Kbo.，Lobatannularia sp.，L.enisfolia（Halle）Halle，L.lingulate Halle，Gigantopteris nicotianaefolia，Fascipteris hallei Gu et Zhi，Neuropteridium？Sp.，Taeniopteris integra Stockm.et Math.，T.sp.，Calamites sp.，Cordaites principalis，Pecopteris sp.，P.chihliensis Stockm. et Math等。组合中Sphenophyllum及Taeniopteris两属占绝对优势，Lobatannularia次之。其中Sphenophyllum sino-coreanum Yabe，S.kaense Kbo. Pecopteris chihliensis Stockm. et Math，Taeniopteris integra Stockm. et Math.，Fascipteris hallei Gu et Zhi在华北地区分布的地质时代为晚二叠世早期。据此，铁营子组属晚二叠世早期沉积是无疑的。

（2）林西盆地植物群 Noeggerathiopsis-Schizoneura（N-S）组合：于林西组1段顶部至6段均有出现，并在5段的下部最为繁盛。主要分子有 Noeggerathiopsis cf.cylovaensis Neub.，Ninsignis，N.cf derzavinii，N. sp.，N.minuta，pecopteris sp.，P. cf. lepidorachis，P.orintalis （Schenk），Schizoneura manchuoriensis.，Calamites sp.，Rhipidopsis sp.，Coruncarpus sp.，Lepeophyllum gemmatum，Prynadaeopteris ailaishaorongensis，Paracalamites sp.，Eichwaldia biarmica Zal.，Sphenopteris. cf. grabaui Halle，Taeniopteris sp.，T. cf.integra Stockm.，Comia sp.等。该组岩石以安加拉植物群分子占主体并混生有华夏植物群分子（如Schizoneura manchuoriensis，Taeniopteris sp.等）为特色。组合中分子无一例外地属于晚二叠世。由于西拉木伦河南部铁营子盆地植物群S-G-L组合中未发现存在安加拉植物群分子，所以，已有华夏植物群分子混生的N-S组合时代应晚于S-G-L组合，地质时代定为晚二叠世中-晚期更恰当。

（3）林西盆地双壳类 Palaeomutela-Palaeanodonta （P-P）组合：主要分子有Palaeanodonta sp.，P.pseudolongissima khalfin.，Palaeomutla pulchella Ling.，P. sp.，P. soronensis（Kob. And His）.，P. cf trigonalis Amatitzky.， P. khinganensis（Kob. And His）.，P. hahaiensis（Kob. And His）.，P. cf subparallela Amalitzky.，P. cf. semilumulata等。组合中以Palaeomutela，Palaeanodonta两属极度富集为特征，局部呈5-10cm厚的化石层产出。其壳体保存完整，多数纹饰无破损，并以两瓣闭合状产出为主，应属原地赋存。该组合在西拉木伦河以北晚二叠世地层中广泛发育，于5段下部沉积时期达到鼎盛。与S-N组合共生。地质时代为晚二叠世中-晚期。

综上所述，在板块闭合的初期（即晚二叠世早期），虽然陆地已边连一体，但此时的华夏植物群与安加拉植物群可能未混生。至晚二叠世中晚期，两植物群开始出现混生，如在北部林西盆地内出现 Schizoneura manchuriensis，pecopteris cf.lepidorachis，Taeniopteris cf. integra，Sphenopteris cf grabaui 等，在南部华北地区孙家沟组（或狭义的石千峰组，地质时代为晚二叠世晚期）植物组合中有安加拉植物群混入，是南北两大陆块拼合的结果。

3、结论

（1）西拉木伦河两岸林西盆地、铁营子盆地是在不同的构造环境下控制形成。林西组沉积时代应晚于铁营子组。

（2）研究区华夏植物群与安加拉植物群的混生应起始于晚二叠世中-晚期。

本文以1∶5万区调成果为基础，院高级工程师谭佐山、张凤林予以大力支持和悉心指导，在此致以衷心的感谢。

参考文献

[1]内蒙古第十地质矿产勘查开发院.中华人民共和国区域地质调查报告（姜营子幅1：5万）.内蒙古自治区地质矿产开发局，1998，9-11

[2]黄本宏.大兴安岭地区石炭、二叠系及生物群.地质出版社，1993

[3]刘永高，谭佐山等.内蒙古东部的上二叠统林西组.内蒙古地质，1999（2）：21-25.

[4]刘永高，张凤林.对内蒙古东部西拉木伦河南岸上二叠统铁营子组的重新厘定.内蒙古地质，2001（1）：4-7.

作者简介

刘永高（1970～），男，2007年毕业于吉林大学勘查技术与工程专业，工程师，研究方向为区域地质、矿产勘查。