華北地塊南緣富平奧陶系趙老峪組凝灰巖定年研究

黃棟　惠倩楠

摘要：趙老峪剖面的沉凝灰巖大部分為黃綠色，呈層狀或塊狀，發育有微細水平層理和平行層理，偶爾也可以見到粒序層理的出現。趙老峪地區凝灰巖中鋯石U-Pb定年結果顯示其形成年齡為460±7.1Ma，確定出該地區火山強烈活動時期為奧陶系，屬島弧環境。

關鍵詞：趙老峪組；弧后盆地；凝灰巖；奧陶系

1. 區域地質概況

富平趙老峪處于鄂爾多斯盆地南部渭北隆起帶東段，發育奧陶系馬家溝組和趙老峪組，巖性主要為碳酸鹽巖和凝灰巖。趙老峪組是以夾雜有沉凝灰巖為主要標志的，凝灰巖主要呈層狀產出，顏色一般為黃綠色或黃灰色，自東向西、自北而南有明顯增多、增厚的趨勢[1]。這一地區的火山凝灰巖通常為酸性、中酸性、中基性等，因為凝灰巖中的碎屑物質比較細，主體大多為薄的層狀，可以推測出這一地區距離島弧噴發處距離比較遠。加里東期的俯沖深成巖漿作用和趙老峪地區奧陶統碳酸鹽沉積與凝灰巖沉積綜合分析表明本區可能為早古生代晚期的華北板塊活動大陸邊緣弧后盆地北部，且是其邊緣部分[2]。因此研究這一地區的火山凝灰巖年齡測定，可以為分析中奧陶世鄂爾多斯盆地南緣地區構造環境起到積極作用。迄今為止，國內外對該地區凝灰巖的研究多為碎屑成分、含量等的描述或強調凝灰巖作為區域性地層對比標志的重要性，但對巖石化學成分和類型并分析其形成的構造背景等方面內容卻并未涉及。

2. 趙老峪地區剖面及巖性分析

趙老峪地區剖面總導線方位346°，總平距1241m，優勢產狀：300°～320°∠15°～55°；主要巖性為馬家溝組灰巖、白云巖，趙老峪組灰巖、白云巖以及凝灰巖；偶見小型向斜和撓曲構造；以及少量方解石脈體充填于灰巖中（圖1）。

趙老峪組中夾雜有不同厚度不同規模的火山凝灰巖，主要為鈣質晶屑凝灰巖，其中石英晶屑具有尖銳的棱角，有的呈骨叉狀；長石呈板狀或不規則破碎狀，具有尖銳棱角，十分新鮮，無風化磨蝕后的痕跡；凝灰巖兩側發育有深灰色濁積巖。趙老峪剖面的火山凝灰巖野外露頭顏色十分鮮艷，大部分為黃綠色、棕黃色、灰黃色等，還有少量凝灰巖呈現出紫紅色；而且產出方式不同，有的是層狀，有的是塊狀；這些凝灰巖單層通常厚度在10cm～80cm范圍之內，最厚的也可以達到2m以上，發育有微細水平層理和平行層理，偶爾也可以見到粒序層理的出現（圖2）。

3. 形成年齡

對樣品ZL-01采用LA-ICP-MS法定年，共對鋯石進行了114個分析點的年齡測定，這些鋯石大部分是無色透明的自形晶體，主要為長柱狀。鋯石顆粒大小為100μm左右，長寬比從1∶1到3∶1不等。CL圖像顯示少數鋯石具有清晰的結晶環帶，反映應為巖漿鋯石。樣品U含量為（133～704）×10-6，Th含量為（145～1220）×10-6，Th/U為0.58～1.38，為巖漿鋯石特征。樣品分析點在U-Pb同位素一致圖解中分布相對比較集中，代表趙老峪地區火山凝灰巖形成年齡。

4. 成因

趙老峪地區的凝灰巖屬于沉凝灰巖，是由火山碎屑巖向沉積巖的一種過渡類型。火山物質含量較正常沉積物要多，一般存在于距噴發中心有一定距離的地方，凝灰巖位于濁積巖等水下物質夾層中，說明本區凝灰巖存在于水下火山活動地區。火山灰沉積之后，混入陸源物質、生物碎屑物質和化學沉淀等物質聚集混雜形成凝灰巖。

5. 結論

（1）富平趙老峪凝灰巖形成年齡為460±7.1Ma，為早古生代奧陶世。

（2）水下火山活動形成火山灰，火山灰沉積之后，混入陸源物質、生物碎屑物質和化學沉淀等物質，它們聚集混雜從而形成凝灰巖。結合其周圍碳酸鹽巖的形成年齡，可以判斷出沉凝灰巖與島弧火山噴發有關，屬弧后盆地環境。

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