內蒙古蘇尼特左旗達日罕烏拉地區伊爾丁曼哈組地層層序及古地磁特征

陶繼雄　王紅斌　李文圣　駱同偉　馬騰飛　柴輝　薛培哲

摘 要： 達日罕烏拉地區位于馬尼特坳陷西南角，坳陷盆地邊緣廣泛沉積的伊爾丁曼哈組紅色洪泛泥巖及雜色砂巖，通過4個鉆孔，詳細劃分了地層層序。為解決該地層的時代歸屬問題，在其中2個鉆孔中進行了古地磁樣品的采集、分析。結果表明：地磁極性序列變化基本相似，與國際地磁極性柱對比，確定的年齡為34Ma～51Ma，對應的時代為始新世，確定本區該套地層劃屬伊爾丁曼哈組。

關鍵詞： 伊爾丁曼哈組； 古地磁特征； 地層層序； 時代歸屬； 達日罕烏拉地區； 內蒙古

達日罕烏拉蘇木位于蘇尼特左旗西北方約54公里處，該區屬中新生代馬尼特坳陷西南部。區內伊爾丁曼哈組分布較廣，總厚度80m～180m，以紅收色洪泛泥巖為主，夾有雜色的砂巖層，紅色和灰色沖、洪積扇的泥巖與砂巖互層及河流相沉積。

伊爾丁曼哈組是1922年Granger和Berkey在蘇尼特右旗賽烏蘇東伊爾丁曼哈地區創名。指沉積在阿山頭組紅色泥巖之上的一套碎屑巖，巖性為灰白色粗砂巖、砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖，產脊椎動物化石，與下伏阿山頭組呈平行不整合接觸，時代為始新世。1978年《華北地區區域地層表·內蒙古分冊》將其和阿山頭組、沙拉木倫組合稱阿力烏蘇組。120萬錫林查干敖包幅、達來幅（1979）區調將本套地層劃歸為伊爾丁曼哈組。《內蒙古巖石地層》（1996）及125萬白音烏拉公社幅（2007）沿用伊爾丁曼哈組。定義為一套湖相泥巖—碎屑巖組合，主要為灰白色砂巖、粉砂巖夾少量灰綠色泥巖、磚紅色泥巖。產Brontothoriidae（雷獸骨），Lophialetes（脊齒貘），Helaletidae（沼貘科），Rhinooeros（犀），Chalicotheriidae（爪獸科），Cynodiclis，Chelonia（魚鰲類）等哺乳類動物化石。

2013～2015年在完成“內蒙古1∶5萬查干陶勒蓋嘎查、占巴音浩特、白音烏拉公社、達日罕烏拉公社幅區域地質礦產調查”項目過程中，對達日罕烏拉蘇木西北地區廣泛出露的伊爾丁曼哈組雜色砂泥巖通過鉆探工程開展了地層層序調查及古地磁測測量（圖1），本文將對該次工作獲得的最新資料予以報道，以期為本地區伊爾丁曼哈組地層劃分和時代歸屬增加新的證據。

1. 地層層序特征

達日罕烏拉蘇木附近伊爾丁曼哈組出露面積大于257km2，多被第四系覆蓋，覆蓋厚度一般均小于4m。本次工作為研究伊爾丁曼哈組地層層序特征，施工了4個鉆孔（圖1）。確定本區伊爾丁曼哈組為一套湖泊相沉積建造。巖性主要為棕紅色、磚紅色半固結泥巖、含砂礫泥巖、砂質泥巖和砂礫巖，巖層產狀水平，厚度>166.55m。4個鉆孔揭露的地層層序特征如下（地層由新到老）：

2. 古地磁特征

古地磁學測試數據的可靠性增大，古地磁學研究取得很大進步，應用古地磁方法已成為研究地層劃分和對比的一種重要研究方法（黃華芳等，1993；曹春潮等，1995；陳庚保等，1995；程守田等，2003 ；李永安等，2003）。磁性地層學作為一種定年手段，主要是基于沉積物所記錄的地磁極性倒轉與有放射性年齡控制的國際地磁極性時間序列對比來確定沉積物的地質年代。由于地磁場極性倒轉的發生具有全球同時性，因而不受環境和區域位置影響，這就使磁性地層學成為不同地區、不同沉積相地層進行對比的極好方法。該方法的重要內容之一就是應用地磁場倒轉引起的巖石反向磁化來判斷巖石的極性，通過對連續上、下相鄰巖石磁極性的判斷建立磁極性柱與國際標準極性柱對比，從而確定所測巖石的地質年代。另外，也可以通過鉆孔巖芯獲得的古緯度與相鄰地區不同時代的古緯度值對比，來探討鉆孔巖芯沉積物的地質年代。

2.1 樣品采集與測試

本次工作在本區伊爾丁曼哈組中未能采集有效的化石，為解決該套地層的時代歸屬，分別在ZK12、ZK21二個鉆孔中采集了古地磁巖芯樣。

巖芯被辟成兩半，在新鮮層面上用2cm×2cm×2cm的無磁立方體塑料盒進行定向古地磁取樣，標注頂底面。采樣點的確切位置視巖芯狀況而定，盡量采集鉆探過程中無擾動的巖芯。

本次共采集古地磁定向樣品573塊，其中，鉆孔ZK12中采集了古地磁定向樣品281塊，巖性主要為半固結泥巖，采樣間距較均勻，約40cm，鉆孔ZK21中采集了古地磁定向樣品292塊，巖性含砂礫、砂礫層較多，采樣位置視巖芯狀況而定。

樣品在中國地質科學院地質力學研究所古地磁實驗室進行了系統退磁，實驗采用長巖心低溫超導磁力儀（型號2G-760）交變退磁系統，對每個樣品的每個退磁步驟進行了剩磁測量。所有樣品的退磁實驗和剩磁測量都在零磁空間中進行，保證了數據質量的可靠性。

根據古地磁研究的國際規范，對全部定向樣品進行系統退磁。交變退磁最大磁場為100mT，選擇的退磁間隔為：0、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90mT。

在零磁空間中，利用2G-760型長巖心低溫超導磁力儀測量樣品在每一個退磁步驟的剩磁參數，包括剩磁強度、磁傾角、視磁偏角。

實驗數據格式為dat格式，先用U760AF轉換為pmd格式，然后用KIRSCH擬合數據。

為確保數據可靠性，采用了嚴格的古地磁研究步驟。首先采用低溫超導磁力儀在零磁空間中開展退磁和剩磁測量；最后采用嚴格的標準，選擇可靠的特征剩磁。為保證特征剩磁可靠，采用了以下方法：①對于交變退磁樣品，采用大于30mT的退磁步驟；②每個樣品至少保證4個連續的退磁步驟，實際上絕大多數樣品退磁步驟為11～19次；③每個樣品的最大角偏差盡量（MAD）≤15°，實際上，大多數樣品的MAD<10°。

2.2 測試結果與時代分析

按照古地磁學原理，并非所有極性數據都有效，只有3個以上具連續極性的點的數據方為有效，其他數據則被視為短暫極性倒轉事件（飄移）而被剔除。

鉆孔ZK12采集的281件樣品中有214件樣品得到了可靠的特征剩磁，從鉆孔12的磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有10個，反極性帶有9個，見圖2，上下界不清為兩個不確定帶；在65m以上，正極性和負極性倒轉頻繁，65m～105m可見比較寬的一個負極性帶和一個正極性帶，105m～120m之間，正極性和負極性倒轉頻繁。經過與國際地磁極性年表對比，吻合年齡為34Ma～51Ma，時代屬于始新世。

鉆孔ZK21采集的292件樣品中有213件樣品得到了可靠的特征剩磁，從鉆孔ZK21的磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有9個，反極性帶有9個，見圖3，上下界不清為兩個不確定帶，在70m以上，正極性和負極性倒轉頻繁，約70m～97m有兩個不確定帶，105m～120m之間，正極性和負極性倒轉頻繁。與國際地磁極性年表對比，大致吻合年齡為34Ma～51Ma，時代屬于始新世。

3. 結論

古地磁測年法是一種精細的測年技術，為建立精細年代地層格架提供新的技術手段，在確定陸相盆地的地層劃分和時代歸屬上有很重要的應用潛力。筆者針對達日罕烏拉蘇木地區磚紅色半固結泥巖地層時代歸屬的問題，在鉆孔中進行了古地磁樣品的采集和分析，獲得如下結論：

鉆孔ZK12中采集的281個定向古地磁樣品，從磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有10個，反極性帶有9個，上下界不清為兩個不確定帶，經過與國際地磁極性年表對比，吻合年齡為34Ma～51Ma，對應地層時代為始新世。

在鉆孔ZK21中采集了292個定向古地磁樣品，從磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有9個，反極性帶有9個，上下界不清為兩個不確定帶，約70m～97m有兩個不確定帶，與國際地磁極性年表對比，大致吻合年齡為34Ma～51Ma。時代為是始新世。

古地磁測量在兩個鉆孔中獲得了基本一致的結果，確定該區所劃定的伊爾丁曼哈組磚紅色半固結泥巖形成時代為始新世。沉積物特征反映出古氣候為溫暖潮濕的亞熱帶氣候，反映的古地理面貌是以低洼、沼澤平地為顯著特點。

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