吉林省金珠鎮營城組火山機構特征及時代探討

劉海龍， 詹天宇

吉林省地質調查院，吉林 長春 130102

0 引言

研究區位于吉林省中部，區內營城組為一套陸相酸性火山巖。研究區中生界研究歷史較早，早在1906年至1943年，先后有克拉棱、河山又次郎、矢部長克、大石三郎、森田義人等以掠奪資源為目的，來這一地區進行了粗略的地質調查[1]。建國后，吉林省煤炭工業管理局煤田勘探公司、原九臺縣工業局九臺地質大隊、地質部松遼石油第二普查大隊先后在本區做了大量工作，局部還進行了鉆探工作[1]。1978年至1983年，吉林省區調大隊先后在本區開展了1/20萬區域地質調查工作。上述工作基本建立了本區中生代地層層序。本區營城組研究歷史見表1。由于研究區內營城組的火山機構特征和同位素年代學研究，尚未做系統工作，本文對火山機構特征及同位素年代學進行分析和探討。

表1 區內營城組劃分沿革表

1 研究區地質背景

研究區處于吉林省中部中低山與丘陵區，長白山脈支脈張廣才嶺的南麓向北西平原過渡地段(圖1)[1]。研究區內營城組為陸相酸性火山巖，主要巖性為灰白色流紋巖、灰白色流紋質火山角礫集塊巖等。營城組地層在測區內不發育，只分布于測區西部五間房一帶，出露面積約2.43 km2。覆蓋在早侏羅世中細粒二長花崗巖與中侏羅世斑狀二長花崗巖之上。

圖1 研究區地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of the study area

1942年，日本人森田義人將九臺市營城地區的火山巖夾煤層，統稱之為營城子火山巖群(表1)，時代為晚侏羅世—白堊紀。1964年，吉林省煤管局煤田地質勘探公司物探隊將營城地區“營城煤系”(沙河子組)之上的火山巖，稱之為營城組。其含義是：由中性、酸性火山巖及火山碎屑巖夾碎屑巖和不穩定煤層組成的一套地層，分上、下兩個巖性段，厚733.5 m。該隊又于1973年將下部以中性火山巖為主夾正常沉積巖及煤層部分新建九臺組，時代置于晚侏羅世。吉林省巖石地層認為這套火山巖是以中性火山巖噴發開始到酸性火山巖出現，構成一個較大的、且較完整的火山噴發旋回，之間有間火山期形成的含煤碎屑巖沉積為一體的含煤火山沉積巖系，所以保留1975年吉林省地層表編寫組的意見。現指沙河子組之上，泉頭組之下的一套以中酸性火山巖為主夾煤地層，時代為早白堊世[2]。

2 剖面特征

吉林省金珠鎮白堊系下統營城組五間房火山機構(K1y)實測地質剖面圖，總厚度大于290.96 m(圖2)，該剖面北西端噴發不整合在中侏羅世淺肉紅色斑狀黑云母二長花崗巖之上，南東噴發不整合在早侏羅世淺肉紅色中細粒黑云母二長花崗巖之上。

圖2 吉林省金珠鎮白堊系下統營城組五間房火山機構(K1y)實測地質剖面圖Fig.2 Measured geological profile of Wujianfang volcanic edifice (K1y) of Lower Cretaceous Yingcheng Formation in Jinzhu Town, Jilin Province1.中侏羅世斑狀黑云母二長花崗巖；2.中侏羅世中細粒黑云母二長花崗巖；3.下白堊統營城組；4.火山爆發崩塌相；5.溢流相；6.流紋巖；7.球粒流紋巖；8.珍珠狀流紋巖；9.球泡流紋巖；10.流紋質集塊角礫巖；11.流紋質角礫集塊巖；12.碎裂流紋巖；13.中細粒黑云母二長花崗巖；14.斑狀黑云母二長花崗巖；15.角度不整合界線；16.斷層；17.同位素地質年齡樣

------未見頂------

營城組(K1y)

5. 灰白色流紋質火山角礫集塊巖

57.10 m

4.灰白色流紋質火山集塊角礫巖

9.50 m

3. 灰白色球粒流紋巖

10.00 m

2.淺灰色流紋巖

141.70 m

1. 灰白色球粒流紋巖

72.66 m

～～～～噴發不整合～～～～

中侏羅世二長花崗巖

------未見底------

該剖面經過白堊系下統營城組五間房火山機構中心，火山口相為淺灰色流紋質火山角礫集塊巖、灰白色流紋質火山集塊角礫巖；周邊灰白色球粒流紋巖、灰白色流紋巖為溢流相火山巖。測區內營城組巖石組合為一套陸相酸性火山巖，主要巖性為灰白色流紋巖、灰白色球粒流紋巖、灰白色流紋質火山集塊角礫巖、灰白色流紋質火山角礫集塊巖等。

3 分析方法

營城組流紋巖鋯石樣品挑選由廊坊市更新地質服務有限公司完成，樣品粉碎至80目±后，通過重液和磁選方法進行分選，在雙目鏡下挑選裂隙和包裹體少，晶形較好的鋯石。鋯石樣品的制靶、陰極發光圖像采集、反射光以及鋯石U-Pb年齡測定和鋯石微量元素分析均在北京科薈測試技術有限公司完成。激光剝蝕束斑直徑為30 μm，采用He作為剝蝕過程中載氣，剝蝕樣品深度為20～40 μm。以國際標準鋯石91500作為外標進行鋯石年齡測定，微量元素含量分別以玻璃標準物質NIST610和29Si作為外標和內標元素[3]。本文中流紋巖鋯石的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權平均計算采用Isoplot[4]完成，普通鉛校正使用Anderson[5]給出的程序計算。

4 同位素年代學

本次調查在營城組剖面第2層流紋巖取得鋯石測年樣品1件。野外定名淺灰色石泡球粒流紋巖，巖礦鑒定名稱流紋巖。在CL圖像(圖3)上可以看出，顆粒大小為20～100 μm不等，自形—半自形，棱角狀，具有巖漿結晶成因的振蕩環帶。采用LA-ICP-MS測定了25個單顆粒鋯石，每個鋯石1個點。

圖3 CL圖像及點位、數據Fig.3 CL images, points and data

其中20個點年齡數據點密集地分布在和諧線上(圖4、5)，獲得206Pb/238U加權平均年齡(104.5±1.5)Ma(n=20,MSWD=4.6)，代表了樣點處火山巖形成的時代，時代置于早白堊世，和營城組形成時代相符。

圖4 流紋巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb age concordance of rhyolite zircon

5 區域地層對比

營城組層型剖面為九臺區營城煤礦剖面。下部由灰紫、灰綠色安山質凝灰巖、安山巖組成；中部以凝灰質礫巖、砂巖為主，夾安山巖，產植物化石；上部以流紋質凝灰巖、流紋巖為主，夾凝灰質砂巖、礫巖及煤層，產植物化石。測區內營城組相當于營城組上部。

本次工作獲得鋯石206Pb/238U加權平均年齡(104.5±1.5)Ma(LA-ICP-MS)，營城組的時代屬早白堊世。

6 結論

(1)研究區位于華北板塊北緣東段與吉黑褶皺造山帶交接部位，是古亞洲構造域與濱太平洋構造域疊合部位，區內營城組為一套陸相酸性火山巖，主要巖性為灰白色流紋巖、灰白色流紋質火山角礫集塊巖等，相當于營城組上部。

(2)采用LA-ICP-MS測試方法獲得206Pb/238U加權平均年齡(104.5±1.5)Ma，營城組的時代屬早白堊世。

圖5 流紋巖鋯石U-Pb年齡加權平均值Fig.5 U-Pb age weighted average of rhyolite zircon