0 引言

内蒙古东乌旗位于古亚洲洋构造域的二连— 东乌旗成矿带，大地构造位置处于天山—兴蒙造山系之大兴安岭弧盆系之二连—贺根山蛇绿混杂岩带两侧周边（图1，王荃，1986；高群学和钱明，2005； 王俊鹤等，2019）。东乌旗地区在区域上经历了多期次洋壳俯冲及岛弧碰撞拼贴过程，由于两大板块的俯冲、碰撞、拼合、推覆等使格根敖包组在研究区内的展布较分散（内蒙古自治区地质矿产局，1991； 李昌年，1992；李述国等，2020）。本次研究区位于内蒙古东乌旗西南部扎很花至石灰窑一带，该区出露的晚古生代地层主要为格根敖包组和宝力高庙组，宝力高庙组前人做过年代学与地球化学的相关工作，认为宝力高庙组地层时代为晚石炭世，前人还进行了腕足类、植物等古生物化石的研究（王瑜， 1996），但对于格根敖包组研究较少，主要认为该组为一套海相火山岩及碎屑岩组合，并将其时代定为晚石炭世—早二叠世，但组一级地质单位未进行进一步划分。

笔者本次研究工作在野外系统调查基础上，依托两个四幅 1∶5 万战略性区域矿产地质调查项目，对东乌旗西南部的格根敖包组地层进行了较详细划分，将其分为 3 个岩性段，并运用锆石 U-Pb 测年技术取得了格根敖包组的地质时代。

1 地质概况

研究区位于二连—贺根山蛇绿混杂岩带两侧周边，出露的地层主要为格根敖包组、哲斯组、第四系冲洪积物、风积物，岩浆岩主要为蛇绿混杂岩、黑云母二长花岗岩等（孙永传，1986）（图2）。研究区内格根敖包组主要分布在扎很花—小坝梁—乌苏图—石灰窑一带，总体走向北东，其正层型剖面位于东乌珠穆沁旗盐池北山格根敖包（116°24′，45° 15′）（邵积东，2012），正层型剖面下部岩性为较厚的深灰色安山岩夹火山角砾岩，中、上部为凝灰质砂岩、砂砾岩及粉砂岩，含少量灰岩透镜体，多层含腕足类化石；植物化石除单独出现外，时与腕足类同层发现。本次主要针对区内展布的格根敖包组开展相关研究工作。

2 地层划分及特征

2.1 地层划分依据

格根敖包组一段中发育成熟度较低的砂砾岩和英安质熔岩胶结的巨砾角砾岩及含集块角砾岩标志层（鲍庆中等，2005），标志着海底火山盆地初始开裂阶段的强烈爆发和微弱的沉积地质事件，同时在格根敖包组二段砂砾岩砾石中发育大量一段火山物质砾石，因此将其确定为格根敖包组最底部层位（贾文等，2010；辛后田等，2011），故将其划为第一岩性段。

格根敖包组二段中发育磨圆度较高，分选较差的巨砾岩、砂砾岩、凝灰质砂岩及少量中酸性火山物质，反映出随着时间的推移，火山活动减弱，沉积作用明显占主导地位，故将其划为格根敖包组第二岩性段（王京彬等，2000；王鹏等，2020）。

格根敖包组三段为一套粒度较细的粉砂岩、细砂岩、含砾粗砂岩夹灰岩透镜体正常沉积岩组合，其中灰岩透镜体发育腕足类、苔藓虫、海百合茎动植物化石，故将其划为格根敖包组第三岩性段。

2.2 剖面描述

本次研究选取区内格根敖包组不同岩石组合出露相对齐全地段，主要选取了东乌旗西南部的扎很花、小坝梁、乌苏图、石灰窑的 3条实测 1∶5000地质剖面进行综合分析研究（图3~图5），并将其作为划分格根敖包组岩性段的基本依据。

一段（CPg¹）剖面起点位于岗根布多以北 500 m 处，顶部与三段断层接触；终点位于乌苏图北西 2 km 处，被第四系全新统风积砂土（Qh^eol）覆盖，未见底。

上覆：上石炭统—下二叠统格根敖包组三段灰绿色砂质砾岩（CPg³）

————断层接触————

33. 灰绿色英安质火山角砾岩      4.68 m

32. 灰绿色英安质含角砾凝灰岩      16.72 m

31. 灰绿色片理化蚀变粒玄岩      60.43 m

30. 灰紫色英安岩      3.45 m

29. 灰绿色安山岩      10.35 m

28. 灰紫色英安岩      6.21 m

27. 灰绿色英安质角砾岩屑晶屑凝灰岩      114.75 m

26. 灰绿色英安岩      7.19 m

25. 灰紫色流纹岩      7.79 m

24. 灰绿色片理化流纹英安岩      14.56 m

23. 灰紫色流纹岩      44.50 m

22. 灰绿色片理化英安流纹岩      23.96 m

21. 灰紫色流纹岩      11.98 m

20. 灰绿色英安流纹岩      87.54 m

19. 灰绿色安山岩      19.90 m

18. 灰紫色流纹英安岩      16.69 m

17. 灰绿色英安质角砾岩屑晶屑凝灰岩      5.53 m

16. 灰绿色英安质沉凝灰岩      14.54 m

15. 灰绿色片理化英安质含角砾凝灰岩      12.48 m

14. 灰紫色安山质晶屑凝灰岩      41.59 m

13. 灰绿色片理化英安质含角砾凝灰岩      10.61 m

12. 火山角砾岩      8.11 m

11. 灰绿色片理化英安质角砾凝灰岩      85.92 m

10. 灰绿色片理化英安质含角砾凝灰岩      16.48 m

9. 灰绿色安山质沉凝灰岩      3.40 m

8. 灰绿色砂砾岩      10.87 m

7. 火山角砾岩夹集块火山角砾岩      16. 08 m

6. 灰绿色凝灰质粗粒长石砂岩      2.55 m

5. 含集块火山角砾岩      30.26 m

4. 灰绿色英安质角砾凝灰岩      59.84 m

3. 灰绿色流纹质火山角砾岩      19. 04 m

2. 灰黑色气孔杏仁状玄武安山岩      6.16 m

1. 灰绿色片理化流纹质角砾凝灰岩      306. 00 m

————未见底————

1—第四系全新统风积砂土；2—第四系中上更新统冰碛物；3—上侏罗统红旗组；4—中二叠统哲斯组；5—石炭—二叠系格根敖包组一段； 6—石炭—二叠系格根敖包组二段；7—石炭—二叠系格根敖包组三段；8—早白垩世细粒斑状黑云母二长花岗岩；9—中晚泥盆世辉石橄榄岩； 10—同位素样品；11—动、植物化石；12—性质不明断层；13—地质界线及不整合地质界线；14—实测剖面位置及编号

二段（CPg²）剖面起点位于乌苏图西南 500 m 处，与一段整合接触；终点位于哈布特盖以北 2.5km处，顶部与三段断层接触（李文国等，1996）。

1—第四系；2—格根敖包组三段；3—格根敖包组一段；4—凝灰质细砂岩；5—中细粒岩屑砂岩；6—中粗砂岩；7—中细砂岩；8—粗粒岩屑砂岩； 9—含砾粗砂岩；10—含砾粗粒岩屑砂岩；11—砂砾岩；12—含集块火山角砾岩；13—火山角砾岩；14—英安质角砾岩屑晶屑凝灰岩；15—英安流纹岩；16—流纹岩；17—杏仁状英安岩；18—英安岩；19—平移断层；20—岩层界限；21—岩层产状（剖面）；22—分层编号；23—剖面方位

1—第四系；2—格根敖包组三段；3—格根敖包组二段；4—格根敖包组一段；5—中细粒岩屑砂岩；6—中粗砂岩；7—中细砂岩；8—粗粒岩屑砂岩；9—含砾粗砂岩；10—含砾粗粒岩屑砂岩；11—砂砾岩；12—含集块火山角砾岩；13—火山角砾岩；14—英安质角砾岩屑晶屑凝灰岩；15—英安流纹岩；16—流纹岩；17—杏仁状英安岩；18—英安岩；19—铁矿化流纹质结角凝灰岩分层编号；20—平移断层；21—岩层界限；22—岩层产状（剖面）；23—分层编号；24—剖面方位

上覆：上石炭统—下二叠统格根敖包组三段灰绿色砂质砾岩（CPg³）

————断层接触————

上石炭统—下二叠统格根敖包组二段（CPg²）

19. 灰绿色砂质砾岩夹灰绿色凝灰质细砂岩      11.45 m

18. 灰绿色蚀变中细粒岩屑砂岩      9.52 m

17. 灰绿色凝灰质砂砾岩      35.34 m

16. 灰绿色凝灰质细砂岩      36.40 m

15. 灰绿色岩屑岩夹凝灰质细砂岩      51.89 m

14. 灰绿色凝灰质细砂岩      8.26 m

13. 灰绿色英安质岩屑晶屑凝灰岩      17.69 m

12. 灰紫色安山质晶屑凝灰岩      14.57 m

11. 灰绿色凝灰质砂岩      55.91 m

10. 灰绿色凝灰质砂砾岩夹凝灰质细砂岩      33.40 m

9. 灰色蚀变英安岩      94.32 m

8. 灰色褐铁矿化流纹质熔结角砾凝灰岩      49.13 m

7. 灰绿色细砂岩      20.47 m

6. 灰色火山角砾岩      4.90 m

5. 灰绿色含砾粗砂岩夹灰色细砂岩      87.57 m

4. 灰绿色蚀变含砾粗粒岩屑砂岩      5.12 m

3. 灰绿色含砾粗砂岩夹黄绿色中细砂岩      61.48 m

2. 灰绿色中细砂岩夹灰绿色砂砾岩      99. 00 m

1. 灰绿色砂砾岩夹灰绿色蚀变粗粒岩屑砂岩      68.73 m

————整合————

1—第四系；2—格根敖包组三段；3—第四系砂土；4—粉砂岩；5—褐铁矿化粉砂岩；6—含细砂粉砂岩；7—含砾细砂质粉砂岩；8—细砂岩； 9—粗中粒岩屑砂岩；10—含砾粗砂长石（岩屑）砂岩；11—含砾粗砂长石（岩屑）砂岩；12—生物碎屑灰岩；13—岩性界线；14—岩层产状

下伏：格根敖包组一段灰绿色英安质角砾岩屑晶屑凝灰岩

三段（CPg³）剖面测制于石灰窑采坑中，顶底出露不全，均被第四系全新统风积砂土（Qh^eol）覆盖。

————未见顶———

上石炭统—下二叠统格根敖包组三段（CPg³）

18. 灰色含砾粗砂岩      9.12 m

17. 灰绿色粗中粒岩屑砂岩      27.37 m

16. 灰色含砾粗砂岩      91.64 m

15. 灰绿色细砂岩      12.28 m

14. 灰色含砾粗粒岩屑砂岩夹灰岩透镜体      96. 00 m

13. 灰色细砂岩      14.33 m

12. 黄绿色含砾粗砂岩      4.78 m

11. 灰色含砾细砂质粉砂岩      9.55 m

10. 深灰色含细砂粉砂岩      23.18 m

9. 深灰色细砂岩      24.15 m

8. 灰白色含砾粗粒长石砂岩      24.77 m

7. 深灰色细砂岩      63.82 m

6. 生物碎屑灰岩      7.73 m

5. 灰色粉砂岩夹少量含砾细砂岩      2.90 m

4. 灰色细砂岩      10.61 m

3. 灰绿色粉砂岩      17.55 m

2. 灰黄色粉砂岩      7.39 m

1. 灰色粉砂岩      137.68 m

————未见底———

由上述格根敖包组 3 条剖面可知，格根敖包组一段以中酸性火山碎屑岩为主夹火山熔岩及少量的正常碎屑沉积岩；二段以正常碎屑沉积岩为主夹少量的中酸性火山碎屑岩；三段为正常碎屑沉积岩。这3套不同的岩石组合分布范围也有一定的规律性。

2.3 锆石U-Pb年龄及地层年代探讨

为准确确定格根敖包组的地层年代，本次工作对扎很花地区格根敖包组第一岩性段的英安岩进行同位素年龄测定（梁细荣等，2000；吴元保和郑永飞，2004；李怀坤等，2009；陈方宇等，2019）。锆石分选在天津地质矿产研究所完成。样品经常规的粉碎淘洗后，磁选（去除磁性矿物）和重液分离，然后在双目镜下人工挑选纯度在 99% 以上的锆石。将挑选的锆石进行制靶，用无色透明的环氧树脂将所选的锆石进行固定，利用不同型号的砂纸和磨料对其表面进行抛光制靶。待到锆石内部暴露后，进行锆石显微照相、阴极发光显微图像研究。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）锆石 U-Th-Pb同位素分析（朱俊宾等，2015）。

采用 ICPMSDataCal程序和 Isplot程序进行数据处理，利用 208Pb 对普通 Pb 进行校正，并利用 NIST612 作为外标计算锆石样品的 U、Th、Pb 含量。在阴极发光（CL）图像上锆石总体显示颜色较深，大部分呈短柱状，少部分呈长柱状，浅棕色、透明，岩浆振动环带清晰，具有岩浆锆石的特征（图6）。本次测年工作利用 LA-ICP-MS 方法完成了 9 个点的测试，U-Pb同位素分析结果见表1。

9个点中有3个点偏离了谐和曲线，其中分析点 3 锆石年龄为 1958 Ma、分析点 4 锆石年龄为 446 Ma，可能反映了岩浆在侵位过程中捕获了围岩中的锆石。其余4个分析点锆石年龄变化较小，²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄在（311±3）～（310±3）Ma，在误差范围有一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U、²⁰⁷Pb/²³⁵U、²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²³²Th、²³²Th/²³⁸U 比值。在锆石 U-Pb和谐图上成群集中分布在和谐线上，²⁰⁶Pb/²³⁸U 加权平均值为（310.5±2.9）Ma（置信度95%，MSWD=0. 042，n=4），反映了岩浆结晶年龄，表明研究区格根敖包组的地层年代在 310.5 Ma 左右，为晚石炭世中期（图7）。

3 讨论

3.1 格根敖包组形成时代

东乌旗地区格根敖包组三段地层中含有丰富的动植物化石，如腕足类：植物化石等，但这类化石产出时代相对比较宽泛，无法用于精确定年，导致目前格根敖包组的地层年代缺乏有效证据（赵一鸣等，1997）。并且格根敖包组二段火山岩、火山碎屑岩及其之下地层在确定其形成时代方面仍缺乏有效依据。

a—年龄谐合图；b—LA-ICP-MS加权平均年龄

本次研究利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年，获得扎很花地区格根敖包组第一岩性段的英安岩年龄为（310.5±2.9） Ma，表明研究区格根敖包组的地层年代在310.5 Ma左右，说明火山岩喷发时代是晚石炭世中期。因此，限定格根敖包组为晚石炭世—早二叠世的火山—沉积地层。

3.2 沉积环境与古生物化石特征

东乌旗西南部地区的格根敖包组与建组剖面盐池北山格根敖包组的岩性组合大体一致。下部 （一段）是大规模的火山爆发、溢流和微弱的沉积间断，喷发沉积了较厚的灰绿色中酸性火山碎屑岩、熔岩夹碎屑沉积岩，代表了海相火山活动达到最顶峰（黄本宏，1993；张允平和李景春，2010；赵越等， 2010；张荣等，2020）；中部（二段）火山活动减弱，沉积了一定厚度的砂砾岩、砂岩、凝灰质砂岩及少量中酸性火山物质，上部（三段）火山活动迹象消失，沉积磨圆度、分选性较好，粒度明显较细的粉砂岩、细砂岩、含砾粗砂岩夹少量灰岩透镜体正常沉积岩，其中灰岩透镜体发育腕足类、苔藓虫、海百合茎动植物化石。以上所述指示了该地层为海相地层，其植物化石与腕足类共生，说明是盆地边缘环境下的产物。

格根敖包组中富含动植物化石，除前人发现的 Kochiproductus sp.（珂支长身贝 P1），Rhynchopora sp.（疹嘴贝 C-P），Paeckelmanella aff. wimani（Step） （小派克满贝 P1），Spirifer sp.（石燕 C-P），Chonetes sp.（戟贝C2a），Athyris sp.（无窗贝D-T）等都证明其时代归属为晚石炭世和早二叠世，而marginifera（围脊贝 C-P）与二叠世的种属有些类似，则 Tacutoproductus sp.（长身贝C-P），Licharewia sp.（李哈列夫贝 P）乃属早二叠世产物（田树刚和王乃文， 2005），可以和中国南方栖霞期相当，也可以与苏联西伯利亚库特地区的下二叠统所产化石进行对比。 1∶25 万东乌旗幅在石灰窑采坑中采到腕足类、 Noeggerathiopsis sp.（匙叶）、苔藓虫等动植物化石外，本次工作同样采集到腕足类、Cyclocyclicus sp. （圆圆茎属）（未定种）等动植物化石（图8）。综合上述古生物化石资料，格根敖包组的地层时代应该为晚石炭世—早二叠世。

4 结论

（1）利用 U-Pb同位素测年，准确的确定了格根敖包组下部层位（一段）初始的火山喷发年龄为 310.5 Ma，即格根敖包组的时代不老于该年龄值，其为晚石炭世，同时结合上段（三段）的古生物化石资料，最终可以确定格根敖包组的地层为晚石炭世 —早二叠世。

（2）格根敖包组为一套海相火山岩-碎屑岩建造，古生物化石指示了其形成时代处于晚石炭世—早二叠世之间。根据东乌旗地区的野外地质调查，格根敖包组可以划分出三段：一段以中酸性火山碎屑岩夹火山熔岩及少量的正常碎屑沉积岩为主；二段以正常碎屑沉积岩夹极少量的中酸性火山碎屑岩为主；三段全是正常碎屑沉积岩。其中三段所夹灰岩透镜体中的动植物化石多为晚石炭世—早二叠世时期的产物。根据格根敖包组的地层中不同层位所采集的同位素测年和动植物化石，二者可以互相佐证，印证了这一划分方案的正确性，故该划分方案适用于整个东乌旗地区的格根敖包组。

a—腕足类化石碎片；b—腕足类化石碎片

参考文献