吉林省金珠鎮(zhèn)營城組火山機(jī)構(gòu)特征及時代探討

劉海龍， 詹天宇

吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春 130102

0 引言

研究區(qū)位于吉林省中部，區(qū)內(nèi)營城組為一套陸相酸性火山巖。研究區(qū)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(qū)進(jìn)行了粗略的地質(zhì)調(diào)查[1]。建國后，吉林省煤炭工業(yè)管理局煤田勘探公司、原九臺縣工業(yè)局九臺地質(zhì)大隊(duì)、地質(zhì)部松遼石油第二普查大隊(duì)先后在本區(qū)做了大量工作，局部還進(jìn)行了鉆探工作[1]。1978年至1983年，吉林省區(qū)調(diào)大隊(duì)先后在本區(qū)開展了1/20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。上述工作基本建立了本區(qū)中生代地層層序。本區(qū)營城組研究歷史見表1。由于研究區(qū)內(nèi)營城組的火山機(jī)構(gòu)特征和同位素年代學(xué)研究，尚未做系統(tǒng)工作，本文對火山機(jī)構(gòu)特征及同位素年代學(xué)進(jìn)行分析和探討。

表1 區(qū)內(nèi)營城組劃分沿革表

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)處于吉林省中部中低山與丘陵區(qū)，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(qū)內(nèi)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(zhì)火山角礫集塊巖等。營城組地層在測區(qū)內(nèi)不發(fā)育，只分布于測區(qū)西部五間房一帶，出露面積約2.43 km2。覆蓋在早侏羅世中細(xì)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(qū)地質(zhì)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(qū)的火山巖夾煤層，統(tǒng)稱之為營城子火山巖群(表1)，時代為晚侏羅世—白堊紀(jì)。1964年，吉林省煤管局煤田地質(zhì)勘探公司物探隊(duì)將營城地區(qū)“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(wěn)定煤層組成的一套地層，分上、下兩個巖性段，厚733.5 m。該隊(duì)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(rèn)為這套火山巖是以中性火山巖噴發(fā)開始到酸性火山巖出現(xiàn)，構(gòu)成一個較大的、且較完整的火山噴發(fā)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?，F(xiàn)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(zhèn)白堊系下統(tǒng)營城組五間房火山機(jī)構(gòu)(K1y)實(shí)測地質(zhì)剖面圖，總厚度大于290.96 m(圖2)，該剖面北西端噴發(fā)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(fā)不整合在早侏羅世淺肉紅色中細(xì)粒黑云母二長花崗巖之上。

圖2 吉林省金珠鎮(zhèn)白堊系下統(tǒng)營城組五間房火山機(jī)構(gòu)(K1y)實(shí)測地質(zhì)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(xì)粒黑云母二長花崗巖；3.下白堊統(tǒng)營城組；4.火山爆發(fā)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(zhì)集塊角礫巖；11.流紋質(zhì)角礫集塊巖；12.碎裂流紋巖；13.中細(xì)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(zhì)年齡樣

------未見頂------

營城組(K1y)

5. 灰白色流紋質(zhì)火山角礫集塊巖

57.10 m

4.灰白色流紋質(zhì)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(fā)不整合～～～～

中侏羅世二長花崗巖

------未見底------

該剖面經(jīng)過白堊系下統(tǒng)營城組五間房火山機(jī)構(gòu)中心，火山口相為淺灰色流紋質(zhì)火山角礫集塊巖、灰白色流紋質(zhì)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(qū)內(nèi)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(zhì)火山集塊角礫巖、灰白色流紋質(zhì)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(zhì)服務(wù)有限公司完成，樣品粉碎至80目±后，通過重液和磁選方法進(jìn)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(fā)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)進(jìn)行鋯石年齡測定，微量元素含量分別以玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610和29Si作為外標(biāo)和內(nèi)標(biāo)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(quán)平均計(jì)算采用Isoplot[4]完成，普通鉛校正使用Anderson[5]給出的程序計(jì)算。

4 同位素年代學(xué)

本次調(diào)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(jié)晶成因的振蕩環(huán)帶。采用LA-ICP-MS測定了25個單顆粒鋯石，每個鋯石1個點(diǎn)。

圖3 CL圖像及點(diǎn)位、數(shù)據(jù)Fig.3 CL images, points and data

其中20個點(diǎn)年齡數(shù)據(jù)點(diǎn)密集地分布在和諧線上(圖4、5)，獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡(104.5±1.5)Ma(n=20,MSWD=4.6)，代表了樣點(diǎn)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(qū)域地層對比

營城組層型剖面為九臺區(qū)營城煤礦剖面。下部由灰紫、灰綠色安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖組成；中部以凝灰質(zhì)礫巖、砂巖為主，夾安山巖，產(chǎn)植物化石；上部以流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖為主，夾凝灰質(zhì)砂巖、礫巖及煤層，產(chǎn)植物化石。測區(qū)內(nèi)營城組相當(dāng)于營城組上部。

本次工作獲得鋯石206Pb/238U加權(quán)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(jié)論

(1)研究區(qū)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(gòu)造域與濱太平洋構(gòu)造域疊合部位，區(qū)內(nèi)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(zhì)火山角礫集塊巖等，相當(dāng)于營城組上部。

(2)采用LA-ICP-MS測試方法獲得206Pb/238U加權(quán)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(quán)平均值Fig.5 U-Pb age weighted average of rhyolite zircon