鄂爾多斯盆地西南緣早志留世酸性凝灰?guī)r的確定及其構(gòu)造意義*

陳 卓 羅金海 暢瑩磊 孫敏敏 孫 慧

（1.大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質(zhì)學系 西安 710069；2.江蘇省常州市橫山橋高級中學 江蘇常州 213000）

在鄂爾多斯盆地西南邊緣，六盤山斷裂帶內(nèi)出露一系列以脈體形態(tài)產(chǎn)出的基性和酸性巖漿巖，主要出露地點在陜西省寶雞市隴縣段家峽水庫西北部（圖1），在隴縣鐵馬河地區(qū)也有出露。近年來，地學界對這些巖漿巖的巖石類型、形成時代和形成機制都有了新的認識。這些巖漿巖體以脈狀形態(tài)產(chǎn)出于中—新生代六盤山斷裂帶內(nèi)，脈體延伸方向基本平行于六盤山斷裂帶，這種產(chǎn)出狀態(tài)很容易使人將其形成機制與六盤山斷裂帶的形成過程聯(lián)系起來。車自成等（1985）進一步根據(jù)巖漿巖與圍巖的接觸關(guān)系把隴縣景福山—段家峽一帶巖漿巖的形成時代確定為白堊紀晚期—古近紀早期。嚴陣（1985）對鐵馬河剖面的二線子正長斑巖進行單顆粒鋯石測年，得到平均年齡1 365 Ma，并據(jù)此認為該巖體的形成時代為中元古代。陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)局（1989）也認為二線子巖體形成于中元古代。1∶50 000 固關(guān)鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告（陜西省地質(zhì)調(diào)查局，1995①陜西省地質(zhì)調(diào)查局.1995.1∶50 000 固關(guān)鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖（I48E007019）及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報告.）采納車自成等（1985）的意見，認為隴縣固關(guān)鎮(zhèn)東北部大量的輝綠巖和花崗斑巖脈形成于古近紀。1∶250 000 寶雞市幅地質(zhì)圖及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報告（陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2003②陜西省地質(zhì)調(diào)查院.2003.1∶250 000 寶雞市幅地質(zhì)圖（I48C002004）及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報告.）進一步采納1∶50 000 固關(guān)鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報告（1996）的觀點，認為隴縣固關(guān)鎮(zhèn)東北部的輝綠巖、花崗斑巖和煌斑巖脈形成于中新生代。王成等（2012）和高山林等（2013）分別對六盤山構(gòu)造帶內(nèi)寧夏涇源縣石咀子花崗斑巖進行的鋯石U-Pb 測年分別得到了1 778±14 Ma 和1 803±15 Ma，他們分別將石咀子花崗斑巖的形成時代確定為古元古代。尤佳等（2014）、徐歡等（2014）和Wang et al.（2019）分別對段家峽水庫西北側(cè)和鐵馬河出露的花崗斑巖進行鋯石U-Pb 年代學研究，確定其形成年齡為1 846～1 781 Ma，從而將這些花崗斑巖的形成時代確定為古元古代，并根據(jù)地球化學的研究結(jié)果進一步將這些花崗斑巖確定為A 型花崗巖。徐歡等（2020）確定鐵馬河剖面輝綠巖的形成時代為2 018±16 Ma，其源于軟流圈地幔的部分熔融作用，并認為華北克拉通西部地塊（鄂爾多斯地塊）在2.0 Ga 期間存在區(qū)域性的裂解事件。Pang et al.（2021）認為，鐵馬河剖面上前人認為的花崗斑巖實際應該是A 型流紋巖，其形成時代為1 980～1 794 Ma。這些研究結(jié)果表明，六盤山斷裂帶內(nèi)以脈狀形態(tài)產(chǎn)出的這些基性和酸性巖漿巖其實是具有相當大分布規(guī)模的巖體，其形成時間早于六盤山斷裂帶，中—新生代期間六盤山斷裂帶的斜向走滑活動使這些古元古代巖漿巖體抬升并以脈體形態(tài)出露；在本文研究區(qū)附近的六盤山斷裂帶內(nèi)就發(fā)育低角度的擦痕構(gòu)造（圖2d）；六盤山斷裂帶只是改造了這些巖漿巖體的產(chǎn)出狀態(tài)（徐歡等，2020）。鄂爾多斯盆地西南部的這些巖漿巖體位于隴山構(gòu)造帶與鄂爾多斯地塊之間的過渡部位（圖1a）。而鄂爾多斯地塊與隴山構(gòu)造帶在早古生代期間的地質(zhì)建造與地質(zhì)演化方面存在顯著的差異；鄂爾多斯地塊基本缺失晚奧陶世—早志留世的地質(zhì)建造，隴山構(gòu)造帶帶內(nèi)則大量發(fā)育這個時間段的中—酸性巖漿巖體。因此，對鄂爾多斯盆地西南緣這些脈狀巖漿巖體的研究有助于進一步揭示鄂爾多斯地塊在早古生代晚期的區(qū)域構(gòu)造特征。本文作者在段家峽水庫西北部進行野外地質(zhì)考察時注意到，隴縣固關(guān)鎮(zhèn)三聯(lián)村（白家灘）一帶出露的至少兩個“輝綠巖脈”發(fā)育明顯的層理構(gòu)造（圖2a），在結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面明顯不同于周圍出露的其它輝綠巖體。對其進行的巖石學和鋯石U-Pb 地質(zhì)年代學研究表明，這是一套前人未曾報導過的流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r，其形成時代為443 Ma。本文主要報道該流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的巖石學、地球化學和地質(zhì)年代學特征，并在此基礎(chǔ)之上探討該套巖石的區(qū)域地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)概況及樣品的巖石學與巖相學特征

研究區(qū)主要出露中-上奧陶統(tǒng)段家峽組（O2-3d）、上奧陶統(tǒng)背鍋山組（O3b）和下白堊統(tǒng)李洼峽組（K1l）（圖1b），這些地層單元的巖石特征比較明顯，其中含有豐富的生物化石，地層的層位明確。段家峽組位于中奧陶統(tǒng)馬家溝組（O2m）灰?guī)r之上、背鍋山組灰?guī)r之下，與上、下地層均為整合接觸，主要由一套淺海陸棚相陸源碎屑巖夾火山碎屑巖構(gòu)成，厚度＞465.8 m。段家峽組富含筆石、珊瑚、腕足、牙形石等化石，據(jù)1∶50 000固關(guān)鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，段家峽組的形成時代為中奧陶世—晚奧陶世早期。背鍋山組整合于段家峽組之上，其上被上三疊統(tǒng)延長組角度不整合覆蓋，主要為一套臺地斜坡相碳酸鹽巖建造，主要巖石為灰色厚層礫屑灰?guī)r、中厚層生物碎屑灰?guī)r夾少許灰綠色粉砂質(zhì)頁巖、角礫狀灰?guī)r等，盛產(chǎn)珊瑚化石，局部地段發(fā)育點礁，厚度變化較大（80～300 m）。背鍋山組的形成時代為晚奧陶世五峰期。李洼峽組是下白堊統(tǒng)六盤山群的一部分，六盤山群在區(qū)域上以角度不整合覆蓋在不同時代的地層之上，李洼峽組在研究區(qū)以斷層與背鍋山組接觸。李洼峽組主要由一套湖相磚紅色泥巖夾磚紅色含礫砂巖構(gòu)成，最大厚度＞960 m，產(chǎn)雙殼類Nipponoaia sengokuensis和植物Onychiopsissp.化石，地層的時代依據(jù)比較充分。

圖1 鄂爾多斯盆地西南部巖漿巖體出露區(qū)及其鄰區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)1∶50 000 固關(guān)鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖修改）Fig.1 Geological map of the study area and its adjacent area（modified after 1：50 000 Guguan regional geological map）

鄂爾多斯盆地西南部的這些脈狀巖漿巖體雖然從區(qū)域上看具有脈狀特征，但是部分出露在背鍋山組礫屑灰?guī)r內(nèi)部的花崗斑巖從小范圍來看還是具有相當大的規(guī)模，脈狀特征并不明顯（圖2a），這也從側(cè)面說明它們并不是真正的巖脈。但是出露在千河河床內(nèi)部的花崗斑巖和輝綠巖體則由于相對比較小，具有明顯的脈狀特征（圖2b、圖2c）。本文的流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r就出露在千河河邊，共有兩個露頭，兩個露頭的周圍都被第四系松散沉積物覆蓋，面積稍大的露頭大小約（3×5）m2，這個露頭上建有一座公路橋的橋墩；面積稍小的露頭大小約（2×3）m2，位于段家峽水庫西北端千河河床內(nèi)，本文的測年樣品就采自這個面積較小的露頭，采樣點坐標為34°56'44.4"N、106°41'52"E，地球化學樣品采自兩個露頭。

本文所采樣品深綠色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)育不太清晰的層理構(gòu)造。在鏡下觀察巖石薄片可見晶屑（約15%）、巖屑（約10%）、玻屑（約5%）和填隙物（約70%），具凝灰結(jié)構(gòu)（圖2e、圖2f）。晶屑主要由斜長石、石英和少量黑云母組成。長石以斜長石為主，次棱角狀，粒徑0.1～0.3 mm。鉀長石部分可見晶型，表面多發(fā)生紅褐色麻點狀蝕變。黑云母多呈拉長彎曲狀，綠泥石蝕變較嚴重，這可能也是巖石外觀呈現(xiàn)灰綠色的主要原因；巖屑主要為長英質(zhì)，粒徑為0.1～0.2 mm，巖屑外圍有蝕變現(xiàn)象；少量玻屑主要呈骨針狀、雞爪狀和弓狀。填隙物主要為火山灰塵，并發(fā)生過一定的硅化作用和方解石化作用，整體為基底式膠結(jié)。結(jié)合手標本與鏡下觀察，再考慮到巖石的SiO2含量在74%～80%之間，本文將巖石定名為流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r。

圖2 研究區(qū)巖漿巖的野外和顯微照片以及近水平的擦痕構(gòu)造露頭照片F(xiàn)ig.2 Photograph of the field outcrops，micrographs and nearly horizontal slickenside of the granite in study area

2 實驗分析方法

用于測年分析的鋯石在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院挑選，鋯石陰極發(fā)光照相（CL）采用美國Gatan 公司的Mono CL3+X 型陰極熒光探頭。鋯石U-Pb 同位素分析在西北大學大陸動力學國家重點實驗室的電感耦合等離子體質(zhì)譜Agilent 7500a 上完成。激光剝蝕系統(tǒng)采用德國MicroLas 公司生產(chǎn)的GeoLas200M。激光束斑直徑為32 μm，激光脈沖頻率10 Hz，能量32～36 mJ。同位素組成采用美國哈佛大學礦物博物館的寶石級鋯石91500 進行外標校正。采用Glitter 和Isoplot 進行數(shù)據(jù)處理和作圖。

樣品的主量和微量元素分析均在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。主量元素的測定采用堿熔玻璃片在日本理學RIX2100XRF 儀上完成，首先將樣品巖石粉末與亞硼酸鋰混合并熔融制成玻璃片進行分析，用GBW07105 作為標樣來監(jiān)控，元素分析誤差＜5%。樣品微量元素在Agilent 公司Agilent 7500a ICP-MS 上分析測定，分析全程采用BHVO-2、AGV-1、BCR-2、G-2 等國際標樣監(jiān)控，多數(shù)微量元素的分析精度和準確度均優(yōu)于5%。對＞1 000 Ma 的年齡值采用207Pb/206Pb 年齡，對＜1 000 Ma 的年齡值采用206Pb/238U 年齡。

3 樣品主量和微量元素地球化學特征

本文10 個樣品的主量和微量元素分析數(shù)據(jù)見表1。樣品均具有高的SiO2含量（73.91%～80.13%，平均為76.91%）。樣品LP05 的燒失量偏大（4.84%），從其含有較高的CaO 含量（4.40%），分析應該是由于方解石化所致，本文在后續(xù)使用此樣品的主量元素數(shù)據(jù)時都已經(jīng)過燒失量校正。Al2O3含量為9.57%～12.14%，鋁飽和指數(shù)ASI（A/CNK）介于0.80～1.18 之間（除樣品LP05 之外），為準鋁—弱過鋁質(zhì)巖石。堿含量偏高，K2O含量1.54%～2.04%，Na2O 含量3.19%～6.18%，ALK（K2O+Na2O）為4.91%～8.22%（平均為5.89%），Na2O/K2O 為1.85～3.03（平均2.29），具鈉質(zhì)火山巖的特征。Fe2O3T含量1.31%～2.24%，MgO 含量0.75%～1.02%，CaO 含量相對較低（除樣品LP05之外，0.33%～1.46%，平均值0.77%），與流紋巖Mg、Fe、Ca 組分通常較低的特點一致。在TAS 火山巖分類命名圖解中，樣品全部落入亞堿性系列的流紋巖區(qū)域內(nèi)（圖3a）；在AFM 圖解上，所有樣品均落在鈣堿性范圍內(nèi)（圖3b），與里特曼指數(shù)σ（0.67～2.19）小于3.3 的特點一致。綜上所述，本文的巖屑晶屑凝灰?guī)r具有高SiO2、較高的堿金屬含量、鈣堿性和準鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的特點。

圖3 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)rTAS 圖解（a）和AFM（b）圖解Fig.3 TAS diagram illustrating（a）and AFM diagram illustrating（b）of the rhyolitic lithic-crystal tuff of the Sanlian village

表1 流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r主量元素/%和微量元素/×10-6分析結(jié)果Table 1 Major element/% and trace element/×10-6 compositions of rhyolitic lithic-crystal tuff

樣品具有相對較高的 REE 總量（152.49×10-6～189.80×10-6，平均 173.4×10-6），與地殼總稀土含量（173.4×10-6）相近。LREE/HREE 為 4.87～7.14，（La/Yb）N為 4.82～6.17，顯示輕稀土富集。稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖表現(xiàn)為“海鷗”型右傾（圖4a），Eu 中等程度的負異常（δEu = 0.48～0.62），其中Eu 負異?？赡苁荅u 能夠類質(zhì)同象替換Ca 進入了分離結(jié)晶的斜長石中所致。從樣品的微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖4b）可以看出，大離子親石元素（K、Rb、U、Th 等）相對富集，而高場強元素如Nb、Ta 等及Ti、P、Ba 元素相對虧損。P 和Ti 虧損經(jīng)常與巖漿源區(qū)磷灰石及鈦鐵礦等礦物的分離結(jié)晶有關(guān)系，Nb-Ta 槽說明原火山巖可能與陸殼有密切關(guān)系。

圖4 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的稀土元素球粒隕石標準化配分圖（a）和微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（b）Fig.4 REE-partition diagram（a）and primitive-mantle normalized spider diagram（b）of the rhyolitic lithic-crystal tuff of the Sanlian village

4 樣品的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡

對測年樣品（樣號LP11）中挑選的60 粒鋯石進行了60 個測點的U-Pb 測年分析，剔除不諧和的測點之后，共有39 個有效測點，所測數(shù)據(jù)見表2。

據(jù)數(shù)素位U-Pb 同石MS 鋯-ICP LA P-MS for zircons from rhyolitic lithic-crystal tuff中巖A-IC灰y L凝屑晶屑巖ata obtained b質(zhì)紋流b isotopic d 2-P表Table 2 U和/%05 68諧度0.23 101.13 101.13 104.10 10.9 98.8 9810 6.38 4.73 10 9.01 10 4.05 10 3.84 10 7.21 10 0.13 10 8.65 10.0 98.8 939.02 101.60 104.52 104.73 10 966122612117661072818111596714 1σ b/238U 4 44 4 44 373 4431 103094 284 11794 443 444 4447 4445 44308 171 970 808 410 43424 44 6P 1σ 20 a/M齡年b/235U 2415121312111817141530161212143047134145 5 44 98 444488 101225 28110 8554 46482 4606 464749 30159 18952 7575 44449 435 207P 46 σ b 1 11 16452209154073546413 662912258930 05826 26 20 1 b/206P 1 47 917 4500 471117 28115 9800 57687 5584 546351 30966 18910 6198 63478 534 207P 57 14467 1018743 0979 7 9392213 0.00 1σ 0.00 0.0021 0.0063 0.0021 0.0018 0.0011 0.0010 0.0010 0.0016 0.0010 0.0069 0.0035 0.0020 0.0026 0.0013 0.000.0010 0.0024 0.00 b/23 8U 12 131257 11621 11652 13756 15 152 20 267 12 0.07 0.07 0.18 0.5512 0.19 0.13 0.0712 0.07 0.07 0.0711 0.0713 0.0741 0.6008 0.3139 0.1622 0.1311 0.0703 0.0734 0.0712 0.07 1σ206P 4 63 8 283 907 661 64182 054 698 246 395 638 461 52138 429 247 858 0522 01值0.03 0.07 0.03比0.02 0.03 0.01 0.03 0.18 0.04 0.02 0.02 0.02 0.04 0.02 0.23 0.03 0.06 0.04 0.02 0.07素5U 633797262515277位0267409075 8898020665328762 35217004934115同b/23 7P 56.949.1 1σ200.55 0.55 0.55 1.91 142.02 1.30 0.58 0.61 0.57 0.57 0.59 194.97 1.57 1.09 1.18 0.54 1.24 0.58 9 38 697877682667323785 0.0025 0.00 0.00 2119 0.0041 0.0017 0.0025 0.0029 0.0025 0.0026 0.0049 0.0027 0.0047 0.0025 0.0019 0.0036 0.0055 0.0023 0.0038 0.0073 0.00 b 6P 79837477728625779669 b/205966646867681990218784089960950103662891 7P 200.05 0.05 0.05 0.07 0.19 0.07 0.07 0.05 0.06 0.05 0.05 0.06 0.22 0.11 0.06 0.06 0.12 0.05 0.12 0.05/U Th 1.11 0.82 1.09 1.32 0.94 0.92 0.54 0.80 1.10 0.82 1.15 1.03 0.40 0.13 1.40 0.70 1.48 1.48 2.39 0.96 3 238U .55.0647 9 1.2 92.7 94 119.85 127.47 115.91 237.97 12.9 876.38 10.9 70.0 83984.22 123.56 484.56 116.75 324.23 106.3 171.58 2076/×10-6 h 2T 2.56.72.34 1.63 0.38 7.783.93.47.281.08.71.983.23.00.41 7.92 3.85 1.07 2.785.8量231094 101711216870115895104962162215264872含Pb*5.2742176456725908 13.5 119.48.2 37.1 97.7 62.9 23.5 10.4 126.90.2 11.2 124.43 108.06 17.5 29.4 50.5 19.3 18.0 30.8 10號點123567810111314151617202124252627測

2和/%38 5表 諧度7.00 2.50 2.47 0.23.6 992.27.2 993.86 6.77 3.14 8.04 3.15 7.45 2.88 7.22 5.41 0.25.9 991.94續(xù)10101010101010101010101010101010 7101271671136113861061797322511 1σ b/238U 3 44 0 80 52 440 440 809 4496 97268 7907 278 445 443 4403 804 4401 4400 169 1997 6P a/M齡年b/235U 1σ20 4 47 18153519332014211822132814362519382112 0 82 63 45447 7902 459756 27256 85274 4896 45473 8258 474602 16998 1899 207P σ b 1 763416 2899088261740184712 7539610 779552421 5 b/206P 7 8708 62510 44791 50700 95286 99929 27653 5377 63886 63205 591699 1840 207P 10 3 11 9 1744635 19578710871977 1σ 0.00 0.00 0.0012 0.00 0.00 27 0.00 1220 0.0084 0.0018 0.0088 0.0009 0.0016 0.0010 0.0029 0.0014 0.0012 0.0062 0.0051 0.0019 0.00 9 b/23 8U 6 1171 2014584 20196 05227 93632 17 37 0.0719 0.070.07 0.1320 0.070.16 0.13 14 0.51 0.13 0.5212 0.07 0.07 0.0720 0.1310 0.0712 0.0718 0.2827 0.3439 0.16 1σ206P 1 89 9 32 384 94 6 125 991 635 744 076 625 019 325 134 052 959 946 075 555 27值比0.03 0.02 0.02 0.07 0.05 0.02 0.03 0.30 0.04 0.32 0.02 0.04 0.02 0.08 0.03 0.02 0.18 0.13 0.03素9 5U 3511217263953556位4631627020694808 4646 131980926661520514同b/23 7P 91.093.0 1σ200.59 1.24 0.56 0.54 1.19 0.55 1.60 141.31 140.61 0.57 0.59 1.24 0.59 0.58 3.84 5.49 1.67 8 31 951382692295442353 0.00 0.00 21 0.00 5632 0.0041 0.0032 0.0020 0.0052 0.0025 0.0054 0.0023 0.0045 0.0024 0.0046 0.0042 0.0032 0.0049 0.0034 0.0019 0.00 b 6P 8788482657931874 b/2006827458547209682358158009860996896239 7P 200.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.05 0.07 0.19 0.07 0.19 0.06 0.05 0.06 0.06 0.06 0.05 0.09 0.11 0.07/U Th 0.86 0.95 1.17 1.15 1.03 1.11 0.46 0.60 1.53 1.22 0.94 0.97 1.10 1.32 1.21 0.93 0.86 0.56 0.80 238U .0 73.489 7 5.1 7190 99 78131.1 18.9 84.4 918.8 15.1 704.17 19.2 87.3 870.06 106.2 15.3 79.1 85.3 95.0 641.71 285.73 31/×10-6 h 2T .8 7 6.22 5.89 7.887.61.15.41.28.04 6.412.91.72.13 5.02 3.364.66.17.11 2.64鉛量2366121120871073422910819617101088551525因含成性Pb*7.928.776216611683722射28.6 14.8 17.8 14.1 10.3 32.5 48.5 45.1 688.85.4 13.0 15.8 14.1 129.63.8 242.07 10.6 71放表號點28313235363739414243444546495051575859Pb*代測

鋯石的粒度較大（60～200 μm），主體呈長柱狀自形，振蕩環(huán)帶比較清楚（圖5）。除第17 測點的Th/U = 0.13 之外，其余各測點的Th/U≥0.4，反映巖漿鋯石的特點。鋯石稀土元素配分模式圖也顯示其具有Ce 的正異常和Eu 的負異常的巖漿鋯石特征。在39 個有效測點中，21 個測點數(shù)據(jù)給出了最大峰值年齡443 Ma（圖6），加權(quán)平均年齡為441.1±3.6 Ma，反映這個時期巖石中發(fā)生過一次顯著的鋯石生長事件，這個時間應該代表巖石的形成時間，這套地層的形成時間為443～441 Ma。

圖5 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r鋯石CL 圖像Fig.5 CL images of some representative zircons

5 討 論

5.1 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的形成時間與構(gòu)造環(huán)境

三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r中的巖漿鋯石給出了443 Ma 的主峰年齡和441 Ma 的加權(quán)平均年齡，該年齡也是鋯石U-Pb 年齡中的最小年齡（圖6），此年齡應該就是巖石的形成年齡。443 Ma 恰好處于晚奧陶世與早志留世分界的時間點，考慮到在這個峰值年齡中實際上還存在小于443 Ma 的年齡（第24、25 和26 等測點的年齡在438～410 Ma之內(nèi)，表2），本文把這套地層劃歸下志留統(tǒng)（蘭多弗里統(tǒng)，S1）。鋯石U-Pb 測年獲得的其它次級峰值年齡（如800 Ma、978 Ma、1 117 Ma 等）的測點數(shù)偏少（圖6），應該是捕獲鋯石年齡，這些年齡在鄂爾多斯地塊和北秦嶺地區(qū)都有明顯反映（Diwu et al.，2015）。

圖6 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r鋯石U-Pb 年齡諧和圖（a）和年齡直方圖（b）Fig.6 Concordia plot（a）and age histogram（b）of detrital analyses from the rhyolitic lithic-crystal tuff of the Sanlian village

在鄂爾多斯盆地西鄰的隴山構(gòu)造帶內(nèi)大量發(fā)育這個時段的巖漿巖，包括基性—酸性火山巖和侵入巖，反映本文的流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r很可能源自研究區(qū)西部在當時發(fā)生的酸性火山作用。如在甘肅省清水縣城南北兩側(cè)分別發(fā)育紅土堡基性火山巖和陳家河中酸性火山巖（443±2 Ma，何世平等，2007a，2007b；447±8 Ma，448±8 Ma，李王曄，2008）、閻家店閃長巖（441±10 Ma，Zhang et al.，2006；440±10 Ma，裴先治等，2007）、草川鋪花崗巖（434±10 Ma，Zhang et al.，2006）和黃門川花崗閃長巖（441±4 Ma，魏方輝，2013）。

大陸地殼中Nb/Ta 比值大約接近11（Rudnick and Gao，2003），而地幔和源于地幔的巖石熔融的巖漿熔體的Nb/Ta 比值為17.5±2.0（Sun and McDonough，1989），研究區(qū)流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的Nb/Ta 比值的變化范圍為11.82～13.11，平均值為12.65，接近于大陸地殼。此外，Th/Ce 比值（平均值為0.15）介于整體地殼和上地殼（分別為0.1 和0.2，Rudnick and Gao，2003），這些均表明研究區(qū)巖屑晶屑凝灰?guī)r的源火山巖可能是大陸地殼部分熔融的產(chǎn)物。樣品的這些微量元素地球化學特征與島弧火山巖相似，其源區(qū)可能受到消減帶流體的影響。此外，樣品的微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖4b）上的曲線與上地殼相似，暗示本文樣品的源區(qū)流紋質(zhì)火山巖應該源自大陸地殼。

樣品在Nb-Y 和Rb-（Nb+Y）圖解（圖7）中均落在火山弧花崗巖一側(cè)，反映與三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r相關(guān)的火山活動很可能發(fā)生于島弧環(huán)境。北秦嶺造山帶和北祁連造山帶分別發(fā)育464～442 Ma 和480～445 Ma 的島弧巖漿活動（王振濤等，2015），三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的形成時間在這兩個島弧巖漿活動的時限之內(nèi)，表明當時在區(qū)域上存在本文流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r發(fā)生的構(gòu)造條件。地學界普遍認為隴山構(gòu)造帶在晚奧陶世—早志留世存在島弧構(gòu)造環(huán)境，但是對于隴山構(gòu)造帶當時的島弧究竟是與北秦嶺造山帶相關(guān)的島弧，還是與北祁連造山帶相關(guān)的島弧，地學界主要有兩種觀點：1）隴山構(gòu)造帶內(nèi)當時的島弧環(huán)境是由北秦嶺洋盆向北俯沖造成的（如Zhang et al.，2006；李王曄，2008；Mao et al.，2020）。Zhang et al.（2006）認為北秦嶺洋盆在奧陶紀向北的俯沖作用誘發(fā)北秦嶺島弧和葫蘆河弧后盆地，葫蘆河（二郎坪）弧后盆地向北俯沖引起閻家店閃長巖（441±10 Ma）和草川鋪花崗巖（434±10 Ma）。李王曄（2008）主張北秦嶺武山地區(qū)存在晚奧陶世（456±3 Ma）、早志留世（440±5 Ma）兩次洋殼消減事件，同時在448±8 Ma 時，隴山地區(qū)清水—紅土堡弧后開始拉張形成。Mao et al.（2020）認為，西秦嶺造山帶內(nèi)部以李子園群為代表的秦嶺洋盆向北俯沖誘發(fā)火山島型的奧陶紀草灘群火山巖和弧后盆地環(huán)境的陳家河群火山沉積巖和葫蘆河群碎屑巖。2）隴山構(gòu)造帶內(nèi)當時的島弧環(huán)境是由北祁連洋盆向北俯沖造成的（如：何世平等，2007b；裴先治等，2007；魏方輝等，2012；魏方輝，2013；尚淵甲等，2021）。本文也支持這種觀點，因為隴山構(gòu)造帶早志留世的弧后構(gòu)造環(huán)境發(fā)生于祁連造山帶與秦嶺造山帶拼合之前。祁連造山帶與秦嶺造山帶以寶雞—天水韌性剪切帶（也稱新陽—伯陽—元龍韌性剪切帶）為界（劉會彬，2007；徐學義等，2008），對該韌性剪切帶內(nèi)糜棱巖中的黑云母進行的40Ar/39Ar 測年得到了347.95±2.17 Ma 和351.70±1.72 Ma 的坪年齡，反映該韌性剪切帶形成于早石炭世（丁仨平等，2009）。隴山地區(qū)的紅土堡變基性巖形成于匯聚板塊邊緣的弧后裂陷—小洋盆構(gòu)造環(huán)境（胡波等，2005）。該洋盆的向北俯沖作用誘發(fā)了北部島弧型的陳家河群中酸性火山巖（何世平等，2007b；裴先治等，2007）和以閻家店閃長巖為代表的島弧型巖漿雜巖（裴先治等，2007；魏方輝，2013）。北祁連洋盆東段向北的俯沖作用在隴山構(gòu)造帶誘發(fā)了以紅土堡群和陳家河群基性—酸性火山巖為代表的弧后盆地環(huán)境，但北祁連洋盆東段在隴山地區(qū)的確切位置目前尚不清楚。值得注意的是，隴山構(gòu)造帶南部赤沙鎮(zhèn)南約4 km，在紅土堡基性火山巖與葫蘆河巖群之間的斷裂帶北側(cè)發(fā)育一套變質(zhì)超基性—基性巖系，變質(zhì)玄武巖具有N-MORB 的地球化學特征，可能是被肢解的蛇綠巖殘片，是北祁連洋盆東段在隴山構(gòu)造帶的遺跡（徐學義等，2008）。在赤沙鎮(zhèn)西北方向約40 km 的望家坡地區(qū)也發(fā)育類似的香山店超基性巖（地質(zhì)部陜西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊二十一分隊，1968③地質(zhì)部陜西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊二十一分隊. 1968. 1∶200 000 I-48-XVII（香泉幅）礦產(chǎn)圖及其區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.）。

圖7 三聯(lián)村巖屑晶屑凝灰?guī)r構(gòu)造環(huán)境判別圖Nb-Y 圖解（a）和Rb-（Y+Nb）圖解（b）（底圖據(jù)Pearce et al.，1984；Pearce，1996）Fig.7 Nb-Y diagram illustrating（a）and Rb-（Y+Nb）diagram illustrating（b）of the rhyolitic lithic-crystal tuff of the Sanlian village（base map after Pearce et al.，1984；Pearce，1996）

5.2 三聯(lián)村流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r東西兩側(cè)大地構(gòu)造環(huán)境對比分析

本文在鄂爾多斯盆地西南緣識別出來443～441 Ma 流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r，這套巖石東西兩側(cè)在這個時段的巖石組成和大地構(gòu)造環(huán)境等方面存在顯著的差別，反映這套巖石存在于二者的過渡部位。

這套流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的西部是隴山構(gòu)造帶（圖1a）。如前文所述，隴山構(gòu)造帶內(nèi)大量發(fā)育443～441 Ma 前后的巖漿巖（如紅土堡基性火山巖、陳家河巖群酸性火山巖、閻家店閃長巖、草川鋪花崗巖和黃門川花崗閃長巖等），正處于由北祁連洋盆東段向北俯沖誘發(fā)的弧后盆地環(huán)境。隴山構(gòu)造帶在強烈伸展的構(gòu)造活動環(huán)境下，巖漿活動從基性到酸性，巖漿作用幾乎遍及整個隴山構(gòu)造帶。在隴山構(gòu)造帶中部地區(qū)還發(fā)育下志留統(tǒng)葫蘆河群碎屑巖地層。葫蘆河群是在祁連造山帶東段葫蘆河流域的秦安—清水地區(qū)出露的一套低角閃巖相—綠片巖相變質(zhì)陸緣碎屑巖組合。裴先治等（2012）對葫蘆河群以及侵入其中的花崗巖的地質(zhì)年代學研究結(jié)果表明，葫蘆河群沉積時代限定為447～434 Ma，主體形成時代為早志留世。

這套流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的東側(cè)是鄂爾多斯地塊（圖1a）。鄂爾多斯地塊缺失志留系，大部分地區(qū)都是上石炭統(tǒng)本溪組海陸交互相細碎屑巖平行不整合覆蓋在中奧陶統(tǒng)馬家溝組臺地相碳酸鹽巖之上，在渭北隆起局部發(fā)育上奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M深水斜坡相濁流、重力流成因的細碎屑巖夾泥質(zhì)灰?guī)r和唐陵組重力流成因的粗碎屑巖。在研究區(qū)附近發(fā)育中-上奧陶統(tǒng)段家峽組臺緣斜坡相碎屑流、濁流沉積巖和上奧陶統(tǒng)背鍋山組臺地前緣斜坡及深水斜坡—海槽相角礫灰?guī)r（圖1b）（周書昌，2011；龐軍剛等，2019）。在研究區(qū)西北方向約160 km 的海原縣南部屈吳山（包括西華山和南華山，參見圖1a）發(fā)育少量上志留統(tǒng)旱峽組（S3h）陸緣濱海相粗碎屑巖建造，主要由一套磚紅色—褐紅色細粒長石石英砂巖夾少量含礫砂巖、中細礫巖組成，最大厚度633 m，角度不整合覆蓋在古元古界海原群變質(zhì)巖和早古生代花崗閃長巖之上，其上被中泥盆統(tǒng)雪山群平行不整合覆蓋（寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1990；李紅宇等，2009）?？梢姸鯛柖嗨沟貕K西南緣在中奧陶世—志留紀期間與隴山地區(qū)的同時代地層在巖石組成和形成環(huán)境等方面均具有顯著差異。鄂爾多斯地塊在中-晚奧陶世主體處于構(gòu)造活動相對比較穩(wěn)定的臺地相沉積環(huán)境，在邊緣地帶發(fā)育斜坡相重力流和濁流沉積，在志留紀時基本處于非沉積狀態(tài)；而隴山構(gòu)造帶在晚奧陶—早志留世則處于強烈的構(gòu)造活動環(huán)境，巖漿活動十分普遍，在隴山構(gòu)造帶中南部發(fā)育以葫蘆河群為代表的沉積作用。

本文流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r西部的隴山構(gòu)造帶在晚奧陶—早志留世期間強烈的構(gòu)造活動沒有能夠顯著地影響東部的鄂爾多斯地塊，暗示流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r所在地區(qū)當時正好處于西部活動區(qū)域與東部穩(wěn)定區(qū)域的過渡地帶。沿著本文研究區(qū)近南北向分布的中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M、中-上奧陶統(tǒng)段家峽組和上奧陶統(tǒng)臺地前緣斜坡碎屑流和重力流沉積也從沉積學的角度說明當時在隴山構(gòu)造帶與鄂爾多斯地塊之間存在一個近南北展布的深海槽，正是這個深海槽隔開了西部的隴山構(gòu)造帶和東部的鄂爾多斯地塊，使隴山地區(qū)強烈的構(gòu)造活動幾乎沒有影響到鄂爾多斯地塊，使二者呈現(xiàn)出幾乎完全不同的沉積—構(gòu)造格局。

6 結(jié) 論

（1）鄂爾多斯盆地西南緣固關(guān)鎮(zhèn)三聯(lián)村地區(qū)發(fā)育流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r，其形成時間為443～441 Ma，這是在鄂爾多斯盆地西南緣地區(qū)初次識別出來的下志留統(tǒng)地層。

（2）流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r具有弧后盆地巖漿巖的地球化學特征，推斷火山碎屑應該來自隴山構(gòu)造帶內(nèi)同時代的酸性火山作用。

（3）流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r沉積于近南北向展布的深海槽之中，這個深海槽東西兩側(cè)在晚奧陶世—早志留世呈現(xiàn)出來完全不同的構(gòu)造活動性，使西部隴山地區(qū)強烈的構(gòu)造活動幾乎沒有影響到東部的鄂爾多斯地塊，二者呈現(xiàn)出來完全不同的沉積—構(gòu)造格局。