梁天意,刘敬党,李猛猛,王 刚,李 琛,王 利

1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000 2.辽宁省化工地质勘查院有限责任公司，辽宁 锦州 121000

0 引言

兴蒙地区是华北板块与西伯利亚板块以及之间各微地块相互碰撞、拼合、隆起最活跃的地区之一，两大板块之间的演化过程也直接影响到古亚洲洋的消亡，东北地区陆洋演化与动力学机制密切相关。而关于两大板块的闭合时间与闭合位置以及整个地区的地质演化过程，地质界长期存在比较大的争议。

对于两大板块缝合带的位置：第一种观点两大板块的缝合带位于贺根山—黑河一线[1-2]；另一部分学者认为缝合带位于西拉木伦河—延吉一线，并以该地区蛇绿岩作为代表性标志[3-4]。而二者的拼合时间，也就是古亚洲洋消亡的时间也存在不同的看法：一种观念认为古亚洲洋闭合时间为早石炭世或更早，在这之后兴蒙地区进入封闭环境下残余洋盆的演化阶段[5-7]；另一种说法认为两大板块之间通过不断地增生，逐渐将之间的众多微地块进行拼合，最后形成一个完整的大陆，这个过程一直持续到晚二叠世至早—中三叠世[8-11]。

众多学者也对整个兴蒙地区的地质演化进行了研究。徐备等[12]从已有的同位素年龄、岩石建造和地层等方面进行分析，认为古亚洲洋在早古生代闭合，晚古生代进入了伸展阶段，而二叠纪存在类型多变的沉积环境，包括陆相沉积、海相沉积和海陆交互相沉积，这种现象持续到晚二叠世，才出现主动裂谷带。邵济安等[13-15]对古亚洲洋演化和东亚陆缘构造进行了分析。Xiao等[16]认为古亚洲洋南段存在古生代加积楔，大洋俯冲作用一直持续到晚古生代末期。张兴洲等[17]认为华北板块与不列亚—佳木斯古陆块在早石炭世拼合为一体，随后又与额尔古纳—兴安地块相拼合。刘永江[18]认为古亚洲洋向北测的“佳蒙地块”俯冲，这样形成了晚古生代弧花岗岩以及贺根山洋的开合。

本次研究针对大兴安岭中段地区林西组进行了年代学研究，总结该地区沉积地层的年龄谱系特点及碎屑锆石物源特征规律，并结合林西组的地层结构及沉积环境特征，分析该地区晚二叠世沉积演化规律，获取该地区最新的地质资料，为整个兴蒙地区晚二叠世的沉积演化及古环境特征提供新的地质依据，也为古亚洲洋的碰撞拼合时限提供新的证据。

1 地质概况及样品特征

研究区位于大兴安岭中段兴安地块内，归属于内蒙古东部扎赉特旗管辖，二连—贺根山—扎兰屯构造带于研究区南侧通过，该地区也是西伯利亚板块东南缘陆壳增生带的组成部分。研究区内晚古生代、中生代地层较发育，其中晚古生代地层变形相对明显。同时区内也分布大量侵入岩，时间从早中生代至晚中生代均有分布(图1)。

林西组主要分布于研究区东南部的乌兰哈达—巴格布拉克乌兰一带，总体北东向展布，与下伏格根敖包组及上覆玛尼吐组均为角度不整合接触。根据岩石学及化石特征，认为林西组早期具有海相或海陆交互相特征，后期随着环境的改变，又逐渐完成了向以河湖相为主的陆相沉积环境的转变。本次根据岩石组合及沉积规律将研究区内林西组分为4个岩性段：一段(P3l1)主要岩性为灰绿、灰黄色中层中粒长石砂岩、灰色粉砂岩、灰紫色薄—中层长石砂岩，夹核形石灰岩，同时多层砂岩中含有海绿石；二段(P3l2)主要岩性为灰黑色粉砂岩、灰黑色长石岩屑砂岩和灰黑色粉砂质板岩等，产Palaeanodontasp，Palaeomutelasp等，其中长石岩屑砂岩中含海绿石；三段(P3l3)主要岩性为灰紫色、黄绿色、灰黄色及灰褐色薄—中层中粒长石岩屑砂岩和含砾长石岩屑砂岩等，偶夹紫红色薄层长石岩屑砂岩等；四段(P3l4)主要岩性为灰绿色、灰黄色薄—中层含砾长石岩屑砂岩夹灰绿色厚层复成分细砾岩、细砂岩和灰色薄层粉砂岩等，产Paracalamitesfrigidus，部分长石砂岩含海绿石。

1. 第四系；2. 白垩系白音高老组；3. 侏罗系玛尼吐组；4. 侏罗系万宝组；5. 三叠系哈达陶勒盖组；6. 二叠系林西组；7. 石炭系格根敖包组；8. 白垩纪花岗闪长斑岩；9. 白垩纪石英闪长岩；10. 三叠纪二长花岗岩；11. 锆石采样位置及样品号；12. 贺根山—黑河缝合线；13. 新林—头道桥断裂；14. 地名。

图1 研究区地质简图

Fig.1 Geological sketch map of the study area

本次样品采集位于林西组上部四段内(图2)，采样编号为TW19。岩性为细中粒长石岩屑砂岩，圆状、椭圆状—次棱角状，颗粒支撑、基底式胶结，粒径为0.063～0.500 mm，以细中砂为主，碎屑的成分石英约为25%，长石约为35%，岩屑约为40%以及少量黑云母。其中：石英具波状消光；长石主要为斜长石及少量的钾长石，斜长石普遍遭绢云母化作用，钾长石遭泥化作用；黑云母呈片状，多数遭脱铁化作用；岩屑主要为泥岩屑、硅质岩屑、安山岩屑和凝灰岩屑；胶结物主要为铁质、硅质及钙质，分布于碎屑颗粒之间。杂基主要由黏土矿物组成，黏土矿物为显微细鳞片状均匀分布，少部分黏土矿物重结晶成显微细鳞片状的绢云母(图3)。

1. 长石石英砂岩；2. 长石岩屑砂岩；3. 含砾长石岩屑砂岩；4. 复成分砾岩；5. 粉砂岩；6. 泥质粉砂岩；7. 泥质粉砂质长石岩屑砂岩；8. 含砾粗砂岩；9. 采样点及样品号。

图2 研究区样品采集剖面图

Fig.2 Profile of sample collection in the study area

2 分析方法

本次碎屑锆石挑选工作在河北省廊坊市区域地质调查研究院进行，采用磁选和重液分选方法选出不同粒级的锆石，然后将锆石晶体进行制靶操作。锆石阴极图像采集(CL图像)由北京锆年领航科技有限公司完成。北京科荟测试技术有限公司完成LA-ICP-MS锆石U-Pb定年工作，本次定年工作采用德国生产的Jena elite激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪，激光器型号是美国生产的Newwave193-UC。根据锆石的阴极发光图像、投射光图像选取无包裹体、没有裂隙的锆石位置，采用193 mm准分子激光器对锆石表面进行剥蚀，激光剥蚀直径为25 μm，剥蚀频率10 Hz。氦气作为剥蚀过程中剥蚀物质的载气，将剥蚀物质运送至质谱仪进行测试分析。ICP-MS的高频发射器功率为1 200 W，冷却气为氩气，频率为9 L/min，采用锥的材质为镍，分析的积分时间共40 s，空白采集时间为30 s。样品数据处理以NIST610和GJ-1作为内部锆石标准，软件使用ICP-MS Data程序和Isopolot程序进行分析和作图[19-21]。

3 测试结果

本次共挑选100颗碎屑锆石进行试验，测试结果有效数据为98个，其中TW19-59和TW19-89为无效数据。CL阴极发光图像(图4)显示，本次挑选的锆石，粒径在50～200 μm之间，锆石颗粒基本呈自形—半自形，极少数呈浑圆状。大部分锆石保留了岩浆锆石的特点，主要为短柱状、长柱状、双锥状，具有清晰的岩浆振荡环带。少部分锆石晶体出现了不同程度的磨蚀现象，边缘出现了破碎，个别锆石具有增生边。Th/U值也反映了锆石成因不同[22]，一般认为岩浆锆石的Th/U值大于0.4，而变质锆石的Th/U值更低[23]。通过本次试验数据，大部分锆石的Th/U值均大于0.4，只有TW19-23、TW19-43、TW19-44、TW19-61、TW19-98的Th/U值小于0.4(表1)。综合研究表明，这些锆石整体表现为岩浆锆石特点，极少数表现为变质锆石特点。

本次经过测试的碎屑锆石年龄大部分在谐和曲线上，部分结果偏离曲线(图5a、b)，年龄范围为(2 552.3±22.5)～(227.6±5.4)Ma，时间跨度较大。测试数据按年龄值和频率分布特征大致分为以下几组：1)206Pb/238U年龄集中分布在(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma之间，加权平均年龄为(253.4±1.5) Ma，锆石数量为54个，占锆石总数的55%；2)206Pb/238U年龄集中分布在(306.8±3.3)～(296.1±4.1)Ma之间，加权平均年龄为(301.9±4.2)Ma，锆石数量为7个，占锆石总数的7%；3)206Pb/238U年龄集中分布在(380.1±4.5)～(319.8±7.4) Ma之间，加权平均年龄为(345.3±6.0)Ma，锆石数量为10个，占锆石总数的10%；4)206Pb/238U年龄集中分布在(475.2±6.2)～(413.8±7.9) Ma之间，加权平均年龄为(443.3±6.1) Ma，锆石数量为9个，占锆石总数的9%；5)206Pb/207Pb年龄集中分布在(1 920.0±16.2)～(1 768.6±14.6) Ma之间，加权平均年龄为(1 881±41)Ma，锆石数量为7个，占锆石总数的7%；6)其余年龄较分散，主要分布于分组年龄附近，无法参与成图，主要的单点年龄为(808.2±9.7)、(969.9±11.6)、(2 125.6±24.5)和(2 552.3±22.5) Ma等。

本次参与试验的锆石，最年轻的一颗锆石年龄为(227.6±5.4)Ma。最年轻的一组锆石年龄为(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma，该组中最年轻的一颗锆石年龄为(246.1±3.1)Ma，加权平均值为(253.4±1.5)Ma，MSWD=0.69，置信度为0.88。表明研究区林西组主体的沉积时间晚于(253.4±1.5)Ma，代表林西组的沉积下限。

4 讨论

4.1 地层沉积时代

林西组在整个兴蒙地区均有分布，在大兴安岭地区有3个比较大的沉积中心，本次研究区主要为大兴安岭中段的沉积中心。前人通过大量的碎屑锆石测年研究，大致限定了兴蒙地区林西组的沉积时限。

张海华等[24]在内蒙古巴林左旗碧流台地区采集一套原定为下二叠统的碎屑岩，经过碎屑锆石测年显示最年轻的锆石年龄为298～253 Ma，峰值年龄为266 Ma，限定了地层的沉积时限，并将该地层划为上二叠统林西组。郑月娟等[25]在阿鲁科尔沁旗陶海营子剖面采集的碎屑锆石，年龄显示林西组的沉积下限为253 Ma。韩杰等[8]在林西地区采集了长石石英砂岩进行测试，结果显示林西组沉积的年龄下限为256 Ma。王丹丹等[26]则认为林西组的沉积下限为257.0～253.0 Ma，上限为242.5～238.0 Ma，且存在多物源混合的特征。陈树旺等[27]在内蒙古科右旗—突泉地区采集到一套缺少化石、遭受接触变质的碎屑岩，之前曾被划归为索伦组，经过碎屑锆石测试，显示年龄为354～255 Ma，年龄峰值为263 Ma，反映该地层所形成的时代下限为263 Ma，应为林西组。秦涛等[28]在内蒙古扎兰屯地区采集林西组板岩和粉砂岩样品，显示林西组的沉积年龄不会早于中二叠世罗德阶(273.3 Ma)。朱俊宾等[29]在林西地区采集的碎屑锆石，年龄显示主要集中在石炭纪—晚二叠世(336～260 Ma)，早古生代—晚古生代(372～528 Ma)、中—新元古代(1 600～669 Ma)和新太古代—古元古代(2 534～1 600 Ma)。

图4 扎赉特旗地区林西组砂岩部分锆石CL图像及年龄

图5 扎赉特旗地区林西组砂岩锆石U-Pb谐和图(a)及加权平均年龄直方图(b)

本次在扎赉特旗西北部地区林西组上部采集的砂岩碎屑锆石显示多个峰值年龄，其中较为集中的一组锆石年龄为(260.7±3.6)～(246.1±3.1) Ma，加权平均值为(253.4±1.5)Ma，该年龄代表研究区林西组主体的沉积时间晚于(253.4±1.5)Ma，为该地区林西组的沉积下限，表明该地区林西组开始沉积的时代不会早于晚二叠世长兴阶。研究区内并未见其他二叠系，林西组沉积相对独立，与上覆地层呈不整合接触，具有明显的沉积间断及剥蚀。本文样品采集位于林西组顶部，年龄代表了林西组顶部的沉积时限，同时林西组底部含有海相的核形石灰岩及双壳类、植物化石，说明林西组存在多个沉积相的转变。该加权年龄的平均值与林西地区的官地剖面的年龄260～250 Ma较为接近[8,24-26]，其锆石的年龄组成与朱俊宾等在林西地区采集的碎屑岩锆石年龄较为一致[29]，本次采集的锆石年龄最年轻的一颗锆石年龄为(227.6±5.4)Ma，说明该地区林西组的沉积上限时间很可能已经延伸到了三叠纪。

4.2 物源特征

内蒙古扎赉特旗西北部地区的林西组砂岩碎屑锆石的年龄组成可进一步分为4组：上泥盆世—晚二叠世(380.1～246.1 Ma)，寒武纪晚期—志留纪(489.0～413.8 Ma)，中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)，古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)。

1)上泥盆世—晚二叠世(380.0～246.1 Ma)

这部分锆石年龄为测试数据的主体年龄，锆石数量75个，占比约为76%，含多个峰值年龄，包括253.2、299.4、314.7和375.8 Ma等。其中年龄最多的锆石主要集中在274.0～246.0 Ma，数量为57个，这些锆石大部分呈柱状，磨圆度较差，表现为岩浆锆石特点，锆石轮廓线与生长环带切割明显，并未经过长距离的搬运，说明在这些锆石主要来自中二叠世—晚二叠世的火成岩，表明在这段时间出现较明显的岩浆活动。这与研究区南部广泛分布的大石寨组火山岩年龄相当[30-31]。郑月娟等[25]在巴林右旗地区获得了250 Ma的凝灰岩的年龄数据；同时在林西大部分地区都分布着大石寨组火山岩，年龄基本在280 Ma左右[32]。李益龙等[33-34]在林西县双井子镇发现的花岗质片麻岩，显示年龄为264和271 Ma，当地的闪长岩年龄为286 Ma。秦涛等[28]在扎兰屯地区林西组粉砂质泥质板岩碎屑锆石中也测定了相似的年龄分组。贺宏云等[35]在扎赉特旗老山门地区也发现了240 Ma左右中基性火山岩和花岗岩。但是研究区内并没有大石寨组火山岩的分布，区域上晚二叠世大兴安岭已经进入抬升剥蚀阶段[36]，扎兰屯地区的林西组该年龄范围内的锆石应该主要来源于较南侧的蘑菇气—索伦—大石寨早二叠世火山岩[28]。因此，推测本区该年龄组的锆石来源应该为南侧的西拉木伦河北部地区的火山岩。

研究区晚泥盆世—早二叠世锆石数量为18个，占比为18%左右。该时期锆石在整个大兴安岭都有分布，东北地区也存在该时期的火山活动。二叠纪花岗岩在内蒙古中东部分布广泛，北部从二连浩特一直延伸到黑龙江漠河地区，主要为碱性花岗岩[37-38]。辛后田等[39]在东乌旗宝力高庙组火山岩中测定了320～305 Ma的锆石年龄，苏尼特右旗本巴图组也存在337～304 Ma的火山岩[40]，鲍庆中等[41]在内蒙古白音高勒地区测得了石炭纪石英闪长岩的年龄为323～313 Ma，刘建峰等[42]在西乌旗南部石英闪长岩中采集的锆石年龄为325～322 Ma，另外，在大兴安岭中北段的扎兰屯、牙克石和华北板块北缘也有类似的花岗岩[43-44]。古地磁资料也表明，华北板块与西伯利亚板块于晚二叠世已经开始碰撞、拼合[45]。研究区内也大量分布了早石炭世侵入岩和晚石炭世格根敖包组火山岩，年龄为352～293 Ma(另文发表)。

通过以上数据可以看出，华北板块与西伯利亚板块在晚二叠世至早三叠世发生了拼合，位置基本位于西拉木伦—延吉一线，同时根据碎屑锆石年龄特征，299.7～246.1 Ma锆石占总数的约62%，这与该时期发生在碰撞带附近的岩浆事件相吻合。西拉木伦—长春延吉一线在该时期经历了强烈的隆升作用，也成为较理想的物源区。

2)寒武纪晚期—志留纪(489.0～413.8 Ma)

这一时期的锆石数量较少，为10个，存在两个峰值年龄，444和437 Ma。本组锆石多呈柱状，磨圆度差，且锆石的轮廓线与锆石生长环带切割明显，仅个别存在细微切割现象，表明锆石整体并未接受长距离的搬运。这一时期的岩浆活动在内蒙古东部及整个东北地区都有发现，在华北板块北缘也有分布。481～450 Ma年龄的锆石可能来自于佳蒙地块基底变质岩或是西乌旗本巴图组火山岩[46-48]，温都尔庙地区也证明存在早古生代板块俯冲的岩浆岩[49-51]，而苏尼特左旗地区的辉长岩年龄为483 Ma、石英闪长岩的年龄为480 Ma、英云闪长岩的年龄为471 Ma[52-53]，白乃庙地区也测得了445～430 Ma的花岗闪长斑岩[54-55]，索伦山地区的闪长岩的年龄也约为438 Ma[56]，该时期东北地区也发现了古生代早期的花岗岩(520～480 Ma)[57-58]。裴福萍等[59]测得松辽盆地变质岩基底的年龄为427和455 Ma，佳木斯地块和华北板块北缘也存在该时期的杂岩[60-61]，这一时期的岩浆活动可能主要与古亚洲洋自身的裂解、伸展等活动有关，碎屑锆石主要来源于此次活动的蛇绿岩和岩浆岩带[26]。

通过以上分析，研究区内的489.0～413.8 Ma的碎屑锆石主要来自内蒙古白乃庙、索伦温都尔庙等地区，同时也不排除来自佳木斯地块和华北板块北缘物源的可能。

3)中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)

华北克拉通内的中元古代岩浆事件较少，但是兴蒙造山带内却存在相应的岩浆活动，本次有效年龄仅为3个，年龄分别为808、969、1 239 Ma，分布较分散，锆石生长环带明显，并见明显的切割，推断该部分锆石具有近源性。额尔古纳变质杂岩存在这个区间内的年龄[62]，西伯利亚南部的岩浆岩的年龄也位于850～700 Ma范围内[63]，克旗地区的基性火山岩中也存在950～760 Ma的继承性锆石[64]，与此类似的年龄还有佳木斯地块麻山群变质沉积岩、松辽盆地基底火山岩Hf的年龄[60,65]。西乌旗地区的本巴图组[48]、哲斯组[66]、林西组[8,25,67]均发现有该年龄范围内的锆石。同时在东北地区也发现了相应的碎屑锆石或继承锆石[68]。

该时期有效锆石年龄较少，说明这一时期的锆石应主要来源于兴蒙造山带内部，不排除东北地区各板块为物源区的可能性。

4)古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)

该年龄范围内存在锆石9个，占比约9%，该部分锆石切割线较为明显，锆石较为破碎，反映轻微变质。这一时期的锆石具有显著的时代特点，存在1 822 Ma的峰值年龄。在整个区域地质背景情况下，华北克拉通有两次重大的造热事件，分别为1.8和2.5 Ga[69-70]，在华北克拉通存在较为古老的2.5 Ga的变质基底，而1.8 Ga的热事件主要为整个华北板块的伸展作用，在整个伸展过程中，出现了非常普遍的岩浆活动，多为基性岩浆，并且这一时期的岩浆活动并非造山运动，这两期的岩浆活动在整个华北板块都有发育，但是在兴蒙造山带内却没有任何发现。该时期的碎屑锆石很有可能与华北克拉通这两次岩浆活动有关[29]。

近年来在东北地区锡林郭勒杂岩体和双井微地块混合岩以及西乌旗地区的沉积岩也发现了相关报导[47,71-72]，这也可以表明东北地区也存在该时期相同的古老结晶基底，东北地区也许可以作为研究区该时代范围内碎屑锆石的来源。

根据锆石形态及特征，综上分析认为，该地区林西组沉积具有多物源特征，沉积主体的来源应主要为西拉木伦—延吉一线，该时期锆石占比超过一半以上，其余锆石来源主要为兴蒙造山带内部和华北板块北缘，也不排除东北各地块作为物源区的可能性。本次锆石年龄存在比较明显的1.8和2.5 Ga碎屑锆石，很大程度上该时代的锆石有可能来源于华北板块北缘比较典型的岩浆事件，本次获得的锆石年龄最年轻的一组为(260.7±3.6)～(246.1±3.1)Ma，加权平均年龄为(253.4±1.5)Ma，代表了该地区林西组沉积下限年龄，时代应为晚二叠世晚期，同时说明在此之前西伯利亚板块与华北板块已完成了拼合，古亚洲洋消失。

4.3 地质意义

兴蒙地区是古亚洲洋闭合的最后场所，是两大板块最终拼合的位置，而林西组的沉积时代恰恰在这个重要的时间节点上，多数学者认为两大板块是在晚二叠世至早—中三叠世最后拼合[73-74]。

韩杰等[8]在对林西地区官地—翟家沟剖面研究过程中，测得碎屑锆石最年轻的年龄为256 Ma，同时认为华北板块并不是其物源区，因此认为古亚洲洋在晚二叠世并没有闭合。在这里，比较有特殊意义的是1.8和2.5 Ga两个时期的锆石年龄，因为这是华北板块北缘比较有代表性热事件，在大兴安岭中段龙江地区的林西组和老龙头组碎屑锆石中均发现了1.8 Ga的年龄信息，同时锆石显示出变质特征[75-79]；而在林西地区南部地质调查过程中，采集到的长石岩屑砂岩的锆石最年轻年龄为278 Ma，同时具有比较典型的1 800、2 500 Ma的年龄信息。郑月娟等[25,72]在林西地区通过碎屑锆石年龄测试，认为林西组的沉积下限为253 Ma，物源显示同时具有1 800、2 500 Ma等代表华北板块北缘的岩浆热事件锆石。这些证据都可以表明两大板块在晚二叠世已经闭合，古亚洲已经消失。

近年来，在东北地区也发现了大量大于1 000 Ma的碎屑锆石年龄，例如兴华渡口群的变质碎屑锆石[10]、锡林郭勒杂岩的碎屑锆石[71]、松辽盆地南部基底碎屑锆石和捕获锆石等岩浆锆石[59,80]。有学者对这些锆石的原因提出了质疑，有的认为东北地区存在时代比较久远的结晶基底[81-82]，但是更多学者认为这些锆石基本都来源于华北古老克拉通结晶基底，通过后期的岩浆活动被其他地块捕获[9，56]。笔者认为研究区的这一部分锆石应主要来源于华北板块北缘，少部分锆石来自于兴蒙造山带内部。

林西组最早被确定为陆相沉积，黄本宏等[83-84]认为该沉积层位一套陆相湖盆沉积。余和中等[85]认为在早二叠世末至晚二叠世初，松辽盆地及其周边开始上升隆起，海水逐渐退出，结束了该区域复杂的海陆变迁史，开始进入陆相沉积阶段。李福来等[86]在前人研究的基础上，通过地球化学方法对林西组的沉积环境进行了分析研究，通过化学指标的数据分析，认为林西组为开阔的淡水环境，主要为陆相沉积体系。张兴洲等[17]认为华北板块与佳蒙地块在晚二叠世末至早三叠世初发生了碰撞，残余洋盆逐渐消失，形成了陆相沉积盆地。郑月娟等[87]在大兴安岭中段林西组组内发现了介形虫化石，也认为林西组为陆相沉积。

最近几年，随着对林西官地—翟家沟剖面和陶海营子剖面等典型的林西组剖面的综合研究以及其他地区林西组的调查研究，特别是同位素测年数据和生物化石的采集，对林西组沉积环境和沉积时间又产生了新的认识。

张永生等[88-89]在林西组上部发现了海相化石，同时在中上部发现了叶肢介化石，不仅证明了林西组晚二叠世时代的确定，同时也说明兴蒙地区在晚二叠世仍属海相或以海相为主的沉积环境。翟大兴等[90-91]根据古生物、沉积构造与岩相和地球化学等资料，认为林西组主体为海相，存在海陆过渡相，将林西组的沉积环境划分了滨海、半深海、三角洲前缘、浅海和滨海的演变顺序，利用碳、氧同位素等特征判断兴蒙—吉林一带在晚二叠世存在狭长的海盆，林西组灰岩沉积环境为海水近岸带，水体总体上存在海水、河水和大气降水3个来源。

特别是本次在大兴安岭中段地区地质调查过程中，首次在林西组发现了海相核形石灰岩(图6)[92]。该地区的核形石灰岩共4层，其中1—3层位于林西组一段内，第4层位于二段内。但是根据野外实际调查结果，第3、4层核形石出露情况不理想，且存在明显的硅化现象，而第1、2层核形石出露情况良好，与围岩整合接触，界线清晰，沉积情况稳定。通过岩石学研究，核形石灰岩具有藻菌类钙化核心，而包壳则具有比较明显的明暗条纹交替排列的特点，说明核形石在形成时处于近岸的碳酸盐台地边缘的浅滩环境。而根据地球化学数据，第1、2层核形石灰岩的锶含量、锶钡比等其他元素的含量及比值，特别是两层灰岩主量元素的变化，表明林西组早期为滨浅海相，随着核形石形成的外界环境发生改变，温度升高，特别是淡水河流的不断注入，导致水体盐度降低，水体开始淡化，以CaO、MgO为代表的水体自身沉积产物逐渐减少，而以SiO2、Al2O3、TFe2O3和TiO2等陆源碎屑物质逐渐增多，整个沉积环境向陆相转变，以河湖相沉积为主(另文发表)。

图6 研究区核形石灰岩产出特征(a)及镜下特征(b)

这也与之前通过对古地理研究中，将林西组划分出碳酸盐台地、三角洲相、浅海陆棚相和深水盆地相4种类型相互印证[93]。这也说明兴蒙海槽在晚二叠世大兴安岭中段地区仍然存在，随着古亚洲洋的彻底闭合，林西组的沉积环境也发生了变化，整个林西组的沉积时间一直持续到早三叠世甚至更晚。龙江地区的老龙头组与林西组呈整合接触关系，二者都存在1 800 Ma的年龄信息[94]，但老龙头组是典型的陆相沉积。通过研究分析，林西组作为海陆相过渡阶段，存在多个沉积相的转变。

笔者认为，华北板块与西伯利亚板块应该是在晚二叠世之前完成了碰撞、闭合，同时古亚洲洋封闭，兴蒙海槽正式形成。但是在完成碰撞、拼合后，其增生部位持续进行俯冲作用，这个俯冲作用可能一直持续到三叠纪早期，大兴安岭地区仍以或部分仍以海相环境为主，整个兴蒙地区的沉积环境经历了从海相—海陆过渡相(林西组)—陆相(老龙头组)的转变。

5 结论

1)根据本次在大兴安岭中段扎赉特旗地区所测碎屑锆石的U-Pb年龄显示，该沉积层的年龄为(253.4±1.5)Ma，时间为晚二叠世，代表了该地区林西组的沉积年龄下限。

2)该地区林西组具有多物源混合的特征，U-Pb年龄区间为(2 552.3±22.5)～(227.6±5.4) Ma，时间跨度较大，根据锆石年龄的集中表现大致分为4组，分别为上泥盆世—晚二叠世(380.0～246.1 Ma)，寒武纪晚期—志留纪(489.0～413.8 Ma)、中元古代—新元古代(1 239.5～808.2 Ma)、古元古代(2 554.0～1 784.3 Ma)，表明沉积主体的来源应主要为研究区南部的西拉木伦—延吉一线，其余锆石，特别是1.8和2.5 Ga的碎屑锆石更有可能来自华北板块北缘，部分锆石来源于兴蒙造山带内部，且存在东北各地块作为物源区的可能。

3)本次碎屑锆石的年龄谱值特征表明，华北板块和西伯利亚板块在晚二叠世(253.4±1.5 Ma)之前已经完成碰撞、拼合，古亚洲洋已经闭合，兴蒙海槽形成。林西组海相核形石的发现表明晚二叠世大兴安岭中段地区应仍以海相环境为主，直到三叠纪早期才逐渐转变为陆相沉积环境。