辽西阜新夏家沟地区新元古界殷屯组发现的意义

卢崇海，刘振伟，曹煜昊，李 彪，徐 耸，关树野，陈历佳，卢思桥

1.辽宁省矿产勘查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110031；2.辽宁省地质矿产研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110032

0 引言

笔者于2020年4月在对辽西夏家沟地区中元古界长城系常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组进行野外考察过程中，在阜新夏家沟地区发现新元古界北方南华系殷屯组.前人研究未发现该层位的存在.该地层以角度不整合覆在长城系串岭沟组之上，出露面积约90 m2，呈北西向展布，出露宽度3.5 m，长度大于25 m，由一套混杂堆积的紫红色冰碛杂砾岩构成.

1 地质背景

研究区出露的地层主要有中元古界长城系常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组，蓟县系高于庄组、杨庄组、雾迷山组；新元古界北方南华系下统殷屯组；中生界上三叠统—下侏罗统羊草沟组，侏罗系髫髻山组、土城子组，白垩系义县组、阜新组、沙海组等组成.岩浆岩主要有新太古代小牵马岭英云闪长质片麻岩，中生代基性火山岩、花岗斑岩及安山玢岩.构造以脆性北东向构造为主，其次为北西向和弧形断裂，褶皱构造不发育（图1）.

图1 辽西夏家沟地区地质略图Fig.1 Geological sketch map of Xiajiagou area in western Liaoning

2 主要地层分区

本区出露的中、新元古界分属于中朝地层大区（Ⅰ）华北地层区（Ⅰ1）燕辽地层分区的辽西小区（Ⅰ11）［1-2］.以下主要描述与新发现的新元古界北方南华系殷屯组有关的岩石地层单位.

2.1 中元古界长城系常州沟组（Pt21c）

分布于九官台至头道营子一带，下部主要为浅紫色厚层中粗粒含砾石英砂岩、灰白色石英砂岩；上部为浅粉色中厚层中粒、中细粒石英杂砂岩、石英砂岩.底部以砾岩与新太古宙片麻岩呈角度不整合接触.本组在辽西地区变化较大，凌源一带较厚，可达1 600 m，向北、向东逐渐变薄.建平地区厚600 m，朝阳地区厚290 m，义县地区厚790 m，葫芦岛地区厚130 m.

2.2 中元古界长城系串岭沟组（Pt21cl）

分布地点同常州沟组.岩性下部为灰紫色薄层、中厚层铁质石英砂岩，中细粒长石石英砂岩夹黄绿色、灰褐色、灰紫色泥质粉砂岩及页岩；上部为灰绿色－灰黑色微薄层—薄层粉砂质页岩，粉砂岩夹薄层粉晶白云岩；底部出现灰紫色砂质页岩与大红峪组分界，与下伏常州沟组呈整合接触.该组厚300 m.

2.3 新元古界北方南华系下统殷屯组（Pt31y）

分布于阜新市夏家沟村南东750 m处，地理坐标：41°46′39″N，121°19′43″E，是本次考察发现的新元古界岩石地层单位.该套地层出露面积约90 m2，呈300°走向，宽约3.5 m，长约25 m，与中元古界长城系串岭沟组呈角度不整合接触（图2、3）.岩性由紫红色中厚层粗砾状冰碛杂砾岩组成［3］，厚约3 m.

图2 辽西夏家沟地区新元古界北方南华系下统殷屯组剖面图Fig.2 Profile for Yintun Formation of Neoproterozoic Lower

3 辽西夏家沟地区殷屯组与辽北辽南地区殷屯组对比

1）辽西夏家沟地区新发现的北方南华系下统殷屯组与辽北殷屯（图4）、辽南大孤山（图5）等地区发现的殷屯组从岩性组合、产出特征等均具有广泛的一致性，呈混杂堆积，可见砾石压扁、压坑（图6a），小砾石镶嵌在大砾石中（图6b、c）及砾石上的冰川擦痕（图6d）等冰碛作用现象.

图4 铁岭殷家屯地区殷屯组冰碛砾岩混杂堆积图Fig.4 Moraine conglomerate melange of Yintun Formation in Yinjiatun area of Tieling City

图5 辽南大孤山地区殷屯组冰碛砾岩混杂堆积Fig.5 Moraine conglomerate melange of Yintun Formation in Dagushan area，southern Liaoning

图6 辽西新元古界北方南华系殷屯组冰碛杂砾岩特征Fig.6 Characteristics of moraine conglomerates from Yintun Formation of Neoproterozoic North Nanhuan System in western Liaoning

2）辽西夏家沟地区出露的北方南华系殷屯组岩性已固结成岩，不同于第四纪冰川形成的产物（松散堆积）.

3）辽西殷屯组与下伏长城系串岭沟组呈角度不整合接触（图2），而辽北、辽南出露的殷屯组则是平行不整合在新元古界永宁组之上.

4 新发现的北方南华系下统殷屯组意义

笔者于2000年4月考察了辽西夏家沟地区中元古界长城系、蓟县系岩石地层单位剖面.以往众多学者认为辽西地区缺失陆相新元古界岩石地层单位沉积，只见有少量的海相新元古界岩石地层单位沉积（长龙山组、景儿峪组）.笔者在中元古界长城系串岭沟组上部首次发现殷屯组，虽然该套岩石地层单位出露范围不大，但具有重要的地质意义.前人认为辽西地区在新元古代时期整体处于抬升期［4］，缺少陆相岩石地层单位沉积.本次在辽西夏家沟地区新发现殷屯组的存在，从其岩性特征表现出冰碛活动特征，证实了新元古代早期阶段在辽西地区局部存在冰川活动.该发现的地质意义如下.

1）新发现的辽西地区殷屯组出露长大于25 m，宽约3.5 m，由一套紫红色混杂堆积的冰碛杂砾岩构成（图3）.岩石已固结成岩，砾石可见压坑、砾石压扁、小砾石镶嵌在大砾石中（图6），砾石中可见冰川擦痕（图6d）等冰碛作用现象.砾石大小在10 cm×5 cm，呈混杂堆积（图3），胶结物由小砾石及粗砂构成.砾石成分比较单一，主要为石英岩或石英砂岩，成岩物质与中元古界长城系常州沟组石英岩及石英砂岩特征一致.因此，推断物质来源为中元古界长城系常州沟组.

图3 辽西新元古界北方南华系殷屯组冰碛砾岩混杂堆积Fig.3 Moraine conglomerate melange of Yintun Formation of Neoproterozoic Lower North Nanhuan System in western Liaoning

2）辽西地区殷屯组岩性与铁岭殷屯和大连复州城地区出露的新元古界北方南华系下统殷屯组岩性进行对比［5-7］，具有完全一致的特征.即岩性均呈紫红色色调，混杂堆积，可见砾石压扁、小砾石镶嵌在大砾石中，砾石具有压坑、冰川擦痕等冰碛作用特征.

3）辽西夏家沟地区出露的殷屯组形成的大地构造环境不是裂谷中产生的（伸展作用），而是该期冰碛作用的产物.

4）据报道［8-11］，有关学者在辽南地区桥头组和兴民村组中采集了侵入在该地层中的辉绿岩样品.采用锆石U－Pb和Pb－Pb法测定同位素年龄，获得了（900±34）～（886±5）Ma等4个年龄数据.虽然个别年龄数据曲线和谐不十分理想，但提供了一个重要信息，即辽宁地区成冰纪形成的时代大约在950～850 Ma，推测成冰纪在中国北方地区时限约为100 Ma.这导致下步亟待解决的2个问题：一是在北方地区是否存在拉伸系的问题，如果北方地区存在伸系，形成至演化有多长时间？二是北方的成冰期时代可能要比国外和南方形成得早［12-21］，需要采集可靠样品介质，做同位素测年样品加以厘定.上述2个问题有待今后详细研究予以确定.

4 结论

1）在辽西夏家沟地区首次发现陆相新元古界北方南华系殷屯组冰碛砾岩.冰碛砾岩具有紫红色混杂堆积特点，砾石可见压坑，压扁，小砾石镶嵌在大砾石中及冰川擦痕等冰碛作用现象.该发现为讨论辽西地区新元古代地壳演化提供了新的资料.

2）辽西夏家沟地区新发现的北方南华系殷屯组，通过与辽北、辽南出露的北方南华系殷屯组对比，具有较高的一致性，均属于冰碛作用成因，为辽宁地区新元古代第一次冰碛作用的产物.此项新发现对讨论北方地区是否存在拉伸系具有一定的地质意义.