北亚造山区南部，又称“阿尔泰造山带”或“中亚造山带”，是指位于西伯利亚古陆与塔里木和中朝两个古陆之间的宽广地区^[1]。已有研究表明，该造山区是全球新元古代-显生宙以来地壳增生和改造最为显著的地区，也是世界上矿产资源潜力最大的地区，因而北亚造山区南部地壳的构造分区和演化一直是国内外学者关注和研究的焦点^[1-11]。内蒙古东南部地区位于北亚造山区的东南部，以发育该造山区南部最年轻的海相沉积岩系以及贺根山、索伦山、西拉木伦河等多条蛇绿岩带为特征，被认为是西伯利亚和中朝古板块之间的古亚洲洋最终闭合的地区^{[1-3, 8-9, 12-20]}。目前，索伦山蛇绿岩带作为两大古板块缝合带的认识已得到广大研究者的认同，然而两大古板块最终碰撞拼合的时代以及索伦山蛇绿岩带向东如何延伸仍存在较大的争议。

一些学者依据内蒙古东南部石炭-二叠纪古生物群的地理分区、杏树洼蛇绿岩带硅质岩中的二叠纪放射虫化石、二叠纪火山岩的时空分布和岩石组合、古地磁学以及构造变形等方面的资料，认为西拉木伦河蛇绿岩带代表西伯利亚和中朝古板块的最终缝合带^{[12, 17, 21-25]}。另一些学者虽然也赞同两大古板块在中-晚二叠世闭合，但认为缝合带应位于林西县北部的盖家店-八楞山一带^{[8-9, 15-16]}。还有一些学者认为贺根山蛇绿岩带是两大古板块的最终缝合带，并依据苏尼特左旗地区上泥盆统与下伏地质体的不整合关系、与蛇绿岩伴生的泥盆纪地层中发现的珊瑚和放射虫化石以及全岩Sm-Nd等时线年龄（403 Ma）认为板块碰撞拼合时代为泥盆纪或早石炭世^{[2-3, 13-14, 26-29]}。此外，还有一些学者提出缝合带位于贺根山和西拉木伦河蛇绿岩带之间的艾力格庙-锡林浩特一带，闭合时代为中泥盆世之前，而北亚造山区南部二叠纪海相盆地形成于裂谷环境^[30-32]。

作为大洋岩石圈的残余，蛇绿岩是划分古板块边界的重要依据。以往的研究中多依据与蛇绿岩伴生的硅质岩中的放射虫化石或蛇绿岩与其他地质体的相互关系来限定其形成的大致时代，随着同位素分析手段的发展，尤其是锆石U-Pb定年技术的应用，使地质学家能够更精确的获得蛇绿岩的形成时代。近年来，在内蒙古东南部地区，一些学者先后获得了贺根山蛇绿岩、索伦山蛇绿岩以及达青牧场-迪彦庙蛇绿混杂岩的锆石年龄资料^{[18-20, 33-36]}，为该地区的构造演化研究提供了较为精确的年代学依据。考虑到西拉木伦河蛇绿岩带还缺少精确的锆石年龄报道，本次工作在相关项目的资助下，对位于该蛇绿岩带东段的九井子蛇绿岩及其围岩开展了锆石U-Pb定年，试图对它们的形成时代进行约束，并结合前人资料进一步探讨西拉木伦河蛇绿岩带的构造演化及其地质意义。

1 区域地质概况和岩石学特征

西拉木伦河蛇绿岩带大致沿内蒙古东南部的西拉木伦河北岸呈东西向断续分布，由柯单山、杏树洼（小苇塘）、九井子等蛇绿岩残片构成，岩石类型主要包括蛇纹石化橄榄岩、辉长岩、辉石岩以及变玄武岩，这些蛇绿岩多以孤立的构造块体的形式与古生代浅变质岩系呈构造接触^{[15-16, 37]}。其中，作为西伯利亚和中朝古板块缝合带重要证据之一的中二叠世放射虫硅质岩就产出在杏树洼蛇绿岩片中^[17]。蛇绿岩带南北两侧分别是中朝古陆北部增生边缘和西伯利亚古陆南部面向古亚洲洋的增生边缘^[1]。晚古生代以来，南部的中朝古陆北缘从西拉木伦河蛇绿岩带到阴山-燕山北部的“内蒙地轴”发育强烈的钙碱性系列的岩浆活动，形成了类似安第斯造山带的活动大陆边缘^[38-39]。而北部西伯利亚古陆面向古亚洲洋的增生边缘则形成由众多的岩浆弧、前寒武纪地块、条带状古老洋壳（蛇绿岩）所构成的增生楔^{[8-9, 40]}，并广泛发育晚石炭世到晚二叠世以来的海相沉积，其中早二叠世大石寨组主要由火山岩及其碎屑岩组成，中二叠世哲斯组和晚二叠世林西组则主体由海相砂岩、页岩、碳酸盐岩以及板岩组成，直到晚二叠世末才出现陆相沉积地层^{[23, 41-42]}。本次工作的研究对象，九井子蛇绿岩位于内蒙古巴林左旗南部的九井子村一带，呈北东向不规则椭圆状产出，长约3 km，宽约0.5 km。蛇绿岩南东侧与原定中石炭世碎屑岩呈断层接触，西侧被中生代陆相火山沉积岩系不整合覆盖，北侧被中生代碱长花岗岩侵入，南侧则被第四系黄土所覆盖（图 1）。岩石类型主要包括蛇纹岩、辉长岩、玄武岩及硅质粉砂岩。其中，蛇纹岩主要出露在蛇绿岩中西部的采坑和探槽中（图 2），岩石呈灰绿色，块状构造，整体发育碎裂变形（图 3-a~b）；显微镜下岩石主要由纤维状蛇纹石组成，局部保留辉石和橄榄石假象。在蛇绿岩中部的采坑中可见青灰色粉砂岩以及灰黑色泥质粉砂岩，与蛇纹岩呈断层接触（图 3-a），其中粉砂岩为块状构造，接触带附近也发生强烈的碎裂变形（图 3-c）。辉长岩为浅灰绿色，呈不规则脉状产出在蛇纹岩中，由于侵位过程中岩浆流动，显示弱片麻状构造（图 3-d, e）。显微镜下观察，辉长岩主要由斜长石、辉石及角闪石组成，半自形粒状结构；其中，斜长石粒度0.2~1 mm，含量60%~70%，辉石和角闪石粒度较小，0.1-0.5 mm，含量30%~40%。受后期构造变形影响，岩石中发育不规则裂隙，沿裂隙发生绿帘石-绿泥石化蚀变（图 3-g）。辉长岩中平行片麻理还发育辉长伟晶岩脉，推测为岩浆演化晚期的产物。此外，北东部的采坑中为深灰绿色块状玄武岩及凝灰岩，分别发育粗玄结构和碎屑结构；受后期构造热事件的影响，镁铁质矿物多蚀变为绿帘石和绿泥石。

为了限定九井子蛇绿岩的构造侵位时代，本次工作还对蛇绿岩南东侧采坑中的粉砂岩进行了样品采集和分析测试。粉砂岩为浅灰绿色，风化面为黄褐色，岩石呈块状构造，受构造变形影响发育北东向片理化带（图 3-f），且越靠近蛇绿岩变形越强，推测两者应为断层接触。显微镜下观察，岩石主要由石英、长石晶屑组成，粒径50~100 μm，含量30%~35%，由钙质和粉砂质胶结（图 3-h）。

2 样品制备和分析方法简介

锆石分选是在河北省廊坊市诚信地质服务公司完成的，先将样品机械粉碎，经磁选和重液淘洗后在双目镜下挑纯。然后，选择透明无包裹体、无裂隙、晶形好的锆石进行年龄样品靶的制备，制备方法与SHRIMP方法类似^[43]。将锆石靶镀碳后，进行阴极发光（CL）图像采集，辉长岩和粉砂岩锆石CL图像是分别在武汉上谱分析科技有限责任公司JSM-IT100扫描电镜和国土资源部大陆构造与动力学重点实验室Nova Nano SEM 450场发射扫描电子显微镜上获取的。

锆石定年在吉林大学东北亚矿产资源评价国土资源部重点实验室进行，采用激光剥蚀等离子体质谱分析技术(LA-ICP-MS)，应用COMPExPro型ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型ICP-MS进行锆石U-Pb测定，激光束斑为32 μm。U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，详细的实验原理和流程参见文献[44]。对分析数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal^[44-45]完成。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算采用程序Isoplot（ver 3.00）^[46]完成。

3 锆石U-Pb定年结果 3.1 九井子辉长岩锆石定年结果

为了限定九井子蛇绿岩的形成时代，本次工作对产出在蛇纹岩中的辉长岩脉开展了锆石U-Pb定年。定年样品（DL01-7）位于蛇绿岩南东侧采坑，地理坐标为43°36′45.7″N，119°45′08.9″E（图 2）。所测锆石均为无色透明粒状或短柱状晶体，粒径100~150 μm，长宽比多介于1:1~2:1。从阴极发光图像（图 4-a, b）来看，锆石多发育较宽的生长条纹，显示了基性岩浆岩锆石的特征^[47]。对其中24颗锆石进行了分析测试，分析结果表明，所测锆石Th/U比介于0.24~0.47，也反映了岩浆成因锆石的特征（表 1）。在U-Pb年龄谐和图中，所有样品点均投影到谐和线上及附近，²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值为（274.7±1.7）Ma，MSWD=0.079（图 5），表明该辉长岩脉形成于早二叠世晚期。

3.2 晚古生代碎屑岩定年结果

粉砂岩定年样品（DA02-1）采自九井子蛇绿岩南东侧采坑，地理坐标为为43°36′21.4″N，119°45′ 04.3″E（图 2）。该样品锆石粒度介于50~200 μm；根据晶体形态，锆石可以进一步划分为较自形的粒状、长柱状晶体和浑圆状晶体两种类型，反映不同来源的特征。在阴极发光图像上（图 4-c, d），较自形的锆石具有清晰的振荡环带以及较强的发光，显示岩浆锆石的特征；而浑圆状锆石显示较弱的发光特征以及较模糊的内部结构，其中大部分具有明显的核边结构，反映锆石形成后受到了后期构造热事件的改造。

对102颗锆石进行了U-Pb定年，分析结果见表 2。除去²⁰⁶Pb/²³⁸U和²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄谐和度小于90%的7颗锆石以外，其余95颗锆石的分析结果均分布在谐和线上及附近（图 6-a, b）。考虑到年轻锆石（ < 1000 Ma）放射性成因²⁰⁷Pb含量较少，分析中容易产生较大的误差，在下面的讨论过程中，对于年轻的锆石（ < 1000 Ma）使用²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄，对于较老的锆石（ > 1000 Ma）使用²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb年龄。

从统计直方图中，除24（342 Ma）、82（1335 Ma）、83（1050 Ma）和102（1443 Ma）号锆石年龄比较分散外，较谐和的锆石年龄大致构成4个峰值：250~290 Ma、370~470 Ma、1700~2100 Ma和2350~2700 Ma（图 6-c），其中第二个年龄峰值可以进一步划分为370~420 Ma和450~470 Ma两个次级峰（图 6-d）。在阴极发光图像上，显生宙以来的锆石多显示较好的晶形和清晰的环带，而元古宙和太古宙的锆石则对应发光较弱的浑圆状晶体（图 4-c, d）。上述定年结果表明，该粉砂岩应形成于晚二叠世末-早三叠世初，其物源既有显生宙以来的地壳物质，也有元古宙和太古宙的物质成分。

4 地质意义讨论 4.1 西拉木伦河蛇绿岩带的形成时代

对于西拉木伦河蛇绿岩的形成时代，一些学者曾在柯单山硅质岩和石灰岩中发现奥陶纪薄壳型介形虫化石Ecfoprimitia sp.以及早古生代早期的Asteropylorus cruciporus Wang (MS)和Pylosphaera sp.等微体化石^{[15-16, 48]}；同位素年代学方面，陈森煌等（1991）^[49]获得柯单山蛇绿岩全岩Sm-Nd等时线年龄为（665±46）Ma，据此上述作者认为柯单山蛇绿岩的形成时代应不晚于奥陶纪。另一方面，王玉净和樊志勇（1997）^[17]在杏树洼蛇绿岩中发现中二叠世中、晚期放射虫化石，被作为西拉木伦河蛇绿岩带形成于中二叠世的一个重要证据。前人对放射虫的研究表明，它是一种正常盐度下的广海浮游微体生物，可以生活在海洋的各个深度，其死后可以埋藏于海洋的不同深度，从远洋深海海底到浅海区^[50-51]。近年来，一些学者依据内蒙古毛登牧场地区中二叠世哲斯组含放射虫化石的层位中发现宏体螺类化石，提出兴蒙造山带内二叠纪放射虫化石可能并非代表深海远洋环境^{[31, 52]}。

蛇绿岩是大洋岩石圈的残留，是古大洋存在的直接证据。从九井子蛇绿岩中辉长岩的产出情况来看，早二叠世晚期（274.7±1.7 Ma）还有镁铁质岩浆从地幔中分异出来。另外，近年来1:25万林西县幅区域地质调查对柯单山蛇绿岩中辉长岩脉的锆石定年结果也为中二叠世（281.0±6.4 Ma）^❶，这指示古亚洲洋在早二叠世晚期可能还存在洋脊扩张。另一方面，代表深海沉积环境的放射虫一般产于硅质岩中^[53-55]，尽管在中二叠世的浅海相和滨浅海相哲斯组中发现了放射虫化石^[52]，而杏树洼蛇绿岩中的放射虫化石正是在硅质岩中发现的^[17]，也指示内蒙古东南部在该时期存在深海洋盆。已有的研究表明，古亚洲洋的演化历史是从新元古代开始的^{[1-2, 12]}，前人在柯单山蛇绿岩中发现的奥陶纪微体化石则可能记录了该大洋早期的演化历史。综合上述资料，笔者认为西拉木伦河蛇绿岩带可能代表一个从奥陶纪之前到早二叠世末长期演化的宽广的洋盆。

❶中国地质大学（武汉）地质调查研究院.林西县幅（K50C001003）区域地质调查报告[R].2007.

4.2 九井子蛇绿岩构造侵位时代及地质意义

西拉木伦河蛇绿岩多以孤立的构造块体的形式与古生代浅变质岩呈构造接触，王荃（1986）^[15]依据区域上晚志留世下石碑组与下伏层位的不整合关系，认为蛇绿岩的侵位时代在晚志留世之前。然而，李锦轶等（2007）^[37]对西拉木伦河附近原定古元古代“宝音图群”（或奥陶-志留纪地层）和志留纪地层的研究表明，该地区的“宝音图群”实际上是一套变质比较深的长英质岩石，形成时代为二叠纪，志留纪地层则是包含了不同成因和时代岩块的混杂岩，其中就包括含有二叠纪放射虫硅质岩的杏树洼蛇绿岩岩块；它们共同构成中朝和西伯利亚古板块之间二叠纪中晚期-三叠纪中期的增生碰撞杂岩。

九井子蛇绿岩与其南东侧的粉砂岩呈断层接触，通过对粉砂岩碎屑锆石的分析可以揭示其物源并对蛇绿岩构造侵位的时限进行约束。对于粉砂岩的物源，由于西拉木伦河蛇绿岩带两侧均发育二叠纪岩浆活动^{[38-39, 56-57]}，我们暂无法判定最小的年龄峰值（250~290 Ma）的锆石源区，但是它具有明显的太古宙（2350~2700 Ma）和元古宙（1700~2100 Ma）两个年龄峰值，锆石数量为56颗，占所分析锆石的一半以上，指示华北克拉通前寒武纪基底应是粉砂岩的一个重要源区。另外，中-晚奥陶世（450~470 Ma）和晚志留世-泥盆纪（370~420 Ma）两个年龄峰值的时限大致与白乃庙弧的形成时代及其碰撞增生到华北克拉通北缘的时间一致^{[1, 19, 58-60]}，这些锆石也应来自中朝古板块早古生代的增生边缘。因此，粉砂岩的源区应主要来自中朝古陆北缘，即九井子蛇绿岩侵位过程中是仰冲到中朝古陆北缘之上的。粉砂岩中最小的锆石年龄为（249±4.7）Ma，属于晚二叠世末-早三叠世初，该时代与内蒙古东南部海相地层消失的时代^{[23, 41-42, 61]}、安加拉植物群和华夏植物群出现混生的时代^[21]、西伯利亚和中朝古板块古纬度曲线收敛的时代^[24]以及区域上与碰撞相关岩浆岩的形成时代^{[37, 62-63]}大致相同。由此，本文推断九井子蛇绿岩的就位时代也应为晚二叠世末-早三叠世初，同时可能预示着以西拉木伦蛇绿岩带代表的古亚洲洋的最终闭合。

5 结论

（1）西拉木伦河蛇绿岩形成于中二叠世之前，代表一个从奥陶纪之前到早二叠世长期演化的宽广的洋盆。

（2）九井子蛇绿岩的构造侵位时代为晚二叠世末-早三叠世初，可能预示着以西拉木伦蛇绿岩带代表的古亚洲洋的最终闭合。

致谢: 笔者野外工作期间得到了中国地质科学院地质研究所张义平和张北航同学的协助，国土资源部大陆构造与动力学重点实验室施彬博士在锆石阴极发光照相过程中给予的帮助以及中国地质科学院地质研究所李朋武研究员在古地磁学方面给予的指导和帮助，在此一并致以衷心感谢。