山旺盆地新生代火山岩年代学研究

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1、山旺盆地新生代火山岩年代学研究-赵睿璿15山旺盆地新生代火山岩年代学研究地质学系98级赵睿璿摘要山旺盆地富含中新世化石,准确厘定其地层年龄及火山活动的起止时限有着重要的地质意义。我们采用了K-Ar及Ar-Ar同位素定年法,对山旺盆地三组火山岩地层中的玄武岩进行了年龄测定,得到的结果为:最年轻的尧山组玄武岩,年龄为11.65—14.41Ma;富含化石的山旺组玄武岩,年龄约为15.23Ma;最老的牛山组玄武岩,年龄为13.28—14.09Ma。一．地质概况山旺盆地位于我国山东省临朐县东约22km处（图1）。山旺盆地的硅藻土页岩中，含有近百余种动植物化石，其中不少是中

2、新世标准化石。化石种属之多，保存之完好，是中外生物化石埋藏史上所罕见的，因此山旺盆地有“化石宝库”的美誉。这里既是中国新生代中新世地层的典型剖面所在地，又是国家重点古生物保护区，还是山东省境内新生代大陆玄武岩的主要分布区。(据孙博,1999)山旺盆地的地层自下而上依次划分为牛山组，山旺组和尧山组。除富含动植物化石的沉积地层之外，其余均为火山岩。牛山组直接不整合覆盖在前寒武纪变质岩上，橄榄玄武岩位于该组上部。其上为山旺组，是山旺盆地盛产动植物化石的主要层位，其中的两层玄武岩位于该组偏上层位。在山旺组之上的尧山组由玄武岩夹砂岩组成。因此，将山旺盆地新生代玄武岩分为下

3、，中，上三个部分，它们分别对应于牛山组，山旺组和尧山组的玄武岩（剖面图见图2）。山旺盆地新生代火山岩年代学研究-赵睿璿15(据孙博,1999)二．研究历史和存在问题对山旺地区的地质研究已历半个世纪有余。自1936年杨锺健首先著文介绍山旺化石后，研究山旺地区的论文和专著颇多。而对山旺盆地的玄武岩进行的K-Ar年代学研究始于1978年王慧芬等人的研究。后来，又陆续进行过一些火山岩年代学方面的研究,如1985年金隆裕和1986年王方正等人的研究。由于山旺组富含中新世标准化石，因此山旺组的中玄武岩年龄应限定在中新世，而中新世一般认为在5.2-23.3Ma之间。但是，由于

4、中新世时限较长，需要进一步限定，且不同年代或不同研究者得到的结果存在较大差异，缺乏可对比性，以至于到90年代末，不同研究者对山旺盆地火山岩的时代仍然存在不同的认识。例如，在1999年出版的《山旺植物化石》一书中，作者可能利用了王慧芬等人1978年的数据，提出“分布在不同层位的玄武岩，年代顺序比较清楚，相对年代值变化较大。……，上玄武岩的年代测定值在7.88-14.3Ma,中玄武岩年代值在20.2-24.0Ma,下玄武岩年代值为44.0-44.1Ma。”时间跨度达到30Ma。而早在1980年代中期，就已经有学者提出，山旺盆地火山岩的时限在17-4Ma之间或18-4

5、Ma之间。此外，还有学者提出，下玄武岩的时代为16-18Ma，中玄武岩在10-16Ma之间，上玄武岩在9-10Ma之间，但没有给出具体可用数据。显然，目前对山旺盆地火山岩的时代还存在着不同的认识，而且差异较大。而火山岩时代对于限定山旺盆地古生物化石生存时限，研究山旺盆地的形成和演化，探讨古地理环境变迁，火山活动与生物演化关系等都是非常重要的。因此，对山旺盆地火山岩重新进行K-Ar和Ar-Ar年代学研究是具有重要科学意义的。　　造成目前对山旺盆地新生代火山岩的时代存在不同认识的原因，有以下几种可能：1，早期的K-Ar同位素年龄数据是用体积法获得的，数据精度较差，误

6、差较大；2，在进行K-Ar 年龄山旺盆地新生代火山岩年代学研究-赵睿璿15计算过程中，采用较早的衰变常数，导致与后来获得的结果无法直接对比，且差别较大；3，用于定年的样品存在一定数量的捕虏晶或早期结晶的细小矿物颗粒，无法排除，致使样品存在过剩的Ar，使年龄数据偏老。在目前的K-Ar或Ar-Ar定年过程中，前两个因素的影响已经不存在，而采用Ar-Ar法定年能够获得更准确可靠的结果。所以，我们在前人的研究基础上，对山旺盆地火山岩重新进行了系统的K-Ar和Ar-Ar的同位素年代学研究，以期能够准确厘定火山活动的起止时限，为进一步深入研究奠定可靠的基础。三．K-Ar法的

7、测定方法与结果讨论鉴于以上原因，我们赴山旺盆地进行野外考察，重点研究了各火山岩层的分布及其相互关系，并且系统采集了火山岩样品。对山旺盆地上，中，下的尧山组，山旺组和牛山组分别选取玄武岩样品进行K-Ar及Ar-Ar 同位素分析。我们将样品标为尧山顶1，2，尧山底1，2，3，中玄武岩及牛山1，2。（一）K-Ar法的测定方法首先，对将要进行K-Ar法测年的样品进行处理，将样品切成薄岩片，结合镜下鉴定和肉眼观察，挑选新鲜样品做测试，以避免蚀变的影响。大气氩污染是K-Ar法测年的主要影响因素。主要有三个方面影响去气效果：1.样品过细（<100目）；2.样品粉碎后放置时间太

8、长（超过数月）；3.烘烤