張翔，胡永興，楊濤，胡妍，柳永剛，歐揚(yáng)劍

（1.甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省地質(zhì)勘查基金管理中心，甘肅 蘭州 730000）

近年來(lái)，我國(guó)核能開(kāi)發(fā)的飛速發(fā)展使得鈾資源需求日益增大。自20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，伴隨著地浸采鈾技術(shù)的突破［1］，我國(guó)鈾礦勘探重點(diǎn)已逐漸由南方的“硬巖型”向北方可地浸的“砂巖型”轉(zhuǎn)變［2］，其中，鄂爾多斯盆地便是我國(guó)北方的重要砂巖型鈾礦產(chǎn)地之一。

鄂爾多斯盆地北部毗鄰內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺帶，南接秦嶺-祁連山褶皺帶，東連山西地塊，西與阿拉善地塊相接，屬多構(gòu)造發(fā)育疊合盆地［3］，煤炭、油氣與鈾礦等能源礦產(chǎn)極為富集。近年來(lái)，依托盆地煤、油氣等勘探成果，相繼在盆地多處發(fā)現(xiàn)大型砂巖型鈾礦床［4-7］，且基于盆地不同賦礦層位與成礦模式，在砂巖型鈾礦找礦創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，盆地鈾礦勘探與成礦理論研究取得顯著成果。目前，鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦找礦目的層主要以侏羅系和白堊系為主，且伴隨著在盆地北部中侏羅統(tǒng)直羅組、延安組中的重大找礦發(fā)現(xiàn)，相關(guān)學(xué)者對(duì)于其賦礦層位做了諸多研究，建立了相應(yīng)的砂巖型鈾成礦機(jī)制［8-16］。近年來(lái)，甘肅省地質(zhì)調(diào)查院完成了甘肅省科技重大專項(xiàng)“隴東地區(qū)砂巖型鈾礦成礦規(guī)律研究”、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心委托甘肅省地質(zhì)調(diào)查院實(shí)施“甘肅省鄂爾多斯盆地南緣涇川一帶鈾礦地質(zhì)調(diào)查”等項(xiàng)目，通過(guò)鉆孔驗(yàn)證在盆地西南緣白堊系洛河組中發(fā)現(xiàn)多個(gè)鈾工業(yè)孔，表明盆地西南緣白堊系洛河組具備良好的砂巖型鈾成礦條件與成礦潛力［17-20］。

沉積物源研究對(duì)于砂巖型鈾礦鈾源追索、鈾遷移及富集規(guī)律研究尤為重要，并可進(jìn)一步為鈾礦勘探提供理論依據(jù)。朱欣然等［21］通過(guò)對(duì)洛河組風(fēng)成砂巖中常量元素、稀土元素含量分析，確定洛河組風(fēng)成砂巖物源區(qū)為被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景占主導(dǎo)地位的再旋回造山帶；陳岳龍等［22］采集盆地周緣巖石進(jìn)行鋯石U-Pb 年齡測(cè)定及Hf同位素實(shí)驗(yàn)方法，聯(lián)合分析研究盆緣構(gòu)造單元之間不同的演化歷史，從而進(jìn)一步反演盆地物源方向與各構(gòu)造之間的關(guān)系；程先鈺等［23］對(duì)比分析盆地西南部洛河組下段含鈾砂巖碎屑鋯石U-Pb 年齡結(jié)果，研究盆地西南緣洛河組下段賦礦砂體主要物源來(lái)源，探討含鈾地層物質(zhì)來(lái)源與其構(gòu)造聯(lián)系；李向平［24］針對(duì)西南緣中生代構(gòu)造格架與物源環(huán)境關(guān)系，聯(lián)合采用鋯石測(cè)年、磷灰石裂變徑跡和構(gòu)造巖石地球化學(xué)等分析方法，厘清構(gòu)造演化階段沉積物源-環(huán)境與構(gòu)造的相關(guān)關(guān)系，綜合研究了鄂爾多斯盆地西南緣中生代的沉積物源-環(huán)境及沉積-構(gòu)造響應(yīng)特征及兩者之間的地質(zhì)關(guān)聯(lián)性。總體而言，前人對(duì)鄂爾多斯盆地西南緣洛河組地球化學(xué)特征、構(gòu)造演化等進(jìn)行了較多研究，但對(duì)于洛河組沉積環(huán)境-物源方面的研究相對(duì)較少，而這是近年來(lái)洛河組中找礦突破理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，因此具有重要的研究意義。

本文針對(duì)盆地西南緣洛河組沉積物來(lái)源，選取區(qū)內(nèi)4 個(gè)見(jiàn)礦鉆孔巖心砂巖樣品，開(kāi)展碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb 測(cè)年，進(jìn)行洛河組物源示蹤，并結(jié)合區(qū)內(nèi)巖相組合、構(gòu)造條件及重礦物組合分析結(jié)果，判斷物源區(qū)母巖類型，推斷洛河組沉積物的物源方向，綜合探討盆地西南緣洛河組沉積物源特征，為該區(qū)鈾礦找礦提供支持。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地地處華北地塊西部，具有雙重基底的大型疊合盆地，盆地基底由前寒武世老變質(zhì)巖系組成［3］。晚白堊世以來(lái)，盆地在改造期內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)較弱，盆地邊緣活動(dòng)較強(qiáng)［25］。最終形成一坳（天環(huán)坳陷）、一坡（陜北斜坡）、兩隆（伊盟隆起、渭北隆起）和兩帶（西緣沖斷構(gòu)造帶和晉西撓褶帶）的構(gòu)造格局。研究區(qū)主體位于天環(huán)坳陷，西側(cè)位于西緣沖斷帶（圖1a）。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置（a）、區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（b）及ZK07 號(hào)鉆孔鈾礦段柱狀圖（c）Fig.1 Tectonic location（a），regional geological map（b）of the research area and the lithological column of ZK07（c）

根據(jù)鉆孔巖心可知，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層由老至新依次為中侏羅統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）含煤碎屑巖和安定組（J2a）湖泊相泥巖層段、下白堊統(tǒng)洛河組（K1l）沙漠相砂巖及沖積扇亞相砂礫巖、環(huán)河華池組（K1h）湖泊相泥巖和泥質(zhì)粉砂巖、羅漢洞組（K1lh）沙漠相砂巖及涇川組（K1jc）河湖相細(xì)粉砂巖和泥巖、新近系干河溝組（N2g）及第四系。含鈾砂體為風(fēng)成沙漠相沉積，砂體厚度大、滲透性好，主要巖性由灰色、淺灰綠色、淺紅色中細(xì)砂巖和灰色復(fù)成分礫巖等組成，鈾礦化主要位于綠灰色、灰綠色中細(xì)砂及礫巖中（圖1c）。

通過(guò)施工完成的9個(gè)鉆孔（圖1b），間距為5～12 km 不等，其中5 個(gè)為工業(yè)鈾礦孔（鈾品位大于0.01%，平米鈾量大于2.0 kg/m2），4個(gè)為鈾礦化孔。礦體埋深在790～1 420 m之間，厚度在9.1～16.3 m之間。鈾礦體主要有礫巖型和中細(xì)粒砂巖型，其中礫巖型鈾礦體（ZK01）位于研究區(qū)西側(cè)，受沖積扇沉積相控制；根據(jù)對(duì)各鉆孔巖心編錄和分層對(duì)比，中細(xì)粒砂巖型鈾礦體在洛河組上部（ZK03）、中部（ZK02、ZK07）及下部（SD01）均有分布［26-27］。

2 樣品測(cè)試分析方法

2.1 碎屑鋯石U-Pb 定年

本次碎屑鋯石U-Pb 測(cè)年樣品分別采自于施工完成的鉆孔巖心，選取4 個(gè)工業(yè)鈾礦孔含礦巖心采取全巖鋯石樣品（圖1b），巖性為綠灰色中細(xì)砂巖、淺灰色中細(xì)砂巖。

本次研究鋯石制靶由河北省地質(zhì)測(cè)繪院完成，首先將巖心樣品進(jìn)行無(wú)污染處理，碎樣過(guò)80目篩，采用浮選、電磁選及磁選方法遴選出鋯石礦物顆粒；然后在雙目鏡下隨機(jī)選取且整齊放置于雙面膠之上，并對(duì)其灌注環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行鋯石靶。鋯石陰極發(fā)光圖像（CL）采集以及LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年相關(guān)測(cè)試分析均在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將拋光處理后的鋯石樣品靶進(jìn)行陰極發(fā)光（CL）圖像采集，獲取鋯石鏡下存在形態(tài)與內(nèi)在結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步選取實(shí)驗(yàn)鋯石顆粒及分析激光剝蝕測(cè)點(diǎn)位置；鋯石激光剝蝕LA-ICP-MS 采用Geolas 200M 激光剝蝕系統(tǒng)與ELAN 6100DRC ICP-MS 連接測(cè)定，采用單點(diǎn)激光剝蝕，激光束直徑為30 μm；鋯石U-Pb 同位素分析以氦氣作為剝蝕載氣介質(zhì)，樣品測(cè)定中為每測(cè)定5個(gè)點(diǎn)以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500進(jìn)行一次標(biāo)樣測(cè)定。

2.2 重礦物組合分析

重礦物以其耐磨蝕、較穩(wěn)定的物理特征，可以更好的保存母巖信息。因此作為最敏感的物源指示劑，分析巖石中重礦物組合及其特征指數(shù)可判別該礦物物源區(qū)母巖特征，推測(cè)沉積物搬運(yùn)距離以及物源方向［28-29］。本次重礦物組合研究在洛河組選取4 個(gè)鈾礦孔和4 個(gè)鈾礦化孔（圖1b），共采集49 個(gè)樣品進(jìn)行重礦物組合分析，其中4 個(gè)鈾工業(yè)礦孔中采集27 個(gè)樣品，4 個(gè)礦化孔中采集22 個(gè)樣品。

重礦物組合研究由河北欣航測(cè)繪院分析完成，首先基于不同類型重礦物在鏡下對(duì)其顏色、形態(tài)、大小、光澤等光學(xué)特征進(jìn)行鑒定，并采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)法量化重礦物相對(duì)含量，使其判斷該礦物來(lái)源及物源區(qū)母巖特征提供理論支撐；其次針對(duì)巖石中重礦物組合及其含量在其原始風(fēng)化搬運(yùn)、沉積成巖過(guò)程中常因多種因素（水動(dòng)力條件、化學(xué)溶蝕等）影響，分析研究重礦物指數(shù)（ATi 指數(shù)、GZi 指數(shù)、MZi 指數(shù)、ZTR 指數(shù)）特征，從而為厘定物源提供進(jìn)一步證據(jù)支撐。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb 定年

3.1.1 鋯石特征及成因

研究區(qū)洛河組4 個(gè)鉆孔中選取的含礦砂巖測(cè)年樣品所篩選分離出來(lái)的碎屑鋯石，在鏡下所呈現(xiàn)出的形態(tài)相似，顏色為白色透明、深灰色、棕紅色及淺黃色，呈渾圓狀、次渾圓狀以及少部分短柱狀。表面較為粗糙，磨圓度多為次圓—圓均有，少量見(jiàn)有次棱狀，其磨圓度較高以及顯著的擦痕表明該礦物經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間、距離的搬運(yùn)、風(fēng)化作用。

鋯石CL 圖像中顯示（圖2），大部分碎屑鋯石顆粒晶型完整，小部分鋯石晶型呈碎片狀；鋯石主要呈短柱狀、次圓狀形態(tài)，見(jiàn)有個(gè)別核-邊環(huán)狀結(jié)構(gòu)，大小不一，鋯石粒度一般在60～120 μm 之間，個(gè)別直徑可達(dá)150 μm，磨圓度為次棱—次圓。基于鋯石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多樣，其鋯石所反映的地質(zhì)意義也不同。從碎屑鋯石CL 圖像中可以看出，大部分鋯石顆粒發(fā)育較多清晰的振蕩型環(huán)帶及板狀環(huán)帶，晶體自形程度較好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻單一，表現(xiàn)為典型的巖漿成因鋯石。且基于鋯石內(nèi)部環(huán)帶結(jié)構(gòu)的不同，具有均勻單一環(huán)帶形狀、年齡較小的鋯石表征為一期巖漿鋯石，而環(huán)帶狀變化較大、年齡較大的鋯石表征為多期巖漿鋯石；其中核部鋯石被巖漿鋯石所包裹（SD01-77、ZK07Y3-54），形態(tài)結(jié)構(gòu)與典型巖漿鋯石差別明顯，為繼承或捕獲鋯石［30］。第二類鋯石具有明顯的顆粒邊部窄寬相間的色帶，呈現(xiàn)為扇形結(jié)構(gòu)（SD01-5、SD01-32、ZK02Y2-59、ZK03Y2-77、ZK07Y3-46），屬于變質(zhì)成因鋯石；其個(gè)別鋯石顆粒（SD01-59、ZK03Y2-51、ZK07Y3-30）邊部結(jié)構(gòu)與核部鋯石存在明顯差異，為繼承變質(zhì)鋯石，屬于變質(zhì)增生成因的產(chǎn)物。

圖2 洛河組砂巖樣品中典型碎屑鋯石CL 圖像Fig.2 CL images of typical detrital zircon from sandstone samples of the Luohe Formation

碎屑鋯石中Th/U值大小可以用來(lái)判斷該鋯石的地質(zhì)成因特征，從而進(jìn)一步佐證CL圖像結(jié)果。因此，依據(jù)研究區(qū)洛河組砂巖碎屑鋯石U-Pb定年同位素分析數(shù)據(jù)，繪制鋯石年齡與Th/U關(guān)系（圖3）。從圖中可以看出，4 個(gè)鉆孔樣品中Th/U 值大部分均介于0.4 之上。由鋯石U-Pb 同位素統(tǒng)計(jì)得出，Th/U＞0.4的碎屑鋯石顆粒約占總數(shù)的81.56%，表明研究區(qū)洛河組含礦砂巖樣品中鋯石仍以巖漿鋯石為主體。Th/U＜0.1的碎屑鋯石顆粒較少，約占總數(shù)的1.88%，屬于變質(zhì)鋯石特征；而Th/U值介于0.1～0.4之間的鋯石顆粒約占總數(shù)的16.56%，反映該期鋯石為淺變質(zhì)成因特征，表明原生巖漿鋯石在后期發(fā)生不同程度上的變質(zhì)改造作用。

圖3 研究區(qū)砂巖樣品碎屑鋯石年齡與Th/U 關(guān)系圖Fig.3 Relationship between detrital zircon age and Th/U of sandstone samples in the study area

3.1.2 鋯石年齡組成

鋯石U-Pb 年齡譜特征是分析追溯研究區(qū)洛河組砂巖物源的重要手段。但需要說(shuō)明的是，鑒于地殼中238U 和235U 兩種放射性元素半衰期不同且其豐度值差異較大，且鋯石顆粒中207Pb 的豐度值較于206Pb 的豐度值低約20倍，致使采用207Pb 測(cè)年導(dǎo)致鋯石U-Pb 年齡譜往往無(wú)法真實(shí)反映巖石的年齡。因此，在分析鋯石U-Pb 年齡譜時(shí)，對(duì)于放射成因組分積累較少的年輕鋯石（＜1 000 Ma），采用206Pb/238U年齡對(duì)應(yīng)鋯石所形成的時(shí)間；對(duì)于放射成因組分積累較高的年老鋯石（＞1 000 Ma），選擇207Pb/206Pb 代表鋯石真實(shí)年齡［31-32］。

本次鋯石測(cè)年4 個(gè)樣品均為含礦砂巖，每個(gè)樣品測(cè)試分析80 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，共計(jì)分析320 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。依據(jù)上述年齡分析原則，鋯石U-Pb年齡所測(cè)4 組樣品中共計(jì)320 個(gè)點(diǎn)諧和度均都符合要求，所測(cè)樣品鋯石年齡基本分布于諧和線上（圖4）。從圖4 中整體可以看出，4 組見(jiàn)礦鉆孔砂巖樣品中碎屑鋯石顆粒U-Pb 諧和年齡分布特征基本一致，其年齡峰值分布具有較好的對(duì)應(yīng)性，這反映出研究區(qū)洛河組見(jiàn)礦砂巖中碎屑鋯石其物源追溯具有同源性。

圖4 研究區(qū)洛河組碎屑鋯石年齡協(xié)和圖、直方圖Fig.4 Diagram of concordant age and their histogram of detrital zircon from Luohe Formation in the study area

綜合研究區(qū)洛河組砂巖樣品鋯石顆粒諧和年齡分布特征，按其分布范圍為2 660～95 Ma（N＝320）主要分為4 組，其中第一組鋯石206Pb/238U年齡范圍為460～95 Ma，分布較為集中，峰值較為突出，年齡峰值分別為287 Ma、288 Ma、289 Ma、310 Ma，占總數(shù)的47%；第二組年齡范圍為1 133～982 Ma，峰值為977 Ma、997 Ma、1 133 Ma，為弱峰值，占總數(shù)的3%；第三組鋯石協(xié)和年齡介于2 114～1 483 Ma，峰值年齡為1 895 Ma、1 908 Ma、1 948 Ma，占總數(shù)的34%，呈較弱峰值，年齡較為分散；第四組鋯石顆粒協(xié)和年齡分布于2 660～2 271 Ma，峰值年齡為2 490 Ma、2 566 Ma，占總數(shù)16%，呈較弱峰值。

3.2 重礦物分析

本次重礦物分析在研究區(qū)8 個(gè)鉆孔中共采集重礦物樣品49 個(gè)，樣品均位于洛河組礦化砂體中，共分析鑒定出17 種重礦物類型，分別為鋯石、磷灰石、金紅石、銳鈦礦、白鈦石、重晶石、黃鐵礦、石榴子石、電氣石、赤褐鐵礦、鉻鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、鈦鐵礦、鉻尖晶石、獨(dú)居石、軟硬錳礦，其中方鉛礦、鈦鐵礦、鉻尖晶石、獨(dú)居石、軟硬錳礦只在少數(shù)樣品中出現(xiàn)且相對(duì)含量較低，本文將不做分析。

對(duì)49 個(gè)樣品中鑒定的重礦物含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制不同鉆孔重礦物百分含量分布圖（圖5）。從圖中可以看出，研究區(qū)洛河組主要礦物（相對(duì)含量百分?jǐn)?shù)＞10%）為鋯石、黃鐵礦、石榴子石、赤褐鐵礦；次要礦物（相對(duì)含量百分?jǐn)?shù)為1%～10%）為磷灰石、金紅石、銳鈦礦、白鈦石、重晶石、電氣石等。以重礦物組合的地質(zhì)屬性來(lái)看，以鋯石＋赤褐鐵礦＋磷灰石為主要礦物組合表示洛河組砂巖以中酸性巖漿巖碎屑為主，而以石榴石＋白鈦石＋電氣石＋鋯石（變質(zhì)成因）的重礦物組合反映出物源中含有部分的變質(zhì)巖碎屑。根據(jù)每個(gè)鉆孔重礦物含量分布特征，顯示區(qū)內(nèi)主要礦物以及次要礦物分布不均一，存在一定的差異性，表明洛河組砂巖中重礦物成因類型相對(duì)復(fù)雜，反映了區(qū)內(nèi)洛河組沉積物源屬于多源或多種母巖類型的綜合影響。

圖5 不同鉆孔重礦物百分含量分布圖Fig.5 Distribution of heavy mineral percentage in different boreholes

重礦物依據(jù)其抗風(fēng)化程度與化學(xué)穩(wěn)定性，可劃分為不穩(wěn)定重礦物、較不穩(wěn)定重礦物、穩(wěn)定重礦物和極穩(wěn)定重礦物［29］。本次洛河組砂巖樣品中鑒定出的17 種重礦物類型，其中穩(wěn)定重礦物與最穩(wěn)定重物含量占比最高，分別為鋯石、金紅石、電氣石、銳鈦礦、白鈦石、石榴子石等；較不穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物含量相對(duì)較少。因此，就研究區(qū)洛河組砂巖在其物源搬運(yùn)過(guò)程中，均屬于穩(wěn)定型礦物，其砂巖成熟度相對(duì)較高。

4 討論

研究區(qū)洛河組砂巖原始物源沉積與周圍相鄰山體演化活動(dòng)密切相關(guān)。需要說(shuō)明的是，盆地中的沉積地層，其沉積物物源來(lái)源若來(lái)自同一物源區(qū)，則其砂巖碎屑鋯石年齡譜分布具一定的相似性，否則反之［33］。統(tǒng)計(jì)研究盆地周緣相應(yīng)巖體年齡分布特征，與研究區(qū)洛河組砂巖碎屑鋯石年齡譜對(duì)比分析，可為判斷沉積物來(lái)源提供重要參考。

對(duì)于鄂爾多斯盆地周緣各巖體年齡譜分布特征，前人已經(jīng)做了大量研究。為了確定研究區(qū)洛河組砂巖沉積物源方向，收集統(tǒng)計(jì)研究區(qū)周緣不同巖體的碎屑鋯石U-Pb 年齡數(shù)據(jù)，其盆地周緣各巖體測(cè)年數(shù)據(jù)分別來(lái)自于北秦嶺造山帶［34］、北祁連山造山帶［35-38］、華北克拉通北緣［22，38-44］、阿拉善地塊［45］以及興蒙造山帶［46-48］，使其基本反映出鄂爾多斯盆地西南緣周緣不同物源區(qū)各巖體碎屑鋯石年齡的時(shí)空展布特征（圖6、7）。

圖6 研究區(qū)及鄰區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)雷開(kāi)宇等，2017［30］）Fig.6 Simplified tectonic map of the study area and its adjacent regions（from Lei Kaiyu et al.，2017［30］）

4.1 洛河組砂巖鋯石年齡譜特征及物源分析

研究區(qū)洛河組砂巖碎屑鋯石中碎屑顆粒分選和磨圓度均較好，表明區(qū)內(nèi)砂巖沉積物源屬于遠(yuǎn)源沉積。將本次研究所測(cè)試的研究區(qū)洛河組砂巖碎屑鋯石年齡譜與盆地西南緣周緣不同地區(qū)巖體年齡譜對(duì)比從中可以看出（圖7），與研究區(qū)洛河組（圖7a）碎屑鋯石年齡分布特征最相似的是盆地北側(cè)華北克拉通北緣（圖7e），其鋯石年齡值分布以及峰值年齡與研究區(qū)碎屑鋯石年齡譜特征較為一致，極有可能為研究區(qū)提供沉積物源；與此同時(shí)，西北側(cè)阿拉善-地塊（圖7d）在古元古代晚期、新太古代末-古元古代初期整體的年齡分布特征與研究區(qū)也有較多的可比性；而北秦嶺地區(qū)（圖7b）顯生宙與新元古代主峰值年齡分別為470 Ma、941 Ma，且在新元古代1 500～500 Ma 年齡分布較為集中，而研究區(qū)在該區(qū)僅有6 個(gè)點(diǎn)，這與研究區(qū)洛河組碎屑鋯石樣品年齡分布特征不一致，因此秦嶺地區(qū)的物源可能性也不大或者極少；北祁連山造山帶（圖7c）在顯生宙的碎屑鋯石年齡為540～400 Ma，主峰值年齡分別為438 Ma，與研究區(qū)顯生宙年齡譜特征不相匹配，且北祁連山造山帶地區(qū)存在大量新元古代年齡樣品，與區(qū)內(nèi)洛河組年齡譜特征亦不相符；興蒙造山帶（圖7f）顯生宙主峰值年齡為320 Ma，且年齡樣品集中分布在顯生宙600～300 Ma，對(duì)比研究區(qū)顯生宙年齡（主峰值年齡為310 Ma）分布特征能較好的相對(duì)應(yīng)，與此同時(shí)，興蒙造山帶（圖7f）在古元古代晚期、新太古代末-古元古代初期分布有少量的年齡，與研究區(qū)也有較好的對(duì)應(yīng)，因而興蒙造山帶存在為研究區(qū)提供物源的可能性；由此可知，研究區(qū)洛河組物源來(lái)源于鄂爾多斯盆地西部的北祁連造山帶、北秦嶺造山帶可能性較小，其鋯石年齡分布特征與研究區(qū)樣品鋯石年齡分布不對(duì)應(yīng)。綜上碎屑鋯石年齡譜分布特征，研究區(qū)洛河組砂巖沉積時(shí)物源應(yīng)主要來(lái)自盆地北側(cè)華北克拉通北緣，同時(shí)也可能有來(lái)自西北部阿拉善地塊的貢獻(xiàn)，少部分也可能來(lái)自于興蒙造山帶（圖6）。

圖7 研究區(qū)與盆地周緣巖體年齡譜對(duì)比圖Fig.7 Comparison of age spectrum of plutons around the study area and the basin

4.2 重礦物特征指數(shù)及物源分析

重礦物組合及其特征指數(shù)分析是物源區(qū)分析的重要手段。通過(guò)該方法，利用重礦物組合的穩(wěn)定性、空間分布等特征，可以判斷物源區(qū)的母巖類型和構(gòu)造背景，推測(cè)沉積物的搬運(yùn)距離和物源方向。重礦物特征指數(shù)如ATi 指數(shù)（100×磷灰石/（磷灰石＋電氣石）用于判斷物源為火山巖的樣品數(shù)量和風(fēng)化程度；GZi 指數(shù)（100×石榴子石/（石榴子石＋鋯石）用來(lái)分析是否存在角閃巖或麻粒巖物源；MZi 指數(shù)（100×獨(dú)居石/（獨(dú)居石＋鋯石）可用來(lái)探討物源含有深成巖的比例等［29］；而ZTR 指數(shù)則是指穩(wěn)定礦物鋯石、電氣石和金紅石在透明重礦物中所占的比例，代表重砂礦物的成熟度，ZTR 指數(shù)越大，重砂礦物的成熟度越高。前人研究表明，重砂礦物成熟度受古氣候、古構(gòu)造、搬運(yùn)距離及成巖作用等多種因素制約，對(duì)其開(kāi)展系統(tǒng)研究，有望指示沉積搬運(yùn)距離和物源方向，或反映不同時(shí)期的古構(gòu)造和古氣候變化［28］。

研究發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定重礦物有一定比例，并且重礦物ZTR 指數(shù)偏高，說(shuō)明礦物的成熟度越高，距離物源區(qū)越遠(yuǎn)；GZi 和ATi 指數(shù)均相對(duì)偏高，說(shuō)明源巖可能以變質(zhì)巖和巖漿巖體為主；MZi 指數(shù)全部為0，說(shuō)明沒(méi)有深成巖體參與物源提供（表1）。綜合重礦物特征、組合和特征指數(shù)三方面，表明研究區(qū)洛河組的物源主要由盆地北部及周緣的中高級(jí)變質(zhì)巖和中酸性巖漿巖提供。

表1 重礦物特征指數(shù)/%Table 1 Characteristic index of heavy minerals in the study area (%)

表1 （續(xù)）

5 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地西南緣白堊系洛河組砂巖中碎屑鋯石U-Pb 年齡譜特征主要分為4 個(gè)階段：第一階段為顯生宙的460～95 Ma，分布集中，峰值較為突出；第二階段為新元古代的1 133～982 Ma，為弱峰值，僅占總體的3%；第三階段為中元古代早期—古元古代中期的2 114～1 483 Ma（峰值為1 895 Ma），呈較弱峰值，年齡較為分散，主體對(duì)應(yīng)于古元古代晚期；第四階段為古元古代初期—新太古代末期的2 719～2 230 Ma（峰值為2 566 Ma），呈較弱峰值，主體對(duì)應(yīng)于新太古代。

2）綜合研究區(qū)碎屑鋯石年齡與盆地周緣不同巖體年齡譜對(duì)比以及重礦物分析結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)洛河組砂巖沉積物源屬于遠(yuǎn)源沉積，物源主要來(lái)自于華北克拉通北緣地區(qū)，少部分可能來(lái)自西北側(cè)阿拉善地塊與興蒙造山帶；其源巖主要以顯生宙、古元古代以及新太古代中酸性巖漿巖和中高級(jí)變質(zhì)巖提供。