黑龙江东部中-新生代盆地演化

张兴洲，马志红

（吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

黑龙江东部中-新生代盆地演化

张兴洲，马志红

（吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

黑龙江省东部中-新生代盆地基底由佳木斯地块和完达山地体复合而成.佳木斯地块以加里东期变质岩及花岗岩为主，东缘发育晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.完达山地体在中-晚侏罗世就位在佳木斯地块东缘，并在早白垩世早期逆冲到佳木斯地块之上，形成具有前陆盆地性质的大三江盆地.大三江盆地在早白垩世晚期遭受逆冲、走滑构造改造.敦密断裂以北的诸多盆地均属大三江盆地改造后的残余盆地.这些残余盆地和完达山地体之下可能存在隐伏的晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.三江盆地东部是古近纪断陷的主要发育区，可能存在一与佳依地堑平行的深断陷.隐伏的大陆边缘沉积和断陷是值得重视的油气勘探领域.

中-新生代盆地；大三江盆地；黑龙江省东部

黑龙江省东部是我国东北地区中—小型盆地集中分布区域，也是我国重要的煤炭、石油、天然气和油页岩等多种能源资源集中区.该区西以佳-依断裂带为界与松辽盆地毗邻，南以敦-密断裂带为界与延边盆地群相邻.区内面积大于2000 km2以上的盆地有7个，分别为三江盆地、勃利盆地、虎林盆地、依兰-伊通盆地、敦化盆地、鸡西盆地和宁安盆地.其中，三江盆地和虎林盆地分别与俄罗斯一侧的中阿穆尔盆地和阿尔昌盆地相连.盆地基底由佳木斯地块和完达山地体复合而成，二者之间为同江-密山断裂带，其中的完达山地体是东侧俄罗斯境内巨大的锡霍特-阿林中生代增生杂岩带的一部分（图1）.近年来的研究表明，该区各分散孤立的中-小盆地在早白垩世早期曾是一个统一的近海大陆边缘盆地，称为大三江盆地［1］.这一成果为重新认识该区中新生代构造演化，拓宽能源资源勘探领域提供了重要思路和证据.

1 基底组成及构造性质

早期的研究认为，佳木斯地块是一个经兴凯运动而固结的早前寒武纪地块［2］，由麻山群和黑龙江群两套变质岩系组成［3］.完达山地体是早中生代的俯冲带，东北地区大面积的中生代火山岩与此有关［4］.上世纪90年代，曹熹等［5］和张兴洲等［6］研究认为，黑龙江群不是正常的变质地层，而是混有解体蛇绿岩和蓝片岩残块的构造混杂岩，是佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼合的标志.Wilde et al.［7-8］采用单颗粒锆石测年方法对麻山群中的硅线石榴片麻岩和与之伴生的花岗片麻岩进行了同位素年代测试，结果显示麻山群高级变质作用发生的时代并非是传统所认为的太古宙或古元古代［3］，而是早古生代，年龄为480～520 Ma.目前，所谓的黑龙江群不是正常的变质地层单元，而是一套俯冲增生杂岩的认识已基本成为共识，但对俯冲及佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼合的时代等问题仍存在较大争议［9-10，12-13］.最近，笔者对桦南隆起东部近东西走向的黑龙江混杂岩中的基性和长英质糜棱岩进行了白云母Ar-Ar同位素年龄测定，获得的年龄分别为176.5±1.9 Ma和184.5±2.1 Ma.这组年龄与前人在萝北、依兰和牡丹江地区黑龙江混杂岩中获得变质-变形年龄基本一致［14-17］，表明整个黑龙江混杂岩在侏罗纪期间经历了一次重要的变质-变形事件.鉴于这是一次由蓝片岩相向绿片岩相转化的变质-变形事件，因此，所代表的应是黑龙江混杂岩的构造折返事件.这一事件发生的时间与完达山地体就位到佳木斯地块东缘的时间基本一致.

完达山地体主要由一套近南北走向，向西凸出的超镁铁质、镁铁质堆晶岩、基性熔岩和硅质岩及泥质岩组成，是我国东部唯一发育早中生代深海沉积的区域.硅质岩及泥质岩中放射虫等化石为中、晚三叠世—早、中侏罗世［3］.古地磁资料表明，完达山地体在中三叠世位于赤道附近［18-21］，地体中的晚石炭世—早二叠世灰岩岩块中的竹蜓科、珊瑚以及三叠纪硅质岩中的放射虫古生态均属于低纬暖水型动物群；而早—中侏罗世硅质岩中的放射虫古生态反映此时水域纬度已经明显变高，具有明显的冷水型、中高纬度生态特征［22，19-20］.晚侏罗世完达山地体已经位于43.5°N附近［18-19，22-23］，说明在早—中侏罗世完达山地体迅速由低纬度向中高纬度迁移，晚侏罗世已经就位于佳木斯地块东缘.由于完达山地体具有比较完整的洋壳层序，说明它应属一个逆冲的洋壳残片.这套蛇绿岩被含有堇青石的花岗岩侵入，花岗岩锆石年龄131～124 Ma，这至少说明在131 Ma之前完达山蛇绿岩岩片已逆冲到佳木斯地块之上.值得注意的是，堇青石花岗岩具有过铝—强过铝花岗岩的地球化学特点，属于S型花岗岩，其中还发现有时代为463 Ma的捕获锆石［24］，这一年龄是佳木斯地块中最为重要的高级变质作用和岩浆作用年龄［7-8］，说明岩浆的形成和侵位过程与佳木斯地块有关.但由于含堇青石的S型花岗岩的源岩主要来自经历过风化及沉积作用的沉积岩，加之花岗岩中锆石有较高的176Hf/177Hf比值和正的εHf（t）值，说明堇青石花岗岩的源区不完全是基底的麻山群，可能还存在有前中生代的沉积地层.结合区域地质资料［3］，佳木斯地块东缘发育有2套大陆边缘沉积，一套为泥盆-石炭系，另一套为上三叠-下侏罗统.这2套组合在北部俄罗斯境内的布列亚地块东缘和南部兴凯地块东缘都有分布［25-26］，说明当时在布列亚-佳木斯-兴凯地块东缘发育较为广泛的大陆边缘沉积.因此，不能排除过铝—强过铝花岗岩的形成与这2套沉积岩有一定联系.根据这样一种思路，完达山地体之下可能存在被构造隐伏的上古生界和上三叠统.

2 中-新生代盆地沉积-构造层特征

吉林大学完成的“大庆探区外围中-新生代盆地演化与油气前景”项目（2004～2008）系统研究对比了该区各盆地的沉积充填序列，划分出5个沉积-构造层：晚三叠世—早侏罗世沉积-构造层、晚侏罗世—早白垩世沉积-构造层、晚白垩世沉积-构造层、古近纪沉积-构造层和新近纪沉积-构造层（表1）.与传统地层对比表相比，表1有如下变化：（1）取消了J3-K1未分的表达方式；（2）在生物地层学证据基础上，根据绝对年龄值对应的原则，盆地底部的地层界线并不一致；（3）方正盆地原划有晚白垩世方正组，据大庆方参1和方4井钻探揭示，古近系之下直接为早白垩世穆棱组，因此，方正盆地取消了原方正组，增加了穆棱组；（4）勃利、鸡西和虎林盆地原划有晚白垩世松木河组（火山岩），锆石测年结果为110 Ma和112Ma，表明为下白垩统，归入下白垩统东山组.晚三叠世—早侏罗世沉积主要发育在佳木斯地块东缘，以南双鸭山组和大秃山组为代表.南双鸭山组为一套海陆交互相沉积，火山物质含量较高，各地岩性基本稳定，大秃山组覆于之上，为类磨拉石建造［3］；晚侏罗世—早白垩世沉积以早白垩世海陆交互—陆相沉积为主，各盆地内均有分布，晚侏罗世海相沉积仅发育在三江盆地西部的绥滨拗陷内，早白垩世晚期发育东山组火山岩，时代为110～117 Ma；晚白垩世沉积只发育佳依地堑以东的各盆地内，北东向带状展布，岩性主要为一套快速堆积的陆相粗碎屑岩，以猴石沟组和海浪组为特点；古近纪沉积各盆地均有分布，最大特征是发育油页岩和煤系；新近纪，鸡西、宁安和勃利等中部盆地发育玄武岩，以东的盆地发育煤系.总体上，该区以佳依地堑为界，各盆地的沉积序列和充填特征与松辽盆地明显有别，主要表现在：（1）各盆地沉积-构造层清晰，间断明显，而松辽盆地沉积相对连续；（2）各盆地在早白垩世均发育海相—海陆交互相沉积，而松辽盆地为陆相沉积；（3）包括佳依地堑的各盆地古近纪均发育油页岩，而松辽盆地油页岩只发育在上白垩统.上述特征充分说明，松辽盆地的构造演化及沉积环境与该区明显不同.

表1 黑龙江省东部各盆地地层及沉积环境对比表Table1 Stratigraphic correlation of Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,China

3 中-新生代盆地构造演化分析

黑龙江省东部中-新生代盆地演化的重要基础是完达山地体与佳木斯地块的拼合.大量的证据表明，晚侏罗世完达山地体已经就位于佳木斯地块东缘，三江盆地西部发育的晚侏罗世海相沉积向北东方向延入俄罗斯境内的中阿穆尔盆地，构成一个向北东敞开的残余海盆［25-26］.岩相古地理分析和地震剖面解释显示，早白垩世早期的城子河组-穆棱组沉积范围达到最大，断裂活动对此时的盆地沉积没有明显的控制作用，表明目前各分散孤立的盆地在早白垩世早期曾是一个统一近海盆地，称之为大三江盆地［1］.根据勃利盆地东部、虎林盆地北部［27］以及俄罗斯一侧的中阿穆尔盆地东部［25-26］的下白垩统中均见有含三叠世—早中侏罗世放射虫化石的砾石和岩屑，说明完达山地体已逆冲到佳木斯地块之上，并为早白垩世盆地沉积提供了物源.在鸡西盆地穆棱组中选取的碎屑锆石测年结果显示，碎屑锆石年龄集中在170 Ma左右，没有发现大于400 Ma、属于佳木斯地块变质基底的碎屑锆石.结合双鸭山盆地、前卫盆地和勃利等盆地的早白垩世海相沉积均直接发育在佳木斯地块变质基底之上，说明穆棱组沉积时期佳木斯地块仍处于水下沉积环境.因此，大三江盆地在早白垩世早期的盆地类型属于断陷的可能性不大，更可能具有前陆盆地特点.早白垩世晚期，佳依断裂和敦密断裂之间的区域发育一系列逆冲构造，使大三江盆地遭强烈破坏和改造.鸡西地区可见由南东向北西逆冲的构造将基底麻山群变质岩系逆冲到中生代煤系地层之上（图2），呈北东向带状展布的上白垩统猴石沟组砾岩成分复杂，不仅含有大量的变质岩和花岗岩砾石，而且含有来自下白垩统的煤矸石砾石（图3），说明晚白垩世大三江盆地经历了快速的构造褶返事件.

上述特征说明，大三江盆地的破坏主要发生在早白垩世末期.根据盆地充填特征的对比分析，以敦-密断裂为界，虎林盆地北部和南部明显不同.北部的七虎林河拗陷下白垩统充填特征不但与大三江盆地完全可以对比，而且与东侧俄罗斯境内的阿尔昌盆地完全可以对比（表2）.虎林盆地南部的穆棱河拗陷和东林拗陷内的白垩系以变质岩岩屑为主，与虎林盆地中央隆起出露的基底变质岩组成一致.这说明，目前所称的虎林盆地以中央隆起为界，南北是完全不同的2个盆地.七虎林河拗陷是早期大三江盆地的一部分，其南部沿着敦密断裂向东错移到俄罗斯境内.因此，敦-密断裂大规模左行走滑的时间应发生在大三江盆地形成之后，即早白垩世之后.

表2 虎林盆地北部与阿尔昌盆地下白垩统充填特征对比Table2 Stratigraphic correlation of Lower Cretaceous between Hulin Basin in Eastern Heilongjiang Province,China and Alchon Basin in Russia

古近纪，该区处于伸展构造背景，在我国境内发育了以佳-伊地堑和敦密-前进地堑为代表的断陷盆地，其中普遍发育了以煤和油页岩为代表的能源资源.值得注意的是，三江盆地以北的俄罗斯中阿穆尔地区古近纪断陷十分发育，部分已见油气显示.结合区域构造背景分析，我国境内的盆地基底主体为佳木斯地块，而俄罗斯一侧盆地基底的主体为中生代增生杂岩.基于这样一种构造背景，从油气资源勘查意义上分析，除了要关注被中生代盆地和构造岩片所掩盖的上古生界外，应加强东三江地区古近纪隐伏断陷的研究.

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Abstract：The basement of the Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,Northeast China is composed of the Jiamusi massif and Wandashan allochthon（terrane）.The former consists of the Caledonian metamorphic rocks and granites covered by unmetamorphosed Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments in the east margin.The latter,as an allochthon,was situated on the east margin of the Jiamusi massif during Middle to Late Jurassic,and overthrusted westwards on the Jiamusi massif in initial Early Cretaceous.Therefore,an Early Cretaceous foreland basin（namely Pan-Sanjiang basin）was formed in the area.The Pan-Sanjiang basin was destroyed and reconstructed by the thrust and strike-slip faults in the later stage of Early Cretaceous.We suggest that all isolated basins to the north of the Dun-Mi Fault belong to the relict basins of the Pan-Sanjiang basin.According to the regional geological setting,it is possible that the Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments would be preserved under these relict basins and the Wandanshan terrane.The east part of the Sanjiang basin is an important area,where Paleogene faulted basins are developed and a deep major faulted basin parallel to the Jiayi faulted basin exists probably.These covered continental margin sediments and faulted basins are worthy to be considered as the new field of oil and gas exploration.

Key words：Mesozoic-Cenozoic basin;Pan-Sanjiang basin;Eastern Heilongjiang Province

EVOLUTION OF MESOZOIC-CENOZOIC BASINS IN THE EASTERN HEILONGJIANG PROVINCE,NORTHEAST CHINA

ZHANG Xing-zhou,MA Zhi-hong
（College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

1671-1947（2010）03-0191-06

P542

A

张兴洲，男，1954年12月出生.1978年毕业于长春地质学院地质系.现任吉林大学矿产资源研究院院长，兼任吉林大学地质调查研究院院长，吉林大学唐敖庆特聘教授，博士生导师，吉林大学地球科学学院学术委员会主任；教育部科技委资源环境与地球科学学部委员；吉林省地质学会常务副理事长，兼秘书长.主要从事东北地区岩石圈结构与演化方面的研究、教学工作.完成的代表性成果有“中国满洲里-绥芬河地学断面“”中国大陆及海域岩石圈结构与动力学”和“兴蒙-吉黑地区三维岩石圈结构”.目前正在主持“松辽盆地及外围上古生界油气资源战略选区”国家专项和“兴蒙海槽晚古生代构造演化”国家自然科学基金重点项目等研究工作.

马志红，男，1940年9月出生.辽宁兴城人，硕士，1964年8月毕业于长春地质学院（本科），1981年10月研究生毕业.现任吉林大学地球科学学院教授，博士生导师；俄罗斯自然科学院外籍院士；吉林大学地质调查研究院总工程师；吉林省地质学会理事长；中国矿物岩石地球化学学会理事；中国黄金学会地质学术委员会主任；吉林省旅游地质研究会名誉会长；吉林省金、银宝玉石协会副会长.曾任长春地质学院副院长；长春科技大学常务副校长.长期从事岩石学的教学和变质地质学及前寒武纪地质与成矿作用的研究工作，主持或主要参加完成“晋东北金矿综合信息矿产预测”“山西五台地区砾岩金矿研究”等省部级项目10余项，取得丰硕成果.

2010－11－29.李兰英编辑.

国家自然科学重点基金（40739905）、国家油气选区专项（2009GYXQ12）资助.