辽吉东部古元古代古元古代大陆边缘褶皱带-宽甸-草河褶皱带的形成和演化

姜春潮

中国地质调查局沈阳地质调查中心, 沈阳, 110032

辽吉东部太古宙地块有两个：南侧为辽南-山东半岛东部与朝鲜半岛北部一起可称为胶辽-朝鲜地块；北侧为华北古陆块,它是华北古陆南缘的一部分,由于中生代郯庐断裂将其推到现在的位置。这两个太古宙大陆块有很大的区别。华北古陆块是早已形成的具有古老陆核(其形成在2.9Ga以前)的,稳定的陆块,其中产有条带状磁铁石英岩(鞍山式铁矿)。而胶辽-朝鲜地块很少见有这种类型铁矿,偶尔可见含铁变粒岩型铁矿薄层；其中花岗岩体经常受到强烈的片麻理化,形成花岗片麻岩。在这种岩体中常见有大理岩和块状硅质岩残体。根据两个地块之间的古元古代褶皱带中的宽甸群和草河群的沉积岩相分析和褶皱构造形态分析,可以认为华北古陆块应为一个长期稳定的,褶皱区内陆源物质主要供给区；而胶辽-朝鲜地块是向华北古陆块俯冲的外来地块,是造成褶皱区内宽甸群和草河群线形褶皱的主要区域动力来源。

由于胶辽-朝鲜地块向华北古陆块的俯冲作用,沿后者边缘形成一条拗陷带。按一般褶皱带发展规律,是由活动向半稳定和稳定方向发展,即由褶皱带向准地台和地台方向发展。褶皱带阶段发育有厚度大,强烈线形褶皱的火山-沉积岩建造和沉积岩建造；准地台阶段则带有继承性,但活动强度较弱；地台阶段则褶皱带与南北两侧地块形成统一的一个地台。辽吉东部古元古代宽甸-草河褶皱带完全符合这些条件。

在宽甸-草河褶皱带发展阶段,褶皱带中沉积宽甸群和草河群。前者为一套含硼变粒岩建造；后者为变复理石建造和变泥质岩建造。两者皆受到强烈的线形褶皱。

1 褶皱期古元古代褶皱带

1.1 宽甸群的形成期

在古元古代初期,胶辽-朝鲜地块由于受到其侧后的裂谷作用向北或北东方向驱动,与其北侧的华北古陆块相碰撞,产生俯冲作用(见图1)。在俯冲地块前锋其硅铝壳产生熔融。熔岩体沿华北古陆块上盘裂隙上涌,到达地表产生火山作用。大量富硼的火山物质在水体中沉积。于是形成一套独特的以中酸性火山岩成分为主的含硼沉积岩组合,区域变质后形成含硼变粒岩建造,即宽甸群。其形成时间在2.3～2.1Ga。

图1 含硼建造形成模式图

图2 草河群(变复理石建造-变泥质岩建造)岩相剖面图和宽甸群褶皱形态示意图 草河群浪子山组；Py-云盘组；Pt-通远堡组；Pg-盖县组

宽甸群的褶皱期：宽甸群褶皱可分前期为穹隆褶皱；后期为线形紧密褶皱。穹隆褶皱多数发育在宽甸褶皱带南缘。各穹隆构造之间形成盆形或不规则的盆形构造,如营口后仙峪硼矿区的宽甸群呈似穹隆构造,实际应是盆形构造,受宽甸褶皱期的后期线形褶皱而改造成似穹隆构造。宽甸群后期线形褶皱在宽甸地区表现非常清楚。褶皱轴面一律北倾,其倾角在褶皱带北侧为60°～70°,南侧为50°～60°(见图2)。

从上述可以看出,宽甸群褶皱明显受到胶辽-朝鲜地块向华北古隆块俯冲作用控制。前期穹隆构造形成说明,在宽甸群形成期的垂直向上的热动力作用仍在继续发挥作用；而后期的线形褶皱是由于胶辽-朝鲜地块向北俯冲对宽甸群产生的剪切作用使其形成褶皱轴面一律北倾的结果。

1.2 草河群的形成期

宽甸褶皱带褶皱作用封闭之后,沿该褶皱带北侧与华北古陆块交界处附近,由于受到胶辽-朝鲜地块向回的拉张作用(可能由于受到其侧后裂谷的收缩作用结果),产生一个新的褶皱带,其中沉积草河群(见图2)。草河群由下向上由四个岩组组成:

由上述可以推测,草河群是由北侧华北古陆块单一方向陆源物质供给的,类似于大陆斜坡地带环境中沉积形成的。而胶辽-朝鲜地块可能处于水下隆起状态。

草河群的褶皱期：由于胶辽-朝鲜地块再次向华北古陆块的俯冲作用使草河群受到强烈的紧密线形褶皱和宽甸群的再次叠加褶皱。在草河褶皱带北侧边缘部位,草河群形成褶皱轴面直立或陡倾的,轴面走向平行于古陆块的边界线。向南即向褶皱带内部,褶皱轴面一律北倾,倾角变缓(图3)。由于草河褶皱构造运动,使宽甸-草河褶皱带形成两个复式背斜,即营口-宽甸复背斜和集安复背斜, 和三个复向斜。宽甸群主要出露在复背斜区内；草河群主要分布在复向斜区内。在复背斜区内,如在宽甸和平-杨木杆区,常见到宽甸群呈钩状区域褶皱构造形态,这是宽甸期褶皱轴面受到草河期再褶皱的结果。

由于胶辽-朝鲜地块向华北古陆块的俯冲作用,褶皱带受到古陆块边界形态限制,使褶皱带走向在辽吉东部区为北东东转向南东,到朝鲜狼林山脉转向南北,呈一弧形褶皱构造形态,这是外侧古陆块边界呈弧形的形态效应造成的。

褶皱带向南西延伸应与山东胶东古元古代褶皱带连接。在该带内相当辽吉地区的宽甸群和草河群则为胶东群和福山群。由于中生代鸭绿江左旋断裂使胶东地区向北东方向位移到现在位置(图4)。

图3辽阳群岩相剖面图和草河群、宽甸群褶皱形态示意图 Pkn-宽甸群；Pch-草河群；Ply-辽阳群：Pp-判石甲炉组,Pd-大石桥组； ① 吉林板石沟磷矿；② 辽阳甜水磷矿；③ 盖县古道屯磷矿

宽甸-草河褶皱带大致在1.9Ga即已封闭,即胶辽-朝鲜地块向华北古陆块的俯冲作用已基本结束。但其活动并未停止,即褶皱带的发展已进入到中元古代的准地台发展阶段。与褶皱期比较其拗陷幅度不大,褶皱强度变弱,但在构造方向上仍带有继承性。

2 准地台期,中元古代拗陷带

宽甸-草河褶皱带发展到中元古代准地台阶段,胶辽-朝鲜地块仍对其起控制作用。与华北古陆块与褶皱带接触界线相平行的,产生一条宽度在100 km的新的拗陷带(图4),其中发育有大栗子群和辽阳群两套地层。

2.1 大栗子群的形成和褶皱

大栗子群主要发育在拗陷带南侧,在吉林临江一带,主要为一套泥质岩建造,其中产大栗子式铁矿。在辽宁本溪草河口有岗草组可与之对比。它们不整合覆于草河群之上。形成开阔褶皱,时限在1.8～1.7 Ga。

2.2 辽阳群的形成和褶皱

辽阳群在拗陷区内形成两种沉积环境；即沉积边缘区和沉积超覆区(图3和图4)。在沉积边缘区的辽阳群不整合在太古宙岩石上,其下部普遍有碎屑岩(包括细碎屑板岩)建造,称判甲炉组。该建造向华北古陆块边缘地区迅速变薄尖灭。其上为厚层碳酸盐岩沉积,称大石桥组。在褶皱带内大石桥组直接超覆不整合在草河群和宽甸群上。大石桥组在泻湖相沉积环境下在厚层碳酸盐岩层顶部有菱镁矿富集。辽阳群形成时限在1.7～1.5Ga。

图4 辽吉东部和山东半岛古元古代大陆边缘褶皱带和中元古代拗陷带展布示意图

辽阳群褶皱一般呈开阔褶皱构造形态。在古陆块上的辽阳群甚至不见褶皱,常呈单斜构造。但在与古陆块接近的褶皱区内,辽阳群大石桥组有时可见倒转褶皱,轴面倾向拗陷带,如在大石桥和辽阳甜水区所见,可能受到仰冲力作用的结果,即在拗陷区大石桥组受到来自南侧的水平压力,由于受到古陆块边界的阻挡而产生仰冲。这种水平压力甚至未有波及到古陆块上的辽阳群。

宽甸-草河褶皱带发展到中-新元古代与南北两个地块形成一个整体,即形成华北地台。

总之, 辽吉东部古-中元古代地质构造发展演化一直受到胶辽-朝鲜地质板块向华北古陆板块俯冲作用的控制,其驱动力与来自其侧后的裂谷作用有关。裂谷张开和收缩,驱动板块前进和后退,引起褶皱带的褶皱和新褶皱带的形成。褶皱带在与古陆板块的结合部位是一处比较脆弱的易活动的地带,新褶皱带或拗陷带易在该部位形成。因此出现在辽吉东部古-中元古代四大套地层,即宽甸群,草河群和大栗子群,辽阳群,沉积中心逐次向北迁移,海域逐次向北扩展的原因。