佳木斯地块构造演化*

2020-04-01 08:57李伟民刘永江赵英利冯志强周建平温泉波梁琛岳张夺
岩石学报 2020年3期
关键词:松辽佳木斯变质

李伟民 刘永江 赵英利 冯志强 周建平 温泉波 梁琛岳 张夺

1. 吉林大学地球科学学院,长春 1300612. 自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室,长春 1300263. 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室,海洋高等研究院,海洋地球科学学院,青岛 2661004. 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,青岛 2662375. 吉林大学古生物学与地层学研究中心,长春 1300266. 太原理工大学地球科学与工程系,太原 0300241.

中亚造山带(Central Asian Orogenic Belt; CAOB)是西伯利亚克拉通与塔里木-华北克拉通之间一条巨型的EW向展布的增生型造山带,也是全球显生宙以来大陆增生与改造最显著的区域(engöretal., 1993, 2018;engör and Natal’in, 1996; Li, 2006; Xiaoetal., 2009)。造山带全长约6000km,宽500~1100km,西起乌拉尔山地区,经哈萨克斯坦、中国西北、蒙古、中国东北,一直延伸至俄罗斯远东地区的鄂霍茨克海一带(图1a)。中亚造山带蕴含着复杂的大陆增生和陆内改造等相关科学问题,使其成为探索大陆动力学问题的绝佳场所(Jahnetal., 2000; Xiaoetal., 2003; 肖文交等, 2008, 2019; 徐备等, 2014; Wilde, 2015; Liuetal., 2017b; Zhouetal., 2018)。

佳木斯地块位于黑龙江省东部,是我国东北地区一个重要的大地构造单元。大地构造属性上,佳木斯地块位于中亚造山带东段,挟持于西伯利亚克拉通,华北克拉通以及太平洋板块之间,是三大板块构造域相互作用的场所。该区域构造演化复杂多样,既受到古生代古亚洲洋构造域的影响,也经历了中生代古太平洋构造域的叠加与改造(Wuetal., 2007; Zhouetal., 2009; Liuetal., 2017b)。地块西侧为松辽地块(或松嫩地块、松嫩-张广才岭地块),东面与完达山地体(或那丹哈达地体)相连,向北延入俄罗斯境内的布列亚地块,周边以断层为界:西侧为牡丹江断裂,东侧为跃进山断裂,南东侧为敦化-密山断裂,北西侧佳木斯-依兰断裂(图1),由此曹熹等(1992)也将其称之为“佳木斯复杂地体”。

佳木斯地块是一个具有典型基底-盖层双层结构的微陆块,出露的地质单元主要包括麻山杂岩(原“麻山群”)、黑龙江杂岩(原“黑龙江群”)、古-中生界花岗质岩石及沉积岩系(图2; 白景文等, 1988; 黑龙江省地质矿产局, 1993; Wuetal., 2007; 周建波等, 2018)。其中,麻山杂岩被认为是佳木斯地块的变质基底部分,由一套以含石墨、含磷、富铝为特征,夹大理岩、钙硅酸盐岩及石英片岩并经历高角闪岩相至麻粒岩相变质的孔兹岩系组成(姜继圣, 1992, 1993; Guoetal., 2014)。锆石SHRIMP U-Pb年龄表明麻山杂岩存在500Ma的晚泛非期高级变质事件(Wildeetal., 2001; 吴福元等, 2001; Zhouetal., 2011)。而黑龙江杂岩是一套经蓝片岩相-绿帘角闪岩相-绿片岩相变质作用形成的泥质片岩、变质基性岩、超基性岩、变质硅质岩及大理岩并受强变形作用影响,一直被认为是佳木斯地块与松辽地块拼贴过程中形成的蛇绿构造混杂岩(张兴洲和Sklyarov, 1992; 叶慧文等, 1994; Wuetal., 2007; Lietal., 2009, 2010; Zhouetal., 2009)。

图1 中亚造山带构造简图(a,据engör et al., 1993; Li, 2006)和中国东北地区大地构造单元划分(b,据Liu et al., 2017b)

图2 佳木斯地块地质简图

佳木斯地块岩浆活动强烈(图2),早古生代花岗质岩石是泛非期(541~484Ma)岩浆产物,与麻山杂岩共同组成佳木斯地块的变质结晶基底。晚石炭世-二叠纪(305~250Ma)与晚三叠世-白垩纪(223~88Ma)岩浆岩被认为是地块不同演化阶段受古亚洲洋和古太平洋构造域分别作用的结果(Wuetal., 2011; 孙明道, 2013; Bietal., 2014; Yangetal., 2015, 2018; Sunetal., 2015; Liuetal., 2017a; 毕君辉, 2018; 唐杰等, 2018)。古-中生界沉积盖层主要分布于佳木斯地块东缘,自下而上包括两个构造层,底部为下泥盆统-下石炭统海相、海陆交互相碎屑沉积直接不整合覆盖早古生代花岗岩,之上发育上石炭统-下白垩统陆相碎屑岩沉积和火山岩系(黑龙江省地质矿产局, 1993; 王成文等, 2008; 周建波等, 2018)。

近二十多年来基于板块构造理论为指导,对佳木斯地块的构造格架及演化过程前人已经开展了大量的研究并取得了丰硕成果,但仍存在一些争议未能解决,包括(1)佳木斯地块归属问题:~500Ma的泛非期基底为示踪地块的归属提供了可参考的线索,但其究竟是源自中亚造山带本身的微陆块(黑龙江省地质矿产局, 1993; Zhouetal., 2009; Mengetal., 2010),还是来自西伯利亚古板块南缘Sayang-Baikal增生造山带的一部分(Zhouetal., 2010a),甚至是冈瓦纳超大陆的一部分(Wildeetal., 2001; Wilde, 2003; Wuetal., 2007);(2)佳木斯地块与松辽地块的拼合时限与过程的争议:黑龙江杂岩的形成揭示了两地块缝合过程,目前存在的观点认为两地块可能于早古生代就已经形成统一陆块(曹熹等, 1992; 张兴洲和Sklyarov, 1992; 叶慧文等, 1994; 颉颃强等, 2008);或是在侏罗纪受古太平洋板块俯冲驱动下两地块才开始拼合(Wuetal., 2007; Lietal., 2009; Zhouetal., 2009);亦或是两者之间经历了复杂的拼合-裂解-再拼合的演化过程(许文良等, 2012; Liuetal., 2017b; Lietal., 2019b);(3)关于完达山增生地体的演化,跃进山-饶河增生杂岩的发现证实了佳木斯地块东缘俯冲-增生过程。但跃进山杂岩(270~311Ma)与饶河杂岩(130~170Ma)截然不同的就位时间,被认为可能形成于不同的构造背景。其中,跃进山杂岩是佳木斯与兴凯地块俯冲作用的结果(曾振等, 2018),或是古太平洋洋内俯冲形成的增生岛弧(Bietal., 2015; Sunetal., 2015; 王继尧等, 2016)。然而饶河杂岩则普遍被认为是古太平洋板块向欧亚大陆东缘之下俯冲-增生的产物(程瑞玉等, 2006; Zhou and Li, 2017; 孙明道等, 2018; Zhangetal., 2020)。

上述诸多遗留地质问题严重地制约了对佳木斯地块构造演化过程,乃至中亚造山带东端复杂构造体系下古-中生代演化与叠加历史的认识。鉴于此,本文在收集、综述大量前人研究成果的基础上,结合笔者近年来的工作,分析了佳木斯地块的基底属性、归属问题;开展了佳木斯地块东、西两侧岩石-构造组合研究,确立了古-中生代佳木斯地块与其西侧松辽地块的拼贴演化及晚古生代以来东缘的俯冲-增生过程。该研究将为了解中亚造山带东段的构造演化提供重要线索。

1 佳木斯地块基底性质及归属

关于佳木斯地块基底岩石组成、构造样式、变质作用、地球化学特征及同位素地质年代学等方面都取得了长足进展,地质学者们一致认为麻山杂岩应作为佳木斯地块基底的重要物质组成(Wuetal., 2007; Zhou and Wilde, 2013; Liuetal., 2017b; 许文良等, 2019),下面对其进行简要的描述。

1.1 麻山杂岩组成

原称为“麻山群”或“麻山岩系”,现称为“麻山杂岩”的变质岩是一套与孔兹岩建造相当的高级变质-沉积岩系,主要分布在鸡西、勃利、桦南及萝北等地区(图2)。曹瑞骥等(1982)最早建立了“麻山群”完整的沉积序列,将其至下而上依次分为西麻山组、柳毛组、建堂组和马家街组。随后Yanetal. (1989)认为“麻山群”与“黑龙江群”可能构成双变质带;曹熹等(1992)又将两群作为两个独立的地体,并认为两者于元古宙拼合形成佳木斯地体。Wildeetal. (1999, 2000, 2001)系统地分析了麻山群的岩石类型、变质作用和年代格架,提出简单的地层层序概念并不适用于麻山群,终将其命名为“麻山杂岩”,后被地质工作者广泛采纳。

麻山杂岩主要由含碳-富铝片麻岩系列(含墨石榴堇青片麻岩和石榴夕线片麻岩等)、大理岩系列(橄榄大理岩、透辉大理岩、石榴金云母大理岩和方柱透辉石岩)、麻粒岩-斜长角闪岩系列(二辉麻粒岩、紫苏麻粒岩和斜长角闪岩)、花岗质片麻岩及少量深成侵入岩组成。麻山杂岩经历了高角闪岩相-麻粒岩相的峰期变质作用(700~850℃和0.5~0.8GPa),并伴随着近等温降压(ITD)的退变质过程,代表了典型的造山型顺时针P-T演化轨迹(姜继圣, 1992; Wildeetal., 1999; 任留东等, 2012; Guoetal., 2014)。此外,对麻山杂岩开展了大量LA-ICP-MS和SHRIMP锆石U-Pb年龄分析(宋彪等, 1994; Wildeetal., 1999, 2000, 2003; Zhouetal., 2010b; 任留东等, 2012; Yangetal., 2014),认为麻山杂岩包含早古生代(530~510Ma)花岗质岩石,并于510~490Ma发生了麻粒岩相变质作用,受泛非期岩浆和变质事件共同影响。最近Yangetal. (2017, 2018)在麻山杂岩中发现了新元古代岩浆锆石(755~898Ma),认为可能与罗迪尼亚超大陆的裂解有关。同时Sorokinaetal. (2016)在布列亚地块首次发现了933Ma的岩浆事件,推断佳木斯-布列亚地块的基底年龄可延伸至新元古代早期。上述精确的岩浆-变质事件地质年代学格架的建立,推翻了原本认为佳木斯地块存在古元古代基底的观点(党延松和李德荣, 1993),也为地质学者进一步通过全球对比开展佳木斯地块的归属研究,重建古板块构造格局提供了重要线索。

1.2 佳木斯地块的归属问题

Wildeetal. (1997, 1999, 2000)最早提出麻山杂岩中大面积发育的泛非期孔兹岩与冈瓦纳超大陆中的南极洲、西澳大利亚、印度与斯里兰卡板块的孔兹岩系具有明显相似特征,暗示了在冈瓦纳超大陆汇聚过程中上述板块可能曾拼接在一起并共同参与了泛非运动。Zhouetal. (2009)认为黑龙江杂岩中碎屑锆石U-Pb年龄(290~330Ma、420~530Ma、670~910Ma及>1065Ma)与CAOB的年龄组成几乎一致,提出了佳木斯可能是来自于CAOB内部,二叠纪时从松辽地块上裂解出来的原地微陆块。Wuetal. (2011)强调了发育在佳木斯地块上的一些新元古代花岗质岩石在兴安、松辽和辽源地块上并不存在,否定了佳木斯地块是从松辽地块上裂解下来的这一观点。随后Zhouetal. (2011)又系统的总结了分布于中国东北额尔古纳、兴安、松辽、佳木斯和兴凯地块上发育的泛非期高级变质岩及岩浆岩(结晶基底,图1),发现其总体沿虎头、鸡西、萝北、兴华渡口和漠河一线断续分布,出露范围>1300km,命名为“中国东北泛非期孔兹岩带”。并将该带与西伯利亚克拉通南缘的Sayang-Baikal带进行对比,认为中国东北各微地块均具有西伯利亚板块的亲缘属性,伴随着蒙古-鄂霍茨克洋的打开,最终于450~300Ma才从西伯利亚南缘裂离出来(Zhou and Wilde, 2013; Wilde, 2015)。最近Yangetal. (2017)认为佳木斯地块上发育的新元古代岩浆活动,其形成构造背景和时代均与同属于冈瓦纳超大陆的印度南部岩浆活动类似,由此推断佳木斯地块新元古代时与印度南部相连。

图3 早寒武纪冈瓦纳超大陆重建模型(据Zhou and Li, 2017; Torsvik and Cocks, 2017; Zhao et al., 2018; Huang et al., 2018修改)

关于地块的归属问题,古地磁资料可提供很好的佐证,杨惠心等(1998)认为东北地区几个主要地块在早古生代早期均位于南纬<20°区域,所处的古纬度与西伯利亚(Smethurstetal., 1998)、华北、塔里木(任收麦和黄宝春, 2002; Huangetal., 2018)、刚果和中澳大利亚板块(Meertetal., 1995)相似。Zhaoetal. (2018)通过可靠的地质学、古地磁学及古生物学证据重塑了罗迪尼亚大陆裂解后东亚大陆各地块的古地理位置,认为新元古代-早寒武世时(580~520Ma)西伯利亚板块作为独立的构造单元处于冈瓦纳超大陆西北缘或西北距离不远的位置,而东北地块群(包括额尔古纳、兴安、松辽和佳木斯地块)挟持于西伯利亚板块与冈瓦纳超大陆之间,且更靠近西伯利亚板块。松辽地块内西伯利亚寒武纪动物群勒那阶三叶虫Proerbia sinensis sp.化石的发现(段吉业和安素兰, 2001),也证实了西伯利亚板块的亲缘属性。此外,基于古大陆重建的认识(Kravchinskyetal., 2001; Torsvik and Cocks, 2017; Zhaoetal., 2018),早寒武纪时西伯利亚板块与冈瓦纳大陆主体部分虽然存在古大洋的分割(古亚洲洋?),但在超大陆(冈瓦纳)形成过程的汇聚背景下共同经历~500Ma构造运动也是合理的,由此仅仅从相似的(泛非期)构造-岩浆-变质事件来确定其准确的古地理位置仍存在难度,但上述诸多的证据依然更支持佳木斯地块应归属于冈瓦纳超大陆体系。综上,本文认为佳木斯地块可能与华北、华南、塔里木板块,甚至西伯利亚板块一同位于冈瓦纳超大陆的西北缘,连接澳大利亚、印度和东南极洲大陆(图3),上述板块共同经历了泛非期构造事件(在西伯利亚板块南缘称之为“萨拉伊尔运动”),随后伴随着冈瓦纳超大陆的裂解,依次裂离,并向北漂移。

2 佳木斯地块与松辽地块的拼贴过程

2.1 缝合带位置

牡丹江断裂带传统上被认为是佳木斯地块与松辽地块的缝合线位置(黑龙江省地质矿产局, 1993),但在地表浅部构造层次并没有任何明确的构造证据。二十世纪九十年代后,地质学者先后发现了近SN向沿牡丹江断裂带以东萝北-嘉荫、依兰-桦南和牡丹江-穆棱一带断续出露的蓝片岩相高压变质-变形改造的黑龙江杂岩,被公认为是佳木斯地块与松辽地块碰撞拼贴过程中形成的类似蛇绿岩套的构造混杂岩(白景文等, 1988; 曹熹等, 1992; 张兴洲, 1992; Wuetal., 2007; Zhouetal., 2009)。随着深部地球物理探测工作的开展,依据重力异常(张兴洲等, 2012)、深反射地震(张兴洲等, 2015)和电法勘探(梁宏达等, 2017)等解译资料,不仅识别了平面上明显的SN向线性构造带与剖面上地壳的深层结构特点(图4),也为两地块间俯冲板片的下插深度和俯冲极性提供很好的制约(后文详细讨论)。此外,电性结构剖面显示了以牡丹江断裂为界明显划分了两个不同的地壳结构单元,即松辽地块与佳木斯地块(图4a)。本文将该缝合带称为牡丹江-依兰缝合带。

图4 桦南-巴彦二维电性结构模型构造解译图(a,据梁宏达等, 2017)及深反射地震剖面地质解译图(b,据张兴洲等, 2015)

详细的野外宏观构造解析发现,牡丹江-依兰缝合带内构造线的形迹和地质体的展布方向总体呈NE走向,这与SN向缝合带的观点相悖。李锦轶等(2019)结合黑龙江杂岩的构造变形及黑龙江杂岩被260Ma花岗岩侵入这一特点,认为前人关于分隔松辽地块与佳木斯地块的中生代缝合带认识,是不符合实际情况的。众所周知,牡丹江-依兰缝合带被NE向展布的左行走滑断裂(佳木斯-依兰断裂和敦化-密山断裂)所截(图2)。精确的低温热年代学证据表明敦化-密山断裂(~161Ma; 孙晓猛等, 2008)和佳木斯-依兰断裂(174~164Ma; 高万里等, 2018)的活动时间与黑龙江杂岩高压变质时间(145~184Ma; 赵英利等, 2010; Lietal., 2009, 2011)基本一致。由此我们认为中生代时佳木斯地块与松辽地块在古太平洋板块俯冲驱动下的拼合过程,可能同时促发了两走滑断裂的活动。此外,前人研究给出了两断裂的走滑错距为150~250km(李碧乐等, 2002; 王小凤等, 2005; Liuetal., 2017a)。如果扣除后期走滑错移量影响,那么原本NE走向的缝合带与现今带内构造线产状就基本吻合了。当然我们也不能排除缝合带内现今的构造形迹是混杂堆积形成后再受走滑断裂活动所控制,这些认识仍需要开展大量的研究工作。

2.2 佳木斯地块西缘构造带

2.2.1 黑龙江杂岩带

黑龙江杂岩最早被认为是一套中-上元古宙的变质-沉积地层(党延松和李德荣, 1993),与佳木斯地块麻粒岩相变质的麻山群构成花岗-绿岩带(赵春荆等, 1996),共同构成了佳木斯地块的前寒武纪结晶基底。但随着含放射虫硅质岩(张兴洲, 1992)和含几丁虫千枚岩(李锦轶等, 1999)的发现,证实了黑龙江群并非变质地层,终被认为是具有洋壳性质的蛇绿岩套岩石组合。区域调查研究表明黑龙江杂岩主要由蓝片岩、绿片岩、云母片岩、长英质糜棱岩、超基性岩、变质硅质岩及大理岩并受强变形作用改造的构造混杂岩组成(张兴洲和Sklyarov, 1992; 叶慧文等, 1994; Wuetal., 2007; Zhouetal., 2009)。通过传统的地质温压计(Zhouetal., 2009; 孔凡梅等, 2009; 赵英利等, 2010; 李伟民等, 2014)和变质视剖面图(韩晓萌等, 2018; Lietal., 2019b)方法均获得了绿帘-蓝片岩相的峰期变质条件(T=350~550℃,P=1.0~1.4GPa)和顺时针的造山带型P-T演化轨迹。Lietal. (2019b)认为这种P-T轨迹可能代表了相对年轻的大洋板片俯冲和随后的陆-陆碰撞过程。而黑龙江蓝片岩的地球化学特征也表明其原岩属性以亚碱性玄武岩为主,揭示了其形成环境为大洋板内的洋岛玄武岩(OIB)和大洋板块的洋中脊(E-MORB)构造环境(Zhouetal., 2009)。

关于黑龙江杂岩的形成时代,前人最早对带内蓝片岩全岩与蓝闪石单矿物的40Ar/39Ar年龄(600~645Ma)、全岩的Rb-Sr年龄(415Ma)以及斜长角闪岩和花岗岩中锆石U-Pb年龄(437Ma)的测试分析,认为这套构造岩形成于古生代(曹熹等, 1992; 叶慧文等, 1994; 张兴洲和Sklyarov, 1992; 颉颃强等, 2008)。但由于蓝闪石矿物本身不含有K,并不适用于Ar-Ar年代学测试,因此前人相关的年龄有待于商榷。最新一些多硅白云母与钙质角闪石40Ar/39Ar年龄的获得(Wuetal., 2007; Lietal., 2009, 2011; 赵亮亮和张兴洲, 2011; Zhuetal., 2017; Geetal., 2017),准确的限定了侏罗纪(145~185Ma)是黑龙江杂岩的高压变质作用形成时代,原因在于云母与角闪石Ar同位素封闭体系的温度恰好与黑龙江杂岩蓝片岩相峰期变质的温度相当。而大量针对黑龙江杂岩中碎屑锆石U-Pb年龄的研究(Zhouetal., 2009; 李旭平等, 2010; 赵亮亮, 2011; Lietal., 2011; Zhuetal., 2015, 2017; Geetal., 2016),表明其原岩具有捕获的古老锆石(>1000Ma)、麻山杂岩(~500Ma峰值年龄)以及佳木斯地块周边晚二叠-早三叠世花岗质岩石(~250Ma峰值年龄)的锆石年龄信息。同时最年轻的锆石年龄(213~199Ma; Zhouetal., 2009; Lietal., 2011)被认为至晚三叠世末期佳木斯地块与松辽地块之间古洋盆仍然存在。Zhuetal. (2015, 2017) 获得了更为年轻的碎屑锆石U-Pb年龄(142~186Ma),甚至认为古洋盆在早白垩世早期仍未关闭,但目前尚存在较多质疑。此外,黑龙江杂岩中的一些变枕状玄武岩、变堆晶辉长岩等代表残余洋壳的岩石组合给出了250~220Ma的结晶年龄(吕长禄等, 2016),也证实了二叠纪末-早三叠世古洋盆的存在。

图5 松辽地块、佳木斯地块及完达山增生地体内岩浆事件年龄

2.2.2 张广才岭构造混杂岩带

松辽地块东缘发育的原定义的“东风山群”、“张广才岭群”和“塔东群”并不是一套典型的元古界沉积-火山岩系,而被公认为一套由不同时代地质体(新元古-早中生代)混杂堆积而形成的构造杂岩带(邵济安等, 2013; 王枫, 2013; Yuetal., 2013; 高福红等, 2013; Wangetal., 2014),主要岩石组合包括二云母片岩、石英片岩、石英岩、大理岩、浅粒岩、花岗片麻岩、(斜长)角闪岩和绿片岩等。混杂岩带内碎屑锆石U-Pb年龄组成与黑龙江杂岩的碎屑锆石年龄基本相当,由此王枫(2013)认为这套混杂岩与松辽和佳木斯地块的碰撞-拼合有关,形成时代为晚三叠世-早侏罗世。邵济安等(2013)也认为张广才岭是一具有复杂基底的中生代造山带,包括了陆缘混杂带和陆缘弧岩浆岩带。其中,陆缘混杂带多保留了外来岩块(即高压-低温变质的玄武岩和残留的蛇绿岩块)和巨厚的浊积岩建造为主;而陆缘弧岩浆岩带以安山质火山活动为主,变质作用为低角闪岩相中压变质作用为主,脆-韧性变形作用较强,其上叠加了晚期NW向展布的流纹岩带。

目前许多地球化学特征和年代学证据表明,张广才岭一带至少发育早古生代和晚古生代-早中生代两期主要岩浆事件(图5)。其中早古生代岩浆事件集中在510~420Ma(刘建峰等, 2008; Wangetal., 2016; 王志伟, 2017),主要为一套中-酸性侵入岩和少量火山岩,呈SN向出露于小兴安岭-张广才岭一带(图2),包括石英二长岩-英云/花岗闪长岩-二长/正长花岗岩和英安岩-流纹岩组合,其成因与俯冲流体参与下地壳部分熔融相关,具有活动大陆弧岩浆特点,可能暗示了早古生代末的一次地体拼贴事件(王志伟, 2017)。相似的岩浆组合在牡丹江断裂另一侧的佳木斯地块内也零星出露(540~480Ma; Wildeetal., 2003; Wuetal., 2011; Bietal., 2014; Yangetal., 2014)。然而,晚古生代-早中生代岩浆岩(290~180Ma)在小兴安岭-张广才岭一带分布面积更为广泛(Wuetal., 2011; Yuetal., 2012, 2013; Geetal., 2017, 2019)。岩石组合复杂,即包括了高K钙碱性的石英二长岩-花岗闪长岩-二长/正长花岗岩和流纹岩组合,也包括了亚碱性基性-超基性岩组合(角闪石岩-橄榄/角闪辉长岩-辉长闪长岩)。值得关注的是,发育在早二叠世和晚三叠-早侏罗世的岩浆岩均具双峰式特点,被认为成因与伸展构造背景相关(Yuetal., 2012; 许文良等, 2012),但这两期岩浆事件的地球动力学机制尚存在较大分歧。

2.3 拼贴时间及演化过程

佳木斯地块与松辽地块的拼合时限及演化过程,目前仍是争议的焦点问题。两地块的演化是经历了一次俯冲碰撞事件(Wuetal., 2007; 颉颃强等, 2008; Zhouetal., 2009)?还是经历了拼贴-裂解-再拼贴的演化过程(许文良等, 2012; Liuetal., 2017b)?此外,关于两地块之间洋-陆俯冲的极性问题,普遍观点认为古大洋是向松辽地块之下俯冲(张兴洲和Sklyarov, 1992; Wuetal., 2011)。但最新Dongetal. (2019)通过对黑龙江杂岩带中角闪岩的研究,提出了牡丹江洋双向俯冲于佳木斯与松辽地块之下,两地块最终于侏罗纪拼合。

针对上述争议,结合前人已取得的岩石学、沉积学、构造地质学、地质年代学和地球化学成果和近年来笔者在区域内开展的研究,认为佳木斯地块与松辽地块应经历了复杂的拼贴-裂解-再拼贴的演化过程。首先,两地块初次聚合可能发生在早古生代,其相关的支持证据包括:(1)王成文等(2008)发现佳木斯地块与松辽地块下泥盆统沉积类型、沉积环境和古生物化石极为相似,并认为两者可能已构成统一的陆块;随后Mengetal. (2010)和Chenetal. (2019)分别对两地块内发育的泥盆系-上石炭统碎屑锆石进行了U-Pb年龄测定,结果表明中-下泥盆统沉积后两地块的碎屑物质组成基本一致,均含有大量泛非期(麻山杂岩)碎屑物质,也证实了两地块在早泥盆世之前可能已拼合在一起。(2)小兴安岭-张广才岭内SN向出露的同造山-后造山背景下形成的早古生代(485~425Ma)花岗质岩石组合(刘建峰等, 2008; 许文良等, 2012; Wangetal., 2016),暗示了两地块在中志留世(~425Ma)完成碰撞拼贴。随后420~330Ma两地块均表现为岩浆活动寂静期(图5),进入了稳定地块内沉积盖层发展阶段。(3)Cocks and Torsvik (2013)和Zhaoetal. (2018)基于古地磁资料和岩石组合特点提出的古大陆重建方案也认为在晚志留世(~420Ma)时佳木斯地块就与松辽地块拼接成统一的整体,并长时间停留于北纬30°附近的位置。我们将这一次汇聚事件归功于古亚洲洋内局部分支洋的关闭,并将两地块之间的古大洋称之为“黑龙江洋”(刘永江等, 2019)。

许文良等(2012, 2019)在松辽地块东缘发现了SN向展布的三叠纪(250~210Ma)双峰式火山岩,指示了伸展构造环境,由此认为两地块在三叠纪早期(~250Ma)可能沿牡丹江断裂发生了裂解事件,并形成了有限的洋盆。这一事实很好的解译了黑龙江蓝片岩的原岩为~245Ma的E-MORB和OIB性质的洋底玄武岩(黄映聪等, 2008; Zhouetal., 2009)。另外,从中-上二叠统碎屑锆石U-Pb年龄组成来分析,两地块中二叠世时还保持相似的碎屑物质组成,均具有~500Ma泛非期麻山杂岩的物源信息,而松辽地块上二叠统红山组沉积时却缺少该物源,也证实两地块在晚二叠世可能存在古地理隔绝(Chenetal., 2019)。由此,两地块在早古生代汇聚后在中生代早期又经历了一次裂解事件,新裂解的大洋可能是古太平洋的一个分支洋盆,称之为“牡丹江洋”(刘永江等, 2019)。

黑龙江杂岩内最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄(213~199Ma; Zhouetal., 2009; Lietal., 2011)暗示在晚三叠-早侏罗世两地块间的洋盆仍然存在。而蓝片岩的形成标志着两地块再一次俯冲-碰撞过程,多硅白云母40Ar/39Ar年龄限定了峰期变质或随后的快速折返时代,也明确了两地块的拼合应发生在侏罗纪(185~145Ma; Wuetal., 2007; Lietal., 2009, 2011; 赵亮亮和张兴洲, 2011; Zhuetal., 2017; Geetal., 2017)。该俯冲-碰撞的驱动力应归功于古太平洋板块的西向俯冲(Wuetal., 2007)。因此,黑龙江蓝片岩的形成应作为典型构造域的转换节点,标志着古亚洲洋构造域的结束和古太平洋构造域的开始(Zhouetal., 2009; 沈其韩和耿元生, 2012)。从空间上分析,牡丹江地区蓝片岩的形成时代(175~165Ma)比依兰地区(~145Ma)略早一些(Lietal., 2009),视乎暗示了“剪刀式”的闭合过程。新生的牡丹江洋是一个短命洋(许文良等, 2019),自形成到夭折仅仅50~70Ma,这也与笔者得到的P-T轨迹指示的一个年轻洋壳的俯冲变质过程相吻合(Lietal., 2019b)。

关于俯冲极性的问题,地球物理资料为揭示岩石圈深部结构提供了重要的支撑。其中电法和深反射地震剖面(图4)证实了在牡丹江断裂西侧深约35km的下地壳内存在明显的高导、高速楔形体,揭示了向张广才岭之下俯冲的洋壳残留体(张兴洲等, 2015; 梁宏达等, 2017)。因此,西向的单向俯冲模式可能更接近事实。

3 佳木斯地块东缘俯冲-增生过程

完达山增生地体位于佳木斯地块东缘,并与佳木斯地块有着截然不同的古地理环境和古构造背景(邵济安等, 1991),由先后增生于东北亚大陆边缘的两套构造混杂岩(跃进山杂岩和饶河杂岩)及白垩纪岩浆岩三部分组成,是探讨古大洋板块俯冲-增生构造演化的理想场所(Kojima, 1989; 程瑞玉等, 2006; Zhouetal., 2014; Lietal., 2018)。

3.1 跃进山增生杂岩

跃进山增生杂岩主体出露于黑龙江省东部东方红-跃进山-八五三-勤得利一带,呈NNE向展布于跃进山断裂以东(杨金中等, 1998),由强烈片理化改造的基质和弱变形的异地岩块组成,是一套典型的增生楔构造混杂堆积。杂岩中基质部分主要由长英质糜棱岩和长英质片岩组成,而异地岩块则主要由一套类似蛇绿岩组合的蛇纹石化橄榄岩、变辉长岩、变玄武岩、大理岩及硅质岩等组成(张旗和周国庆, 2001; Zhouetal., 2014)。跃进山增生杂岩中片理走向总体呈NW向,倾角变化较大,区域上表现出由东向西、由南向北褶皱构造逐渐增强的趋势(郭冶, 2016)。东方红蛇绿岩以辉长岩、变橄榄岩、辉石岩和玄武岩为主体岩性,具有典型的N/E-MORB和OIB玄武岩地球化学特征,形成于板块汇聚边界的活动大陆边缘或弧后构造环境(Zhouetal., 2014; 郭冶, 2016; 王继尧等, 2016; Bietal., 2017; 曾振等, 2018)。锆石U-Pb年龄表明蛇绿岩的形成时代为晚石炭世-早二叠世(311~270Ma),然而其最终的就位时间可能持续至晚三叠世(~210Ma; Zhou and Li, 2017)。值得关注的是,Sunetal. (2015)、曾振(2017)分别在东方红和勤得利地区识别出了早二叠世末(280~266Ma)的SSZ型蛇绿岩,是否代表了一次重要的洋内俯冲事件还值得考虑?

3.2 饶河增生杂岩

饶河增生杂岩位于跃进山杂岩以东,紧邻俄罗斯远东地区的锡霍特-阿林构造带,主体岩性包括晚三叠世-中侏罗世的含放射虫深海硅质岩、镁铁-超镁铁质杂岩和晚古生代-中生代的海相、陆相碎屑岩,是东北地区最为典型和完整的大洋板块地层(OPS),代表了俯冲-增生体系下的构造混杂岩组合(Kojima, 1989; 程瑞玉等, 2006; Zhouetal., 2014; 周建波等, 2018; Zhangetal., 2020)。其中,薄层状的硅质岩褶皱强烈,多为紧闭褶皱且轴面倾向近W,同时广泛发育的逆冲断层指示其上盘向E-SEE仰冲,证实了向西的洋-陆俯冲极性。Mizutani and Kojima (1992)和张庆龙等(1997)认为硅质岩中放射虫形成于三叠纪-中侏罗世低纬度地区,为硅质岩的时代和沉积古地理提供了重要证据。镁铁-超镁铁质岩主要包括辉石岩、辉石橄榄岩、辉长岩和枕状玄武岩,是一套典型残余洋壳—蛇绿岩序列(Kojima, 1989)。但因其不发育地幔橄榄岩,且枕状熔岩富Fe、Ti、P,贪Al、LREE/HREE强分离指示板内成因机制,所以也有学者认为是洋岛杂岩(张旗和周国庆, 2001)。近年来发表的地球化学与年代学证据表明,该蛇绿岩均具有洋岛玄武岩(OIB)的特征(田东江等, 2006; Zhouetal., 2014; 孙明道等, 2018),构造属性类似夏威夷型洋岛,是古太平洋成熟洋盆存在的直接证据(何松等, 2016)。其原岩的形成年龄被限定在晚三叠世-中侏罗世(228~166Ma)(程瑞玉等, 2006; 张国宾, 2014; 王继尧等, 2016; 孙明道等, 2018)。因此,饶河地区不同时代的蛇绿岩块可能都是在广袤成熟大洋盆内的一个或多个洋岛的残片(李三忠等, 2017),并在洋-陆俯冲-增生过程中构造混杂堆积而成。

3.3 俯冲-增生过程

3.3.1 晚石炭世-晚三叠世增生事件

跃进山杂岩作为佳木斯地块东缘早期洋-陆俯冲-增生的产物已得到共识,但其成因究竟归属于古亚洲洋俯冲-增生的体系(曾振等, 2018)?还是古太平洋板块俯冲启动的标志(Zhouetal., 2014; Bietal., 2017)?或是古太平洋洋内俯冲形成的增生岛弧(Bietal., 2015; Sunetal., 2015; 王继尧等, 2016)?或与泛大洋俯冲相关(Lietal., 2019a; Zhangetal., 2020)?同时其就位的时间也存在晚石炭世-中二叠世(杨金中等, 1998; Sunetal., 2015; Bietal., 2017)和晚三叠世(Zhouetal., 2014)两种主要分歧。

东方红蛇绿岩的原岩形成于晚石炭世-中二叠世,具有洋壳属性的N-MORB或E-MORB地球化学特征指示了当时古洋壳俯冲的存在。从时间角度,这一汇聚的洋盆对应于古亚洲洋体系,但众所周知,古亚洲洋在中亚造山带东段的缝合线呈EW向展布(engör and Natal’in, 1996; Xiaoetal., 2010),这与跃进山增生杂岩NW或近SN向的构造线方向矛盾。因而从构造应力场分析,我们认为古亚洲洋的向北俯冲闭合过程应该不是跃进山杂岩形成的主控因素。从空间角度,跃进山杂岩的展布与古太平洋体系相匹配,那么就涉及了古太平洋板块在东北亚大陆东缘的俯冲何时启始?众多观点可归纳为泥盆纪(Li, 2006)、二叠纪(Sunetal., 2015; Bietal., 2017; Liuetal., 2017b)和晚三叠世-早侏罗世(Zhouetal., 2009; 邵济安等, 2013; 李伟民等, 2014; Liuetal., 2017b; 唐杰等, 2018; 朱日祥和徐义刚, 2019)。但最新的地球物理研究表明,~200Ma泛大洋中央开始了新的RRR(洋中脊-洋中脊-洋中脊)三节点扩张,并将泛大洋分裂为三个大洋板块,即西北部的依泽奈崎板块(古太平洋板块)、东北部的法拉隆板块和南部的菲尼克斯板块(Setonetal., 2012; Boschman and van Hinsbergen, 2016; 李三忠等, 2019),三联点扩张分别推动着三大洋板块向大陆边缘之下俯冲。因此,从时间节点看,古太平洋(依泽奈崎)板块的俯冲应始于晚三叠世-早侏罗世,那么跃进山杂岩的形成就不能归功于现今所谓的“古太平洋构造体系”,应属于泛大洋的产物。

此外,沿佳木斯地块东缘广泛发育晚石炭世-中二叠世(305~250Ma)I型或A型花岗岩 (Wuetal., 2011; Yangetal., 2015; Liuetal., 2017a; 毕君辉, 2018),其形成环境属于活动大陆边缘,暗示了二叠纪时期佳木斯地块东侧存在洋壳西向俯冲事件。Lietal. (2019a)从佳木斯地块东缘上古生界黑台组与珍子山组地化与碎屑锆石U-Pb年龄分析,认为该区域从晚古生代-早中生代(~310Ma)存在一次重要的由被动陆缘向活动大陆边缘转换的过程,可能是泛大洋俯冲的开始。沉积相方面,Sunetal. (2015)认为佳木斯地块东缘泥盆纪-晚石炭世浅海碳酸岩建造向早二叠世陆相含煤碎屑岩-火山岩建造的改变是被动陆缘向活动陆缘转变的标志,也说明古洋壳俯冲发生在早二叠世。曾振(2017)指出佳木斯地块东缘由于整体的挤压隆升环境而缺失中-下三叠统,但晚三叠世相对稳定的南双鸭山组海陆交互相地层不整合于二叠纪花岗岩之上,且碎屑锆石U-Pb年龄谱(峰值年龄~800Ma、~500Ma和~260Ma)与佳木斯地块内岩浆事件吻合,说明其物源来自地块内部。上述事实也说明活动陆缘的构造背景至少持续到晚三叠世,这与Zhouetal. (2014)确定的跃进山杂岩就位时间一致。

3.3.2 中侏罗世-早白垩世增生事件

饶河杂岩普遍被认为是古太平洋板块向欧亚大陆东缘之下俯冲-增生产物(程瑞玉等, 2006; Zhou and Li, 2017; 孙明道等, 2018),古生物和古地磁学资料也已经证实了杂岩带内蛇绿岩块具有“外来”属性(邵济安等, 1991; 张世红和施央申, 1992; Mizutani and Kojima, 1992; 李朋武等, 1997; 张庆龙等, 1997; 张雪锋等, 2014; 任收麦等, 2015)。李朋武等(1997)认为那丹哈达地区中三叠世(N8°)至早白垩世(N47°)纬度变化近40°,暗示了饶河增生杂岩的就位过程包含着大洋板块长距离(约4000km)的快速向北运移历史,也有学者认为仅晚侏罗世至早白垩世期间(~44Ma)那丹哈达地体就发生了2500km北向运移,速度达到了~57mm/y(邵济安等, 1991),还有观点认为中侏罗世后仅北移了2000km(任收麦等, 2015)。

关于蛇绿岩的最终就位时间,硅质岩中已发现的放射虫化石形成时间为165Ma(张庆龙等, 1997),表明饶河增生杂岩的就位时间应晚于中侏罗世。张雪锋等(2014)根据饶河三叠纪大佳河组层状燧石受古太平洋板块向西俯冲-增生过程中流体作用发生重磁化现象,推测完达山杂岩增生时间为晚侏罗世-早白垩世。Zhangetal. (2020)认为大岭桥组形成于饶河杂岩增生期,其沉积上限年龄(142Ma)暗示了杂岩尚未就位。程瑞玉等(2006)获得了杂岩带中最老的花岗质侵入体年龄(131Ma),确定为饶河杂岩就位上限时代。Zhouetal. (2014)也确定了一订合花岗岩的时代为128Ma,进一步限定了饶河增生杂岩的就位时代为136~128Ma之间。

4 东北亚陆缘侏罗纪-早白垩世俯冲-增生杂岩的启示

受古太平洋板块西向俯冲作用影响东北亚陆缘广泛发育增生楔物质,并呈近NNE向条带状分布于俄罗斯远东、中国东北以及西南日本一带(图6; Isozaki, 1997)。邵济安和唐克东(2015)将该增生过程划分为两个阶段,即晚三叠世-早白垩世和晚白垩世-古新世。其中早期阶段的增生地体主要包括那丹哈达-比金-锡霍特阿林(Nadanhada-Bikin-Sikhote-Alin)地体和西南日本岛的丹波-美浓-秋吉(Tamba-Mino-Akiyoshi)地体。前人对上述增生地体开展了对比工作,从地层古生物学角度,那丹哈达、锡霍特-阿林、丹波-美浓地体均发育晚古生代浅海相火山-碳酸岩建造、早中生代深海沉积(硅质岩)组合和中中生代陆缘碎屑岩建造,以及相同的古生物种属分布,包括二叠纪珊瑚、三叠纪牙形石和侏罗纪放射虫(Kojima, 1989; 张庆龙等, 1997; 李三忠等, 2017)。从岩石组合、地化特征和年代学分析,佳木斯地块东侧的那丹哈达增生地体内出露了晚侏罗世-早白垩世(165~130Ma)饶河蛇绿岩带(Kojima, 1989; 程瑞玉等, 2006),其年龄组成与俄罗斯远东地区的锡霍特-阿林(Sikhote-Alin)变质带以及西南日本的美浓-丹波(Mino-Tamba)变质带年龄相似(Kojima, 1989; Zyabrev andMatsuoka, 1999)。根据古地磁研究(Hattori, 1982; Zhengetal., 1990),那丹哈达地体和美浓地体在白垩纪之前处于相近的古纬度,其中那丹哈达地体晚三叠世时位于北纬12°20′,美浓-丹波地体晚三叠世时位于北纬10°90′。因此,两地块早中生代应处于低纬地区,并随后迅速北移。

图6 东亚大陆边缘中生代俯冲相关的岩浆岩与增生楔构造简图(据Isozaki, 1997; 邵济安和唐克东, 2015修改)

图7 中生代东北亚大陆边缘俯冲-增生构造模式图(据Wu et al., 2007; 邵济安和唐克东, 2015修改)

5 讨论

5.1 佳木斯地块古生代-中生代构造演化

综述前人的资料,结合我们近几年的工作成果,重塑了佳木斯地块及其周缘地区古生代-中生代构造演化过程(图8),包括以下几个阶段:

图8 佳木斯地块早奥陶世-早白垩世构造演化模式图

(1)早古生代早期(~500Ma),佳木斯地块、松辽地块同东北其它微地块(兴安、额尔古纳)同处于冈瓦纳超大陆西缘,共同经历泛非期岩浆及变质事件,形成了东北地块群相似的变质-结晶基底,伴随着冈瓦纳大陆的裂解,各微陆块分离并开始长距离的“北漂”。

(2)早奥陶世-中志留世(480~425Ma),佳木斯地块与松辽地块之间古洋盆(黑龙江洋)开始汇聚消亡,洋壳向松辽地块之下俯冲形成大兴安岭-张广才岭早古生代岩浆弧,~425Ma同碰撞二长花岗岩的出现,标志着两地块最终拼合结束。弧岩浆北早南晚的分布规律暗示着由北及南的“剪刀式”闭合过程(王志伟, 2017)。

(3)晚志留世-早石炭世(420~330Ma),区域处于构造-岩浆宁静期,主要表现为盖层发展阶段,发育下泥盆统-下石炭统陆相碎屑建造(黑龙宫组、宝泉组和黑台组),并且各组沉积碎屑物均具有泛非期麻山杂岩基底物源供给。

(4)晚石炭世-早三叠世(305~250Ma),松辽地块东缘及佳木斯地块西缘发育的早二叠世双峰式火山岩代表了区域进入伸展阶段。此时佳木斯地块东缘开启了由被动陆缘向活动陆缘的转变过程,弧岩浆岩发育,象征着泛大洋俯冲-增生的开始。在泛大洋板内可能发育由地幔柱上涌形成的OIB玄武岩(跃进山蛇绿岩块)。高角度洋壳俯冲(或大洋板片断离-拆沉作用;毕君辉, 2018)可能造成沿佳木斯地块与松辽地块原缝合带位置的地壳减薄,进一步拉张形成新的有限洋盆(牡丹江洋)。事实正如Buiter and Torsvik (2014)综述文章指出,在强烈的伸展构造背景下,经常会沿原缝合带位置再次发生裂解而形成新的洋盆。Daietal. (2017, 2018)利用二维数值模拟手段研究了秦岭-大别造山带西段先后发生的同向双俯冲拼贴过程的动力学机制,也认为后期俯冲洋壳断离后造成了软流圈地幔上涌,使早期已闭合的缝合带处发生伸展-撕裂。综合分析,牡丹江洋应属于泛大洋俯冲过程中形成的弧后洋盆。

(5)晚三叠世-早侏罗世(210~190Ma),断离的大洋板片回弹及俯冲角度变缓,导致佳木斯地块西缘的伸展背景转为强烈挤压汇聚背景,牡丹江洋的西向俯冲形成了松辽地块西缘I型同造山期花岗岩;此时佳木斯地块东缘,跃进山杂岩已经就位完成。

图9 晚三叠世欧亚大陆东缘微陆块拼合模式图(据周建波等, 2013修改)

(6)侏罗纪-早白垩世(185~128Ma),黑龙江杂岩的形成标志着佳木斯与松辽地块最终拼合结束。而在佳木斯地块东缘,古太平洋板块持续俯冲-增生形成了饶河增生杂岩带和相应的岩浆活动。

综上分析,在漫长的构造演化历史时期佳木斯地块与松辽地块经历了拼合-裂解-再拼合的复杂过程。而佳木斯地块东缘的增生过程也是两期作用的结果,分别以晚石炭世-晚三叠世的跃进山增生杂岩和中侏罗世-早白垩世饶河增生杂岩为代表。中生代以来古太平洋构造域对早期的构造叠加、改造强烈,致使对早期的构造形迹的分析存在困难。早白垩世时古太平洋板块—依泽奈崎(Izanagi)板块NNW向快速俯冲至东亚大陆之下(Maruyama, 1997),产生了对东亚陆缘的侧向挤压作用(邵济安和唐克东, 2015; 周丽云等, 2015),形成了一系列NNE-NE向左行走滑断层(包括中国东北的嫩江-八里罕断裂、佳-依断裂、敦-密断裂、俄罗斯远东的中锡霍特-阿林断裂和日本中央构造带等),上述断裂的活动对东亚陆缘晚期构造演化扮演了重要的角色(李碧乐等, 2002; 韩国卿等, 2009; 周丽云等, 2015; 李三忠等, 2017)。这些断裂自西向东走滑错距逐渐增大,也体现了古太平洋板块挤压作用的增强。

此外,随着古太平洋板块俯冲持续进行,俯冲洋壳开始幕式地后撤(roll back)、前卷(roll forward)、后撤循环(Collins and Richards, 2008)。孙明道(2013)认为古太平洋西向平板俯冲可能超过1300km抵达大兴安岭地区下部的壳-幔转换带。因此,早白垩世松辽地块火山岩(120~110Ma)以及佳木斯地块岩浆岩带(104~100Ma)(图5),且年龄由西向东逐渐变新,均可以用洋壳俯冲-堆积-后撤的模型来解释(Zhangetal., 2011; 孙明道, 2013)。

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5.2 关于吉黑构造(高压)带的认识

周建波等(2013)对比分析了佳木斯地块西缘增生杂岩与长春-延吉增生杂岩的岩石学和年代学特征,认为两者可作为统一的构造单元来考虑,并结合该区发育有典型的高压变质带,命名为“吉林-黑龙江高压变质带,简称吉黑高压带”。观点提出后有学者产生了质疑,许文良等(2019)认为华北北缘长春-延吉缝合带变质时间明显早于黑龙江杂岩的就位时间,同时华北北缘近EW向展布的晚三叠世碱性岩和双峰式火成岩带不符合SN向闭合的佳木斯与松辽地块缝合带特点。本文综合对比东北亚陆缘晚三叠世-早白垩世的增生构造带,认为可能存在一条延伸更长的晚三叠世-晚侏罗世高压变质带(吉黑-日本周防高压带),其南部是组成日本岛的一些显生宙微陆块,如南北上(South Kitakami)和黑濑川(Kurosegawa)地体与华北板块东缘和飞弹地体拼合形成的周防变质带(Isozakietal., 2010),中部是长春-延吉变质带,北部为黑龙江构造带(图9)。虽然也有学者认为西南日本的领家变质带(Renge Belt)与长春-延吉带相对应(Oh, 2006),但其形成时代(330~280Ma)比长春-延吉带要早很多,因此我们认为这样对应可能不合适。总之,该晚三叠世-晚侏罗世高压变质带的形成存在南早北晚的时间差异,应符合“剪刀式”的闭合过程。

5.3 关于弯山构造的认识

学者通过对比佳木斯地块、扬子、华夏、韩国岭南和京畿地块、日本飞弹地块的岩石组合、地球化学、年代学和地层古生物学等方面,认为佳木斯地块有亲华南属性,并提出可能存在一个更大规模“大华南”板块(Lietal., 2017a; 郭润华等, 2017)。同时他们还指出牡丹江洋可能是商丹洋东段的延伸或残余,于早二叠世-早侏罗世(280~180Ma)以飞弹地体为轴点,牡丹江洋(商丹洋东段)开始至南向北的逆时针旋转闭合,而西侧的勉略洋则自东向西的顺时针剪刀式闭合,其驱动力主要归功于古太平洋的NW向扩张。这种“弯山”构造合理的解释了吉黑-日本周防高压带至南向北的变质年龄变小的趋势,也解译了古地磁证据给出的佳木斯地块早白垩世相对华北-华南~46°逆时针旋转量的成因(张世红和杨惠心, 1996; 裴军令等, 2009)。但对于佳木斯地块与松辽地块早古生代拼合,并于晚二叠世裂解出新的有限洋盆这一演化过程却视乎存在矛盾。此外,其弯山过程的驱动力源自古太平洋板块NW俯冲,这意味着古太平洋板块起源至少要早于早二叠世,这与我们前面讨论的古太平洋板块起源时间不符。综上所述,“弯山”构造虽然有助于理解佳木斯地块中生代以来拼合过程中由于旋转所造成的差异,但也涉及了包括古生代的构造演化的一些矛盾,仍需要大量的研究基础作为佐证。

6 结论

本文在总结前人最新研究成果的基础上,根据岩石学、地球化学、同位素地质年代学、沉积学、构造特征、岩浆活动、地球物理资料、古生物及古地磁等证据,厘定了佳木斯地块古生代以来的构造演化过程,取得的认识如下:

(1)佳木斯地块、东北地块群其它地块(兴安、额尔古纳)及西伯利亚板块均具有相似的~500Ma泛非期结晶基底,应同属南半球冈瓦纳超大陆构造体系,并在裂离后开启长距离的北漂。

(2)佳木斯地块与其西侧松辽地块古生代以来经历复杂的构造演化过程。中志留世(~425Ma),佳木斯地块与松辽地块完成了首次碰撞拼贴形成统一陆块,并进入构造-岩浆宁静期和古生界盖层发展阶段;晚石炭世-早三叠世期间(305~250Ma),伸展背景下沿原缝合带位置拉张出新的有限洋盆(牡丹江洋);侏罗纪(185~145Ma),佳木斯地块与松辽地块再次拼合,形成黑龙江杂岩带

(3)佳木斯地块东缘增生过程涉及了晚石炭世-晚三叠世(305~250Ma)泛大洋的俯冲-增生事件,形成跃进山增生杂岩;随后短暂的稳定后,中侏罗世-早白垩世(165~128Ma)受古太平洋板块的西向俯冲作用,形成饶河增生杂岩。

(4)黑龙江杂岩的形成限定了古太平洋构造体制与古亚洲洋构造体制的转换始于晚三叠世(~210Ma)。

致谢笔者对两位审稿人提出的宝贵修改意见和建议表示衷心的感谢。同时感谢吉林大学地球科学学院硕士研究生刘同君、张骞、高金晖对数据收集整理工作提供的帮助。

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