黑龙江多宝山地区早古生代沟-弧-盆体系重建*

杨晓平 马江水 庞雪娇 杨雅军 江斌 付俊彧

1. 中国地质调查局沈阳地质调查中心，沈阳 110034 2. 东北地质科技创新中心，沈阳 110034 3. 黑龙江省自然资源调查院，哈尔滨 150036

沟-弧-盆体系是指位于汇聚板块边缘，由大洋板块向大陆板俯冲形成的海沟、岛弧和弧后盆地等具有成生联系的构造-地貌体系，一般由大洋向大陆依次形成有海沟、弧前盆地、岛弧(包括弧间、弧背盆地)、弧后盆地等，具有特定时空结构演化并通常构成增生造山带主体(张克信等，2014；潘桂棠等，2019)，沟-弧-盆体系恢复对于研究增生造山带和解析成矿作用具有重要指示意义。多宝山岛弧带是大兴安岭弧盆系的重要组成部分，也是我国重要的铜钼多金属成矿区带。其主要由早古生代火山-沉积岩系组成，以盛产有铜、钼、金等矿产著称，目前已发现有多宝山、铜山(特)大型铜钼矿和争光大型岩金矿，吸引了众多学者开展成矿地质背景和成矿作用研究(葛文春等，2007；向安平等，2012；Wuetal.，2015；车合伟等，2015；杨永胜等，2016；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019；冯志强等, 2019；刘永江等，2019)。

目前地学界基本认同多宝山岛弧主体是一个奥陶纪形成的岩浆弧，早古生代铜、钼、金成矿作用主要与多宝山岛弧岩浆作用有关(Liuetal.，2012；Haoetal.，2015；Gaoetal.，2017)。关于多宝山岛弧与俯冲洋盆的时空关系研究也取得一些重要进展：Zengetal.(2014)、Wuetal.(2015)、车合伟等(2015)依据多宝山岛弧的时空分布提出多宝山岛弧是在嫩江洋向北西侧兴安地块俯冲背景下形成的岛弧；Fengetal.(2017)、Wangetal.(2018)、Zhaoetal.(2018，2019)、Zhangetal.(2020)基于蛇绿岩和多宝山岛弧的时空分布等研究认为多宝山岛弧由兴安地块东南缘的古亚洲洋盆向北西向俯冲形成的；刘永江等(2019)提出早奥陶世在嫩江分支洋消减过程中多宝山-阿尔山洋内岛弧增生就位于额尔古纳地块东缘，形成宽阔增生杂岩带(兴安增生地体)，葛文春等(2007)认为与多宝山斑岩铜矿有关的花岗闪长岩可能是在兴安地块与额尔古纳地块拼合的过程中产生的。

以往地质工作对多宝山岛弧带内和两侧的奥陶纪-泥盆纪沉积盆地性质进行了研究，将位于多宝山岛弧带西北侧的早古生代沉积盆地称为呼玛弧后盆地(潘桂棠和肖庆辉，2015)，或称为新林-兴隆-呼玛-海拉尔-伊尔施弧后盆地(刘永江等，2019)；将多宝山岛弧带南东侧的早古生代沉积盆地称为罕达气弧背盆地(黑龙江省区域地质调查所，2020(1)黑龙江省区域地质调查所. 2020. 黑龙江省区域地质志. 哈尔滨: 黑龙江省区域地质调查所, 64-124)。笔者等在野外调研和系列编图过程中在多宝山岛弧带西北侧划分出早古生代多宝山-三卡俯冲增生杂岩带，其内发育洋壳、洋中脊、洋内弧、洋岛残片，与多宝山岛弧带具有很好的时空对应关系，指示与多宝山岛弧成因有关的洋盆可能在多宝山岛弧的西北侧，并在多宝山岛弧带内部划分出弧间盆地，在多宝山岛弧带西北侧划分出残余盆地(杨晓平等，2022)。这些盆地在时空上与多宝山岛弧密切伴生，并主要以多宝山组岛弧火山岩为基底，向上依次接受中奥陶世-中泥盆世海相沉积。

综上，多数学者倾向于多宝山岛弧是兴安地块(兴安增生地体)东南缘的增生岛弧，并受东南侧嫩江洋西北向俯冲作用控制。但在多宝山岛弧带的东南侧尚未发现与之匹配的早古生代蛇绿岩和增生杂岩，同时划分出的弧盆单元多是基于嫩江洋西北向俯冲而厘定，由于对约束多宝山岛弧带的俯冲洋盆存在分歧，导致与岛弧配套的弧盆系极性难以确定，由此制约了其成矿地质背景研究和找矿方向的确立，因此，多宝山岛弧带的成因尚需重新认识。

地层划分对比是恢复盆地沉积环境的基础，多宝山岛弧带内发育大量早古生代海相火山-沉积岩系，以往地质工作进行了详细的岩石地层划分(黑龙江省地质矿产局，1993，1997；黑龙江省区域地质调查所，2020)，其中将奥陶系划分为铜山组(O1-2t)、多宝山组(O2d)、裸河组(O3l)、爱辉组(O3a)；在志留系划分出黄花沟组(S1h)、八十里小河组(S2b)、卧都河组(S3w)及志留-泥盆纪泥鳅河组(S3D2n)，并认为其整体是一套连续沉积的地层系统。而实际上地层之间接触关系多为断层接触，岩石多发生动力变质，部分老地层逆冲在新的地层之上，地层关系多被改造，岩层之间以平行化的构造剪切面接触现象普遍，原始沉积层多被后期构造面理置换，表现为“构造地层”特征，而非以往认为的“史密斯地层”。

早古生代火山-沉积地层内典型的古生物化石组合只发育在部分地层单位内，化石的时代延伸较长，且缺少标志性化石，不能有效地佐证地层的连续性。由于缺少相应的高精度的测年数据，导致多宝山地区的早古生代地层的时代划分长期没有更新。铜山组(O1-2t)和多宝山组(O1-2d)为多宝山岛弧带的代表性岩石建造(潘桂棠和肖庆辉，2015；张克信等，2017)，两者伴生产出，以往工作认为铜山组伏于多宝山组之下(黑龙江省地质矿产局，1993，1997；黑龙江省区域地质调查所，2020)，近年来对其成因和年代学开展一系列研究(车合伟等，2015；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019；Zhangetal.，2020)，证实多宝山组的年龄(锆石U-Pb年龄集中在 489～479Ma)普遍大于铜山组(本文：锆石U-Pb年龄集中在 466～458Ma)，两组之间均为构造接触(黑龙江省地质矿产局，1997)，两组上下层位需重新认识。由于多宝山组是多宝山矿集区最重要的成矿母岩，其空间展布对进一步找矿意义重大，如果铜山组伏于多宝山组之下，铜山组产出地表，说明成矿母岩多宝山组保存较少，深部找矿前景不大；如果铜山组覆于多宝山组之上，可拓宽矿源层的规模，并能有效扩大深部找矿空间。

基于多宝山岛弧带早古生代地层划分、沟-弧-盆配置存在的分歧，俯冲洋盆与岛弧成生联系研究薄弱等，本文根据获得的新的年代学和岩石地球化学等数据，对多宝山地区早古生代地层层位进行了重新厘定，采用洋板块地质学术思想(李廷栋等，2019)，结合岛弧带、俯冲增生杂岩带和弧盆体系的物质组成和时空展布，重新恢复了多宝山地区早古生代沟-弧-盆体系，建立了多宝山地区早古生代沟-弧-盆体系模型，试图为多宝山岛弧成因及成矿作用研究提供新证据。

1 地质背景

多宝山岛弧带位于兴蒙造山带东段(李锦轶等，2004；张兴洲等，2006)，为东乌旗-多宝山岛弧带的北段部分(潘桂棠和肖庆辉，2015)，呈北东向展布于兴安地块(造山带)与松嫩地块之间(图1)，西北侧以伊尔施-三卡结合带为界与兴安地块(造山带)相接，东南侧以突泉-黑河结合带为界与松嫩地块相接(杨晓平等，2022)。在多宝山地区零星发育有前寒武纪变质地质体，古生代经历了古亚洲洋构造体系的演化，形成了以地块和岛弧之间的拼合为主体的弧盆体系——多宝山岛弧带，总体上表现奥陶纪和泥盆纪-石炭纪两期强烈的岛弧岩浆活动，伴生有奥陶纪-泥盆纪沉积作用。该岛弧带与周边地块、弧盆系的拼接时限上存在明显的差异性，与西北侧兴安地块的拼合主要发生于奥陶纪(杨晓平等，2022)，在岛弧带内部形成大量的奥陶纪岛弧火山岩及零星侵入岩(Haoetal.，2015；Zhaoetal.，2019)，并伴有大量弧盆沉积(潘桂棠和肖庆辉，2015；黑龙江省区域地质调查所，2020)；与东侧松嫩地块拼接始于晚泥盆世，结束于石炭纪，局部地区可延伸至早二叠世(杨晓平等，2022)，在早古生代弧盆系之中叠加有晚古生代-中生代岩浆活动(杜琦等，1988；杨贺等，2020)。

岛弧带两侧出露有兴安地块(造山带)和松嫩地块基底变质岩系。兴安地块(造山带)基底残块主要出露在卧都河北西一带，由新元古代铁帽山岩组浅粒岩、变粒岩、黑云斜长片岩、斜长角闪岩、斜长角闪片岩、石英片岩、阳起片岩组成。松嫩地块基底残块主要出露在科洛镇一带，由中元古代新开岭岩群黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩、黑云片岩等组成，岩石普遍遭受角闪岩相变质作用。

多宝山岛弧带内的地质建造主要由古生代火山-沉积岩系和岛弧岩浆岩组成。发育的地层主要有：中奥陶世多宝山组大面积分布，由岛弧钙碱性中性-中酸性火山岩组成，夹玄武岩、沉积岩，为铜钼、金矿床成矿的主要母岩(葛文春等，2007；向安平等，2012；宋国学等，2015)；早-中奥陶世铜山组分布于多宝山岛弧内部及边部，由浅海相-半深海相中细粒砂岩、变粉砂岩、板岩组成，夹中性-中酸性火山碎屑岩；晚奥陶世裸河组、爱辉组、志留纪兰多维列统黄花沟组为一套连续沉积地层，分布于多宝山岛弧边部，主要由浅海-半深海相砂岩、粉砂岩、板岩组成；中志留世八十里小河组为一套杂色海相碎屑岩组合；晚志留统-中泥盆世卧都河组、泥鳅河组、罕达汽组、腰桑南组为一套火山-沉积岩系；晚泥盆世根里河组、早石炭世花达气组为一套滨浅海相-陆相沉积岩。

岛弧带内侵入岩主要有奥陶纪花岗闪长(斑)岩(佘宏全等，2012； Zengetal.， 2014；黄道袤等，2014；Haoetal.，2015；Huetal.，2017；Zhaoetal.，2018)和英云闪长岩(Gaoetal.，2017；Liuetal.，2017；蔡文艳，2020)。奥陶纪花岗闪长(斑)岩、英云闪长岩分布面积较大，有多个岩体侵入多宝山组，是铜钼矿成矿的主要岩浆岩(葛文春等，2007；向安平，2012)；闪长岩、闪长玢岩、辉长岩规模较小，呈岩株和岩脉状侵入多宝山弧盆系。奥陶纪侵入岩的形成时代从早奥陶世-晚奥陶世均有，以早奥陶世为主。

2 多宝山岛弧带早古生代地层序列重建

依据古生物组合、同位素测年及新的年代地层表，重新厘定了多宝山地区早古生代火山-沉积地层序列、时代(图2)。为提高地层划分对比精度，本次研究采集了一批锆石U-Pb测年样品(LA-MC-ICP-MS)，共获得了19个年龄数据，为多宝山地区早古生代火山-沉积地层时代划分提供了年代学支持，由于数据较多，本文只附2件铜山组凝灰岩年龄数据，其余待另文发表。文中加注“<”者年龄数据为沉积岩中碎屑锆石U-Pb测年数据中最小峰值年龄；其余为岩浆锆石谐和年龄。

2.1 晚寒武-早奥陶世多宝山组(∈4O1d)

多宝山组(∈4O1d)是多宝山岛弧带标志性和最底部地层单位，主要由钙碱性岛弧火山岩(葛文春等，2007；Wuetal.，2015)组成，地表未见底，物探解释深部覆盖在前奥陶系之上(沈阳地质调查中心，2021(2)沈阳地质调查中心. 2021. 多宝山地区古生代岛弧火山-沉积建造形成演化专题成果报告: 北方东部复合造山成矿系统深部结构与成矿过程. 沈阳: 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 4-43)，上部与铜山组、裸河组等呈断层接触或被更晚地层不整合覆盖，局部见多宝山组逆冲在铜山组、裸河组之上。前人曾根据上下构造层关系，将多宝山组置于铜山组之上(黑龙江省地质矿产局，1997)。以往地质工作依据产有腕足、三叶虫等化石将其时代归属为中奥陶世(黑龙江省地质矿产局，1997)，但化石保存较差，很少能鉴定到种，其时代基本为中奥陶世，但大部分化石并不是在多宝山组剖面上采集的，层位归属存在不确定性，本文根据岩石组合和地层对比，将含中奥陶世化石组合的火山-沉积地层部分暂归属铜山组(O1-2t)。

近年来研究者在多宝山组火山岩中获得了大量的晚寒武-早奥陶世锆石U-Pb年龄(506～473Ma)(车合伟等，2015；孙巍等，2017；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019)，在多宝山矿区内可见早奥陶世花岗闪长岩(U-Pb同位素年龄484～474.4Ma)(Huetal.，2017；Liuetal.，2017； Zhaoetal.，2018)侵入多宝山组，指示多宝山组形成时代不晚于早奥陶世，笔者等在多宝山组安山岩、变玄武安山岩、变英安岩中新获取了485.6±2.5Ma(n=35)、488.76±3.9Ma(n=26)、479.18±1.1Ma(n=17)、 482±4Ma(n=35)岩浆锆石U-Pb年龄，也进一步佐证了多宝山组主体形成时代为晚寒武-早奥陶世。也有学者在多宝山矿区内获得过少量偏小年龄(447～450Ma，Wuetal.，2015)，说明在多宝山岛弧主体火山喷发之前和之后存在较弱的火山活动。本文按火山喷发阶段性和岩石地层划分的优势性，将晚寒武-早奥陶世火山岩地层归入多宝山组，将中奥陶世火山地层归入铜山组，将晚奥陶世火山岩地层归入裸河组。

2.2 中奥陶世铜山组(O1-2t)

铜山组(O1-2t)常与多宝山组(∈4O1d)伴生，分布在多宝山组内部和边部(图3)，与多宝山组、裸河组呈构造接触，主要由海相沉积碎屑夹中酸性凝灰岩等组成，产腕足类、三叶虫、笔石等化石。化石组合中出现有早奥陶世新厂阶上部的典型分子Tritoechia、益阳阶典型分子Sinorthis及早-中奥陶世重要化石Didymograptussp.，但也出现了Virgoria，Christiania，Dicellograptussextens，Glyptograptussp.，Climacograptus等中-晚奥陶世分子，据此，前人将铜山组时代厘定为早-中奥陶世(黑龙江省地质矿产局，1993；唐兰，2005；张元动等，2019)。基于铜山组化石层序上存在的矛盾，本文对广义的铜山组进行了解体，将多宝山-三卡俯冲增生杂岩带附近(窝理河-关鸟河)含大理岩岩块(含有早奥陶世化石)、且变形强烈的岩石组合归入多宝山-三卡俯冲增生杂岩中，作为奥陶纪增生杂岩中的基质，其时代和构造岩石组合与多宝山-三卡俯冲增生杂岩的物质组成和形成时代(O1-3)吻合；将分布在岛弧附近具有早-中奥陶世化石组合特征的狭义铜山组保留。

物质成份上，铜山组沉积岩中砂岩类以岩屑砂岩为主，岩屑成分中以流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩为主，表明物质来源于火山岩区，且岩屑及砾石成分与多宝山组的岩石组合相似，暗示沉积物源可能来自多宝山组弧火山岩；铜山组变质变形较弱，较多宝山组变火山岩的变质程度低，变质作用与下伏于多宝山组构造机制不匹配，暗示铜山组层位高于多宝山组。因铜山组以碎屑沉积岩为主，以往工作对其同位素年代学方面研究较少，目前尚没有同位素年龄数据约束。

笔者等在多宝山地区星火镇-关鸟河一带铜山组火山岩夹层中采集了2个锆石U-Pb年龄样品(图3)，岩性均为流纹质凝灰岩，层厚5.2m、1.1m，夹于变粉砂岩和岩屑长石砂岩之间。样品锆石挑选、制靶及阴极发光图像由河北省廊坊区域地质调查研究所实验室完成，年龄数据由天津地质调查中心同位素实验室完成，测试方法采用激光烧蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)进行锆石微区原位U-Pb同位素测定。2个样品锆石多呈自形-半自形粒状，均发育明显振荡环带，个别锆石具有岩浆核(图4)，锆石的长宽比介于2:1～3:1之间，Th/U比值多在0.3～0.8之间，最小0.13，最大1.37(表1)，具岩浆锆石特征，结合岩石产状和岩石成因分析，该类锆石为火山岩浆锆石。对振荡环带结构明显的50颗锆石(样品17108B4)和35颗锆石(样品17110B2)进行了个测点分析(表1)，获得了2组谐和的206Pb/238U年龄，其中17108B4样品206Pb/238U谐和年龄为458.4±1.8Ma(n=50)，17110B2样品206Pb/238U谐和年龄为466.1±2.1Ma(n=34)(图4)，为岩浆锆石结晶年龄，代表了铜山组中上部沉积年龄。同时在铜山组岩屑砂岩和变粉砂岩中采集了3个碎屑锆石U-Pb年龄样品(选择岩浆型锆石测点)，3个样品中最小年龄峰值分别为460.5±1.8Ma(n=53)、466.1± 2.1Ma(n=34)、466.5±1.8Ma(n = 50)，暗示铜山组沉积不早于中奥陶世。但在清水河一带见有早奥陶世花岗闪岩侵入(图3)，指示铜山组的形成时代早于早奥陶世。从同位素年龄值上分析，铜山组与多宝山组之间应存在5～7Myr左右的沉积间隔，指示其主体形成于多宝山岛弧主期火山活动之后，即总体晚于多宝山组，下部与多宝山组上部存在同时异相关系，结合古生物化石、物质组成，铜山组主体形成于多宝山组之后，时代为早-中奥陶世，在早奥陶世二者具等时异相关系。

表1 铜山组流纹质凝灰岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年数据Table 1 La-MC-ICP-MS U-Pb zircon dating data of rhyolite tuff from Tongshan Formation

续表1Continued Table 1

2.3 晚奥陶世裸河组(O3l)、爱辉组(O3a)及早志留世黄花沟组(S1h)

裸河组(O3l)、爱辉组(O3a)、黄花沟组(S1h)是发育在铜山组和多宝山组之上的一套海相沉积地层，以暗色弱变质的砂岩、粉砂岩、泥岩等为主，夹少量凝灰砂岩、中酸性凝灰岩。3个地层单位基本为一套连续沉积层序，从裸河组→爱辉组→黄花沟组呈现向上变细再变粗型沉积旋回特征(图2)，裸河组底部发育杂色砾岩，向上渐变细，为一套海进体系，至爱辉组岩石粒度最细，以泥岩和粉砂质泥岩为主，代表最大海泛期凝缩段，黄花沟组总体为向上变粗进积型结构，为一套高水位海退沉积体系。

3个组均含有丰富的海相化石，裸河组产牙形石、腕足、三叶虫、苔藓虫、珊瑚、腹足类、笔石等化石，但保存较差，多数分子只能鉴定到属，大多数为中晚奥陶世常见属(沈阳地质调查中心，2020(3)沈阳地质调查中心. 2020. 大兴安岭区域地质调査片区总结与服务产品开发成果报告(大兴安岭地质志). 沈阳: 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 36-60)；爱辉组发育笔石化石Orthograptussp.、cf.Orthograptustruncatus、Pseudoclimacograptuscf.scharenbergi、Pleurograptussp.等，大致可以与英国的Pleurograptuslinearis带相当，即卡拉道克末期-阿什极尔初期；黄花沟组产腕足化石Chonetoidealuoheensis、Meifordiasp.、Hindellasp.、Atrypasp.、Tuvaellarackovskii及竹节石化石，其中Chonetoidea、Meifordiasp.是下志留统代表性化石，基本可确定该组时代为早志留世(沈阳地质调查中心，2020)。

该套地层系统近年来研究较少，时代归属无明显争议，尚未有测年数据约束。笔者等在星火一连东裸河组火山岩夹层(流纹质凝灰岩)中获得一组454.0±1.8Ma(n=30)岩浆锆石U-Pb谐和年龄，佐证了裸河组形成于晚奥陶世早期；在多宝山铜矿东黄花沟组细中粒岩屑砂岩中获得一组碎屑锆石U-Pb最小年龄峰值452.5±2.3Ma(n= 32)，反映黄花沟组沉积不早于晚奥陶世中期，与生物时限基本吻合。

2.4 中志留世八十里小河组(S2b)

八十里小河组(S2b)为一套杂色海相碎屑岩组合，自下而上显示向上变粗的海退型地层结构，由紫色-灰绿色互层的砂岩、粉砂岩组成，下部发育砾岩层，为气候偏干旱环境的高水位沉积产物。以往认为与下伏黄花沟组为整合接触。但从成因上分析，两者属不同气候环境产物，下伏黄花沟组为一套还原背景下水量充沛的高水位沉积，两者地层界面具明显突变，应为两个不同盆地或阶段的沉积产物，之间存在沉积间断或构造不整合界面，多处与多宝山岛弧火山岩接触，物质组成和空间分布显示高地貌弧背盆地沉积特征。八十里小河组产有化石Tuvaellarackovskii-T.minuta组合，其中以Tuvaellarackovskii的大量出现为特征，Chonetoidea、Meifordia基本消失，伴生的Tuvaellacf.rackovskii.、T.minuta.、Meristinasp.、Leptostrophiasp.等主要出现在俄罗斯图瓦盆地，时代限于下志留统兰多维列阶顶部至上志留统罗德洛阶的底部。笔者等在多宝山北西窝里河口西八十里小河组顶部英安质凝灰岩中获得一组430.0±9.3Ma(n=13)岩浆锆石U-Pb谐和年龄，显示了中志留世成岩特征，与古生物化石反映的时代一致。

2.5 志留纪-普里道利世卧都河组S3-4w)、早泥盆世泥鳅河组(D1n)和罕达汽组(D1h)及中泥盆世腰桑南组(D2y)

卧都河组(S3-4w)、泥鳅河组(D1n)、罕达汽组(D1h)、腰桑南组(D2y)大面分布在多宝山岛弧的两侧及内部，超覆沉积在八十里小河组及更老地质体之上。以往工作曾认为两者为整合接触关系，本次研究发现上下两套地层岩性、分布面积差异性大，显示两种不同气候、沉积环境的成因特征，且两套地层的接触界线具明显的大角度斜交，指示两者为分属不同沉积盆地或不同构造演化阶段的沉积产物，尤其是底部层位卧都河组中发育多层石英砂岩，暗示源区有丰富的花岗质岩石出露，证明其底界存在区域性不整合。该套地层由浅海相的沉积岩夹火山岩组成，4个组基本连续沉积，构成一个向上变细再变粗型海进-海退沉积旋回。下部卧都河组粒度最粗，底部发育砾岩，与下伏红层(八十里小河组)为不整合接触，向上发育石英砂岩，逐渐与泥鳅河组过渡；泥鳅河组粒度最细，具深水相沉积特点，分布面积最广，显示最大海泛期沉积特征，主要由板岩、粉砂岩、结晶灰岩组成，夹中酸性火山岩；罕达汽组以海相火山岩为主，与上下地层呈突变接触，但未见明显间断，主要由细碧岩、角斑岩、板岩夹灰岩透镜体组成，为盆地伸展作用最强阶段拉张背景产物，向上突变为腰桑南组；腰桑南组以灰紫色、灰绿色杂砂岩、凝灰砂岩、板岩夹灰岩凸镜体为主，为一套高水位干旱环境下红层沉积。该旋回地层中产有丰富的古生物化石，卧都河组以发育产Tuvaellagigantea、T.rackovskii及Leptocoelia为特征，时代相当于晚志留世-顶志留世高斯特阶；泥鳅河组化石极为丰富，主要有腕足化石：Coelospiraconcave(Hall)、Aulacellasp.、Lingullasp.；四射珊瑚Protozaphrentis(?)sp.；床板珊瑚Trachypora(?)sp.、Squameofavositessp.；苔藓虫化石：Leioclemasp.、Dyscrieellasp.；双壳化石：Conocardiumsp.、Leptodesmasp.、Megamboniakazakhstanica，但化石组合中广泛分布的属种极少，地方色彩较浓，其时代相当于早泥盆世(沈阳地质调查中心，2020)。笔者等在江源一带卧都河组变石英砂岩中获得的最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值420Ma(n = 5)，指示沉积下限不早于中晚志留世；在卧都河南泥鳅河组流纹质凝灰岩中获得的岩浆锆石U-Pb谐和年龄409.9±2.0Ma(n=18)，在宽河电站泥鳅河组安山岩获得的岩浆锆石U-Pb谐和年龄414.3±2.5Ma(n=19)，显示成岩时代为早泥盆世早中期；在罕达气村东山罕达气组流纹岩中获得的岩浆锆石U-Pb谐和年龄408.0±3.3Ma(n=33)，显示成岩时代为早泥盆世中期；在窝里河口西腰桑南组岩屑长石砂岩中获得的最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值429.9±1.7Ma(n=48)，指示沉积下限不早于中志留世。5组年龄数据与4个组的生物时代基本吻合，以往工作将泥鳅河组时代置于中晚志留世-中泥盆世(黑龙江省地质矿产局，1993，1997)，时间跨度较大，本文依据最新锆石U-Pb测年结果，将其时代进一步细划到早泥盆世。

2.6 晚泥盆世根里河组(D3g)和早石炭世花达气组(C1h)

根里河组(D3g)、花达气组(C1h)2个组分布局限，垂向上构成了一个海进-海退沉积旋回，不整合在多宝山早古生弧盆系之上。根里河组为一套以黑色杂砂岩为主的滨浅海相沉积岩，总体表现向上变细退积型地层结构，下部发育砾岩，与下伏腰桑南组红层之间为不整合接触；产腕足化石：Acrospiriferpseudochechiel、Archaeopterisfimbriata、Sublepidodendron，时代指示中晚泥盆世(黑龙江省地质矿产局，1997)。花达气组由灰褐色砾岩、黑色凝灰砂岩夹板岩组成，总体表现向上变粗进积型地层结构，与下伏根里河组为整合接触；含有较丰富的植物化石：Cardiopteridiumsp.、Angaropteridiumsp.、Rhodeasp.、Sublepidodendronsp.，化石组合显示早石炭世。笔者等在小新屯一带根里河组变砂岩中获得的最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值374 ± 3.3Ma(n=5)，指示沉积下限不早于晚泥盆世；在江源一带花达气组凝灰质岩屑砂岩中获得的最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值340Ma(n = 11)，指示沉积下限不早于早石炭世，2组测年数据与生物时代基本吻合。

3 早古生代岩浆弧时空展布

多宝山早古生代岩浆弧呈北东向展布在嫩江北东多宝山-三卡一带，与多宝山-三卡俯冲增生杂岩为断层接触，多被中奥陶世及以后沉积物覆盖(图5)。主要由岛弧侵入岩和火山岩组成(Haoetal.，2015；Zhaoetal.，2019)，总体以钙碱性中性-中酸性火山岩为主，侵入岩出露较少，多以小岩体和岩脉状侵入弧火山岩中。侵入岩与火山岩的岩石化学成份和岩石系列基本对应，岩石成份上具有连续演化特征，从基性、中基性、中性、中酸性、酸性均有不同程度产出，共同构成了早古生代多宝山岛弧。表2中可见，岛弧的岩浆活动开始于寒武纪芙蓉世(489～486Ma)，火成岩分布较少，说明俯冲初期岩浆活动较弱；大规模的火成岩形成时代集中在早奥陶世(485～470Ma)，表明早奥陶世为俯冲作用高峰期；中奥陶世(470～458Ma)、晚奥陶世(458～443Ma)、早志留世(443～433Ma)火成岩分布零星，显示岩浆活动趋弱，指示洋向陆俯冲作用逐渐减弱或俯冲板块发生后退。

3.1 奥陶纪火山弧

多宝山一带的早古生代火山弧集中分布在多宝山-三卡俯冲增生杂岩带东南侧(图5)，是多宝山岛弧的重要组成部分，火山活动时间主要集中在早奥陶世-晚奥陶世(表2)，弧火山岩主要由早奥陶世多宝山期玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩等熔岩及其火山碎屑岩组成，少量晚奥陶世-早志留世中-中酸性火山(碎屑)岩，与铜山组、裸河组、八十里小河组同期沉积作用伴生，分布在火山弧周边盆地中。总体为一套钙碱性中酸-中基性火山岩系列，属岛弧火山岩建造(葛文春等，2007；Wuetal.，2015；宋国学等，2015)。岩石普遍遭受变质作用改造，发育片理和糜棱叶理构造。火山弧呈北东向展布，空间由南、北二条火山弧构成，二条火山弧之间发育弧间盆地，接受了早奥陶-中志留世海相沉积。 西北部火山弧的岩石主要由基性-中基性-中性火山岩组成，中基性组份较多，中酸性组份较少；东南部火山弧的岩石主要由中性-中酸性-酸性火山岩组成，中性-中酸性组份较多，基性-中基性组份较少；火山岩由西北向东南总体具有由基性→中基性→中性→中酸性火山岩递变特征，反映北西部靠近前弧的极性变化特征(沈阳地质调查中心，2021)。

表2 多宝山地区早古生代弧盆体系各类岩石同位素测年结果统计Table 2 Isotopic dating statistics of various rocks in the Early Paleozoic arc-basin system in Duobaoshan area

3.2 奥陶纪侵入弧

侵入弧主要分布在多宝山一带，位于多宝山-三卡俯冲增生杂岩带的南侧(图5)，岩石类型由花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、石英闪长岩、闪长岩等组成，为一套钙碱性I型侵入岩系列，属典型岩浆弧侵入岩(葛文春等，2007；Huetal.，2017；Liuetal.，2017；Zhaoetal.，2018)。岩体侵位时代集中于早奥陶世-晚奥陶世(表2)，早志留世有小规模岩体(脉岩)侵入，表明弧岩浆作用从早奥陶世持续到早志留世。主体岩石为早奥陶世花岗闪长岩，分布在多宝山和三岔河、清水河一带，由5个侵入体组成。多宝山侵入体长轴总体呈北西向，侵入多宝山组弧火山岩中，清水河一带侵入铜山组，岩体内多见弧火山岩捕掳体，深度几百米均见有捕掳体存在。

3.3 奥陶纪火成岩地球化学背景

关于多宝山地区奥陶纪火成岩的构造背景，前人作了大量研究，目前基本形成了统一认识，即形成于洋-陆转换阶段的岛弧环境。笔者等也系统采集了多宝山地区奥陶纪火成岩的岩石地球化学样品(沈阳地质调查中心，2021)，对不同岩石类型的地球化学背景进行了研究，从基性到酸性火成岩总体显示了岛弧岩浆岩特征。在中酸性火成岩Rb-Y+Nb图解(图6a)、Rb-Yb+Ta图解(图6b)中，安山岩、英安岩、流纹岩及花岗闪长岩等岩石样品点均落入火山弧区；在中基性火山岩Ti/100-Zr-3×Y图解(图7a)和Ti/100-Zr-Sr/2图解(图7b)中，玄武质、玄武安山质、安山质火山岩样品点主要落入钙碱性岛弧区，少量进入洋中脊与岛弧过渡区和岛弧拉斑玄武岩区。总体上多宝山地区奥陶纪火成岩无论在岩石类型上还是在岩石化学成份上均具有基性→中性→酸性连续演化特征，与典型岛弧环境火成岩特征一致。

4 早古生代俯冲增生杂岩

笔者等通过综合编图和野外地质调查研究，在多宝山岛弧带北西侧划分出一条与洋-陆转换有关的俯冲增生杂岩带，命名为伊尔施-三卡俯冲增生杂岩带(杨晓平等，2022)，刘永江等(2019)称为多宝山-阿尔山蛇绿混杂岩带。本文主要介绍多宝山-三卡一带增生杂岩特征。多宝山-三卡一带增生杂岩位于兴安地块(增生造山带)和松嫩地块之间(图5)，相当于兴安地块(增生造山带)和松嫩地块之间结合带。俯冲增生杂岩带主要产出在关鸟河-窝理河-三卡一带，延长270km左右，宽度10～42km，呈北东向展布于多宝山岛弧带的西北缘，与多宝山岛弧带之间为断层接触，两侧多被晚古生代之后地层不整合覆盖或岩体侵入。俯冲增生杂岩主要在原新元古代-奥陶纪变质岩系中解体出来，由变形基质和岩块组成。

4.1 俯冲增生杂岩中基质

俯冲增生杂岩中基质主要由变形较强的细碎屑沉积岩组成，岩石类型有片岩、千枚岩、板岩、变砂岩、变粉砂岩、变凝灰岩等，发育片理、糜棱叶理及线理和S-C组构。原岩主要为深海相沉积的硅泥质岩、泥岩和浊积相沉积的砂岩、粉砂岩等(沈阳地质调查中心，2021)。笔者等通过野外地质调研和综合编图，在其内发现大量岩块，基质与岩块间多为构造环绕关系，岩性差异较大，分属不同构造环境和时代，具典型混杂岩特征。基质成份在不同地区岩性略有变化，在呼玛老道店-十站河一带，基质主要由片岩、千枚岩、片理化砂岩等组成，包卷有硅质岩、大理岩、变玄武岩、辉长岩等岩块(图5)。在石英片岩中获得的最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值分别为470Ma、480Ma(孙巍等，2017)，指示基质沉积时间上限不早于早奥陶世。在多宝山关鸟河、窝里河一带，基质主要由石英片岩、片理化蛇纹岩、变粉砂岩、千枚岩、板岩等组成，夹中酸性凝灰岩，包卷有大理岩、苦橄岩、辉石橄榄岩、蛇纹岩、玄武岩、辉长岩等岩块；笔者等在凝灰质粉砂质板岩、变砂岩中获得最小碎屑锆石U-Pb年龄峰值为485Ma、502Ma(表1)，指示基质沉积时间上限不早于寒武纪芙蓉世、早奥陶世，同时在其内变流纹质凝灰岩、变英安质凝灰岩夹层中获得岩浆型锆石U-Pb年龄为460Ma、461Ma，显示沉积时间为中奥陶世，两类测年结果表明该地段卷入增生时间在早-中奥陶世。俯冲增生杂岩带中基质的形成时代可以限定俯冲时间，尤其最小年龄值更能有效确定俯冲就位时间，从目前获得的年龄数据分析(表2)，多宝山-三卡一带的俯冲增生作用主要发生在早-中奥陶世，与岩浆弧形成时代一致。

基质在增生楔中所处位置不同，表现的变质变形作用也不尽相同，从原北宽河组解体出的基质主要为片岩和千枚岩，变质程度较高，可能为洋盆或海沟盆地沉积产物；从原铜山组中解体出的基质主要为板岩、凝灰质板岩、变砂岩、变粉砂岩，变质程度偏低，可能为弧前盆地沉积产物。笔者等利用多宝山一带基质中变砂岩、变粉砂岩的岩石化学分析数据(沈阳地质调查中心，2021)进行了岩石化学构造背景判别，在TiO2-(Fe2O3+MgO)图(图8a)、Al2O3/SiO2-(Fe2O3+MgO)图(图8b)中样品点主要投入大洋岛弧、大陆岛弧区，少量进入二者过渡区和被动陆缘，显示了沉积物分别来自大洋盆地和活动大陆岛弧的双物源特征，与基质原岩形成于海沟盆地或大洋盆地环境吻合。

4.2 俯冲增生杂岩中岩块

俯冲增生杂岩中岩块的岩石类型主要有硅质岩、大理岩、变玄武岩、细碧岩、角斑岩、斜长角闪岩、苦橄岩、辉石橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩及岛弧火山岩和基底变质岩等(杨晓平等，2022)。岩块组份中可恢复出洋壳残块、洋中脊残块、洋内弧残块、洋岛(海山)残块、岛弧残块。笔者等通过野外调查和综合研究，在原前奥陶纪变质岩系中识别出一系列不同组份的岩块。在零点-老道店一带俯冲增生杂岩基质中识别出玄武岩、硅质岩岩块，玄武岩岩块呈团块状被包卷在变形基质中，基质为变形较强的泥质板片岩和粉砂质板岩，总体表现为深海硅泥质岩和洋壳玄武岩、硅质岩混杂特征；在小多宝矿坑内发育有洋岛岩石残块，残块由洋岛变玄武岩(SiO2含量47.15%)和大理岩组成，两者被多宝山组弧安山岩(479.18±1.1Ma)不整合覆盖；窝里河一带发育蛇绿岩，由蛇纹岩片岩基质和辉石橄榄岩、苦橄岩、枕状玄武岩、辉长岩、弧安山岩等岩块组成，岩块呈大小不一(0.15～ 20m)的团块状和透镜体包卷在蛇纹石片岩基质中，玄武岩岩块数量最多，并发育有枕状构造(图9)，蛇绿岩上部与早奥陶世多宝山组安山岩为断层接触，多宝山组安山岩逆冲在蛇绿岩之上，蛇纹岩基质多发生片理化，片理多环绕岩块分布。

关鸟河一带原铜山组中产有大量的大理岩，曾被认为是成层有序地层，前人发现共有5～7层大理岩，笔者等野外调查发现大理岩均呈岩块赋存在变质砂泥质岩中(图10)，大理岩与变质砂泥质岩之间均为构造接触，在大理岩岩块中产化石CyrtonotellanenjiangensisSu、OrthambonitesparvicrassicostatusCooper；三叶虫：Amphilichassp.、Uralichassp.；海林檎：Echinosphaeritessp.indet.，头足类：Michelinocerassp.；腹足类：Ptychospirinasp.；海百合茎：Cyclocyclicussp.，化石组合显示早中奥陶世(唐兰，2005；张元动等，2019)。在呼玛宽河电站一带原划多宝山组火山岩解体出了洋内弧高镁安山岩(SiO2含量为54.5%～54.4%；MgO含量6.7%～11.4%)，佐证了多宝山岛弧带北侧存在有早古生代洋内俯冲作用。

岩块中岩石SiO2的含量在一般为34.24%～57.20%之间：蛇纹岩为34.24%～40.96%，玄武安山岩为56.13%～57.20%，辉长岩和玄武岩为47.03%～ 51.25%；岩石普遍富 Fe2O3、 FeO、MgO、Al2O3，贫P2O5、K2O、TiO2，Na2O普遍大于K2O(表3)，具有海相火山岩特征，大部分岩富集Sr、Ba、U、La、Sm等大离子亲石元素(表3)，具有洋中脊和消减带高铝玄武岩过渡的特性。在岩石FeOT/MgO-TiO2构造环境图(图11a)和Hf/3-Th-Nb/6构造环境图(图11b)中多宝一带的基性、超基性样品点主要投入洋中脊区和岛弧玄武岩区，反映多宝山地区镁铁质岩石成因与俯冲作用有关，并有部分岛弧火山岩和基底残块卷入增生杂岩中。

表3 多宝山地区俯冲增生杂岩中各类岩块主量元素(wt%)、稀土和微量元素(×10-6)分析结果Table 3 Analysis results of major elements (wt%) and trace elements (×10-6) of various rocks from subduction accretion complex in Duobaoshan area

续表3Continued Table 3

5 早古生代沟-弧-盆体系恢复

结合岛弧带、俯冲增生杂岩带和伴生弧盆的物质组成和时空展布，恢复了多宝山地区早古生代沟-弧-盆体系。划分出奥陶纪多宝山-三卡俯冲增生杂岩(海沟及大洋盆地)、晚寒武世-早志留世多宝山岛弧带、早奥陶世-中志留世弧前盆地、早奥陶世-中志留世弧间盆地、晚志留-早泥盆世残余盆地、晚泥盆-早石炭世前陆盆地等构造单元(图5、图12)。

5.1 早奥陶世-晚奥陶世海沟及大洋盆地

在造山带中古老海沟及大洋盆地沉积物多被卷入俯冲增生杂岩中以基质形式保存(张克信等，2014)。多宝山地区早奥陶世-晚奥陶世增生杂岩断续展布于多宝山岛弧带北西侧(图5)，杂岩中的基质以深海相细碎屑沉积岩为主，其中石英片岩较多，指示原岩中含有较多硅泥质岩，反映了海沟及大洋盆地深水相沉积特点；其内变砂岩的岩石化学特征反映了源区具有大洋岛弧和大陆岛弧双重特征(图8)，指示沉积场所位于海沟及大洋盆地内；基质中伴生有火山碎屑岩，显示沉积盆地距火山活动强烈的大洋岛弧和大陆岛弧较近，与海沟地理位置吻合。杂岩中岩块主要有洋壳残块、洋中脊残块、洋内弧残块、洋岛残块、岛弧残块，指示物质来自大洋板内和陆缘岛弧，岩块与基质的混杂和构造变形特征很好的响应了洋壳在海沟附近向陆缘(岛弧)俯冲机制。

岩块中洋壳岩石的形成时代在526～482Ma(表1)，指示洋壳形成于早寒武世-早奥陶世；基质中锆石U-Pb年龄记录了沉积(上限)时代在485～460Ma之间(表2)，指示海沟盆地沉积和洋盆俯冲时代主要发生在早奥陶世-晚奥陶世，526～482Ma的洋盆沉积记录较少，可能随着洋壳消减进入增生楔深部，浅层次增生杂岩中更多的保存了俯冲作用中晚期海沟盆地沉积。

5.2 早奥陶世-中志留世弧前盆地

分布在多宝山-三卡俯冲增生杂岩带的东南侧和多宝山岛弧西北侧早奥陶世-中志留世沉积建造(图5)，以往工作认为是呼玛弧后盆地的一部分(黑龙江省区域地质调查所，2020)，介于俯冲增生杂岩带与多宝山岛弧之间，处在多宝山岛弧弧前位置，与俯冲增生杂岩之间多为构造接触，并呈不整合覆盖在早奥陶世火山弧之上。盆地主要由早中奥陶世铜山组、晚奥陶世裸河组、爱辉组、早志留世黄花沟组、中志留世八十里小河组变质砂岩、粉砂岩、泥岩等组成，构成较完整的海进-海退沉积旋回，之上叠加有晚志留纪-中泥盆世残余盆地。物质成份上，盆地砂岩的岩屑及砾石成分以流纹岩、硅质岩、英安岩、安山岩、玄武岩为主，物质主要来源于火山岩区，岩屑成分与多宝山组的岩石组合相似，暗示沉积物源可能为多宝山弧火山岩；硅质岩砾石可能来自于增生杂岩中洋壳残块，指示物源来自增生楔或洋盆内；盆地内岩石成分中砂屑分选性和成分成熟度较低，也反映了弧前位置近物源沉积特点(岛弧和增生杂岩之间)。从空间展布上看(图5)，早奥陶世-中志留世沉积盆地主要集中分布在多宝山岛弧带与俯冲增生杂岩带之间，岩石组合、形成时代和空间展布显示弧前盆地(张克信等，2014)特点，指示洋盆具南东向俯冲特征，与南东侧发育岩浆弧匹配。

5.3 早奥陶世-中志留世弧间盆地

早奥陶世-中志留世沉积盆地分布在多宝山岛弧之间，与两侧岛弧火山岩多为断层或不整合接触(图5)。主要由早中奥陶世铜山组、晚奥陶世裸河组、爱辉组、早志留世黄花沟组、中志留世八十里小河组变砂岩、变粉砂岩、变硅泥质岩组成，夹少量硅质岩、灰岩，含笔石等化石，反映深水沉积特征，从铜山组→爱辉组构成向上变细型层序，爱辉组为最高水位凝缩段沉积，铜山组→爱辉组总体显示扩张型海盆特征，至黄花沟组出现反旋回地层结构，指示盆地进入萎缩阶段，中志留世八十里小河组红层沉积超覆于黄花沟组之上，显示水体较浅的干旱的环境，总体为一套滨浅海-半深海相沉积。盆地下部和上部岩石组合中岩屑砂岩和含砾砂岩较多，砾石和岩屑中含有大量安山岩、玄武岩、英安岩等火山岩组份，指示物源来自周缘火山岩区，岩屑成分与多宝山组的弧火山岩岩石类型相似。物质组成、形成时代及空间展布与弧间盆地(张克信等，2014)的属性吻合。铜山组-八十里小河组在构造变形后呈“夹层”状产出在岛弧火山岩之间，以往工作认为是大型褶皱构造(杜琦等，1988)，笔者等将弧间沉积岩系从原岛弧火山地层中单独划出，作为弧间盆地。弧间盆地之上叠加晚志留纪-中泥盆世残余盆地和晚泥盆世-早石炭世前陆盆地。

5.4 晚志留世-中泥盆世残余盆地

晚志留世-中泥盆世沉积建造区域上主要分布于兴安地块(造山带)内，研究区内主要分布在多宝山-三卡俯冲增生杂岩带的两侧(图5)。由卧都河组、泥鳅河组、腰桑南组浅海相沉积岩组成。卧都河组富含Tuvaellagigantea化石，对于区域地层和构造分区具有重要指示意义，多被认为是南北两大板块分区的主要标志。有研究者认为额尔古纳-兴安地块之间泥盆纪发育陆间洋盆(马文昭等，2014；邓晋福等，2015a)或类似的弧后盆地(许文良等，1999)，在呼玛一带多被认为是呼玛弧后盆地的重要组成部分(黑龙江省区域地质调查所，2020)，Zhangetal.(2020)研究认为多宝山地区在426Ma以后发育磨拉石沉积，指示晚志留世以后，多宝山地区早古生代盆地发生构造反转。晚志留世-中泥盆世沉积在多宝山地区主要分布在卧都河东、三卡、张地营子、三峰山、星火东等地区(图5)，下部卧都河组不整合于奥陶纪-中志留世多宝山弧盆系之上，底部发育近源堆积砾岩，内部发育大量石英砂岩，砾岩和砂岩的砾石和岩屑成分有变流纹岩、变基性火山岩、花岗岩、石英砂岩、安山岩、脉石英和结晶灰岩等，具底砾岩特征，高含量的石英砂岩指示物源区有较多的花岗岩，碎屑的成份反映源区主要为多宝山弧盆系和岩浆弧，其下伏八十里小河组为一套弧背盆地红层沉积，与之上卧都河组底砾岩之间形成了构造不整合面，表明与中志留统之间存在明显的沉积间断。整体岩石构造变形较弱，但卧都河组之下的岩石多发生变质变形，局部变质基底出露，从卧都河组-泥鳅河组-腰桑南组的浅海相沉积序列、岩石建造及构造层位分析，具有陆块间残余洋盆(李江海等，2009)特点，相当于多宝山洋盆俯冲后的残余洋盆，位于多宝山岛弧带东南侧的晚志留世-中泥盆世沉积建造相当于弧后残余盆地或弧间残余盆地。该套沉积建造标志多宝山一带早古生代早期洋盆俯冲作用结束，晚志留世转为陆表海盆地沉积，之上被晚泥盆-早石炭世前陆盆地不整合覆盖，暗示兴安地块(造山带)与松嫩地块拼贴结束时限大致为中志留世末期。

5.5 晚泥盆世-早石炭世前陆盆地

晚泥盆世-早石炭世沉积建造分布在多宝山岛弧早古生代弧间盆地及东部岛弧基底之上(图5)，由晚泥盆世根里河组和早石炭世花达气组海相-海陆交互相沉积岩组成，总体呈退积型-进积地层结构，形成较完整的海进-海退沉积旋回，由早期海相向晚期海陆交互相演变特征，沉积建造以粗碎屑沉积岩为主，不发育火山岩，晚期出现陆生植物化石，底部发育砾岩，不整合在早古生弧盆系及岛弧基底之上，具有磨拉石建造(辛玉莲等，2011)特征。岩石建造、形成时代、构造层位上与多宝山早古生代弧-盆系具明显间断性，从与其伴生地质建造上分析，盆地的形成主要受控于多宝山岛弧南东侧嫩江洋的北西向俯冲作用，在晚泥盆世-晚石炭世嫩江洋向北西向早古生代多宝山岛弧俯冲作用下，在多宝山岛弧西侧的新生地区和内部的三峰山东部地区形成晚泥盆世-早石炭世弧后前陆盆地，导致早古生代弧间盆地和残余海盆相继关闭，并形成区域不整合面，在挠曲的前陆盆地中接受了根里河组和花达气组类磨拉石沉积(沈阳地质调查中心，2021)。在多宝山岛弧南部发育早石炭世莫尔根河组中基性-酸性弧火山岩，在多宝山北部和南部的前寒武纪基底出露区附近发育早石炭世花岗闪长岩和二长花岗岩等弧侵入岩建造也佐证了这一时段的俯冲作用。晚泥盆世-早石炭世前陆盆地的出现标志多宝山早古生代弧-盆系演化结束。

6 多宝山地区早古生代洋-陆转换过程及成矿作用

多宝山岛弧两侧的兴安地块(造山带)和松嫩地块保存有基底变质表壳岩，笔者等在开展多宝山地区古生代岛弧火山-沉积建造形成演化专题研究中，在变中基性火山岩、变中酸性凝灰岩中获得了2组岩浆型锆石U-Pb年龄数据(546Ma、541Ma)，代表了基底中火山岩成岩年龄，时代为新元古代晚期，表明多宝山岛弧两侧存在前寒武纪地块基底。多宝山-三卡俯冲增生杂岩记录了兴安地块(造山带)和松嫩地块之间洋盆(多宝山洋)演化过程，俯冲增生杂岩中发育的洋壳残片、洋内弧、洋岛残块等指示了古大洋的存在，其内岩块年代(526～482Ma)学资料显示洋盆形成于寒武纪纽芬兰世-早奥陶世，具洋中脊(526～497Ma)属性的岩块记录了寒武纪纽芬兰世-芙蓉世洋盆扩张事件，具洋岛(486Ma)属性的岩块记录了早奥陶世洋盆内的地幔柱活动；代表海沟盆地沉积的基质形成时代485～460Ma，表明洋盆至少演化到晚奥陶世及以后，从俯冲增生杂岩代表的多宝山洋分布位置和时间上分析，洋盆形成兴安地块和松嫩地块之后，多宝山洋盆相当于两地块之间的分割洋盆。

岩浆弧是反映洋-陆俯冲最直接的地质建造(邓晋福等，2015b)。多宝山铜钼矿矿区内保存的506～485Ma洋内弧高镁玄武岩、高镁玄武安山岩(Zhaoetal.，2019)记录了洋盆内初始俯冲时间为寒武纪第三世-芙蓉世；多宝山-三卡俯冲增生杂岩带南东侧早奥陶世岩浆弧，记录了洋盆向东南侧地块边缘的俯冲时间始于早奥陶世，早奥陶世-早志留世岩浆弧、早奥陶世-中志留世弧前盆地、弧间盆地暗示俯冲增生作用持续到中志留世。晚志留世-中泥盆世残余盆地大面积不整合覆盖在早奥陶世-中志留世弧盆系之上，表明洋盆在中泥盆世俯冲作用结束；晚志留世可能受洋岛或洋底高原的阻止俯冲作用，消减作用减弱，增生楔处发生阻塞导致俯冲作用减弱或停滞，两侧地块未发生碰撞对接，局限洋盆残余在地块之间，残余洋盆和早期弧盆之上接受残余海盆沉积，至中泥盆世残余海盆相继关闭。晚泥盆世-早石炭世受嫩江洋的北西向俯冲作用影响，多宝山岛弧区遭受挤压，在多宝山早古生代弧盆系之上叠加前陆盆地沉积，结束了多宝山地区早古生代弧盆系演化。

从俯冲增生杂岩、岩浆弧、弧前盆地、弧间盆地、残余海盆及地块残块的空间分布上分析，早古生代岩浆弧、弧前盆地、弧间盆地主要分布在多宝山-三卡俯冲增生杂岩带的南东一侧(图5、图12)，说明多宝山洋盆以向南东松嫩地块俯冲增生作用为主，仰冲板块(松嫩地块北西缘)基底变质岩的大面积出露及弧盆系的发育，响应了仰冲板块受俯冲抬升特点。残余海盆大面积分布在多宝山-三卡俯冲增生杂岩带和多宝山岛弧带的西北侧，进一步佐证早期俯冲洋盆位于多宝山岛弧带的西北侧。早古生代弧盆系空间关系指示多宝山岛弧带是发育在松嫩地块北缘的岩浆弧带，其形成和演化主要受北西侧的多宝山洋的南东向俯冲作用；而东南侧的晚古生代嫩江洋的北西向俯冲作用再次叠加改造了多宝山早古生代岛弧，与多宝山早古生代岛弧的形成和演化无直接关系。

多宝山岛弧带早古生代沟-弧-盆体系恢复，进一步解释了多宝山岛弧带的成因和成矿作用，可重新认识成矿地质背景和成矿地质条件，为确立找矿方向和深部地质勘查提供新依据。原认为的“多宝山复背斜”构造(杜琦等，1988)，大体相当于多宝山早古生岛弧中弧-盆体系形成的火山穹隆与弧间盆地和弧前盆地构造组合，原背斜核部弧岩浆岩中斑岩型铜钼矿，相当于弧火山喷发中心(火山通道)位置深部岩浆上侵与弧火山岩交代形成斑岩型矿；原铜山铜矿的赋存层位(铜山组火山沉积岩系)应为以弧火岩为主的多宝山组，成矿时代为早奥陶世(Liuetal.，2017)。从板块构造理论分析，岛弧靠近增生楔附近是流体和热源发育区，洋、陆物质交换后成矿物质得到富集，是成矿有利部位。多宝山地区的奥陶纪铜钼金矿床及矿点主要集中分布岛弧西北部，由西北向东南依次分布多宝山铜钼矿、铜山铜钼矿、争光岩金矿，三者均产于岛弧火成岩中，成矿规模从多宝山铜钼矿→铜山铜钼矿→争光岩金矿依次变小，也证实了由东南向西北方向成矿作用增强特点。靠近俯冲增生杂岩带附近受洋壳俯冲作用影响，仰冲板块抬升，岩浆弧和地块基底也相应隆起，并向陆缘方向倾斜，同时来自深源的岩浆上侵动能向岩浆弧后缘逐渐减弱，侵入火山弧内的高位岩浆房的规模和高度也随着减小，岩浆成矿作用随之减弱，深度相对增加，导致成矿深度向火山弧后缘增大。从多宝山铜矿→铜山铜矿→争光金矿依次成矿深度增大，这种矿化深度变化恰好吻合西北侧洋盆向东南方向俯冲机制。仰冲板块抬升，导致高位岩浆弧含矿侵入岩出露地表(多宝山铜矿)，上覆成矿火山岩被剥蚀到两侧盆地中，在盆地沉积岩系中显示铜等多金属地球化学富集异常；就位较低的岩浆弧，比降小剥蚀作用弱，含矿侵入岩和上覆成矿火山岩均得以保存(铜山铜矿、争光金矿)，并具有浅部成金矿深部成铜钼矿特点。

7 结论

(1)厘定了多宝山岛弧带内的早古生代火山-沉积地层的时代和层位，重建了多宝山地区早古生代地层序列，将多宝山组形成时代确定为寒武纪芙蓉世-早奥陶世，将铜山组时代确定为早-中奥陶世，将铜山组层位总体置于多宝山组之上，确立了两组在早奥陶世等时异相关系。铜山组的上覆，指示了下伏多宝山组火山岩有大量保存，拓宽了矿源层的规模，扩大了深部找矿空间，为多宝山早古生代岛弧演化及成矿作用研究提供了新证据。

(2) 恢复了多宝山岛弧带早古生代了沟-弧-盆体系，划分出海沟盆地、弧前盆地、弧间(弧背)盆地、残余盆地、前陆盆地等构造单元。提出铜山组为多宝山组岛弧火山活动之后的弧间盆地或弧前盆地沉积，卧都河组-泥鳅河组-腰桑南组为洋盆消减后的残余盆地沉积、根里河组-花达气组为弧间盆地闭合后的前陆盆地沉积的新认识。

(3)建立了多宝山岛弧带早古生代沟-弧-盆体系模型，确定了多宝山洋盆南东俯冲极性，重新认识了多宝山岛弧带的成因和演化，指出岛弧靠近增生杂岩带附近是流体和热源发育区，为成矿有利部位，为在多宝山岛弧带内寻找斑岩型铜多金属矿提供了新认识。

谨以此文庆祝“沈阳地质调查中心”成立60周年。

致谢中国地质科学院地质所李锦轶研究员，沈阳地质调查中心朱群、张立东、汪岩教授等，在文章成文过程中给予诸多指导；主编及审稿人审阅了全文，提出了宝贵的意见；在此一并致以诚挚的感谢。