张铁安 刘宇奇 高洪岩 杜兵盈 刘宇崴 赵雨生 王旭楠
(1.黑龙江省地质科学研究所;2.东北大学资源与土木工程学院)
黑龙江省地处西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块之间,属古亚洲洋构造域、环(古、滨)太平洋构造域与蒙古—鄂霍次克洋构造域叠加部位。造山过程是黑龙江大陆形成的最基本地球动力学过程。洋壳俯冲和陆壳碰撞是省内造山带形成的2 种造山作用方式。省内大兴安岭和小兴安岭—张广才岭造山带碰撞造山时限一直以来是众多学者关注的焦点,有关省内各造山带形成另一重要阶段,即洋壳俯冲造山过程(洋陆转换过程)的研究较为薄弱。李廷栋等[1-2]提出通过研究洋板块初始俯冲岩浆演化过程来揭示洋盆向大陆转化过程这一重要思路。一般来说,一个俯冲—碰撞造山带经历了多个期次洋壳后退式俯冲造山阶段,最终碰撞造山。由于黑龙江省被森林、沼泽覆盖,能够代表各造山带各期洋壳后退式俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)的初始弧岩浆岩组合识别出的较少,这是重建省内各造山带造山历史(洋陆转换过程)的困难之处。磨拉石概念的提出与发展,为研究省内各造山带各期洋壳后退式俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)提供了另一重要媒介。
磨拉石通常被认为形成于碰撞作用(地槽发展后期)的过程中,是限定碰撞事件发生上限的最佳标志[3-5]。然而,磨拉石可以发育于不同的构造部位,或形成于造山作用的不同阶段[3,6-7]。因此,造山带磨拉石研究需要结合区域沉积、岩浆、变质事件及不整合接触关系等才不会造成构造意义认识上的偏差。本研究首先对磨拉石的研究历史进行分析,在此基础上探讨其与不同造山作用的关系。
“磨拉石”这一术语最初用于描述阿尔卑斯山麓堆积的渐新世沉积物,之后被广泛用于表示巨大山体经风化剥蚀后在其前缘的堆积物。READING[8]认为磨拉石是山脉隆升过程中形成的砂岩和砾岩组成的厚层陆相沉积。DICKINSON[6]依据成因将前陆磨拉石盆地分为2种类型:①边缘前陆盆地(实际指“周缘前陆盆地”),紧靠大陆与大陆碰撞形成的造山带外弧;②弧后前陆盆地(实际可以形成于弧前或弧背),位于火山弧后,与B 型俯冲相关。夏邦栋等[7]将磨拉石定义为在隆升山体前缘快速堆积的,以碎屑沉积为特征的相关性沉积组合,强调了沉积作用与山体隆升和剥蚀作用的相关性,而磨拉石的沉积环境、粒度下粗上细或下细上粗、内部结构、含火山物质的状况、红色或灰色等与构造背景变化性和多样性有关的内容不划归定义范畴;依据动力学背景,划分为3种类型:①离散(拉张)型(形成于陆内裂谷、弧后扩张背景);②聚敛(挤压)型(形成于前陆盆地、复活的古造山带山前盆地背景);③转换(剪切)型(形成于拉裂盆地背景),认为3 类磨拉石与威尔逊旋回造山模式之间有着成因联系。《地质大辞典》[5]对磨拉石的定义为一种边缘坳陷和山间凹陷的典型沉积地层,以陆相为主,砾岩和砂岩占优势,分选差,层理不规则,常见交错层和波痕,相变急剧,是地槽发展后期阶段的产物,由于地槽的褶皱隆起,使山脉受到剧烈剥蚀,因而在山前和山间的坳陷中形成了快速堆积。《地球科学大辞典》[9]对磨拉石的定义为同造山作用形成的分选性差、磨圆度低的快速粗大碎屑沉积,形成于近海(部分为海相,部分为陆相或三角洲相)的陆相环境中。在现代板块构造理论中,磨拉石被认为是造山带中的一个构造相,即磨拉石是造山带的一个特定组成部分,特指那些发育在造山带前陆和山间盆地的沉积[3,10]。李继亮等[3]划分了3 种造山带磨拉石盆地,即前陆磨拉石盆地(形成于前陆褶皱冲断带的磨拉石盆地)、核心磨拉石盆地(造山带核心部位沉积了磨拉石碎屑物质的山间盆地)、后陆磨拉石盆地(仰冲陆块上的磨拉石盆地)。侯泉林等[11]对磨拉石的定义为以分选性差、磨圆度低的巨厚的粗碎屑沉积为主,可以是海相、陆相、海陆交互相,由砾岩、砂岩、页岩和泥灰岩等组成,具有交错层,无递变层理,有时含煤系和碳酸盐岩类沉积物,可以形成于(周缘)前陆磨拉石盆地、造山带核心磨拉石盆地和后陆磨拉石盆地等构造环境。
本研究对磨拉石的认识与最早对阿尔卑斯渐新世磨拉石形成条件(即沉积作用与山体隆升和剥蚀的相关性)的基本认识保持一致,同时进一步总结了相关学者从构造方面赋予磨拉石的内涵。DICKINSON[6]对前陆磨拉石盆地类型的划分和夏邦栋[7]依据动力学背景对磨拉石类型的划分及《地球科学大辞典》[9]对磨拉石的定义显示磨拉石可以形成于洋壳俯冲造山阶段。李继亮等[3]分析了磨拉石盆地与造山带的空间关系,前陆盆地磨拉石的沉积时代最适宜于确定碰撞造山时间的上限,即适用于限定洋盆关闭的时限,这一观点得到了较多学者的认可。而对于核心磨拉石盆地和后陆磨拉石盆地的研究程度较低,许多地质特点还有待进一步揭示[11]。李继亮等[3]对造山带磨拉石盆地类型的划分是本研究造山带磨拉石盆地类型划分的基础之一。
考虑到磨拉石盆地形成的动力学背景及构造空间分布,弧后前陆磨拉石盆地[6]和弧后扩张型、复活古造山带型磨拉石盆地[7]相当于核心磨拉石盆地或后陆磨拉石盆地[3]。弧后前陆磨拉石盆地[6]和弧后扩张型磨拉石[7]研究表明,磨拉石盆地可以形成于洋壳向陆壳俯冲这一动力学机制。由于洋壳后退式俯冲的多期性,导致多阶段的陆缘增生—隆升—剥蚀,可以形成不同时代的弧后前陆磨拉石盆地[6]、弧后扩张型和复活古造山带型磨拉石[7]、核心磨拉石盆地或后陆磨拉石盆地[3]。需要强调的是,本研究认为陆壳碰撞造山磨拉石不局限于前陆磨拉石盆地,还可形成于核心磨拉石盆地,即洋盆关闭阶段形成于不同构造部位的磨拉石。
黑龙江省造山带磨拉石的形成受控于洋壳多阶段后退式俯冲造山隆升—陆壳碰撞造山隆升这一动力学过程。由于省内被森林、沼泽覆盖及频繁的构造、岩浆事件,导致部分与洋壳后退式俯冲造山有关的磨拉石还没有识别出或已被破坏。黑龙江省磨拉石以存在巨厚层状砾岩、砂砾岩为主要特征,沉积环境可以是海相、海陆交互相、陆相,由砾岩、砂砾岩、砂岩、板岩、泥岩等组成,可以发育火山岩、碳酸盐岩或煤层。需要注意的是:黑龙江省造山带一些复理石发育砾岩层位不属于磨拉石范畴;部分磨拉石与上覆或下伏地层整合接触,显示了造山带演化的均变过程,即连续沉积不代表没有大的构造事件[11]。总体来看,洋壳后退式俯冲造山形成的磨拉石盆地,按类型相当于李继亮等[3]划分的核心磨拉石盆地或后陆磨拉石盆地。陆壳碰撞造山形成的磨拉石盆地,按类型相当于李继亮等[3]划分的前陆磨拉石盆地或核心磨拉石盆地。一期洋壳俯冲造山可以形成不同时代的磨拉石,所以应用磨拉石研究一期洋壳俯冲造山结束时限时,该期最年轻的磨拉石才能够限定该期洋壳俯冲造山的结束。即磨拉石是造山隆升—剥蚀最直接的沉积组合反映,但不是所有的磨拉石都能够限定洋壳俯冲造山期次结束或陆壳碰撞造山时限。
相关研究[12-14]依据俯冲增生杂岩、磨拉石、初始弧—成熟弧、变质事件、同碰撞—后造山岩浆岩组合及不整合接触关系等因素,对黑龙江省各造山带洋壳后退式俯冲造山期次和洋盆关闭时限进行了划分和限定,这是本研究磨拉石盆地类型划分的另一基础。本研究依据黑龙江省各造山带磨拉石盆地形成的动力学背景[12-14]及磨拉石盆地的构造空间分布,将磨拉石盆地划分为2个主类型,即洋壳俯冲造山磨拉石盆地和陆壳碰撞造山磨拉石盆地。洋壳俯冲造山磨拉石盆地进一步可划分为洋壳俯冲造山核心磨拉石盆地和洋壳俯冲造山后陆磨拉石盆地2个次类型。陆壳碰撞造山磨拉石盆地进一步可划分为陆壳碰撞造山前陆磨拉石盆地和陆壳碰撞造山核心磨拉石盆地2 个次类型。洋壳俯冲造山后陆磨拉石盆地相当于上叠于地块之上的断坳陷盆地,其与对应的造山带造山过程存在紧密关系,所以具有造山带属性。
黑龙江省各地块边缘洋盆如何通过洋壳俯冲造山(洋陆转换)、陆壳碰撞造山(洋盆关闭)形成黑龙江大陆,是黑龙江省地质历史研究的关键问题。新元古代—早白垩世黑龙江省各造山带造山作用主要表现为地块一侧洋盆多阶段后退式俯冲和地块间洋盆关闭2种造山作用方式,形成了额尔古纳地块和松嫩地块间的新元古代—早石炭世大兴安岭造山带、松嫩地块与佳木斯—兴凯地块间的新元古代—中侏罗世小兴安岭—张广才岭造山带、佳木斯地块东缘早泥盆世—早白垩世完达山造山带及东亚北缘鄂霍次克洋盆晚古生代—早白垩世早期南向俯冲形成的沉积、岩浆建造组合(图1)。晚白垩世—第四纪黑龙江省构造位置相当于东亚陆缘弧后部位,主体显示板内演化—盆山格局特征。除了三江盆地内零星出露的古近纪初期花岗质侵入体,反映了滨太平洋板块西向俯冲外,地质构造演化以板内玄武岩喷溢和差异性升降运动引起的山脉与盆地形成为主旋律。本研究仅探讨省内晚白垩世之前与上述3 个造山带及东亚北缘鄂霍次克洋盆演化相关的磨拉石。
额尔古纳地块与松嫩地块间的新元古代—早石炭世大兴安岭造山带,为古亚洲洋构造域兴蒙造山带东段的主体。该造山带依据俯冲增生杂岩、初始弧—成熟弧、磨拉石、区域性角度不整合等划分出3期洋壳后退式俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)[12],即新元古代—早寒武世、早奥陶世—晚泥盆世、早石炭世。早石炭世中期陆壳碰撞造山(额尔古纳地块和松嫩地块间洋盆关闭)[15]。省内尚未识别出与大兴安岭造山带和小兴安岭—张广才岭造山带新元古代—早寒武世洋壳俯冲造山有关的磨拉石。中俄边境兴凯湖东南俄罗斯境内,震旦纪—早寒武世碳酸盐岩沉积被中寒武世磨拉石不整合覆盖。大兴安岭造山带晚—顶寒武世后造山侵入岩与小兴安岭—张广才岭造山带早—中寒武世同碰撞侵入岩、晚—顶寒武世后造山侵入岩,暗示前述中寒武世磨拉石代表了2 个造山带新元古代—早寒武世洋壳俯冲造山结束。目前,识别出与新元古代—早石炭世大兴安岭造山带演化相关的磨拉石有上泥盆统小河里河组、下石炭统花达气组、下石炭统查尔格拉河组(表1)。
(1)上泥盆统小河里河组。分布于大兴安岭造山带黑河市小河里河、查尔格拉河等地,主要由砾岩、杂砂岩、板岩及粉砂岩夹碳质板岩组成。上部产丰富的植物化石,下部产海相腕足类化石。与下伏中—上泥盆统海相根里河组整合接触,被下石炭统陆相花达气组整合覆盖。结合大兴安岭造山带早奥陶世—早泥盆世岩浆弧、早奥陶世—晚泥盆世俯冲增生杂岩残留及内蒙古自治区苏尼特左旗上泥盆统色日巴彦敖包组底部磨拉石之下的区域性角度不整合,认为上泥盆统小河里河组代表早奥陶世—晚泥盆世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(2)下石炭统花达气组。分布于大兴安岭造山带黑河市小河里河下游等地,主要由灰褐色砾岩、黑色凝灰砂岩夹板岩组成,产较丰富的植物化石。底与中—上泥盆统海陆交互相小河里组板岩为界,顶与下石炭统陆相查尔格拉河组砾岩为界,均为整合接触。结合大兴安岭造山带早石炭世早期俯冲增生杂岩、岩浆弧,认为下石炭统花达气组代表早石炭世洋壳俯冲造山早石炭世早期隆升—剥蚀,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(3)下石炭统查尔格拉河组。分布于大兴安岭造山带黑河市小河里河和卧都河一带,下部以黄褐色砾岩为主,中上部为黑色粉砂泥质板岩与杂砂岩互层,产植物化石碎片。整合于下石炭统陆相花达气组之上,顶界不清。结合嫩江—黑河地区分布的晚石炭世—早二叠世后造山岩浆岩组合等,认为下石炭统查尔格拉河组代表早石炭世中期陆壳碰撞造山(额尔古纳地块和松嫩地块间洋盆关闭),属陆壳碰撞造山核心磨拉石。
松嫩地块与佳木斯—兴凯地块间的新元古代—中侏罗世小兴安岭—张广才岭造山带,新元古代—顶志留世属古亚洲洋构造域,早泥盆世—晚二叠世叠加古太平洋构造域,早三叠世—中侏罗世属古太平洋构造域[12]。该造山带依据俯冲增生杂岩、初始弧—成熟弧、磨拉石等划分出6期洋壳后退式俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)[13],即新元古代—早寒武世、中奥陶世—晚志留世、早泥盆世—晚泥盆世、晚石炭世—早二叠世、中二叠世—晚二叠世、晚三叠世—早侏罗世。早侏罗世晚期—中侏罗世陆壳碰撞造山(松嫩地块与佳木斯—兴凯地块间洋盆关闭)[13,16]。目前,识别出与新元古代—中侏罗世小兴安岭—张广才岭造山带演化相关的磨拉石有中泥盆统宏川组、中泥盆统福兴屯组、上石炭统—下二叠统杨木岗组、上二叠统红山组、上三叠统冷山组、下侏罗统太安屯组(表1)。
(1)中泥盆统宏川组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带伊春市宏川、新风林场一带,为杂色粗碎屑沉积,多为砾岩和角砾岩,砾石成分复杂,局部角砾岩的砾石与角砾成分相同,胶结物为泥质、砂质、钙质、凝灰质等。在本组含钙质砾岩的灰岩透镜体中产腕足类及苔藓虫,未见顶底。结合小兴安岭—张广才岭造山带早—晚泥盆世岩浆弧,认为中泥盆统宏川组代表早泥盆世—晚泥盆世洋壳俯冲造山中泥盆世隆升—剥蚀,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(2)中泥盆统福兴屯组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带延寿县马鞍山、福兴屯等地,由砂岩、板岩、砂砾岩等组成,产植物化石,顶被下白垩统宁远村组不整合覆盖,底界不清。结合小兴安岭—张广才岭造山带早—晚泥盆世岩浆弧,认为中泥盆统福兴屯组代表早泥盆世—晚泥盆世洋壳俯冲造山中泥盆世隆升—剥蚀,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(3)上石炭统—下二叠统杨木岗组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带哈尔滨市东部地区,以黑色板岩为主,偏下部夹少量的中性、中酸性火山岩,偏上部发育砾岩,产丰富的植物化石,顶与下二叠统陆相青龙屯组整合接触,未见底。结合小兴安岭—张广才岭造山带晚石炭世—早二叠世岩浆弧和吉林省吉南(龙岗)复合陆块北缘早二叠世大蒜沟磨拉石平行不整合于上石炭统山秀岭组之上,认为上石炭统—下二叠统杨木岗组代表晚石炭世—早二叠世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(4)上二叠统红山组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带伊春市、铁力市等地,岩性主要为砾岩、砂岩和板岩,产安加拉植物群分子,混生少量华夏植物群分子。区域上与上覆上二叠统陆相五道岭组整合接触,未见底。结合小兴安岭—张广才岭造山带嘉荫—牡丹江俯冲增生杂岩中晚二叠世蛇绿岩岩块和碎屑岩基质、中—晚二叠世岩浆弧、晚三叠世碱性花岗岩[17]及吉林省开山屯地区上二叠统开山屯组磨拉石等,认为上二叠统红山组代表中二叠世—晚二叠世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(5)上三叠统冷山组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带尚志市冷山、老秃顶及张广才岭,中下部岩性常见粗碎屑凝灰砂岩、凝灰砾岩、安山岩等;中上部岩性主要为砂板岩、酸性火山碎屑岩、安山岩和英安岩等,产植物化石。本组常不整合于晚二叠世—晚三叠世张广才岭杂岩之上,未见顶。结合小兴安岭—张广才岭造山带晚三叠世—早侏罗世早期岩浆弧,认为上三叠统冷山组代表晚三叠世—早侏罗世洋壳俯冲造山晚三叠世隆升—剥蚀,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(6)下侏罗统太安屯组。分布于小兴安岭—张广才岭造山带阿城区板子房,尚志市太安屯等地,下部以砾岩、熔岩质砾岩为主,夹粉砂岩、板岩及酸性熔岩;上部以酸性熔岩、熔岩质砾岩为主,夹中性熔岩及砂岩、板岩。板岩中产动、植物化石。区域上底与下侏罗统二浪河组整合接触,顶与下白垩统宁远村组呈断层接触。结合小兴安岭—张广才岭造山带嘉荫—牡丹江俯冲增生杂岩中晚三叠世蛇绿岩岩块和碎屑岩基质、晚三叠世—早侏罗世早期岩浆弧和张广才岭杂岩、嘉荫—牡丹江俯冲增生杂岩的变质年龄(229~160 Ma)[18-20],认为下侏罗统太安屯组代表早侏罗世晚期—中侏罗世陆壳碰撞造山(松嫩地块与佳木斯—兴凯地块间洋盆关闭),属陆壳碰撞造山核心磨拉石。
佳木斯地块东缘早泥盆世—早白垩世完达山造山带属古太平洋构造域[12]。该造山带依据俯冲增生杂岩、岩浆弧、磨拉石等划分出6 期洋壳后退式俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)[14],即早泥盆世—晚泥盆世、早石炭世—早二叠世、中二叠世—晚二叠世、晚三叠世—早侏罗世早期、早侏罗世—晚侏罗世、早白垩世。目前识别出与早泥盆世—早白垩世完达山造山带演化相关的磨拉石有上石炭统光庆组、上石炭统—下二叠统珍子山组、上二叠统城山组、下侏罗统大秃山组、下白垩统猴石沟组、下白垩统四平山组(表1)。
(1)上石炭统光庆组。分布于完达山造山带密山市七里卡山、珍子山、庙山等地,下部以砂岩为主夹凝灰质板岩及凝灰岩,底部为砾岩;上部为凝灰质板岩与砂岩互层,产植物化石。底界不清,顶部与上石炭统—下二叠统陆相珍子山组整合接触。在七里卡山本组底部见凝灰砾岩,向上为砂岩和板岩,顶部为英安质凝灰岩、凝灰质板岩及杂砂质石英砂岩。在珍子山南本组底部出现百余米厚的黄褐色砾岩,之上为凝灰岩、凝灰板岩及砂岩等。结合完达山造山带跃进山俯冲增生杂岩中晚石炭世—早二叠世弧属性为超镁铁质岩、辉长岩,认为上石炭统光庆组代表早石炭世—早二叠世洋壳俯冲造山晚石炭世隆升—剥蚀,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(2)上石炭统—下二叠统珍子山组。分布于完达山造山带密山市、宝清县等地,整合于上石炭组陆相光庆组之上、下二叠统陆相二龙山组之下。该组下部为粗碎屑陆相沉积;中部为粗细相间的碎屑沉积夹煤线,具有多层紫色层,产以安加拉植物群分子为主,混生华夏植物群分子;上部为砂岩和板岩构成的陆相沉积,夹砾岩。结合完达山造山带跃进山俯冲增生杂岩中晚石炭世—早二叠世蛇绿岩岩块、晚石炭世—早二叠世岩浆弧和绥芬河地区上石炭统—下二叠统海相平阳镇组及其上的上石炭统—下二叠统陆相双桥子组所代表的晚石炭世—早二叠世由海至陆演变组合,认为上石炭统—下二叠统珍子山组代表早石炭世—早二叠世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(3)上二叠统城山组。分布于完达山造山带宝清县和密山市等地,主要由砾岩、岩屑砂岩、凝灰质板岩、绿泥绢云板岩、碳质板岩等组成,并夹劣质煤,砾岩—砂岩—板岩多次重复出现。产植物化石,未见顶,底与下伏中二叠统—上二叠统陆相杨岗组平行不整合接触。结合完达山造山带中—晚二叠世岩浆弧及上二叠统城山组与中二叠统—上二叠统陆相杨岗组间平行不整合,认为上二叠统城山组代表中二叠世—晚二叠世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(4)下侏罗统大秃山组。分布于完达山造山带密山市兴凯镇北山及虎林市杨岗镇青年队一带,整合于上三叠统海陆交互相南双鸭山组之上,岩性以紫红色砾岩为主,夹杂色砾岩及不同粒级杂砂岩、粉砂岩及中酸性火山碎屑岩。顶部被中—上新统船底山玄武岩不整合覆盖。结合完达山造山带跃进山俯冲增生杂岩中晚三叠世蛇绿岩岩块和基质碎屑岩、晚三叠世岩浆弧和杨金中等[21]测得的跃进山俯冲增生杂岩中云母片岩的Rb-Sr全岩年龄((188±4)Ma),认为下侏罗统大秃山组代表晚三叠世—早侏罗世早期洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(5)下白垩统猴石沟组。分布于黑龙江省东部上叠于佳木斯—兴凯地块的火山—沉积(含煤)盆地,以粗碎屑岩为主,夹砂泥质和凝灰质岩石。下部以砂砾岩为主,上部以砂岩为主,产淡水双壳类、介形虫及孢粉、植物化石。底部平行不整合于下白垩统穆棱组或东山组之上,区域上顶部与上白垩统海浪组平行不整合接触,局部与上白垩统松木河组不整合接触。下白垩统猴石沟组代表了黑龙江省东部大三江原型盆地被破坏[22]。结合早白垩世末以伊佐奈岐洋板块为代表的古太平板块洋潜没于东亚大陆之下[23],认为下白垩统猴石沟组代表早白垩世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山后陆磨拉石。
(6)下白垩统四平山组。分布于完达山造山带饶河四平山地区,区域上该组与下白垩统猴石沟组层位可对比,下部以砾岩、粗砂岩为主,夹细砂岩与粉砂岩,产碳化植物化石碎片;上部主要为硅质岩、角砾状硅质岩和硅质角砾岩。区域上不整合于下白垩统皮克山组之上,未见顶。下白垩统四平山组代表早白垩世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
东亚北缘鄂霍次克洋盆南向俯冲对黑龙江省的影响范围限定于松嫩盆地以北及以西地区[24]。依据岩浆弧及磨拉石等,将鄂霍次克洋盆南向俯冲划分出4 期俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)[12],即中二叠世、晚二叠世—早三叠世、中三叠世—中侏罗世、晚侏罗世—早白垩世早期。早白垩世早期陆壳碰撞造山(东亚北缘鄂霍次克洋盆关闭)[12]。目前识别出与晚古生代—早白垩世早期东亚北缘鄂霍次克洋盆南向俯冲相关的磨拉石有中二叠统塔源组、中侏罗统七林河组、上侏罗统—下白垩统额木尔河群(表1)。
(1)中二叠统塔源组。分布于大兴安岭塔源、外河林场查拉班河南岸馒头山西,下部为杂色、青灰色复成分砂质砾岩夹变质细砂岩及杂砂岩,上部为粉砂质绢云板岩夹变质粉砂岩,板岩中产安加拉植物化石。推测中二叠统塔源组可能代表晚二叠世前洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(2)中侏罗统七林河组。零星分布于黑河市罕达气镇、三卡乡、大平林场、苗尖山、二十八队南、洪业家南石砬子等地,下部以砂砾岩、砾岩和凝灰砂砾岩为主,砾石磨圆好,成分复杂;上部主要为凝灰砂岩,夹多层劣质煤线,产植物化石和孢粉;顶部出现较薄的火山熔岩,顶底界不清。结合松嫩盆地以北及以西地区中三叠世—中侏罗世岩浆弧,推测中侏罗统七林河组可能代表中三叠世—中侏罗世洋壳俯冲造山结束,属洋壳俯冲造山核心磨拉石。
(3)上侏罗统—下白垩统额木尔河群。指漠河前陆盆地[25]广泛分布的巨厚河湖相碎屑沉积,主要岩石组合为砾岩、砂砾岩、砂岩、泥岩,夹薄煤层或煤线。自下而上划分为绣峰组、二十二站组和漠河组,含有丰富的动植物化石。上侏罗统—下白垩统额木尔河群代表早白垩世早期陆壳碰撞造山(东亚北缘鄂霍次克洋盆关闭),属陆壳碰撞造山前陆磨拉石。
(1)磨拉石在黑龙江省晚白垩世之前造山带—仰冲地块上较普遍存在,以发育巨厚层状砾岩、砂砾岩为主要特征,沉积环境可以是海相、海陆交互相、陆相,由砾岩、砂砾岩、砂岩、板岩、泥岩等组成,可以发育火山岩、碳酸盐岩或煤层。
(2)磨拉石的形成与洋壳后退式俯冲造山隆升—剥蚀和陆壳碰撞造山隆升—剥蚀关系密切。一期洋壳俯冲造山阶段可以形成不同时代的磨拉石,所以应用磨拉石研究一期洋壳俯冲造山阶段(洋陆转换阶段)结束时限时,该期最年轻的磨拉石才能够限定该期洋壳俯冲造山阶段结束。即磨拉石是造山隆升—剥蚀最直接的沉积组合反映,但不是所有的磨拉石都能够限定洋壳俯冲造山期次结束或陆壳碰撞造山时限。前陆磨拉石时代可以限定陆壳碰撞时限,陆壳碰撞阶段还可以形成造山带核心磨拉石。
(3)依据磨拉石时代对洋壳俯冲期次结束或陆壳碰撞时限限定时,需结合造山带俯冲增生杂岩、岩浆属性、不整合接触关系、变质事件等因素来综合界定。
(4)将黑龙江省磨拉石盆地划分为洋壳俯冲造山磨拉石盆地和陆壳碰撞造山磨拉石盆地2 个主类型。洋壳俯冲造山磨拉石盆地进一步划分为洋壳俯冲造山核心磨拉石盆地和洋壳俯冲造山后陆磨拉石盆地2 个次类型。陆壳碰撞造山磨拉石盆地进一步划分为陆壳碰撞造山前陆磨拉石盆地和陆壳碰撞造山核心磨拉石盆地2个次类型。