中亚造山带东段构造演化研究进展: 前言

陈井胜 刘正宏 刘永江 冯志强 张立东 汪岩

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. 吉林大学地球科学学院，长春 130061 4. 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 266100 5. 太原理工大学地球科学与工程系，太原 030024

作为显生宙最大的增生型造山带，中亚造山带夹持在西伯利亚克拉通和中朝克拉通、塔里木古陆之间，其形成与古亚洲洋演化紧密相关。其在漫长的地质演化历史中，经历了小洋盆俯冲作用导致的陆壳增生，多块体拼贴和后续变形作用造成的陆壳改造，以及随之伴生的多期次岩浆-变质作用。中亚造山带具多样的结构构造、物质组成，蕴藏大量的金属与非金属矿产资源，保存了亚洲大陆古生代增生聚合和洋陆格局转变的重要信息，是中外地质学者探讨大陆动力学演化过程的重要研究对象。中国东北地区位于中亚造山带东段，发育大量与古亚洲洋演化密切相关的早古生代、晚古生代及早中生代岩浆作用。本专辑在中国地质调查局地质调查项目及国家自然科学基金项目的资助下，主要以东北地区存在的蛇绿岩以及与俯冲作用有关的岛弧或大陆边缘火成岩弧为研究对象，反演区域壳幔物质组成、俯冲过程中洋壳、陆壳与地幔之间的相互作用，进而揭露古亚洲洋的演化过程。

本期主题文章为20篇论文，反映了对大兴安岭和华北板块北缘东段关键地区的最新研究成果。古亚洲洋显示自西向东“剪刀式”闭合演化趋势，论文内容主要集中于西部大兴安岭地区以及华北板块北缘东段地区，充分反映了学者们不同的学术观点。但因版面有限，部分成果后续发表。以下按照不同地区分别介绍。

东北地区经历了复杂的岩浆-构造-变质演化历史，以多个不同构造属性微陆块间的碰撞-拼贴为特征，而且这些微陆块之间的构造演化过程与东北地区晚古生代岩浆作用密切相关。通过总结前人研究资料，董玉等(2022)认为额尔古纳地块、兴安地块以及松嫩-张广才岭地块的西部，也就是大兴安岭地区晚古生代岩浆作用以石炭纪-二叠纪为主，这些晚古生代岩浆岩大部分具有典型的弧属性特征。此外，佳木斯地块以及松嫩-张广才岭地块东缘，也就是吉黑东部，具有与大兴安岭地区不同的岩浆岩空间分布特征，该区域晚古生代岩浆岩以二叠纪花岗质岩石为主，同时存在少量辉长岩，且这些二叠纪岩浆岩普遍表现出典型的弧属性特征。结合岩石学、年代学、地球化学以及同位素等资料，认为大兴安岭地区和吉黑东部岩石可能具有不同的构造-岩浆演化历史及地壳增生历史，暗示不同的深部动力学过程。

1 大兴安岭地区

随着古亚洲洋闭合过程，多块体自北向南逐渐拼贴，最终与华北板块拼贴到一起，形成了三条蛇绿混杂岩带及弧岩浆岩。自北向南可分为三条拼合带，分别为额尔块古纳地块与兴安地块之间的头道桥-新林缝合带、兴安地块与松嫩地块之间的贺根山-嫩江-黑河缝合带、松嫩地块与华北板块之间的西拉木伦-长春-延吉缝合带，本专辑论文对这些块体的拼贴过程均有探讨。

1.1 额尔古纳地块与兴安地块拼贴研究进展

构造体系的叠加使得中亚造山带东段早古生代岩浆记录大多被巨量年轻的地壳/地幔物质改造或置换，从而导致古亚洲洋东段的构造-岩浆演化过程，尤其是微陆块的构造属性及相互碰撞-拼合过程存在较大争议。景妍等(2022)在大兴安岭北段漠河地区识别出一套早古生代二长花岗岩(482～456Ma)，它们属于高钾钙碱性I型花岗岩。花岗岩样品富集大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损高场强元素和重稀土元素，与地壳物质的地球化学属性较为相似。结合额尔古纳地块广泛发育同时期的A型花岗岩，双峰式岩石组合、基性和碱性侵入体，指示早古生代岩浆事件形成于拉张背景，与额尔古纳和兴安地块碰撞后的深部软流圈地幔物质上涌和幔源岩浆的底侵作用密切相关。

那福超等(2022)对内蒙古东部东乌旗地区早古生代中-基性杂岩进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。变辉石闪长岩(465±5Ma)属钙碱性系列岩石，片麻状角闪辉长岩(456±3Ma)为拉斑系列岩石，它们相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素，相对亏损重稀土元素和高场强元素，兼具MORB和岛弧玄武岩的特征。岩浆来源于被俯冲流体为主，熔体为辅交代的地幔部分熔融，却具有早期亏损成分先熔融，后期富集成分再熔融的特征。作者认为这些中-基性杂岩形成于弧后盆地初始裂解-不成熟弧后盆地阶段，兴安地块西部南缘的苏尼特左旗-锡林浩特-大石寨早古生代岩浆岩带和北侧的二连浩特-东乌旗早古生代岩浆岩带共同构成了古亚洲洋北缘早古生代弧盆系，其演化特征可以与地块东部进行类比。

1.2 兴安地块与松嫩地块拼贴研究进展

近些年研究表明，兴安地块仅存在很少量的前寒武纪结晶基底，主要由早古生代增生杂岩组成，构成阿尔山-多宝山早古生代增生造山带，是重要的铜钼成矿区域。杨晓平等(2022)对多宝山岛弧带的早古生代地层时空展布和形成背景进行了研究，重建了多宝山地区早古生代地层格架，确定了多宝山组形成时代为芙蓉世-早奥陶世，铜山组时代为早-中奥陶世，将原在多宝山组之下的铜山组层位重置于多宝山组之上，扩大了铜钼矿深部找矿空间；建立了多宝山地区早古生代沟-弧-盆体系模型。作者认为与多宝山岛弧带成因有关的多宝山洋盆位于此带的西北侧，早古生代向东南方向松嫩地块俯冲；重新认识了多宝山岛弧成矿背景，指出岛弧靠近增生杂岩带附近是成矿物质、流体和热源发育区，为成矿有利部位。

秦涛等(2022)对大兴安岭中段扎兰屯地区早二叠世侵入杂岩进行了研究。角闪辉长岩与花岗闪长岩、二长花岗岩及正长花岗岩密切共生。角闪辉长岩来源于受早期俯冲流体交代的亏损岩石圈地幔；正长花岗岩属于A型花岗岩，来源于新生的长英质下地壳部分熔融；花岗闪长岩-二长花岗岩属于I型花岗岩，是角闪辉长岩岩浆及正长花岗岩岩浆不同比例混合作用而形成。该侵入杂岩是早二叠世壳幔相互作用的产物，其形成与贺根山-黑河构造带后碰撞伸展过程中俯冲板片断离及岩石圈拆沉作用有关。

俯冲增生杂岩的构造变形样式多样，直接记录了洋陆相互作用的构造演化信息，是从构造变形方面研究俯冲演化的理想载体。马永非等(2022)对大兴安岭中段扎赉特旗地区音德尔杂岩早石炭世末的两期构造变形进行了研究。第一期变形以倾向NW的叶理为标志，并发育NNW向倾伏的高角度逆冲线理，指示NW-SE方向强烈挤压事件。第二期变形以NE向倾伏的低角度矿物拉伸线理为标志，指示NE-SW走向的左行走滑剪切变形。构造岩与围岩接触关系年代学研究限定音德尔杂岩构造变形发生于早石炭世末期，两期构造变形事件分别与兴安增生地体和松嫩地块碰撞造山早期的强烈挤压和造山晚期伸展走滑调整有关。作者认为音德尔杂岩两期构造变形与嫩江洋古洋壳对西北方向兴安增生地体和东南方向松嫩地块的双向俯冲相关。

为揭露松嫩地块基底结晶过程，吴新伟等(2022)对兴蒙造山带松嫩地块西缘龙江地区花岗质岩石和乌兰浩特地区斜长角闪岩进行了锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。龙江地区花岗质岩石主要为石英二长岩和二长花岗岩(2480±12Ma和2544±23Ma)，二阶段模式年龄为2793～3019Ma和3012～3138Ma，表明存在中-新太古代的地壳生长事件，且在岩浆演化过程中受到中太古代古老地壳的混染。乌兰浩特地区斜长角闪岩锆石年龄为2042±29Ma，二阶段模式年龄为2301～3015Ma和2647～3073Ma，表明存在古元古代中期-中太古代的地壳生长事件，且在岩浆演化过程中受到新太古代古老地壳的混染。结合前人研究成果，作者认为松嫩地块西缘龙江和乌兰浩特地区存在～1.8Ga、～2.0Ga、～2.5Ga和～2.7Ga四期岩浆事件以及古元古代中期-新太古代晚期和新-中太古代的地壳生长事件，其构造岩浆热事件与华北克拉通及全球古老大陆地壳增生时限一致。

1.3 松嫩地块与华北板块拼贴研究进展

内蒙古林西-东乌旗地区位于中亚造山带东南部，是西伯利亚板块和中朝古板块之间古亚洲洋最终闭合的位置。刘建峰等(2022)系统收集了该地区晚古生代-早中生代岩浆岩年代学、岩石地球化学以及锆石Hf同位素资料，通过分析岩石组合随时空的变化规律，探讨了晚古生代以来构造演化和地壳增生等地质问题。研究表明，二连浩特-贺根山蛇绿岩带以北晚泥盆世-中二叠世岩浆活动在时间上呈连续分布特征，并在晚石炭-早二叠世达到峰值；晚泥盆世-石炭纪和早-中二叠世岩浆活动分别与贺根山洋盆向乌里雅斯太大陆边缘之下的俯冲和洋盆闭合后俯冲板片断离引起的软流圈上涌作用有关。二连浩特-贺根山蛇绿岩带以南岩浆活动呈现石炭纪、早-中二叠世、晚二叠世-三叠纪幕式分布特征，各期岩浆前锋随时间有向南迁移的趋势；分别与古亚洲洋板片向宝力道岛弧之下的俯冲、板片后撤以及洋盆消失之后古板块的碰撞造山作用有关。锆石Hf同位素分析表明，研究区晚古生代至早中生代时期存在显著的地壳增生；其中二连浩特-贺根山蛇绿岩带以北表现为地壳的垂向增生，以南则表现为侧向增生。

施璐等(2022)对内蒙古扎鲁特旗达巴艾勒地区出露的一套下二叠统寿山沟组变沉积岩及其安山岩透镜体进行了年代学和地球化学研究。下二叠统寿山沟组变质沉积岩碎屑锆石最小峰值年龄为282.3±4.2Ma、285.9±5.6Ma，其物源区主要来自于北侧的锡林浩特岩浆弧。晚石炭世安山岩透镜体锆石U-Pb测年结果为304.9±4.7Ma，具有高镁安山岩特征，为俯冲洋壳释放含水流体交代地幔楔发生部分熔融的产物。作者认为，下二叠统寿山沟组形成于汇聚背景下的弧前盆地，经历了古亚洲洋俯冲增生过程，晚石炭世-早二叠世索伦-林西缝合带北缘处于洋内俯冲向洋陆俯冲过渡的转换环境。

张渝金等(2022)针对大兴安岭南段地区新发现的一套二叠系-三叠系界线地层开展了沉积学和碎屑锆石年代学研究。通过详细野外调查，认为上二叠统林西组与下三叠统老龙头组之间存在短暂沉积间断，为平行不整合接触关系；二者界线附近沉积环境发生剧变，气候从温暖湿润转变为炎热干旱。结合重矿物、碎屑锆石和Hf同位素研究，确定林西组物源主要来自于兴蒙造山带，少量可能来自于华北板块，具有复杂物源、远距离搬运再沉积的特征。老龙头组物源主要来自于兴蒙造山带，具有周缘近距离搬运沉积的特征。通过区域对比碎屑锆石携带年代学信息，推测古亚洲洋东段沿着西拉木伦河缝合带在晚二叠世发生汇聚碰撞，古亚洲洋闭合过程至少持续至早三叠世，老龙头组是古亚洲洋闭合，陆陆碰撞强烈汇聚造山作用的产物。

杨帆等(2022)对赤峰撰山子地区二长闪长岩、花岗(斑)岩进行了岩相学、地球化学、年代学以及Hf同位素研究。二长闪长岩和花岗岩形成于早石炭世(341.0±2.2Ma、324.1±4.3Ma)，花岗斑岩形成于晚二叠世(252.8±3.2Ma、252.0±1.5Ma)。二长闪长岩为高钾钙碱性I型花岗岩，形成于火山弧环境；花岗岩及花岗斑岩均为高钾钙碱性A型花岗岩，花岗岩形成于火山弧环境，花岗斑岩形成于造山后伸展环境。综合前人研究成果，作者认为，在早石炭世-晚二叠世研究区经历了古亚洲洋俯冲、弧-陆碰撞以及造山后伸展等阶段。

2 华北板块北缘东段研究进展

在松辽盆地东部，本次专辑论文主要集中于华北板块北缘构造带辽北-吉中、吉南地区。以出露的早古生代、晚古生代及三叠纪岩浆岩为研究对象，探讨古亚洲洋演化过程。早古生代岩浆岩构成一条近东西向岩浆弧，为白乃庙岛弧的东延；晚古生代岩浆弧叠加其上；三叠纪岩浆岩为闭合-造山-造山后伸展背景下的产物。

内蒙古中部发育的早古生代白乃庙岛弧往东是否有延伸？李斌等(2022)对吉林公主岭地区放牛沟火山岩和西蟒仗侵入岩进行了年代学、地球化学、Hf同位素以及Sr-Nd同位素研究。年代学显示这些岩浆岩形成时代为中志留世-晚泥盆世(426±4.8Ma、424.7±5.9Ma、419.5±3.7Ma、404±4.5Ma、375.5±4.6Ma)。岩石地球化学、Hf及Sr-Nd同位素研究表明，中志留世-晚泥盆世岩浆岩主要是源自中-新元古代至中寒武世增生下地壳物质部分熔融形成的岛弧岩浆岩，为白乃庙岛弧的东延部分。结合前人研究成果，作者认为，公主岭地区志留纪-泥盆纪演化过程可以划分为四个阶段: 洋壳俯冲活动大陆边缘弧阶段(446～419Ma)、弧-陆碰撞阶段(419～405Ma)、碰撞后伸展阶段(404～390Ma)和洋壳俯冲活动大陆边缘弧阶段(～375Ma)。

张超等(2022)对辽北昌图地区新发现的泥盆纪岩浆岩进行了地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。红花店变流纹岩的岩浆锆石年龄为385±2Ma；祥子岭和夏家沟花岗岩的侵位年龄分别为389±2Ma和377±2Ma，锆石εHf(t)值和tDM2分别为+6.4～+14.6和442～977Ma。作者认为，昌图泥盆纪岩浆岩是幔源基性岩浆与新生地壳再融熔体发生岩浆混合的产物，其形成与晚志留世末白乃庙弧与华北克拉通北缘发生弧-陆碰撞后的地壳伸展作用有关。

张丽等(2022)在辽北昌图地区“下二台”构造杂岩中新识别出一套早-中二叠世变质火山-碎屑岩，其以变质碎屑岩为主，夹变质火山岩。地球化学表明变质火山岩(272～288Ma)为一套钙碱性火山岩，属于准铝质-弱过铝质岩石，相对富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，形成于活动大陆边缘火山弧环境。变质碎屑岩原岩恢复为泥砂质沉积岩和砂泥质沉积岩，相对亏损轻稀土元素，富集重稀土元素，同位素年龄主要介于267～347Ma，沉积下限为267Ma和269Ma，变质碎屑岩母岩形成于活动大陆边缘大陆岛弧和大洋岛弧环境。结合区域研究成果，作者认为华北板块北缘东段二叠纪经历了三个构造演化阶段: 早二叠世古亚洲洋加速俯冲，形成新的大陆弧阶段；中二叠世古亚洲洋持续俯冲，大陆弧和大洋弧碰撞阶段；晚二叠世陆-陆碰撞前阶段。

石绍山等(2022)对辽宁北部法库地区“佟家屯岩组”识别出的一套中酸性(变)火山岩和蛇山沟岩体进行年代学、地球化学及锆石Hf同位素的研究。年代学结果为260.5～230.1Ma，形成于二叠纪-三叠纪。岩石地球化学表明: 公主陵流纹岩为过铝质岩石、钙碱性A型岩石，形成于伸展环境，和陆内地幔热柱有关；公主陵英安岩为准铝质、钙碱性I型岩石，形成于伸展环境，与古亚洲洋板块俯冲板片断离相关；王家店英安岩和瓦房西流纹岩为钙碱性I型岩石，形成于碰撞抬升环境；郝官屯流纹岩和蛇山沟岩体同为高钾钙碱性A型花岗岩，形成于后碰撞伸展环境。结合前人研究，中亚造山带东段在二叠纪-三叠纪构造演化先后经历活动大陆边缘阶段、板块断离阶段、最终碰撞闭合阶段、造山后伸展阶段。古亚洲洋在华北板块北缘东段最终闭合发生在晚三叠世之前，晚三叠世期间研究区处于造山后拉伸环境，与华北板块和兴蒙造山带碰撞拼合后的伸展作用有关，已与古亚洲洋板块的俯冲无关。

时溢等(2022)在华北板块北缘东段辽宁北部地区识别出了多处中-基性火山岩及侵入岩，对其进行了岩相学、地球化学、年代学以及Lu-Hf同位素研究。中-晚二叠世中-基性火山岩地球化学特征显示其形成于弧后盆地环境；早三叠世闪长岩具有大陆裂谷型玄武岩的地球化学特征；中三叠世正长岩形成于裂谷伸展期向碰撞回返期过渡的中-高压环境；中三叠世辉长岩成岩过程中并未遭受俯冲板块的改造作用，可能形成于造山后伸展环境。综合前人研究，本文认为，中二叠世-中三叠世期间，辽北地区经历了弧后洋盆的俯冲-消亡过程，该项研究为华北板块北缘东段古洋盆的构造属性、形成演化机制、洋-陆格局重建及限制古缝合带空间位置提供重要线索。

为了解华北板块北缘东段晚古生代-早中生代的构造演化历史，张诺等(2022)对辽北开原地区尖山子火山岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素研究。晚二叠世变质流纹岩(256.1±1.5Ma、252.4±1.7Ma)和晚三叠世变质安山岩(222.4±1.8Ma、227.9±1.2Ma)相对富集轻稀土和大离子亲石元素，亏损重稀土和高场强元素。前者明显Eu负异常，εHf(t)值为-10.83～+8.10，二阶段模式年龄为698～1967Ma，主要来源于新生玄武质下地壳的部分熔融，还有少量古老地壳物质的混染；后者无Eu异常，εHf(t)值为+4.54～+6.79，二阶段模式年龄为825～968Ma，可能是由新生基性下地壳部分熔融的产物。作者认为，华北板块北缘东段在二叠世期间处于活动大陆边缘构造环境中，古亚洲洋双向俯冲；晚二叠世-早三叠世俯冲板片的断离诱发软流圈地幔熔融以及幔源岩浆上升侵位，形成新生地壳并导致地壳加厚。古亚洲洋在中三叠世早期最终闭合，碰撞造山的影响可能一直持续到晚三叠世早期。

为精细刻画华北板块北缘东段古亚洲洋构造域三叠纪演化过程，陈井胜等(2022)从辽北开原地区晚古生代构造杂岩中解体出三叠纪三期辉长岩及流纹岩(246±2Ma、241±2Ma、241±2Ma、226±3Ma)。辉长岩均起源于地幔，在上升就位过程中受到地壳物质的混染。三期岩浆岩分别形成于俯冲板片断离、残余洋壳脱离以及造山后的伸展拉张环境。结合区域磨拉石建造、变质作用及蛇绿岩等资料，作者认为三叠纪古亚洲洋构造域经历了如下演化阶段，不同演化阶段形成特定的岩石组合: (1)活动大陆边缘向同碰撞转换，古亚洲洋完成最终闭合(252～246Ma)；(2)持续挤压隆升造山(246～242Ma)；(3)南北挤压背景下，残余俯冲洋壳脱落导致的伸展(242～240Ma)；(4)持续挤压作用下快速隆升，地壳加厚(240～230Ma)；(5)造山后的伸展拉张环境(230～215Ma)。

为限定古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换时限，韩伟等(2022)对那丹哈达地体西缘的跃进山杂岩开展了地质年代学和地球化学研究。研究结果显示变玄武岩的原岩形成于303±2Ma，具有富集型洋中脊玄武岩的特征，辉长岩的形成时代为278±2Ma，糜棱岩化绿泥石-绢云母板岩的绢云母40Ar/39Ar年龄为193±1Ma。结合前人研究成果，作者限定了跃进山杂岩中镁铁质-超镁铁质岩形成于303～232Ma，其中变玄武岩原岩具有洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩的地球化学特征；绢云母年代学结果限定了跃进山杂岩的最终就位时代为220～193Ma，并认为跃进山杂岩的就位是中国东北地区由古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换的重要标志。

玄雨菲等(2022)对吉南地区早白垩世岩浆岩开展U-Pb年代学、岩石地球化学及Hf同位素研究。兴林花岗斑岩、红土崖安山质晶屑凝灰岩和江源含角砾流纹质岩屑晶屑凝灰岩结晶年龄分别为130±1Ma、128±1Ma和120±1Ma。其中，兴林花岗斑岩和红土崖安山质晶屑凝灰岩具有高SiO2、Al2O3、Sr，高Na2O/K2O、Sr/Y、(La/Yb)N，贫Y、Yb等特征，属于埃达克质岩石。样品锆石εHf(t)具有不均一性(-17.96～+5.47)，指示岩浆源区多组分的特点。作者认为，早白垩世古太平洋板块的俯冲回撤导致增厚的华北克拉通东北部地壳整体处于伸展的构造背景下，并自西向东发生拆沉减薄，拆沉下地壳的部分熔融形成区域广泛分布的早白垩世埃达克质岩石。

致谢本专辑的出版得到了主编和期刊编辑部的大力支持，俞良军常务副主编付出了大量工作。李锦轶、童英、孙立新、张克信、杨浩、张超、李宇、关庆彬、张彦龙、王志伟、唐杰、解超明、李宁波、郭荣荣、王志伟、梁琛岳、刘锦、郭鹏远、李伟民、张照录、张勇、刘凯、刘晓光等审稿专家在百忙之中对稿件进行了认真的审阅，并给予了很多建设性意见，提高了论文的质量。在此一并致以衷心地感谢！