黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义

本文报道了黑龙江嘉荫和俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析结果,并结合前人研究成果,探讨了黑龙江杂岩的物质组成、形成时代、构造就位时间及物源。黑龙江嘉荫地区黑龙江杂岩中两个石榴石白云母石英片岩(13HYC28-1和13HYC29-1)原岩为流纹岩,其锆石U-Pb年龄分别为185±1Ma和183±1Ma,应代表黑龙江杂岩中存在的中酸性火山岩原岩的形成时代;俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区石榴石二云母片岩(14RF4-1)和白云母石英片岩(14RF5-1)碎屑锆石年龄频谱主要存在两个年龄区间:183～286Ma和420～525Ma,另外还有少量前寒武纪年龄。这些碎屑锆石年龄组合与佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块东缘发育的岩浆事件相对应,揭示其沉积物源应来自于这些火成岩。黑龙江杂岩碎屑锆石年龄数据中早侏罗世的最小峰期年龄(188Ma)代表了黑龙江杂岩原岩成岩时代的下限,结合区内177～165Ma的单矿物变质变形年龄,可以判定黑龙江杂岩的构造就位时间为早侏罗世晚期-中侏罗世。黑龙江杂岩的形成与就位过程揭示了东北亚陆缘早中生代的构造演化历史:中-晚三叠世(240～230Ma),牡丹江洋沿嘉荫-牡丹江断裂裂开并逐渐扩张,早侏罗世期间,古太平洋板块开始向欧亚大陆之下俯冲,受其影响,牡丹江洋俯冲并闭合于早侏罗世晚期-中侏罗世,最终导致佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块碰撞拼合以及黑龙江杂岩的构造就位。     

牡丹江地区黑龙江杂岩中云母片岩的碎 屑锆石年代学研究及其地质意义

黑龙江杂岩带作为佳木斯地块与松嫩地块间缝合带的组成部分,对于探究佳木斯地块晚古生代—中生代构造演化具有重要意义。本文选取牡丹江地区黑龙江杂岩带中云母片岩进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析,从而限定黑龙江杂岩的形成时代。结果显示,云母片岩中最年轻的碎屑锆石年龄分布为176～172 Ma,平均年龄为174±1 Ma,该组锆石发育明显的岩浆振荡环带结构,并且Th/U比值大于0.3,具有岩浆锆石的典型特征,限定了云母片岩原岩的沉积时间下限,表明黑龙江杂岩的形成时代可能在早侏罗世晚期至中侏罗世之后。本文对黑龙江杂岩中云母片岩的碎屑锆石年龄谱进行物源分析,结合前人的研究成果,发现其碎屑锆石年龄分布介于1 339～172 Ma之间,主要集中在1 339～741 Ma、553～497 Ma和267～172 Ma的3个区间,分别与佳木斯地块和松嫩—张广才岭地块上的多期岩浆事件相对应,说明其源区主要是佳木斯地块和松嫩—张广才岭地块。通过对黑龙江杂岩和小兴安岭—张广才岭岩浆岩带所报道的研究结果进行归纳总结,对佳木斯地块晚古生代—中生代的构造演化提出了新的认识：在早二叠世,佳木斯地块为牡丹江洋中的陆块;晚三叠世—早-中侏罗世期间,牡丹江洋向松嫩地块进行俯冲,形成黑龙江杂岩。     

牡丹江地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学特征及地质意义

黑龙江杂岩主要出露在佳木斯地块西缘,沿牡丹江断裂分布,为佳木斯地块与松嫩地块拼合过程中形成的构造混杂岩.杂岩以强烈变形的长英质糜棱岩为主体,其中含有大量具洋壳性质的超基性岩、变基性熔岩（蓝片岩）及变硅质岩和大理岩等岩块或岩片.对出露于黑龙江省东部牡丹江地区的长英质糜棱岩进行了锆石LA-ICP-MS研究.获得两组²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄数据,其加权平均年龄分别为509.4±7.1 Ma（n=9,MSWD=1.3）和269±1.9 Ma（n=22,MSWD=0.93）.其中最老2 420和2 459 Ma锆石年龄的出现,表明杂岩中有来自古元古界古老物质;509 Ma左右是佳木斯地块中麻山群的高级变质和花岗质岩浆作用年龄;约269 Ma年龄说明黑龙江杂岩变形基质形成于晚二叠世之后,可能与晚古生代古亚洲洋闭合事件相关.     

黑龙江杂岩带的形成演化及地质意义

黑龙江杂岩带呈南北向带状展布于佳木斯地块西缘,出露于嘉荫—牡丹江缝合带以东.研究证明其主体形成时代为晚海西期到印支期,地球化学特征显示其极可能形成于佳木斯与松嫩地块(松花江—嫩江地块)间板块俯冲碰撞或陆间洋盆消失闭合的环境.综合佳木斯地块同位素研究成果,结合该区古生物的研究和地质特点,推演出依兰地区黑龙江杂岩的形成演化...     

佳木斯地块构造演化

佳木斯地块位于中亚造山带东段,是我国东北地区一个重要的大地构造单元,古生代以来经历了复杂的多构造体系叠合的演化过程。本文在总结近二十年已报导的相关研究成果基础上,结合笔者近年工作,探讨了佳木斯地块的基底属性和来源,重塑了佳木斯地块西缘碰撞拼贴,以及东缘俯冲-增生的构造演化过程。研究表明,佳木斯地块具有亲冈瓦纳大陆的构造属性,裂离后经历了长距离的北漂。与松辽地块先后两次拼合,首次发生于中志留世(～425Ma),在晚二叠世前后(～250Ma)沿原缝合带位置发生裂解,拉张出新的有限洋盆(牡丹江洋),并于侏罗纪(185～145Ma)与松辽地块沿牡丹江-依兰构造带再次碰撞拼贴,形成了高压变质的黑龙江增生杂岩带。而佳木斯地块东缘受晚石炭世-晚三叠世(305～250Ma)泛大洋的俯冲-增生事件影响,形成了跃进山增生杂岩,随后于中侏罗世-早白垩世(165～128Ma)在古太平洋板块的西向俯冲作用下,形成了饶河增生杂岩。因此,佳木斯地块的构造演化既涉及了晚古生代古亚洲洋构造域的消亡,又经历了中生代古太平洋构造域的叠加与改造,而黑龙江杂岩的形成标志着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)。     

黑龙江杂岩中蓝片岩的地球化学特征和云母片岩的4期40Ar-39Ar年龄对佳木斯地块晚古生代至中生代构造演化的制约

黑龙江杂岩作为存在于佳木斯地块西缘的牡丹江洋俯冲—增生的唯一直接记录,对限定佳木斯地块晚古生代—中生代的构造演化具有关键作用。本文主要对依兰和牡丹江地区出露的黑龙江蓝片岩和云母片岩分别进行了地球化学和⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学方面的分析。研究结果显示,依兰和牡丹江地区的蓝片岩原岩均为碱性玄武岩,与 OIB的地球化学性质相一致,指示其形成于洋岛环境。结合作者在依兰地区发表的蓝片岩原岩结晶年龄为～288 Ma,表明在早二叠世时期,佳木斯地块与松嫩地块之间存在古洋盆,即牡丹江洋。此外,在牡丹江地区黑龙江杂岩中获得的云母片岩白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄为187±2 Ma,其与变基性岩常常相伴产生,表明二者共同经历了牡丹江洋的俯冲消亡过程,因此代表了黑龙江蓝片岩的形成时代,即早侏罗世。综上,本文对佳木斯地块晚古生代—中生代的构造演化历史提出了新的解释,即：早二叠世,牡丹江洋一直存在于佳木斯地块与松嫩地块之间;早侏罗世,牡丹江洋向松嫩地块之下发生俯冲消减,进而造成佳木斯地块与松嫩地块发生碰撞拼贴。     

黑龙江省东部古生代—早中生代的构造演化:火成岩组合与碎屑锆石U-Pb年代学证据

黑龙江省东部松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块之间的演化历史以及古亚洲洋构造体系与环太平洋构造体系的叠加与转化一直是地学领域研究的热点问题之一。依据该区古生代—早中生代火成岩的年代学与岩石组合研究,结合碎屑锆石的年代学研究成果,讨论了松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块之间的演化历史以及两大构造体系叠加与转化的时间。锆石U-Pb定年结果表明:黑龙江省东部古生代—早中生代岩浆作用可划分成8期:早奥陶世(485Ma)、晚奥陶世(450Ma)、中志留世(425Ma)、中泥盆世(386Ma)、早二叠世(291Ma)、中二叠世(268 Ma)、晚三叠世(201～228 Ma)以及早侏罗世(184 Ma)。早奥陶世—中志留世,岩浆作用主要分布在松嫩—张广才岭地块的东缘,并呈南北向带状展布,主要由闪长岩-英云闪长岩-二长花岗岩组成,显示活动陆缘—碰撞的构造演化历史,揭示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块于中志留世(425Ma)已经拼合在一起,这也得到了早泥盆世地层碎屑锆石年代学的支持。中泥盆世,火山作用分布在佳木斯地块东缘和松嫩—张广才岭地块上,前者为双峰式火山岩组合,后者为A型流纹岩,它们共同揭示该区处于一种碰撞后的伸展环境。早二叠世,佳木斯地块东缘发育一套钙碱性火山岩组合,揭示古亚洲洋俯冲作用的存在,而同期的张广才岭地区则发育一套典型的双峰式火成岩组合,揭示了陆内伸展环境的存在。中二叠世,同碰撞型火山岩分布于佳木斯地块东缘及东南缘,其形成可能与佳木斯地块和兴凯地块的碰撞拼合有关。晚三叠世,张广才岭地区存在的双峰式火山岩和敦—密断裂东南区发育的A型流纹岩均显示陆内的伸展环境,其形成应与古亚洲洋最终闭合后的伸展环境相联系。此外,结合牡丹江断裂两侧均发育中—晚二叠世花岗岩以及佳木斯地块上晚三叠世—早侏罗世岩浆作用的缺失,暗示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块在三叠纪早期沿牡丹江断裂可能存在一次裂解事件。而早—中侏罗世陆缘(东宁—汪清—珲春)钙碱性火山岩和陆内(小兴安岭—张广才岭)双峰式火成岩组合的出现,结合牡丹江断裂两侧"张广才岭群"和"黑龙江群"构造混杂岩的就位,暗示松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块在早—中侏罗世再次拼合,这也标志着环太平洋构造体系的开始。     

中国东北地区的构造格局与演化:从500Ma到180Ma

中国东北变质基底为由含矽线石榴片麻岩、角闪斜长片麻岩、石墨大理岩和各种长英质片麻岩组成的孔兹岩系。采自额尔古纳、兴安、佳木斯和兴凯地块的矽线石榴片麻岩样品的锆石U-Pb测年均指示高级变质发生在500Ma左右。来自松辽地块古生代沉积物碎屑锆石的证据也表明约500Ma构造岩浆事件的存在。跨越整个中国东北不同地块的泛非期高级变质岩形成了超过1 300km北西向展布的晚泛非期"中国东北孔兹岩带",以顺时针p/T轨迹的孔兹岩带与同期岩浆杂岩共同构成了一巨型的约500Ma前后的造山带,笔者这里命名为"中国东北早古生代造山带"。这证明了中国东北各地块在500Ma之前已经拼合,并与西伯利亚克拉通具有构造亲缘性,曾是晚泛非期(500 Ma)西伯利亚南缘Sayang-Baikal造山带的组成部分。450Ma之后,已经拼合的中国东北地块群从西伯利亚裂解,向南朝现今的中国东北漂移;230Ma前后,东北地块群沿索伦—西拉沐伦—长春缝合带与华北板块碰撞;210～180 Ma,由于太平洋板块的俯冲导致佳木斯地块与西部松辽地块最终拼贴,沿佳木斯—兴凯地块西缘和南缘形成一弧形高压带(包括佳木斯—兴凯地块西缘黑龙江蓝片岩带和佳木斯—兴凯地块南缘长春—延吉带),这里简称"吉林—黑龙江高压变质带",之后东北地区进入了环太平洋构造域演化阶段并持续至今。     

小兴安岭早古生代火成岩的年代学与地球化学:对中亚造山带东段构造演化的制约

<正>在大地构造位置上小兴安岭隶属于松嫩—张广才岭地块,位于中亚造山带东段,其东以嘉荫—牡丹江断裂为界与佳木斯地块相邻。然而,松嫩—张广才岭地块和佳木斯地块的构造属性和演化历史一直存在争议。首先,两个块体的碰撞时间是争论的焦点,存在太古宙—中元古代(曹熹等,1992;黑龙江地矿局,1993)、新元古代或早古生代(李锦轶等,1999)和早—中侏罗世(Wu et al.,2007)几种观点。其次,前人对两个块体的构造属性也存在争议:1)早古生代大洋板片向松嫩—张广才岭地块俯冲,形成     

黑龙江杂岩构造折返的岩石学与年代学证据

黑龙江杂岩主要出露在佳木斯地块西缘,沿牡丹江断裂分布,为佳木斯地块与松嫩地块拼合过程中形成的构造混杂岩。杂岩以强烈变形的糜棱岩为主体,其中含有大量规模不等、变形程度不同的变橄榄岩、变辉长岩、蓝闪石片岩(变玄武岩)及变硅质岩和大理岩等岩块或岩片。蓝闪石片岩岩块多经强烈的构造置换呈宽度和延伸有限的条带或岩片与长英质糜棱岩相间分布,发育以青铝闪石、冻蓝闪石、黑硬绿泥石、多硅白云母和钠长石等为代表的新生变质矿物组合,变形叶理呈北东向展布。但在局部地区仍保存有规模较大,且未受变形作用改造的蓝闪石片岩岩块,以不定向生长的蓝闪石、钠长石和绿帘石变质矿物组合为特征。块状蓝闪石片岩边部变形特征明显,变形叶理与周围糜棱岩叶理产状一致。岩块与变形岩石的组构关系表明,黑龙江杂岩至少经历了两期重要的变质事件,即以蓝闪石片岩岩块为代表的早期高压变质事件和以糜棱岩为代表的晚期变质-变形事件。在桦南地区长英质糜棱岩中获得的白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄分别为176.5±1.9Ma和184.5±2.1Ma,该年龄在黑龙江杂岩的变形岩石中普遍存在。鉴于蓝闪石片岩岩块被这一变质-变形事件所改造,以及变质矿物组合由高压向低压的转变关系,表明黑龙江杂岩在早-中侏罗世经历了一次快速的构造抬升事件。这一事件不但使佳木斯地块西缘以蓝片岩为代表的俯冲杂岩发生构造折返,而且对该区晚中生代盆地的形成与演化起着重要的控制作用。     

吉林中部晚三叠世和早侏罗世两期铝质A型花岗岩的厘定及对吉黑东部构造格局的制约

高精度同位素年代学和岩石学、元素地球化学研究结果表明,吉林省中部地区存在晚三叠世和早侏罗世两期铝质A型花岗岩。其中三道河正长花岗岩的锆石LA ICPMS年龄为(216±3) Ma,形成于晚三叠世,受控于华北板块和其北侧板块在晚二叠世—早三叠世沿西拉木伦河—长春—延吉缝合带碰撞拼合后的岩石圈伸展作用,标志古亚洲洋构造域的演化结束。天桥岗碱长花岗岩的锆石SHRIMP和TIMS年龄分别为(182±3) Ma和(188±4) Ma,全岩Rb Sr等时线年龄为(185±4) Ma,形成于早侏罗世,可能是与佳木斯板块和松嫩—张广才岭板块在早侏罗世早期沿嘉荫—牡丹江缝合带碰撞拼合有关的伸展作用的产物。这次板块碰撞作用很有可能标志着东北地区东部此时已经开始进入滨太平洋构造域的演化阶段。更详细的研究显示,两期A型花岗岩岩浆都来源于年轻的基性玄武质下地壳的部分熔融,岩浆经历了分离结晶作用。     

黑龙江依兰地区变玄武岩及变堆晶辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

对依兰地区黑龙江混杂岩中的变玄武岩、变枕状玄武岩及变堆晶辉长岩岩块中的锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb同位素测定,结果表明,变玄武岩的锆石大量为捕获基底的锆石,其年龄范围大,从3172±24Ma到176±1Ma均有分布,其中具有基性岩典型的板状特征的锆石年龄为243±1Ma,代表了变玄武岩的原岩形成年龄;变枕状玄武岩及变堆晶辉长岩的年龄分别为251±1Ma和252±1Ma,分别代表各自原岩的形成年龄。本次锆石年龄的获得,证明晚二叠世佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块之间存在古洋盆,为研究黑龙江杂岩的演化历史提供了重要的年代学依据。     

Opening and closure history of the Mudanjiang Ocean in the eastern Central Asian Orogenic Belt: Geochronological and geochemical constraints from early Mesozoic intrusive rocks

The tectonic evolution of the ancient Mudanjiang Ocean within the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), is strongly debated. The ocean played an important role in the amalgamation of the Songnen and Jiamusi massifs; however, the timings of its opening and closure have remained ambiguous until now. In this study, we analyzed early Mesozoic intrusive rocks from the eastern Songnen and western Jiamusi massifs in the eastern CAOB. The new zircon UPb ages, Hf isotope data, and whole-rock major and trace element data are used to reconstruct the tectonic evolution of the Mudanjiang Ocean. Zircon UPb dating indicates that early Mesozoic magmatism in the eastern Songnen Massif occurred in three stages: Early to Middle Triassic (ca. 250 Ma), Late Triassic (ca. 211 Ma), and Early Jurassic (ca. 190 Ma). The Triassic intrusive rocks typically consist of bimodal rock suites, which include gabbros, hornblende gabbros, and granitoids. The compositional information indicates an extensional environment that was probably related to the final closure of the Paleo-Asian Ocean. We integrated the results with observations from Triassic A-type granitoids and coeval sedimentary formations in the eastern Songnen Massif, as well as depositional ages of metasedimentary rocks from Heilongjiang Complex. We conclude that the opening of the Mudanjiang Ocean took place in the Early to Middle Triassic. The Early Jurassic intrusive rocks are bimodal and include olivine gabbros, hornblendites, hornblende gabbros, gabbro diorites, and granitoids. The bimodal rock suite indicates a back-arc style extensional environment. This setting formed in relation to westward subduction of the Paleo-Pacific plate beneath the Eurasia during the Early Jurassic. Following subduction, the closure of the Mudanjiang Ocean and subsequent amalgamation of the Songnen and Jiamusi massifs happened during the late Early Jurassic to Middle Jurassic. This sequence of events is further supported by ages of metamorphism and deformation acquired from the Heilongjiang Complex. Based on these observations, we conclude that the Mudanjiang Ocean existed between the Middle Triassic and Early Jurassic, making it rather short-lived.     

东北中生代增生杂岩及对古太平洋向欧亚大陆俯冲历史的制约

吉林-黑龙江东部地区的中生代增生杂岩,主要由吉林-黑龙江高压变质带和那丹哈达增生杂岩(或那丹哈达地体)组成。它们将为古亚洲洋与环太平洋构造域的转换作用,大洋板块地层(OPS)层序重建,特别是古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲历史提供重要的科学依据。吉林-黑龙江高压带分布在佳木斯-兴凯与松辽地块之间的具有高压变质带性质的缝合带,新的地质年代学研究表明其形成时代为210～180Ma,表明晚三叠-早侏罗世为南北向古亚洲洋关闭和西向俯冲增生开始的关键时期。那丹哈达增生杂岩则发育在佳木斯-兴凯地块东侧,并具体分为西部的跃进山杂岩和东部的饶河杂岩。新近发表的数据显示,跃进山杂岩就位时代为210～180Ma,这与佳木斯-兴凯地块西缘的吉黑高压带形成时代相似。而饶河杂岩就位时代为晚侏罗-早白垩世,最晚期就位的时代为早白垩世(137～130Ma)。因此,吉黑东部地区的中生代增生杂岩为古太平洋向欧亚大陆中生代的俯冲过程提供了关键的信息。     

黑龙江杂岩的碎屑锆石年代学及其大地构造意义

黑龙江杂岩带位于佳木斯地体西缘,为佳木斯地体向西与松嫩地体之间俯冲、拼贴、碰撞而形成的高压变质带.黑龙江杂岩沿牡丹江断裂分布,其构造-岩石组合、变质变形特征等显示其为佳木斯地体向松嫩地体俯冲拼帖的过程中形成的增生杂岩,目前保存下来的杂岩带应为大规模增生楔仰冲到佳木斯地体之上的残余部分.88颗碎屑锆石的全部样品SHRIMPU-Ph年代学测试结果显示三个主要年龄区间:170～220Ma,峰值年龄为183Ma;240～338Ma,峰值年龄为256Ma;450～520Ma,峰值年龄为470Ma.而28个碎屑锆石谐和年龄的年龄谱为两组:240～338Ma,峰值年龄为256Ma;450～500Ma,峰值年龄为470Ma.碎屑锆石年龄数据分析得到,240～338Ma峰期年龄为256Ma的年龄应代表黑龙江杂岩主体岩石的沉积年龄上限;而450～500Ma的年龄谱对应于佳木斯地体的基底变质岩年龄,显示佳木斯地体的基底变质岩曾为黑龙江杂岩的物源区;而170～210Ma,峰期年龄为183Ma的不谐和年龄应为受印支期-早侏罗世构造热事件的扰动年龄,与该区变质单矿物的Ar-Ar年龄相一致,应代表了该区陆-陆碰撞的时代.上述年龄为黑龙江杂岩的形成与演化提供了重要的地质年代学制约,即黑龙江杂岩的原岩成岩时代上限为早三叠世,佳木斯地体向西的俯冲时代主体为印支期,而陆-陆拼贴及碰撞过程主要为晚印支期并可能持续到早侏罗世.这些结果将为揭示我国东北地区构造演化的年代学格架以及三叠纪古亚洲构造域向环太平洋构造域叠加和转换的动力学背景研究提供新的基本地质事实依据.     

黑龙江省东部马家街群碎屑锆石年代学及其大地构造意义

马家街群分布在黑龙江省东部佳木斯地块桦南隆起的西南缘,主要由一套经历了接触变质作用的富铝、富碳沉积碎屑岩所组成。区域上,这套接触变质岩系具有变质矿物分带特征,由西向东依次出现十字石、红柱石、石榴石和黑云母。红柱石碳质板岩和石榴云母石英片岩2件样品获得的LA-ICP-MS U-Pb碎屑锆石年龄谱均显示有272~310Ma、479~533Ma和>800Ma三组年龄。根据两件样品显示的最小年龄均未小于272Ma,而且二者的最小年龄组（272~310Ma）具有类似的峰值年龄,分别为276Ma和279Ma,这限定了马家街群主体岩石沉积年龄的下限应在中二叠世之前。侵入马家街群的花岗岩的锆石年龄为259Ma,说明其接触变质作用时代为晚二叠世早期,限定了马家街群形成时代的上限。479~533Ma年龄组中,2件样品的峰值年龄分别为499Ma和522Ma,这是佳木斯地块麻山群中最为重要的高级变质和花岗质岩浆作用年龄。>800Ma的年龄组具有多个峰值年龄,说明源区（佳木斯地块）具有前寒武纪-早前寒武纪地壳。上述证据表明,马家街群是晚二叠世早期形成的一套接触变质岩系,而非前寒武纪区域变质岩系。鉴于479~533Ma的麻山群在佳木斯地块中普遍存在,说明以麻山群为代表的早古生代变质结晶岩系既是马家街群沉积的基底,也是重要的物源区;而276~279Ma的早二叠世火山岩在佳木斯地块东缘分布广泛,表明其对马家街群的沉积也具有一定的贡献。