中国东北地区中生代构造体制的转变:来自火山岩时空分布与岩石组合的制约

东北地区中生代经历了蒙古-鄂霍茨克构造体系向太平洋构造体系的转换,形成了不同期次火山活动。本文归纳总结了露头区与覆盖区中生代火山岩的年代学、空间分布、岩石组合以及地球化学特征,揭示了两个构造域的时空分布范围。该区火山岩锆石U-Pb年龄统计结果表明中生代存在五期火山活动:早-中侏罗世(190~160Ma)、晚侏罗世(160~145Ma)、早白垩世早期(145~120Ma)、早白垩世晚期(120~100Ma)、晚白垩世早期(100~90Ma)。早-中侏罗世火山岩分布较少,火山岩仅分布在大兴安岭西部满洲里地区和东部张广才岭以及南侧辽宁北票-朝阳地区,火山岩属于高钾钙碱性系列,为蒙古-鄂霍茨克海闭合和法拉隆板块双俯冲作用的产物。晚侏罗世东北地区火山活动明显增强,主要分布在大兴安岭地区,张广才岭以及小兴安岭也有少量分布。西部大兴安岭地区以粗面安山岩、粗面岩为主,属于同碰撞造山成因,为蒙古-鄂霍茨克海闭合造山环境产物。东部以中酸性、酸性岩为主,为法拉隆板块背离欧亚大陆,岩石圈伸展引起的壳源物质熔融产物。早白垩世早期火山活动最为强烈,火山岩主要分布在大兴安岭地区。岩性以高钾钙碱性系列的粗面玄武安山岩、粗面安山岩、安山岩、粗面岩为主,为蒙古-鄂霍茨克海闭合造山后伸展环境产物。早白垩世晚期火山岩主要分布在松辽盆地内部。火山岩以中酸性岩为主,属于中钾-高钾钙碱性系列,为伊泽奈崎板块俯冲引起的弧后拉张,软流圈上涌导致年轻地壳熔融的产物。晚白垩世早期火山岩仅分布在小兴安岭及吉林、黑龙江省东部地区。火山岩为一套玄武岩、玄武安山岩、安山岩和英安岩组合,属于中钾钙碱性系列,是伊泽奈崎-库拉板块高角度俯冲的大陆边缘岩浆活动产物。东北地区中生代不同期次火山岩记录了蒙古-鄂霍茨克构造域向太平洋构造域转换过程及其时空影响范围。     

中国东北中生代构造体制与区域成矿背景: 来自中生代火山岩组合时空变化的制约

本文系统总结了东北地区中生代火山岩的年代学、岩石组合及其时空分布规律,以便对环太平洋构造体系和蒙古——鄂霍茨克构造体系中生代的演化历史及其东北地区中生代区域成矿背景给出制约。基于火山岩中锆石U——Pb定年结果,东北地区中生代火山作用可划分成六期:晚三叠世(200～228Ma)、早——中侏罗世(173～190Ma)、中——晚侏罗世(158～166Ma)、早白垩世早期(138～145Ma)、早白垩世晚期(106～133Ma)和晚白垩世(88～97Ma)。晚三叠世火山作用主要分布在吉黑东部和小兴安岭——张广才岭地区,前者为A型流纹岩,后者为双峰式火山岩组合,它们共同揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;早——中侏罗世火山岩主要分布在吉黑东部、小兴安岭——张广才岭和额尔古纳地区,吉黑东部和额尔古纳地区早——中侏罗世钙碱性火山岩的存在分别标志着古太平洋板块和蒙古——鄂霍茨克洋板块俯冲作用的发生,而小兴安岭——张广才岭早——中侏罗世火山岩则以双峰式火成岩组合为特征,反映了双向俯冲的弧后伸展环境;中——晚侏罗世和早白垩世早期火山岩主要分布在松辽盆地以西和冀北——辽西地区,前者为碱性——亚碱性的过渡系列,主要由玄武粗安岩、粗安岩和少量粗面岩组成,后者为A型流纹岩或碱性流纹岩组成,这些火山岩形成于加厚陆壳的坍塌或拆沉阶段;早白垩世晚期火山岩广泛分布于东北地区,吉黑东部为钙碱性火山岩组合,而松辽盆地和大兴安岭地区则主要为双峰式火山岩组合,前者标志着古太平洋板块的俯冲,后者与早期加厚陆壳的拆沉和/或类似弧后的伸展环境有关;晚白垩世火山岩主要分布在吉黑东部和陆内,前者为钙碱性火山岩组合,后者为碱性玄武岩,反映了来自东部环太平洋构造体系的俯冲作用。综合上述中生代火山岩的岩石组合及时空分布特征,可以判定:1)环太平洋构造体系对东亚大陆下的俯冲始于早侏罗世,中生代期间存在早侏罗世、早白垩世晚期和晚白垩世三次俯冲事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地及其以东地区,陆缘和古俯冲带是寻找斑岩型矿床的有利场所,而陆内的伸展区域主要与浅成低温热液矿床有关;2)蒙古——鄂霍茨克构造体系经历了中生代早期的俯冲事件和中侏罗世及早白垩世早期两次陆内推覆事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地以西地区和华北地块北缘,中生代早期的俯冲事件主要与活动陆缘背景下的斑岩型矿床关系密切,而晚侏罗世和早白垩世两次与加厚陆壳拆沉有关的伸展背景有利于多金属矿床的形成。     

大别造山带北部的中生代火山岩

大别造山带北部的北淮阳中生代火山喷发岩带形成于后造山阶段的晚侏罗世—早白垩世。火山岩可以划分为２个独立的火山旋回,分别对应于高钾钙碱性系列（ＨＫＣＡ）和钾玄岩系列（ＳＨＯ）,从岩石构造组合和岩石地球化学数据提供的约束条件分析,前者形成于晚侏罗世的陆内挤压环境,造山带是有“山根”的增厚陆壳,而早白垩世钾玄岩系列岩石的出现表征着造山带已发生“去根”作用,北淮阳处于陆壳减薄的拉张环境     

松辽盆地长岭断陷早白垩世火山岩地球化学研究

长岭断陷早白垩世火山岩富硅、富碱,岩石以非碱性系列为主,包括钙碱性和高钾钙碱性系列,碱性系列火山岩为钾玄岩系列。酸性岩与中、基性岩的微量元素特征差别明显,岩石总体微量元素特征与造山带火山岩相似,富集LREE、Rb、K和大离子亲石元素,TiO2含量低,贫Sr。火山岩的形成与造山带岩石圈拆沉作用引起地壳拉张减薄的大地构造背景有关。研究区基性火山岩为地幔岩部分熔融作用的产物,岩浆演化过程中存在单斜辉石和橄榄石等矿物的分离结晶作用,中性岩为原生玄武质岩浆分异演化的产物,营城组酸性火山岩的形成与构造活动存在直接关系,为构造剪切挤压应力致使上地壳重熔的结果。     

大兴安岭中生代伸展造山过程中的岩浆作用

概括地介绍了大兴安岭中生代伸展造山过程,重点讨论了晚中生代火山岩、深成岩的岩石学及同位素地球化学特征：存在一套板内拉张环境下的Ａ 型花岗岩,火山岩为一套钾质粗面质岩石,大多数花岗岩和火山岩具有低的Ｎ（８７Ｓｒ）／ Ｎ（８６Ｓｒ） 值（０７０４ ～０７０８） 和正的ε（Ｎｄ ,ｔ） （１ ～４） 值,据此认为这是底侵作用形成的一套壳 幔混熔岩浆的产物,结合岩浆喷发与侵位过程中的伸展构造分析,认为这是大陆内部伸展造山的重要证据。此外,笔者还在该区发现早中生代的一套幔源镁铁质堆晶岩和侵入岩、早 中侏罗世及早白垩世的基性岩墙群、早白垩世（１３０ ～１２０ Ｍａ） 超基性的角闪岩、玻基橄辉岩和碱性橄榄玄武岩。由此可以证明,大兴安岭晚中生代的花岗岩 火山岩活动只是伸展背景下的岩浆演化的一个阶段。     

华北燕山造山带结构要素组合

采用造山带结构要素组合的概念,对华北燕山造山带进行了研究。燕山造山带各演化阶段的结构要素组合特征如下：前造山和初始造山幕(J1),早侏罗世早期为前造山伸展构造,结构要素组合有：三又式裂谷带、板内型玄武岩、含煤建造;早侏罗世晚期为初始造山收缩构造,结构要素组合有：向北倾伏的褶曲与逆冲、九龙山组类磨拉石建造,硬绿泥石一十字石一蓝晶石为标志的低温、中一高压变质带。早期造山幕(J2),中侏罗世早期为同造山伸展构造,结构要素组合有：岩石圈上隆伸展有关的火山盆地及可能的同期侵入岩,火山岩线型分布;中侏罗世晚期为收缩构造,有关的结构要素组合为：逆冲推覆和褶曲变形、磨拉石建造、同构造侵入体和角闪岩相变质岩。峰期造山幕(J3),晚侏罗世早期同构造伸展构造,结构要素组合有：岩石圈上隆伸展有关的火山盆地与同期侵入岩,火山岩面型分布,火成岩组合中出现高压粗面岩类,较大量的流纹岩;晚侏罗世晚期收缩构造有关结构要素组合为：逆冲推覆和褶曲变形、磨拉石建造、同构造侵入体和角闪岩相变质岩,侵入岩中出现高压正长岩类。早白垩世早期(K1^1)晚造山幕有关的结构要素组合为：收缩变形分布较局限,湖相沉积建造替代磨拉石建造,侵入岩组合中出现过碱性石英正长岩,大晶洞构造的花岗岩及科马提质辉长岩等。早白垩世晚期(K1^2)后造山幕伸展有关的结构要素组合为：正断层、变质核杂岩、双峰式岩墙辟、典型的过碱性花岗岩和含煤建造。     

松辽盆地东南缘中生代火山岩及其盆地形成的构造背景

松辽盆地是我国著名的中生代盆地，在盆地的深部及其周边存在着大量火岩，在空间上和时间上火山岩和盆地之间有着密切的关系该区火山岩主要形成于晚侏罗世和早白垩世火山岩具有高钾的特征，为钙碱性火山岩系列和钾玄岩系列其岩石类型主要有：钾玄岩、响岩质碱玄岩、橄榄粗安岩、安粗岩、粗面岩、流纹岩火山岩的ＲＥＥ和不相容元素分布特点与造山带火山岩不相容元素的特点相似，在构造判别图解上，本区火山岩落在与俯冲作用有关的造山带火岩区域中，对火山岩的特征分析表明，本区火山岩与俯冲作用有关，本区总体构造背景与伊佐奈琦板块向东亚大陆腐冲作用有关，是一个冲造山带的构造背景     

青海省东昆仑地区晚古生代—早中生代火山活动与区域构造演化

从沉积建造分析入手,通过对区内晚古生代—早中生代火山岩组合的构造属性识别,认为区内晚古生代—早中生代构造演化是一个连续的过程,它奠定了该区的基本构造格局,也是金与铜多金属矿产的主要成矿时期;晚古生代—早中生代发育的双岩浆弧是在同一动力学机制下不同阶段形成的造山岩浆弧：陆缘的钙碱性岩浆弧和陆内的高钾钙碱性岩浆弧。晚古生代—早中生代构造岩浆旋回可以划分为２个阶段,早期的俯冲造山阶段形成了与蛇绿岩有关的火山岩类和弧火成岩类,晚期的大洋闭合和碰撞造山阶段则形成了钾玄岩系列火山岩。     

松辽盆地东南缘中生代火山岩及其盆地形成的构…

松辽盆地是我国著名的中生代盆地，在盆地的深部及其周边存在着大量火山岩，在空间上和时间上火山岩和盆地之间着密切的关系，该区火山岩主要形成于晚侏罗世和早白垩世，火山岩具有高钾的特征，为钙碱性火山岩系列和钾玄岩系列，其岩石类型主要有：钾玄岩，响岩质碱玄岩，橄榄粗安岩，安粗岩，粗面岩，流纹岩，火山岩的ＲＥＥ和不相容元素分布特点与造山带火山岩不相容元素的特点相似，在构造判别图解上，本区火山岩落在与俯冲作用有     

辽西早白垩世义县组火山岩的地质特征及其构造背景

早白垩世义县组火山岩虽辽西地区分布最为广泛的中代火山岩。岩石学、元素－同位素地球化学研究表明，义县组火山岩主要为高钾钙碱性系列，相容元素（Cr,Co,Ni,V等）和大离子亲石元素（如Rb,Sr,Ba等）相对富集，市场强元素（如Nb,Ta,Ti,Zr,Hf等）和放射性元素（U,Th）相对亏损，轻重稀土元素分 馏明显，δEu弱负异常，放射成因的Nd,Sr,Pb同位素较低， 具有板内和活动大陆边缘弧地球化学特点。作者认为辽西早白垩世义县组火山岩起源于富集的岩石圈地幔的部分熔融。岩浆在演化过程中以结晶分异作用为主，伴有少量的地壳混染作用，即AFC过程。结合区域构造，作者认为义县组火山岩形成于板内岩石圈的不均匀拉伸环境，是燕山板内造山作用的产物，与中生代古太平洋板块向欧亚板块俯冲没有直接关系。     

北方造山带东北段中生代构造─流体─成岩成矿体系及其演化

本文讨论了北方造山带东北段满洲里─额尔古纳地区及其毗邻区中生代构造─流体─成岩成矿系统及其演化的三个不同阶段： 1）早中侏罗世张性“似裂谷环境”下所形成的中基性碱性火山岩、同熔性花岗岩及深源流体活动形成的稀土矿床和斑岩性铜钼矿床； 2）晚侏罗世挤压─剪切环境下所形成的酸性火山岩、斑岩类及深源流体活动所形成的铅锌银矿床； 3）早白垩世张性环境下所形成的基性碱性火山岩及深源流体活动所形成的铀矿床、金银矿床及萤石矿床。在此基础上，建立了区域中生代构造─流体─成岩成矿地球化学一体化系统模型。     

内蒙古东北部额尔古纳地区上护林-向阳盆地中生代 火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和地球化学特征

LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,研究区中生代火山岩可分为2期,分别是早白垩世早期(约144Ma)吉祥峰组流纹岩类和早白垩世晚期(约125Ma)上库力组流纹岩类与梅勒图组玄武岩类。早白垩世早期吉祥峰组流纹岩富硅、富碱、富钾(K2O/Na2O>1),富集轻稀土元素和Rb、Th、U等元素,亏损重稀土元素、高场强元素(Nb、Ta、Ti)及Sr、P,具有A型流纹岩的特征,暗示其形成于伸展环境。早白垩世晚期火山岩显示双峰式岩石组合特征,基性端元富碱、高钾,富含轻稀土元素和Rb、Ba,亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Ti、Y),类似于钾玄质玄武岩,酸性端元显示A型流纹岩的特征。双峰式火山岩组合的存在暗示其形成于陆内拉张的构造环境。结合区域上中生代火山岩的空间分布规律,认为早白垩世早期火山岩的形成与蒙古-鄂霍次克缝合带的演化有关,早白垩世晚期双峰式火山岩的形成与古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用相联系。     

内蒙古东北部额尔古纳地区上护林-向阳盆地中生代火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和地球化学特征

LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,研究区中生代火山岩可分为2期,分别是早白垩世早期（约144Ma）吉祥峰组流纹岩类和早白垩世晚期（约125Ma）上库力组流纹岩类与梅勒图组玄武岩类。早白垩世早期吉祥峰组流纹岩富硅、富碱、富钾（K2O/Na2O〉1）,富集轻稀土元素和Rb、Th、U等元素,亏损重稀土元素、高场强元素（Nb、Ta、Ti）及Sr、P,具有A型流纹岩的特征,暗示其形成于伸展环境。早白垩世晚期火山岩显示双峰式岩石组合特征,基性端元富碱、高钾,富含轻稀土元素和Rb、Ba,亏损重稀土元素和高场强元素（Nb、Ta、Ti、Y）,类似于钾玄质玄武岩,酸性端元显示A型流纹岩的特征。双峰式火山岩组合的存在暗示其形成于陆内拉张的构造环境。结合区域上中生代火山岩的空间分布规律,认为早白垩世早期火山岩的形成与蒙古-鄂霍次克缝合带的演化有关,早白垩世晚期双峰式火山岩的形成与古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用相联系。     

黑龙江北部新生地区早白垩世龙江组火山岩年代学、地球化学特征及其地质意义

对黑龙江北部新生地区早白垩世龙江组火山岩进行年代学和地球化学研究,结果表明:龙江组底部的流纹岩年龄为120±1.3 Ma;上部的安山岩年龄为110.7±1.2 Ma。即:龙江组是由两期火山事件所构成,事件间隔约10 Ma,这两期火山事件与东北地区相关早白垩世火山事件完全可以对比。龙江组火山岩岩石组合为流纹岩-安山岩,属于钙碱性-高钾钙碱性系列。稀土元素特征显示轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,呈负铕异常。微量元素特征显示相对富集大离子亲石元素(LILE)K、Rb、U、Th,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE)。结合地球化学特征和前人研究资料,笔者认为,黑龙江北部新生地区早白垩世火山岩来源于下地壳的部分熔融,与古太平洋板块向欧亚板块之下俯冲导致加厚岩石圈拆沉后的伸展作用有关。     

古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展：贺根山缝合带火山岩年代学和地球化学证据

本文以出露于贺根山缝合带迪彦庙蛇绿混杂岩北侧的乌兰拜其白音高老组流纹岩- 粗面岩为研究对象,通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石U- Pb年代学研究,探讨岩石成因类型、构造环境和古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展过程。岩石地球化学研究表明, 乌兰拜其地区白音高老组流纹岩具有较高的SiO 2、Al 2O 3、K 2O和Na 2O+K 2O含量,以及较高的Ga/Al比值,相对贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P,稀土元素配分曲线为右倾海鸥式分布,负铕异常显著。该区粗面岩属于钾玄岩系列,具有高碱(Na 2O+K 2O)、高K 2O、高Al 2O 3、低TiO 2,富集Rb、Ba、U和轻稀土元素, 亏损 Nb、Ta 和 Ti,稀土元素配分曲线为右倾式分布。岩石学和岩石地球化学特征表明,乌兰拜其地区白音高老组流纹岩为迪彦庙- 白音布拉格蛇绿混杂岩带早白垩世后造山A型花岗岩浆的喷出相- A型流纹岩,其形成于后造山伸展构造环境;粗面岩为后造山型钾玄质火山岩,与洋壳俯冲作用有关,形成于俯冲板片断离- 后造山伸展构造背景。流纹岩和粗面岩锆石LA- ICP- MS U- Pb同位素测年,获得206Pb/238U加权平均年龄分别为140. 4±1. 2Ma和134. 9±1. 1Ma,表明白音高老组流纹岩- 粗面岩喷发于早白垩世,反映了贺根山缝合带早白垩世后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用事件。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩- 岛弧岩浆岩、中生代后造山A型岩浆岩的时空分布与演化关系,认为根山缝合带三叠纪- 早白垩世后造山伸展岩浆作用与古亚洲洋俯冲板片断离作用有关,提出了该区后造山A型花岗岩浆- 钾玄质岩浆作用的俯冲板片断离- 后造山伸展地球动力学模式。     

北秦岭西段早侏罗世A型花岗岩及其地质意义

本文通过岩相学、岩石地球化学、锆石U?Pb定年和Lu?Hf同位素组成分析等方法,对出露于北秦岭西段宝鸡岩体王家山一带的黑云母花岗岩和其中的包体进行了研究。结果表明,该花岗岩形成时代为187±2 Ma,属于高钾钙碱性—钾玄岩系列岩石,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素以及Nb、Zr和Hf等高场强元素,亏损Ba、Sr和Eu,具有高的全岩锆石饱和温度(825℃~838℃),显示A型花岗岩特征,形成于造山后的板内环境,可能为秦岭岩群副变质岩与安山质岩石部分熔融的产物。暗色包体显示塑性流变特征,具有岩浆结构,发育针状磷灰石和具有复杂成分环带的更长环斑结构长石,是幔源岩浆注入酸性岩浆发生混合作用的产物,形成时代为191±2 Ma,其锆石Hf同位素组成变化范围较大,εHf(t)值介于-11.26~-2.51,主要为富集地幔部分熔融产物。综合本文及前人已有研究结果,认为~190 Ma的早侏罗世早期秦岭地区早中生代碰撞造山过程已经结束,区域开始逐渐进入板内伸展构造演化阶段。     

黑龙江黑河地区早白垩世火山岩岩石地球化学特征及其构造环境意义

黑龙江省黑河地区广泛发育侏罗-白垩纪火山岩,但是该火山岩的岩石组合、成因和所表征的大地构造环境目前有很大的争议。本文对该套火山岩开展详细的岩石学、岩石地球化学等研究。该火山岩形成于早白垩世,主要以安山岩英安岩流纹岩为主,包含英安岩、安山岩、粗面岩、流纹岩、安粗岩、玄武安山岩、粗面英安岩、钾玄岩、歪长粗安岩,因此属于弧火山岩的组合。该区火山岩主要为亚碱性系列,岩石Na2O/K2O比值一般>1.2。A/CNK在1附近,为准铝质过铝质岩石。SiO2 TFeO/MgO图上既有钙碱性系列(包括低铁钙碱性系列),又有拉斑系列。SiO2 K2O图上主要为中钾钙碱高钾钙碱系列。SiO2 (Na2O+K2O-CaO)图上主要为钙碱系列、碱钙系列和碱性系列,在SiO2 MgO图中主要落入实验玄武岩的局部熔融范围和镁安山岩系列范围。痕量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素,K、La、Zr、Hf、Tb、Tm为峰,亏损Nb、Ta、Ti、Y、Yb等高场强元素。稀土元素球粒陨石标准化配分模式为缓右倾型的模式,轻稀土相对富集,重稀土内部分馏不明显,具有微弱负Eu异常。大部分岩石具有高Sr低Y的特征,其中一些岩石具有adakite岩的特征。上述特征均指示弧火山岩的特征。结合构造环境判别认为该火山岩形成于与洋俯冲有关的环境。推测岩浆可能的源区为俯冲的洋壳、上覆的地幔楔、兴安弧的下地壳。     

湖南中生代造山过程——华南陆块周缘造山带之影响

湖南地区中生代造山作用强烈，其演化过程与华南陆块各周缘造山带一样，经历了T3一JI的陆内碰撞造山、J2一KI陆内碰撞后造山及K2后的伸展造山阶段．湘谭一祁东以西的扬子区域，发育一系列NE向展布向NW逆冲的逆冲推覆构造带，而其东部华夏区域则发育热隆伸展构造与走滑盆山构造带．研究表明，湖南地区的造山过程与周缘追山带的形成演化体戚相关．一方面，周缘造山带对湖南地区构成了楔入构造的运动学——动力学边界条件；另一方面，华南周缘古特提斯洋的消减和周缘陆块对华南陆块的会聚、碰撞造山激活了软流层地幔的上涌和东向迁移，这是湖南地区中生代活化和造山过程的主要机制．