佳木斯地块东部二叠纪方山花岗岩体的锆石U—Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

本文报道了佳木斯地块东部方山花岗岩体的锆石LA--ICP--MS U--Pb定年结果、全岩地球化学特征,确定了花岗质岩石的形成时代以及大地构造背景。花岗岩的锆石主要呈自形-半自形晶,振荡环带发育,Th/U在0.26~1.16之间,显示其典型的岩浆成因;测年结果表明这些花岗岩形成于早二叠世(278 Ma,277 Ma)。方山花岗岩呈现出弱过铝质高钾钙碱性的地球化学特征,这些岩石轻稀土富集,重稀土亏损,具有Eu负异常,富集大离子亲石元素(Rb、K等),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Zr和Ti)。该区花岗岩地球化学特征与佳木斯东缘二叠纪的美作、青山、楚山、柴河、石场、锦山等岩体相似,体现出火山弧型花岗岩的特征。结合区域研究资料,我们认为佳木斯地块东缘在早二叠世期间为活动大陆边缘。     

东北地区中—新生代盆地群形成演化的动力学背景

东北地区的中—新生代盆地之下并非都是变质结晶基底,松辽和二连等盆地大部分叠加在未变质的晚古生代残余沉积盆地之上。嫩江—开鲁断裂和嘉荫—牡丹江断裂是两条深达岩石圈尺度的断裂构造,将东北地区分为额尔古纳—兴安、松嫩和佳木斯三大基底构造单元和与之相对应的西部、中部和东部三大中—新生代盆地群。3个盆地群不但基底和深部岩石圈结构明显不同,而且盆地结构及充填特征也存在明显的差异。东北地区与中生代盆地演化相关的火山活动主要发生在中—晚侏罗世(167~147 Ma),早白垩世早期(136~126 Ma)和早白垩世晚期(122~109 Ma)。侏罗纪火山岩主要发育在大兴安岭及其以西地区;早白垩世火山岩全区均有分布,且具有由西向东时代渐新变新的演化趋势。从深部构造和区域动力学背景角度,东北地区的侏罗纪和白垩纪—新生代构造演化分别属于两大动力学体系。前者的形成演化与西伯利亚板块和华北板块对东北地区西部产生的南北向挤压作用及后继的伸展作用有关,北北东向展布的中—晚侏罗世火山岩大面积叠加在近东西向展布的漠河前陆盆地和突泉等含煤盆地之上;后者的形成演化明显与西北太平洋构造域大洋板块对东北亚大陆边缘的作用有关。根据同位素年龄和生物地层学证据重新厘定的中—新生代盆地地层对比结果显示,即使是同时代形成的早白垩世盆地由于与大陆边缘的距离不同,其盆地的沉积充填特征和后期构造改造特点也不尽相同。西部以海拉尔盆地为代表的早白垩世盆地主要发育以火山岩为主的断陷沉积,之后长期处于隆升环境;中部以松辽盆地为代表的白垩纪盆地不但发育早白垩世早期的断陷沉积,而且之上基本连续叠加了早白垩世晚期和晚白垩世坳陷沉积;东部盆地群由三江、勃利、鸡西和虎林等众多中、小型盆地构成,它们在早白垩世早期曾是一个统一的近海大陆边缘盆地(大三江盆地),以发育海陆交互相沉积为特点。由于该区紧邻西北太平洋大陆边缘,受大陆边缘构造转换的影响,统一的大三江盆地在早白垩世末期被强烈的逆冲构造和左行走滑构造所破坏和改造。该区目前分散孤立存在的多个中、小型早白垩世盆地均为早白垩世末期构造改造后的残余盆地。     

东北及内蒙古东部地区显生宙构造演化的有关问题

以国家油气资源战略选区项目研究成果为基础,结合近年来该区积累的大量区域地质调查资料和已发表的数据,对东北及内蒙古东部地区早古生代以来的大地构造性质及其演化进行综合对比分析。东北地区晚古生代以来的构造演化以稳定的大陆地块为主体,而非两大板块间多岛洋演化形成的造山带。东北地区的各地块均具有前寒武纪—早前寒武纪、甚至是太古宙的古老基底,它们在早古生代早期(490～510Ma)同时遭受了区域变质作用和花岗质岩浆侵入。350～450Ma,各地块均处于相对稳定的构造环境,以普遍缺失这一时期的花岗质岩浆活动记录为标志。从早古生代晚期开始,东北及内蒙古东部地区至少已存在2个早古生代早期固结的微陆块,即额尔古纳—兴安微陆块和松嫩—佳木斯微陆块,这2个微陆块向北分别与俄罗斯境内的额尔古纳微陆块和布列亚微陆块相连。二者在早石炭世沿北北东向展布的开鲁—嫩江—黑河—诺拉—索霍提(Nora-Soukhotin)一线碰撞拼合,形成统一的东北亚晚古生代大陆板块。西拉沐伦河断裂西端被北北东向构造所截,向东延至开鲁—嫩江断裂,并没有延伸到松辽盆地内,说明西拉沐伦河断裂可能与开鲁—嫩江碰撞带的形成有关。从晚石炭世开始,东北亚大陆板块整体处于伸展构造背景,至少在中国境内具有北陆南海的构造-沉积古地理格局,早期发育以火山岩为主的断陷盆地,到中二叠世演化成一个规模巨大的海相沉积盆地。中生代以来,东北地区的构造体制转换及物质成分演化不仅仅是古亚洲洋构造域和西太平洋构造域叠加转换的结果,蒙古—鄂霍茨克构造域的演化对该区现今构造体制的形成也具有重要影响。地质和地球物理综合证据显示,大兴安岭北部的得尔布干断裂、内蒙古中部的贺根山断裂和黑龙江省东部的跃进山断裂可能并不是具有一定深度规模的构造分区断裂。东北地区的中、新生代盆地之下并非都是变质结晶基底,而是存在一个规模巨大的晚古生代海相沉积盆地。     

佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据

佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群),其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.