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。     

大兴安岭中生代火山岩地层时空分布与蒙古—鄂霍茨克洋、古太平洋板块俯冲作用响应

为了提高大兴安岭中生代火山岩地层的区域可对比性、深入研究大兴安岭中生代火山岩与古太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋的构造关系,本文在大兴安岭地区1: 1 000 000地质图编图的基础上,依据岩石组合、古生物、接触关系、区域对比以及最新的年代学(锆石U-Pb、⁴⁰Ar/³⁹Ar测年)资料,对大兴安岭中生代火山岩地层重新进行了厘定。进一步界定了塔木兰沟组(172~161 Ma)、满克头鄂博组(162~148 Ma)、玛尼吐组(158~145 Ma)、白音高老组(145~129 Ma)、梅勒图组(143~128 Ma)、龙江组(128~120 Ma)、光华组(128~118 Ma)、甘河组(120~113 Ma)和孤山镇组(118~110 Ma)的形成时代。结合古太平洋、蒙古—鄂霍茨克洋板块对东亚大陆边缘的俯冲作用,解析了中生代火山岩形成的构造背景,认为中—晚侏罗世NE向展布的火山岩主要形成于蒙古—鄂霍茨克洋板块向南东俯冲的伸展背景,早白垩世NNE向展布的火山岩主要形成于伊泽奈岐板块向东亚大陆俯冲的伸展背景。晚侏罗世与早白垩世火山岩地层之间发育的开库康组、木瑞组等类磨拉石建造,是两个构造体系转换阶段的主要沉积记录。     

俄罗斯远东东北部中生代造山带成矿地质背景——兼论鄂霍茨克—楚科奇火山深成岩带金属成矿作用

俄罗斯远东地区是世界极其重要的内生金属聚集区,其金、银、铜、钨、锡等矿产资源量极其丰富。主要介绍研究区域涉及的地质构造单元,包括北亚克拉通东北部边缘之上扬斯克被动陆缘、上扬斯克—楚科奇造山带、鄂霍茨克—楚科奇造山（火山岩）带、科里亚克—勘察加造山带,简述俄罗斯远东地区东部地质构造演化,对鄂霍茨克—楚科奇成矿带及其毗邻地区的主要内生金属成矿作用进行了总结。在火山岩带,火山坳陷盆地的优势矿产是浅成低温热液型金银矿床,而在火山岩带相对隆起区的花岗质岩石分布区则发育斑岩型铜矿床和铜钼矿床。     

俄罗斯远东东北部中生代造山带成矿地质背景——兼论鄂霍茨克—楚科奇火山深成岩带金属成矿作用

俄罗斯远东地区是世界极其重要的内生金属聚集区,其金、银、铜、钨、锡等矿产资源量极其丰富。主要介绍研究区域涉及的地质构造单元,包括北亚克拉通东北部边缘之上扬斯克被动陆缘、上扬斯克—楚科奇造山带、鄂霍茨克—楚科奇造山(火山岩)带、科里亚克—勘察加造山带,简述俄罗斯远东地区东部地质构造演化,对鄂霍茨克—楚科奇成矿带及其毗邻地区的主要内生金属成矿作用进行了总结。在火山岩带,火山坳陷盆地的优势矿产是浅成低温热液型金银矿床,而在火山岩带相对隆起区的花岗质岩石分布区则发育斑岩型铜矿床和铜钼矿床。     

中国东北地区中生代火山岩的大地构造意义

中国东北地区中生代火山岩可划分为西部大兴安岭环状火山岩带、南部火山岩带和东部火山岩带,它们是古亚洲洋构造域向太平洋构造域转换时期不同构造环境的产物。西部大兴安岭环状火山岩带的形成与古亚洲洋闭合过程中壳幔相互作用引起的深部热地幔柱的上升有关,南部火山岩带与构造域转换时期走滑拉伸构造有关,而东部火山岩带则是太平洋板块斜向俯冲作用的产物。     

北山地区中生代岩浆活动与成矿构造背景分析

中亚造山带是古亚洲洋演化与最终消亡的产物。北山地区处于该造山带中段南部,是中国重要的铜、钼、金、铁多金属成矿带。北山地区在晚古生代—早中生代曾发生过2次碰撞造山作用,一次发生于晚古生代末,与古亚洲洋的最终闭合有关;另一次发生于早中生代三叠纪,与北山南带发育的石炭纪一二叠纪裂谷封闭有关。因此,从时间演化看,中生代三叠纪北山地区为碰撞-碰撞后造山阶段,发育大规模剪切带和强烈的岩浆活动及伴生的金属成矿作用。北山地区中生代岩浆活动以深成侵入相发育并缺失相应的喷出相为特征;岩石类型以中酸性侵入岩为主,基性侵入岩局部可见,S、I、A型花岗岩均有产出。与中生代岩浆活动有关的矿床类型主要包括与I-A型花岗岩伴生的斑岩钼矿床、与S型花岗岩伴生的钨(锡)矿床、与中酸性侵入体有关的矽卡岩型金、银铜铅锌多金属矿床和与中酸性侵入体有关并受剪切带控制的金矿床。中生代印支期是该地区最晚一次大规模岩浆活动与金属成矿时期,其发育的范围、规模和强度均比原来认识的要广泛的多,值得进一步关注。     

东北亚晚古生代—中生代岩浆时空演化:多重板块构造体制范围及叠合的鉴别证据

东北亚大地构造发展经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋的俯冲-碰撞作用。如何鉴别和厘定这三种构造体制的时空影响范围和叠合过程一直是一个难题。本文通过巨型岩浆岩带的建库编图,揭示了该地区晚古生代—中生代岩浆岩的时空迁移规律;据此,探讨和厘定了这三大板块构造体制的时空分布范围和构造叠合过程。二叠纪到三叠纪早期间,古亚洲洋体制经历了俯冲到碰撞,主要作用于阿拉善—华北北缘—大兴安岭一带;期间,鄂霍茨克洋主要为陆缘环境,影响范围限于中北部蒙古—外贝加尔一带,并在侏罗纪逐渐向蒙古—鄂霍茨克主缝合带迁移,到白垩纪,其造山带伸展垮塌阶段,影响范围增大,远程效应波及阿拉善—华北北缘—大兴安岭一带,叠加于古亚洲洋体制产物之上。古太平洋构造体制主要发育于三叠纪—侏罗纪时期,其平板俯冲影响范围抵达大兴安岭—太行山,在白垩纪,俯冲板片后撤,影响范围迁移至东亚大陆最东缘。这些作用叠加于古亚洲洋体制产物之上;并与蒙古—鄂霍茨克洋体制同时叠合于大兴安岭一带。     

大兴安岭北段吉峰地区晚中生代花岗质岩石年龄、地球化学特征及其构造意义

大兴安岭及其邻区广泛发育燕山期岩浆岩,其时空分布和成因类型对约束东北地区中生代构造演化具有重要意义。吉峰花岗-火山岩区位于大兴安岭北段,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄结果显示,该区岩浆活动可分为约145.2 Ma和约125.4~125.8 Ma两期;岩石地球化学结果表明,这2期岩浆岩均具有高SiO2、高Al2O3、高Na2O+K2O、高TZr、大离子亲石元素富集、高场强元素亏损等特征,大多数样品的Ga/Al×10000>2.6,Zr>250×10-6,岩石成因类型划属A型花岗岩。综合大兴安岭及其邻区170~100 Ma岩浆岩的时空展布和地球化学特征认为,第一期A型花岗岩可能受蒙古-鄂霍茨克构造体系域控制,为以挤压加厚为主、向伸展转换的构造背景下地壳底侵作用的产物;而第二期A型花岗岩可能为强烈拉伸环境下大兴安岭加厚地壳大规模拆沉的产物。     

中国东南部火山岩型铀矿成矿构造环境、岩浆岩体系、成矿系列及成矿模式

中国东南部中新生代火山-岩浆带中的火山岩型铀矿,主要形成于120—130 Ma和90—100Ma两个时期,与区内白垩纪二次岩浆活动合拍。该期岩浆岩体系,形成于中国东南大陆边缘由挤压转向引张的转折时期,以A型花岗岩和碱性、亚碱性岩石(粗面岩、粗安岩、粗玄岩)、基性岩(碱性玄武岩)的出现为主要特征。此时期也是中国东部多金属,金、银的主要成矿期。铀矿田(床)受切割达幔层的基底断裂控制,火山盆地部位具横向裂谷盆地(早期)和拉张裂谷盆地(晚期)双重特征。在铀矿床成矿物质来源上,强调深部来源的主导作用;在空间展布规律上,存在有规可循的火山岩型铀矿成矿系列;在成矿模式上,强调以深部来源为主导的多模式,包括陆相热水铀矿成矿模式、多重斑岩铀矿成矿模式和上升热柱铀矿成矿模式。按照上述思路,对下一步找矿提出十大建议。     

青海祁漫塔格晚古生代—早中生代侵入岩构造背景与成矿关系

造山带成矿作用研究是当代成矿学重大研究的前沿,通过对东昆仑造山带北西段祁漫塔格晚古生代—早中生代侵入岩研究,表明祁漫塔格与东昆仑东段晚古生代—早中生代构造演化具有一定相似性。早二叠世之前为洋盆扩张期,早二叠世空谷期洋盆扩张结束,俯冲作用开始,发育钾玄岩系列POG型花岗岩,形成斑岩型铜矿。中三叠世为主俯冲阶段,发育高钾钙碱性大陆弧花岗岩(CAG),形成矽卡岩型铁多金属矿。晚三叠世卡尼—诺利期,大洋闭合,进入后碰撞陆内造山阶段,发育高钾钙碱性钾玄岩系列后造山花岗岩(POG),形成了斑岩钼矿和矽卡岩型铁多金属矿。     

东北地区中生代火成岩Sr-Nd同位素区划及其大地构造意义

东北地区中生代火成岩的Sr-Nd同位素填图显示该区可划分为4个Sr-Nd同位素省:大兴安岭北区同位素省(Ⅰ)、大兴安岭南区(Ⅱ1)-辽源-延吉(Ⅱ2)同位素省、张广才岭-佳木斯同位素省(Ⅲ)及完达山外来地体(Ⅳ).在南兴安岭的林西-霍林河地区存在一条近似平行索伦-贺根山-小兴安岭古缝合带的高εND(t)早白垩世中酸性火成岩带,该带很可能为南北大兴安岭的岩石圈边界.在西乌珠穆沁旗一带出露具低εND>(t)(-10.5～-6.3)、高TDM>(1.22～1.51 Ga)和中等放射成因Sr(87Sr/86Sr(i)=0.7063～0.7066)的安山岩,可能反映区域上存在古老的岩石圈或微古陆块.张广才岭-佳木斯地区中生代花岗岩的占εND>(t)为-3.5～ 2.1、TDM>=1.0～1.27 Ga和87Sr/86Sr(i)=0.705～0.711,反映了古亚洲洋远洋沉积物或变沉积岩为区域地壳的重要组分之一.完达山地体出露了中国东部唯一的中生代HIMU型洋岛玄武岩,为拼贴增生的外来地体.Sr-Nd同位素填图结果反映东北地区地壳增生作用主要发生在中侏罗世前,局部的地壳增生作用可能一直持续到早白垩世,主要出现在活动深大断裂带或古缝合带区域.     

大兴安岭嫩江地区中生代双峰式火山岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义

本文对嫩江地区中生代双峰式火山岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学和岩石地球化学研究。测年结果显示嫩江地区中生代双峰式火山岩形成于127.5Ma的早白垩世晚期。岩石地球化学研究表明,早白垩世晚期火山岩具有双峰式组合特点,基性端员富碱,富含轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素（Nb、Ta、Ti、Y）,形成于富集的岩石圈地幔的部分熔融和分离结晶作用,形成的过程可能含有少量的陆壳混染。酸性端员显示A型流纹岩的特征,为幔源岩浆底侵,使中下地壳岩石发生部分熔融的成因。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展布特征,嫩江地区早白垩世晚期双峰式火山岩的形成应与太平洋板块向欧亚大陆的俯冲作用有关。     

吉林东南部晚中生代中酸性火山作用成因的地球化学制约

详细的主、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素研究结果显示,延吉地区晚中生代(早白垩世)中酸性火山岩具有岛弧型微量元素特征(富集轻稀土(LREE)、大离子亲石元素(LILE)和亏损高场强元素(HFSE)),和中等放射成因Sr、Pb及类似于硅质地球的Nd同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.70437～0.70525;~(206)Pb/~(204)Pb(i)=18.19～18.37,~(207)Pb/~(204)Pb(i)=15.54～15.57,~(208)Pb/~(204)Pb(i)=38.13～38.22;ε_(Nd)(t)=-2.75～+1.61)。其Sr-Nd-Pb同位素组成特征类似于区域同期基性火山岩和大兴安岭地区同时代火山岩。这些广泛分布于吉林南部的晚中生代中酸性火山岩是岩石圈地幔来源岩浆经分离结晶或地壳物质混染/AFC过程的产物。吉林省东南部晚中生代不同区域火山岩的Sr-Nd-Pb同位素对比结果显示,辽源-延吉与通化地区分属不同构造单元,其中辽源-延吉一带则为中亚造山带的东段,而通化地区为华北克拉通的一部分,夹皮沟-松江断裂可能是华北克拉通东北缘的边界。     

南兴安岭晚中生代中酸性火山岩的岩石成因

南兴安岭地区的晚中生代中酸性火山岩的元素-同位素地球化学分析结果显示,区域上存在同期的两类中酸性火山岩组合。第一类火山岩以满克头鄂博组的安山-英安岩和流纹岩组合为代表,其SiO2为60．0-74．9％,MgO变化在0．36- 2．04％之间,具有LREE略富集的REE配分模式(Ce／YbCN=2．6-3．0)和富集Rb、Ba、K和不同程度的Nb-Ta、Ti-P-Sr亏损的微量元素特征;在Sr-Nd同位素组成上类似于同期的玄武安山岩(87Sr／86Sr(i)=0．70522-0．70709;εNd(t)=-1．5- -0．4),而且在空间上与玄武岩共生,为玄武质岩浆高度分异或同化混染作用(AFC)的产物。第二类以玛尼吐组英安岩为代表,以富Al2O3(15．87-16．36％)、Na2O(4．63-4．79％,K2O／Na2O<0．4)、高Sr(709-832μg/g)、低Y(6．9-10．4μg／g) 和低HREE(如Yb=0．37-0．51μg／g),具有与现代俯冲带adakite岩石相似的特征;在Sr-Nd同位素组成上,它们较同期或近期玄武安山岩更低Sr和高Nd同位素比值(87Sr／86Sr(i)=0．70409-0．70425;εNd(t)= 0．9- 2．1),为造山带下地壳镁铁质岩石的部分熔融产物,其低Y和HREE以及高Sr的特点说明残留源区中有石榴子石存在,而斜长石为主要熔融相进入熔体。在熔融动力学方面,同期的玄武岩浆底侵提供大量的热源导致下地壳镁铁质岩石的部分熔融作用。南兴安岭地区晚中生代不同成因类型中酸性火山岩为造山带伸展背景下岩石圈地幔起源的玄武岩浆底侵作用和深部岩浆房分异的结果。     

中国西北地区蛇绿岩时空分布与构造演化

西北地区蛇绿岩广泛分布在天山、秦祁昆等造山带和塔里木、准噶尔等陆块周缘,构成一幅浑然天成的陆块-混杂带交织图,演绎着漫长的地质演化历史。在近年来小比例尺西北地质图编制的基础上,系统收集整理了区内有关蛇绿岩的资料文献,梳理了西北蛇绿混杂岩的空间分布与时间序列,重点叙述了西北地区蛇绿混杂岩特征,探讨西北地区蛇绿岩时空分布与地质构造演化的关系。西北地区36条蛇绿混杂岩带是蛇绿岩的赋存空间,可以划归为5个区、2个对接带和2个缝合带。红柳沟-北祁连山新太古代—中元古代蛇绿岩可能与地壳早期演化有关,柯坪、勉略、松树沟等新元古代早期蛇绿岩与Rodinia超大陆的裂解和局部洋陆转化相关,大量古生代以来的蛇绿岩是古亚洲和特提斯两大构造域多陆块岛弧洋盆系统洋陆转化作用的记录。     

华北克拉通东北缘岩石圈深部物质组成的不均一性: 来自吉林南部中生代火山岩元素及Sr-Nd同位素地球化学的证据

本文报导了吉林南部果松组和三棵榆树组火山岩的全岩K-Ar和角闪石40Ar/39Ar定年结果和岩石地球化学资料,并讨论了吉林南部早白垩世火山岩岩浆源区性质以及空间变异.定年结果显示,果松组和三棵榆树组火山岩的形成时代分别为130.2±0.3Ma和118.3±1.9Ma.果松组火山岩主要由玄武岩-玄武质粗面安山岩-粗面安山岩-英安岩组成;它们的SiO2含量介于46%～64%,Mg#介于31～50之间,Al2O3含量介于14.9%～18.9%之间,全碱含量(Na2O+K2O)介于4.61%～9.23%之间,属于亚碱性系列,具钙碱性演化趋势;并以富集大离子亲石元素(LILEs)和轻稀土元素(LREEs),亏损重稀土元素(HREEs)和Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs)为特征;(87Sr/88Sr)i值和εNd(t)值分别介于0.7065～0.7077和-2.67～-19.71之间.果松组火山岩的成分具有较好的空间变异趋势,由东向西,火山岩的基性程度增高,东部果松组火山岩具有较高的(87Sr/86Sr)i值,而西部具有较低的εNd(t)值.三棵榆树组火山岩由粗面安山岩和粗面英安岩组成;三棵榆树组火山岩的SiO2含量介于55.5%～65.8%之间,Mg#介于42～50,Al2O3含量介于15.0%～15.7%,全碱含量偏高(Na2O+K2O=6.93%～9.24%),主体属于亚碱性系列,具钙碱性系列的演化趋势;并以较高的Th/U(5.36～5.82)、Ba/Nb(50.2～120.0)、(La/Yb)N(32.9～47.9)和Sr/Y(50.0～72.4)比值为特征;它们的(87Sr/86Sr)i值和εnd(t)值分别变化于0.7056～0.7057和-8.99～-19.71之间.上述特征揭示,果松组火山岩(130Ma)的形成主要与古太平洋板块的俯冲作用有关,岩浆来源于受流体/熔体交代的地幔楔,东西部受到不同程度陆壳物质的混染.与果松组火山岩相比,三棵榆树组火山岩(118Ma)形成于俯冲背景下的相对引张环境,岩浆来源于受交代的岩石圈地幔,但受到深部陆壳物质的混染.     

Early Cretaceous volcanic and sub-volcanic rocks in the Erlian Basin and adjacent areas,Northeast China: new geochemistry,geochronology and zircon Hf isotope constraints on petrogenesis and tectonic setting

ABSTRACT

Early Cretaceous volcanic rocks are widely distributed in northeast China and being extensively observed recently. However, petrogenesis and tectonic setting of these volcanic rocks are still on debate. We present zircon U–Pb ages, whole-rock geochemistry and zircon Hf isotope for these volcanic and sub-volcanic rocks surrounding the Erlian Basin including basic-intermediate volcanic rocks, intermediate-felsic volcanic rocks, and dacites and trachyandesite from dikes. The zircon U–Pb dating results indicate that these rocks formed in the Early Cretaceous (146–129 Ma). The basic-intermediate volcanic rocks mainly consist of basaltic andesite, which are featured by low SiO₂ concentrations (49.96–58.34 wt. %), high Mg^# values (54–37) and Co contents (17.85–25.98 ppm), and positive ε_Hf(t) values (+7.11 to +13.87). Moreover, they show high La/Nb (1.79–2.87) and low La/Ba (0.02–0.08) ratios. Such features indicate that they were derived from partial melting of lithospheric mantle that had been modified by fluids. The intermediate-felsic volcanic rocks consist of trachydacite and andesite, which show medium SiO₂ concentrations (58.31–66.44 wt. %), a wide range of Mg^# values (28–53) and with A₁-type granites affinities. These features, along with slightly positive to negative ε_Hf(t) values (+0.53 to ?17.71), indicate that they originated from mixed magma of melted lower crust and mantle substances. Dacites from dikes are distinguished by high SiO₂ concentrations (65.72–67.2 wt. %), negative ε_Hf(t) values (?2.55 to ?6.72) and old zircon Hf T_DM2 ages (1453–1653 Ma), suggesting they were generated by melting of Mesoproterozoic and Palaeoproterozoic crustal material. All of the investigated volcanic and sub-volcanic rocks exhibit geochemical signatures of extension setting. In combination with previous studies, we suggest the Early Cretaceous extension in northeast China is related to the collapse of thickened lithosphere after closure of the Mongol–Okhotsk Ocean and to the slab break off of the Mudanjiang Ocean.     

鄂尔多斯盆地西南缘中生代中晚期构造体制转化过程及其动力学背景

逆冲推覆构造对含油气盆地有效圈闭形成、源储体系配置影响明显,且其形成时限及演化过程对油气勘探意义重要.鄂尔多斯盆地西南缘中生代中晚期曾发生过强烈的逆冲推覆作用,但其构造体制转化过程一直缺乏年代学的约束.热年代学是揭示构造带隆升剥露和相邻盆地演化过程的有效手段.本文通过对祁连山东缘钻井基岩的磷灰石裂变径迹分析,结合鄂尔多...