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。     

长春-延吉缝合带：性质与意义

长春-延吉缝合带(或长春-延吉增生杂岩带),是由佳木斯-兴凯地块与华北板块之间俯冲拼贴形成的增生杂岩带。该缝合带自西向东分为三个部分,具体包括西段吉林-红旗岭、中段桦甸-两江和东段华集岭-开山屯组成。长春-延吉增生杂岩带以延边地区发育的开山屯混杂岩为代表,自西向东包括石头口门-烟囱山高压红帘石片岩,以及原定为"呼兰群"、"色洛河群"、"青龙村群"等一系列沿着缝合带分布的构造杂岩等,它们均发育"基质包裹外来岩块(block-in-matrix)"的混杂岩结构,并在吉林东部石头口门、烟囱山和延边开山屯等地区发现高压矿物组合,因此,这些杂岩应代表了佳木斯-兴凯地块向华北板块俯冲-拼贴过程中形成的增生杂岩。长春-延吉增生杂岩原岩年龄大致为晚古生代-早中生代(最小峰期240～250Ma),并被时代为～220Ma的晚三叠世大酱缸组磨拉石层序不整合覆盖,这一直接证据与近期发表的年代学证据一致,共同证明了长春-延吉缝合带的就位时代为中三叠世(220～240Ma),而不是前人认为的晚古生代或更早。区域构造分析显示,长春-延吉增生杂岩带不是天山-北山-西拉木伦河-长春断裂带的东延部分,而是佳木斯-兴凯地块西南缘分布的吉林-黑龙江高压变质带的南部组成部分,形成于三叠纪-早侏罗世太平洋板块西向俯冲过程中,佳木斯-兴凯地块自东向西的"剪刀式"闭合过程。因此,长春-延吉增生杂岩带记录了古亚洲构造域的结束和太平洋俯冲开始的关键时期,为两大构造域叠加与转换的关键性地质证据。     

吉黑东部晚古生代构造体制转换: 来自佳木斯-兴凯地块的双增生杂岩及岛弧岩浆岩带的制约

佳木斯-兴凯地块是吉黑东部地区至关重要的地质组成单元, 其东缘和西缘分别平行对称分布着两条晚古生代岛弧岩浆岩带和中生代增生杂岩带, 它们是古亚洲洋闭合向古太平洋俯冲-增生构造体制转换的关键地质记录。本文对佳木斯-兴凯地块西缘吉黑高压带中的青龙村群斜长角闪岩进行了系统的岩石学、锆石年代学和全岩地球化学研究, 结果表明青龙村斜长角闪岩原岩为拉斑系列玄武岩, 其原岩时代为~260Ma, 具有富集型洋中脊玄武岩(E-MORB)的地球化学特征。同时结合前人对佳木斯地块东缘和西缘分布的大量晚古生代岛弧岩浆岩以及增生杂岩的研究, 本文识别出佳木斯-兴凯地块东、西缘的"双带双弧"结构。"双带"即东缘和西缘平行对称分布的那丹哈达增生杂岩带和吉黑高压变质带, "双弧"则是东缘和西缘同样平行对称分布的早-中二叠世和中-晚二叠世岛弧岩浆岩带。通过对双带双弧的组成、形成时代以及构造背景的研究, 进一步为吉黑东部地区晚古生代时期的古大洋构造体制转换提供新的证据, 并重建了中亚造山带东缘晚古生代到早中生代的构造演化历史。     

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。     

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.     

吉中早中生代高镁安山岩：性质与意义

高镁安山岩主要产出于板块会聚边缘的大洋俯冲消减带岛弧环境，是岛弧岩浆作用的代表性产物，研究其相关构造属性，对示踪板块俯冲时限、俯冲带构造背景、大洋俯冲作用过程中岩石圈地幔演化等方面至关重要。长春- 延吉缝合带位于佳木斯- 兴凯地块和华北板块之间，为古亚洲洋的闭合和古太平洋的启动过程提供了关键的信息，但有关缝合带位置与俯冲方式仍然存在很大的争议。本文对采自长春- 延吉缝合带吉东地区的色洛河群绿片岩样品进行了主量和微量元素分析以及锆石U- Pb年龄测定，结果表明这套样品原岩为一套赞岐质高镁安山岩，具有富Mg、低Al、低Ti、高Cr、Ni等特征，与日本Setouchi火山岩带中的赞岐岩具可比性，由俯冲板片(洋壳+上覆沉积物)部分熔融的流体与地幔发生混合而成，形成于华北板块北部边缘之上的陆缘岛弧环境，由吉林- 黑龙江洋的俯冲所致。锆石U- Pb定年结果表明其形成时代为中三叠世(246±2 Ma)。本文证据显示原定义为中元古代的色洛河群时代可能为早中生代，并非元古宙或者晚古生代增生杂岩，而应该为华北板块上形成于早中生代的陆缘岛弧安山岩。区域构造分析显示，长春- 延吉缝合带不是天山- 索伦- 西拉木伦- 长春缝合带的东延部分，而是吉林- 黑龙江高压变质带的南延部分，形成于三叠纪前后古太平洋板块的西向俯冲作用导致的佳木斯- 兴凯地块与华北板块之间的拼合。     

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)。     

牡丹江地区黑龙江杂岩的变质变形特征

黑龙江牡丹江地区出露一套具有洋壳性质的构造混杂岩,根据特征矿物组合及岩相学特点,将这套杂岩自北向南划分为3个变质变形相带：蓝片岩带、黑硬绿泥石带和黑云母带,带与带之间被强烈的韧性变形带所分隔,表明彼此间为构造接触,而非连续的变质相带,说明了牡丹江地区的黑龙江杂岩不是正常的变质地层单元。3个相带的出露与自北向南的逆冲推覆事件有关。根据黑龙江杂岩变质变形特征和其年代学资料,将本区构造演化划分为3个阶段: (1)305~296 Ma之前的陆间洋洋壳俯冲及闭合阶段;(2)170.26~154 Ma佳木斯和兴凯地块之间的陆陆碰撞和后期作为整体统一受西太平洋构造域影响的阶段;(3)154 Ma之后敦密断裂左行走滑并对黑龙江杂岩进行改造的阶段。     

中生代兴蒙造山带东缘的古太平洋板块俯冲

兴蒙造山带东缘包括松辽盆地以东的小兴安岭-张广才岭造山带、布列亚-佳木斯-兴凯地块和锡霍特-阿林增生杂岩带,是古亚洲洋与古太平洋构造体系过渡的地带。岩浆岩研究表明,古太平洋板块在佳木斯地块的俯冲作用最早可能始于早二叠世,三叠纪-早侏罗世时,其俯冲影响到牡丹江断裂两侧,形成了南北向分布的岩浆岩带以及由黑龙江杂岩为代表的增生杂岩带,晚侏罗世-早白垩世时期,锡霍特-阿林的地体群沉积了来自佳木斯-兴凯地块和华北克拉通的碎屑物。由于古太平洋板块俯冲方向的变化,板片俯冲作用相关的岩浆活动在这段时期逐渐减弱,大量北北东向的左行走滑断裂将锡霍特-阿林的地体向北运移、拼贴至现今位置;同时,中国东北地区则转为伸展环境。晚白垩世时期,俯冲作用再次活跃,产生了锡霍特-阿林地区广泛的岩浆活动。     

东北地块群:构造演化与古大陆重建

东北地区位于西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块之间,为"中亚造山带"的东段和太平洋构造域的叠加部位,因此东北地块群构造属性和背景的研究对深入探讨二大构造域的叠加与转化背景具有重要的理论意义。东北地块群从东到西可细分佳木斯兴凯、松辽、兴安和额尔古纳四大地块,这些地块具有相同的新元古代泛非期变质基底,而古生代沉积岩也存在一定的可比性,表明这些地块存在相同或者相似的构造演化背景。分割这些地块的构造边界特征为:1）额尔古纳与兴安地块的缝合带为早古生代头道桥-新林缝合带,而非中生代德尔布干断裂;2）兴安地块与松辽地块之间的贺根山黑河缝合带形成时代为晚石炭世（330~300 Ma）,而非最近报道的中生代;3）古亚洲洋分布在东北陆块群与华北板块之间,沿西拉木伦-长春缝合带闭合,时代为三叠纪;4）佳木斯兴凯地块与松辽地块之间的吉黑高压带形成于古亚洲构造域与环太平洋构造域转换的关键时期（210~180 Ma）;5）那丹哈达增生杂岩为中国境内古太平洋板块俯冲增生的唯一直接证据,并记录了晚三叠早白垩世古太平洋板块向欧亚大陆俯冲增生的过程。在此基础上,分析了东北地块群发育的典型古生物和年代学标志,重建了东北地块群从Gondwana 大陆到Pangea大陆的位置与模型。     

SHRIMP U-Pb Zircon Dating of the Blueschists in the Heilongjiang High-pressure Metamorphic belt, NE China and its Tectonic Implications

The Heilongjiang complex is a sequence of high-pressure (HP) metamorphic rocks, locatated along the suture zone that separates the Jiamusi-Khanka and Shongliao-Zhangguangcai blocks in NE China. The lithologic association and major and trace element composition of the blueschist facies rocks indicate they were metabasalts. The trace element data show they are of OIB and E-MORB affinity, most likely intra-oeeanic basalts that formed at the western margin of the Jiamusi block. The sequences of the Heilongiiang complex mainly consist of the marie-ultramafie rocks, OIB and E-MORB affinity basalts and Radiolarian-bearing quartzite in protolith, most likely the subduction complex.     

大别造山带浅变质岩的地质-地球化学特征及成因机制

大别造山带超高压变质带内部及其北缘,出露仅经过绿片岩相变质作用的浅变质岩系。通过对部分浅变质岩的区域分布、地质特征及地球化学的综合研究表明,这些浅变质岩系形成于新元古代扬子板块北缘的裂陷盆地中,并遭受新元古代岩浆侵位和以寒冷气候位特征的大气降水热液蚀变,共同经历了与扬子大陆板块俯冲-碰撞过程中有关的构造热事件;因此认为这些浅变质为扬子板块俯冲过程中被“刮”下来的构造残片,为大陆板块俯冲过程中形成的加积杂岩,并为扬子板块与华北板块的俯冲和碰撞的动力学过程提供有力的科学佐证。在此基础上,厘定了大别造山带浅变质岩的形成及其与扬子大陆板块俯冲的构造模型。     

High-pressure/low-temperature metamorphism in northern Hubei Province, central China

Abstract The Qinling–Dabie accretionary fold belt in east-central China represents the E–W trending suture zone between the Sino-Korean and Yangtze cratons. A portion of the accretionary complex exposed in northern Hubei Province contains a high-pressure/low-temperature metamorphic sequence progressively metamorphosed from the blueschist through greenschist to epidote–amphibolite/eclogite facies. The 'Hongan metamorphic belt'can be divided into three metamorphic zones, based on progressive changes in mineral assemblages: Zone I, in the south, is characterized by transitional blueschist–greenschist facies; Zone II is characterized by greenschist facies; Zone III, in the northernmost portion of the belt, is characterized by eclogite and epidote–amphibolite facies sequences. Changes in amphibole compositions from south to north as well as the appearance of increasingly higher pressure mineral assemblages toward the north document differences in metamorphic P–T conditions during formation of this belt. Preliminary P–T estimates for Zone I metamorphism are 5–7 kbar, 350–450°C; estimates for Zone III eclogites are 10–22 kbar, 500 ± 50°C.
The petrographic, chemical and structural characteristics of this metamorphic belt indicate its evolution in a northward-dipping subduction zone and subsequent uplift prior to and during the final collision between the Sino-Korean and Yangtze cratons.     

西南“三江”造山带大地构造相

西南“三江”造山带由多条缝合带及其间多个大小不等的中间陆块构成,其大地构造属性与划分方案历来受地学界关注与争论。本文以大地构造相理论为切入点,将西南“三江”造山带划分出11个一级及其若干二级大地构造相,包括俯冲、消减杂岩、仰冲等一级大地构造相以及与其相伴的后造山及走滑大地构造相。俯冲大地构造相类包括块体变质相、前陆褶冲相、前陆盆地相;消减杂岩大地构造相包括洋壳残片相、陆壳残片相、增生变质杂岩相、活化基底相、侵入岩相、上叠磨拉石相;仰冲板块大地构造相包括弧前盆地相、岛弧相、弧后及弧间盆地相。特提斯洋向北消减,使泛华夏大陆群各块体先拼接,其后弧后扩张、闭合、造山,从而形成了“三江”造山带“多缝合带”、“多陆体”特征。     

桐柏-大别山区高压变质相的构造配置

作为华北和扬子陆块间的碰撞造山带桐柏大别山区以发育高压、超高压变质带为特征,从南到北变质相从低级到高级,代表俯冲带深度不同的变质产物,整体形成高压变质相系列。不过现今各变质相岩石的分布极受后期地壳规模的伸展构造控制,大别杂岩的穹隆作用更使高压变质相带的空间分布复杂化。超高压变质岩今日多呈大小不等的块体嵌布于相对低压的大别杂岩之内,造山带根部物质的热软化,使许多深层地幔物质得以像挤牙膏一样挤出于大别杂岩内。它们之中广泛发育着减压退变质的显微结构,与大别杂岩内一些麻粒岩相表壳岩所保存的减压退变质证迹一样,同是挤出作用和碰撞后隆升的构造证迹。高压相系的发育使南桐柏山和大别山迥然不同于桐商（ 商丹） 断裂以北的北秦岭北淮阳变质带。新近发表的同位素年代学（４０Ａｒ ３９ Ａｒ） 资料：３１６ ～４３４ Ｍａ ,已证明北秦岭是古生代变质带,它与桐柏－ 大别印支期碰撞造山带差异甚大。这两个变质地温梯度差异甚大的变质地体的拼合,说明华北和扬子陆块碰撞的主缝合带是商丹－ 桐商断裂带     

班公湖-怒江结合带洞错地区舍拉玛高压麻粒岩的发现及其地质意义

青藏高原班公湖-怒江结合带内中东段八宿、安多、蓬错西等地已有高压-超高压变质岩的报道,然而西段至今尚没有发现类似岩石出露。在班公湖-怒江西段改则洞错地区舍拉玛沟中发现高压麻粒岩（可能是退变榴辉岩）,岩石呈透镜状、似层状或块状产于斜长角闪岩及变质辉长岩中,详细的岩相学及矿物化学研究确认,早期矿物组合主要为石榴子石、单斜辉石及斜长石（大部分钠黝帘石化）,后期发生了较强烈的退变质作用,矿物组合为角闪石和斜长石,发育典型的“白眼圈”结构。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb方法获得高压麻粒岩的原岩时代为254±2Ma,指示班公湖-怒江洋盆打开的时限可以追溯到晚二叠世。地质温压计估算结果表明,高压麻粒岩相变质作用发生的温度和压力条件为780~900℃ 和13~16kPa,角闪岩相变质作用发生的温度和压力条件为430~480℃ 和4.5~5.2kPa,极有可能是班公湖-怒江特提斯洋壳发生高压麻粒岩相（甚至达到榴辉岩相）变质作用的产物。它的发现说明在班公湖-怒江结合带内部存在高压变质带,可能是大洋深俯冲的产物,这对研究青藏高原特提斯洋的形成演化具有重要意义。