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。     

东北地区中生代火山岩形成的构造环境

东北地区中生代火山岩可划分为晚三叠世-早白垩世中期、早白垩世晚期及以后两个大旋回,和晚三叠世-中侏罗世、晚侏罗世-早白垩世中期、早白垩世晚期及以后三大期次.早期火山岩分布局限,主要分布于华北板块北缘(侧);中期火山活动强烈,并逐渐向北东方向迁移,是古亚洲洋构造域与滨西太平洋构造域叠加产物;晚期火山活动较弱,逐渐向东迁移,是滨西太平洋板块俯冲作用单一体制环境的产物.     

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。     

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。     

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。     

兴蒙造山带的基底属性与构造演化过程

为了解兴蒙造山带基底属性和多个构造体系演化与叠加历史,系统总结了近年来在基础地质研究中取得的新成果,并利用这些成果讨论了兴蒙造山带的基底属性与演化历史.兴蒙造山带是指我国东北地区古生代构造作用影响的地区,这些地区也遭受了中生代构造作用的叠加与改造.兴蒙造山带主要由微陆块和其间的造山带组成.虽然传统上认为属于前寒武纪结晶基底的地质体主要已解体为古生代和早中生代,但随着新太古代和古元古代地质体的相继发现,以及新生代玄武岩中幔源古元古代橄榄岩包体的发现,可以判定兴蒙造山带内微陆块应具有古老的前寒武纪基底,并且壳幔是耦合的.微陆块内部地壳增生以垂向增生为主,且主要发生在新元古代和中元古代,以及次要的新太古代和古生代.相反,陆块间造山带或岛弧地体的陆壳则以侧向增生为主,且主要发生在新元古代和古生代.额尔古纳地块与兴安地块的拼合发生在早古生代早期;兴安地块与松嫩地块的拼合发生在早石炭世晚期;松嫩地块与佳木斯地块的拼合发生在早古生代晚期,中生代早期又经历了裂解与再闭合的构造演化过程;华北克拉通北缘增生杂岩带与北方微陆块群的最终拼合发生在晚二叠世-中三叠世,古亚洲洋的最终闭合发生在中三叠世,且为剪刀式闭合.晚古生代晚期蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生以及早中生代(三叠纪-早侏罗世)的持续南向俯冲,控制了大兴安岭-冀北-辽西地区的岩浆活动,蒙古-鄂霍茨克大洋的闭合发生在中侏罗世,晚侏罗世-早白垩世主要表现为闭合后的伸展环境.古太平洋板块中生代的俯冲起始时间为早侏罗世,晚侏罗世-早白垩世早期东北亚陆缘主要表现为走滑的构造属性和陆缘地体从低纬度到高纬度的构造就位过程,早白垩世晚期-古近纪岩浆作用的向东收缩揭示了古太平洋板块的持续俯冲和俯冲板片的后撤过程,古近纪晚期日本海的打开标志着东北亚陆缘从活动陆缘已经转变为沟-弧-盆体系,并且标志着东亚大地幔楔的形成.     

大兴安岭地区中生代火山岩岩石地层的划分与对比问题

通过在本区长期从事区域地质调查与研究的实践及认识,结合新一轮国土资源大调查的实际资料,运用火山喷发旋回、火山岩岩石学、岩石化学、地层古生物及同位素地质测年等方面的研究与对比,将大兴安岭地区中生代火山岩划分了6个火山喷发旋回,分别对应6个火山岩石地层单位.     

大兴安岭北段扎林库尔山早侏罗世中酸性侵入岩的年代学与地球化学:对蒙古-鄂霍茨克洋中部构造演化的制约

蒙古-鄂霍茨克洋自西向东呈"似剪刀"方式双向俯冲闭合,其闭合演化过程是众多学者研究的热点,大兴安岭北段扎林库尔山一带是研究蒙古-鄂霍茨克洋中部构造演化过程的有利地段.研究区新发现的石英二长闪长岩锆石U-Pb同位素年龄为(187.4±1.1)Ma,为富Sr贫Yb"C"型埃达克岩,形成于俯冲环境下的大陆边缘火山弧环境.含黑...     

中国东南部中生代岩石构造组合和复合动力学过程的记录

在研究火山岩／侵入岩的时代、成分（岩石系列和组合）、示踪同位素地球化学（Ｓｒ,Ｎｄ）、地质构造定位等基本事实基础上,归纳总结２５０～８０Ｍａ间的岩石构造组合,将研究区火山岩／侵入岩划分为五类岩石构造组合和三个岩石省,进而讨论岩石构造组合的岩浆源区、壳幔相互作用和贡献,提出特提斯构造域和古太平洋构造域两种动力体系的复合是造成区内大陆各种岩石组合复杂性的根本原因,并认为这两种动力学体系转换和延续机制的研究将是联系板块构造和深部作用过程的纽带,中国东南部大陆亦将成为世界上研究洋陆过渡带地质的最佳场所。     

山东中生代火山岩年代学研究

山东中生代火山岩年代学研究与中国东部许多重大地质问题有直接联系.本次在胶莱盆地标准剖面系统采集了青山群各组的火山岩样品,在安丘大盛群标准剖面采集田家楼组火山岩样品,同时还采集了淄博、蒙阴、莒县等地火山岩样品,进行K-Ar法年龄测定,获得青山群火山岩年龄大致在118-93Ma之间,对应于白垩纪中上部.其中,后夼组始于约117Ma,属于阿普特阶;八亩地组109～103Ma,属于阿尔布阶;石前庄组103.7～93.3Ma,位于阿尔布阶上部至赛诺曼阶,其底部与八亩地组顶部相当,可能两个组之间没有明显的间断;方戈庄组始于93.3Ma,属于上白垩统的土仑阶.鲁东莱阳盆地的八亩地组和鲁西蒙阴八亩地组火山岩年龄基本一致,说明鲁东和鲁西尽管有岩性差异,但同层位火山岩的喷发时间大致相同.大盛群田家楼组下部火山岩年龄95Ma,与石前庄组上部层位相当,说明大盛群与青山群为交叉对应关系.淄博群坊子组中的火山岩年龄120.1Ma和105.7Ma,山东可能不存在侏罗纪火山岩.     

满洲里地区灵泉盆地中生代火山岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义

本文对满洲里地区灵泉盆地中生代火山岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学研究,以便对其岩石成因和区域构造演化给予制约。研究区内9个代表性火山岩中的锆石均呈自形-半自形晶,显示出典型的岩浆生长环带或条痕状吸收,结合其高的Th/U比值(0.25~7.78),暗示其岩浆成因。测年结果表明,研究区中生代火山岩可分为3期,分别以中侏罗世(约166Ma)塔木兰沟组玄武岩类、早白垩世早期(约142Ma)吉祥峰组流纹岩类和早白垩世晚期(约125Ma)上库力组流纹岩类和伊列克得组玄武岩类为代表。中侏罗世(塔木兰沟组)火山岩具有富碱、高钾和高的La/Yb、La/Nb、Hf/Sm、Nb/U和Ce/Pb比值,以及富集大离子亲石元素(LILEs)、轻稀土元素(LREEs)和亏损Nb等特征,暗示其形成应与陆壳加厚之后的岩石圈伸展作用有关;早白垩世早期(吉祥峰组)火山岩具有高硅、富碱、富K、Rb、Th及低Al、Mg、Ca、Ni、Cr、Ti等特点,类似于A型流纹岩,揭示其形成于陆内伸展环境;早白垩世晚期火山岩具双峰式组合特点,基性端元具有富碱、高钾、高度富集LILEs和LREEs,类似于钾玄质玄武岩,而酸性端元显示A型流纹岩特点,揭示该期火山岩应形成于一种与裂谷发育过程相似的强烈引张环境。结合区域中生代火山岩的空间展布特征,认为中-晚侏罗世和早白垩世早期火山岩的形成应与蒙古-鄂霍茨克缝合带的演化有关,而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相联系。     

松辽盆地早白垩世火山岩地球化学特征及其构造意义

松辽盆地早白垩世发育基性岩类的橄榄玄武岩、玄武岩,中性岩类的玄武安山岩、安山岩、粗安岩,酸性岩类的粗面岩、粗面英安岩、英安岩和流纹岩。早白垩世火山岩都具有大离子亲石元素(LILE)、轻稀土元素(LREE)相对富集的特征,并具有较低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值和较高的(~(143)Nd/~(144)Nd)_i值。基性岩类Ce/Nb=1.92～8.31,Th/Nb=0.08～0.44,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7031～0.7047,ε_(Nd)(t)=+1.7～+5.2;中性岩类Ce/Nb=3.70～15.80,Th/Nb=0.34～2.58,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7040～0.7054,ε_(Nd)(t)=0～+3.0;酸性岩类Ce/Nb=4.29～15.80,Th/Nb=0.11～1.02,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7038～0.7066,ε_(Nd)(t)=+1.0～+3.3。基性岩类岩浆主要来自被富集了的亏损地幔源的部分熔融,受混染程度很小;中性岩类岩浆源于年轻地壳组分被来自亏损地幔岩浆的再次部分熔融;酸性岩类浆岩可能主要来自源于亏损地幔的初生地壳部分熔融,并受到了上地壳的混染。晚侏罗世-早白垩世,由于蒙古-鄂霍次克洋关闭引发强烈的挤压造山后,发生的岩石圈拆沉作用致使来自亏损地幔的岩浆熔融上涌导致岩石圈主动伸展拉张,地表则表现出大规模的裂谷断陷作用和大范围的火山活动。这个阶段的伸展拉张以主动拉张为主。     

华北克拉通中、新生代典型火山岩的岩石成因：Hf同位素新证据

本文首次报道了华北克拉通中、新生代典型火山岩（碱性玄武岩、拉斑玄武岩和高镁安山岩）的高精度Hf同位素数据。结果表明，这些中、新生代火山岩具有完全不同的Hf同位素组成，即具有很宽的εHf（t）（-18．4～9．6）变化范围，并和Nd同住素有很好的正相关性。其中新生代昌乐-临朐地区和晚白垩世碱锅（～105Ma）地区的碱性玄武岩具有高Hf同位素（εHf（t）=6．8～9．6）和高Nd同位素组成（εd（t）=0．4～4．9），表明其来源于亏损的软流圈，代表未分异无混染的原始岩浆组成；早白垩世方城（125Ma）碱性玄武岩和拉斑玄武岩具有极低的Hf同位素（εNd（t）=-15．6～-18．4）和低Nd同住素组成（εNd（t）=-12．8--4．4），代表了富集的大陆岩石圈地幔的Hf同位素组成；乌拉哈达（142Ma）地区的高镁安山岩具有较低的Hf同位素（εHf（t）=-2．1～-2．6）和低的Nd同位素组成，代表古老难熔的岩石圈地幔橄榄岩与俯冲的地壳物质相互作用的结果。玄武岩中较大的Hf同位素组成范围（εHf（t）／εNd（t）〉1）说明Hf同位素比Nd同位素具有更好的源区示踪结果。     

桂西南早中生代酸性火山岩年代学和地球化学:对钦-杭结合带西南段构造演化的约束

出露于钦-杭结合带西南段的早中生代酸性火山岩,主要沿着桂西南十万大山中新生代盆地两侧分布。其中出露于盆地北西侧的上-中三叠统北泗组火山岩主要由长英质熔岩(玄武安山岩、英安岩和流纹岩)夹火山碎屑岩(主要为集块熔岩、角砾熔岩、凝灰熔岩、熔结角砾凝灰岩和熔结凝灰岩)等岩石组成,获得英安岩锆石 SHRIMP U-Pb谐和年龄为246±2Ma;而出露于盆地南东侧的三叠系板八组火山岩主要由流纹岩夹珍珠岩、凝灰熔岩、集块熔岩和流纹质凝灰岩组成,获得流纹岩锆石 SHRIMP U-Pb谐和年龄为250±2Ma。主量、微量元素及Sr-Nd同位素地球化学研究表明,这些火山岩属于典型的过铝质高钾钙碱性火山岩系,表现出富集大离子亲石元素(如K、U、Ba、Rb和Th)和轻稀土元素,而Nb、Ta、P和Ti 等高场强元素和重稀土元素明显亏损,并具有较高的锶同位素初始比值((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.713929~0.722178)和较低的ε_Nd(t)值(-10.33~-9.02),反映其具有俯冲消减作用形成的岛弧型火山岩地球化学特征。结合本区存在有早古生代MORB型变质基性火山岩和二叠纪弧后扩张中心环境形成的E-MORB型玄武岩的资料表明,扬子板块和华夏板块结合带(称之为钦-杭结合带)西南段有古生代洋盆的存在,该洋盆的俯冲消减过程一直延续至中三叠世的印支运动导致扬子板块和华夏板块发生碰撞才终止。     

华北地区晚中生代重大构造转折的地质证据

华北地区在侏罗纪和白垩纪分别发生了两次不同性质的岩浆活动,早期形成一套高锶石英闪长岩,另一期为钾玄岩系。两套岩石分别代表地壳加厚和减薄的构造背景,两次岩浆活动的转折期大致在130Ma左右,此外,华北地区自垩纪广泛分布的碱性岩同样表明区域内在白垩纪曾发生过强烈的岩石圈伸展作用。这一地质特征与区内盆地地震剖面、造山带构造活动年龄、变质核杂岩的年龄、早向坚世太平洋板块运动方向和运动速率的改变以及郯庐断裂左旋运动年龄等地质资料相佐证。因此华北地区岩石圈减薄作用主要发生在早向垩世时期,晚侏罗世——早白垩世是华北地区中生代重大构造发生的转折点。     

七宝山早白垩世火山岩地球化学特征及其构造意义

七宝山晚中生代火山岩位于郯庐断裂带山东段管帅盆地东缘,出露于青山群八亩地组中。本文通过对火山岩样品TYS48和TYS52中锆石LA-ICP MS U-Pb测年,获得其年龄分别为120.1±0.6Ma和118.5±1.1 Ma,显示该区火山岩为早白垩世岩浆活动的产物。研究区火山岩SiO2含量为56.02％～66.45％,富钠、富碱、偏碱性（σ平均为4.01）,为一套高钾钙碱性系列的火山岩。与区内埃达克质岩相比,除TYS49样品外,其余样品均具有较低的MgO含量为（0.52％～2.02％）和Mg#（16～42）。地球化学特征显示,火山岩富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素（HFSE）和重稀土元素,具有弱的Eu负异常（δEu平均为0.85）; 具有富集的Sr-Nd-Pb同位素组成：87Sr/86Sr(t)=0.7084～0.7098,εNd(t)=-20.4～-16.2,206Pb/204Pb(t)=16.44～17.19,207Pb/204Pb(t)=15.39～15.47, 208Pb/204Pb(t)=36.82～37.65。研究表明,在郯庐断裂带伸展活动和岩石圈减薄背景之下,软流圈物质上涌使得地温升高而造成下地壳部分熔融,熔融的下地壳与岩石圈地幔相互作用形成了七宝山火山岩。断裂带的存在与活动,对华北克拉通可能具有破坏作用,使得岩石圈的稳定性和整体性遭到破坏,从而成为华北岩石圈减薄中的有利位置。     

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。