敦化-密山断裂带的平移距离:来自松嫩-张广才岭-佳木斯-兴凯地块古生代-中生代岩浆作用的制约

敦化-密山断裂带是郯庐断裂北段的重要分支之一,其大规模左行走滑发生的时限以及平移距离一直存在较大争议。本文系统地总结了松嫩-张广才岭地块东缘、佳木斯地块以及兴凯地块之上古生代-中生代火成岩的锆石U-Pb年代学资料,结合其空间分布特征,对敦化-密山断裂带的平移时限及距离提供了制约。研究表明,松嫩-张广才岭地块东缘与兴凯地块在古生代-中生代期间具有类似的岩浆活动历史,两个地块之上该时期的岩浆作用可以划分为8个主要期次:中-晚寒武世(ca.500~516Ma)、早奥陶世(ca.480~486Ma)、晚奥陶世(ca.450~456Ma)、中志留世(ca.426~430Ma)、早二叠世(ca.285~292Ma)、晚二叠世(ca.255~260Ma)、晚三叠世(ca.202~210Ma)和早侏罗世(ca.185~186Ma)。相比之下,佳木斯地块中的古生代-中生代早期岩浆事件则集中在晚寒武世(~492Ma)、晚泥盆世(~388Ma)、早二叠世(~288Ma)、晚二叠世(~259Ma)和早侏罗世(~176Ma),而晚奥陶世-志留纪和晚三叠世的岩浆活动在佳木斯地块未见报道。早白垩世晚期(ca.105~110Ma)和晚白垩世(ca.90~94Ma)的岩浆活动在三个地块均存在。上述结果表明兴凯地块东缘与松嫩-张广才岭地块东缘在早古生代经历了共同的地质演化历史,而中生代早期,兴凯地块西缘与松嫩-张广才岭地块东缘经历了同样的岩浆作用历史。上述结果暗示,敦化-密山断裂可能经历了至少两次平移,分别发生在中-晚二叠世-早三叠世和中-晚侏罗世-早白垩世,推测其总的平移距离约400km。结合研究区中生代期间的构造演化历史,敦化-密山断裂中生代的左行平移应与中-晚侏罗世-早白垩世期间古太平洋板块(Izanagi板块)的斜向俯冲相联系。     

兴凯地块伊曼群的形成时代与物源：碎屑锆石与岩浆锆石U-Pb年代学证据

本文对出露在兴凯地块南部伊曼群的变沉积岩和侵入其中的火成岩进行了系统的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素研究,旨在查明伊曼群的形成时代与物源,并讨论侵入岩的成因和构造背景。伊曼群二云母片岩中锆石呈自形-半自形,显示典型的岩浆生长环带,暗示其岩浆成因。定年结果表明:100个碎屑锆石分析点给出了555～1322Ma的年龄区间,主要峰值年龄为555Ma、612Ma、700Ma、739Ma、769Ma、839Ma、936Ma;其中约533Ma的锆石ε_(Hf)(t)值介于-4.1～+3之间,二阶段模式年龄t_(DM2)介于1305～1755Ma之间;700～839Ma的锆石ε_(Hf)(t)值介于-3.7～+7.8之间,二阶段模式年龄t_(DM2)介于1246～1907Ma之间。侵入伊曼群的白云母二长花岗岩的定年结果显示为443±3Ma,此年龄对应ε_(Hf)(t)值介于-17.6～-4.2之间,二阶段模式年龄t_(DM2)介于1688～2529Ma之间。结合二云母片岩中碎屑锆石的最小年龄以及穿切其中花岗岩的形成时代,可以判定伊曼群二云母片岩的形成时代介于443～555Ma之间,应为新元古代晚期至晚奥陶世之间。基于伊曼群中碎屑锆石的年龄众数及与区域岩浆事件的对比,伊曼群的沉积物源主要来自松嫩地块和佳木斯地块的新元古代火成岩。此外,白云母二长花岗岩显示出埃达克岩的地球化学属性,岩浆源于加厚下地壳的部分熔融,暗示晚奥陶世研究区可能发生了陆壳加厚事件。     

东北亚中生代火山岩的地球动力学意义

东北亚中生代火山岩可划分为陆内环状火山岩带、纬向火山岩带和陆缘北北东向火山岩带,本文通过对俄罗斯、蒙古、中国东北、日本和朝鲜半岛在内的东北亚中生代火山岩分布图的编制,以及火山岩地球化学对比研究,认为东北亚中生代火山岩是古亚洲洋构造域向太平洋构造域转换时期,深部地幔地球化学过程以及东亚大陆与古太平洋板块相互作用的产物。在晚古生代至早中生代古亚洲构造域的闭合和欧亚大陆形成过程中,古亚洲域冷板块向地幔深部潜入而引发的热地幔柱的上升,是东北亚中生代大地构造演化和岩浆作用的重要控制因素。     

大兴安岭中生代玄武岩的地球化学特征：壳幔相互作用的证据

大兴安岭中生代玄武岩类由北区碱性系列岩石和南区亚碱性系列岩石组成, 主要活动时期为晚侏罗世至早白垩世, 在时间、空间上显示大体呈北北东向展布的环状 “热向斜构造”。北区碱性系列岩石高度富集轻稀土元素和大离子亲石元素, 其丰度类似于板内碱性玄武岩, 但明显亏损高场强元素这一特点又类似于火山弧钙碱性玄武岩。南区亚碱性系列岩石强烈亏损高场强元素的特征类似于火山弧钙碱性玄武岩, 但轻稀土元素和大离子亲石元素富集程度又类似于洋中脊拉斑玄武岩和岛弧拉斑玄武岩。显然, 大兴安岭中生代玄武岩系列显示地球化学双重性, 也就是既有板内特征又有火山弧特征, 既有富集特征又有亏损特征。这种地球化学双重性表明, 大兴安岭地区存在若干不同性质的地幔源： 富集性的、亏损性的、过渡性的地幔源。解释一个地区存在多元地幔源区模式的最佳方案是地幔柱。这种包含富集成分和亏损成分的地幔柱源区的形成是与古生代地质时期古亚洲域闭合过程中俯冲洋壳与亏损地幔相互作用的动力学、地球化学过程有关。     

大兴安岭北部伊列克得组玄武岩的地球化学特征

大兴安岭北部伊列克得组玄岩类具有富碱（Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ〉６．３７％）、高Ｋ２Ｏ（２．６２％～３．１１％）,高Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ比值（０．７～０．８）和Ｔｈ／Ｔａ、Ｃｅ／Ｎｂ、Ｔａ／Ｎｂ比值,以及强烈富集大离子亲石元素（ＬＩＬＥ）和轻稀土元素（ＬＲＥＥ）的特征,属于钾玄质系列,低Ｓｒ／Ｎｄ比值（１３～１７．５）的特征类似于洋岛玄武岩,但其Ｔａ／Ｈｆ,Ｔｈ／Ｔａ比值特征及与Ａ型花岗岩共生等特征表明,钾玄     

古太平洋板块在欧亚大陆下的俯冲历史:东北亚陆缘中生代-古近纪岩浆记录

系统总结了东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩的岩石组合、地球化学特征及其空间变异,讨论了中生代多构造体系影响的时空范围以及古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的起始时间及其俯冲历史.东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩可划分为九期:早-中三叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期、早白垩世晚期、晚白垩世和古近纪.东北亚陆缘三叠纪埃达克质岩石、双峰式火山岩、碱性岩、A-型花岗岩和A-型流纹岩的形成主要与古亚洲洋闭合及闭合后的伸展作用有关,而额尔古纳-兴安地块上三叠纪钙碱性火成岩组合揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生.三叠纪期间,东北亚陆缘处于被动陆缘背景;东北亚陆缘早侏罗世钙碱性火成岩具有弧型火成岩的地球化学特征,陆内为双峰式火成岩和A-型花岗岩组合,自陆缘向陆内火成岩成分极性变化与早侏罗世陆缘增生杂岩一起,揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用始于早侏罗世;东北亚陆缘普遍缺少中侏罗世-早白垩世早期(主要为晚侏罗世)岩浆作用,结合早白垩世陆缘增生杂岩低纬度的生物组合与碎屑锆石年龄组合,暗示该阶段东北亚陆缘与古太平洋板块之间主要处于走滑的构造属性;东北亚陆缘广泛分布的早白垩世晚期钙碱性火山岩、I-型花岗岩和埃达克质岩石指示古太平洋板块向东北亚开启大范围低角度俯冲作用;东北亚陆缘晚白垩世-古近纪火成岩分布范围向东明显缩小,并且由陆内向沿海地区迁移,指示欧亚大陆向东漂移和古太平洋俯冲板块逐渐回撤的构造过程.     

内蒙古阿尔山绿水碱长花岗岩锆石U——Pb 年龄、地球化学特征及构造意义

绿水碱长花岗岩锆石的LA--ICP--MS U--Pb 同位素测试结果为139. 4 ± 1. 6 Ma,表明其形成于早白垩世。地球化学特征显示绿水碱长花岗岩属于弱过铝质高钾钙碱性A2 型花岗岩,具高硅、高碱和低CaO、Fe2O3、MgO 和P2O5 特征; 轻稀土元素( LＲEE) 富集,重稀土元素( HＲEE) 相对亏损,铕具有明显的负异常; 高场强元素Zr、Hf 和大离子亲石元素Ｒb、Th、U 及K 相对富集,Ba、Nb、Ta、 Sr 和P 具明显的亏损。结合区域地质资料,认为这些碱长花岗岩的形成可能与古太平洋板块俯冲导致的加厚岩石圈拆沉后伸展环境有关。     

佳木斯地块东北缘早二叠世六连岩体的岩浆混合成因：岩相学、年代学和地球化学证据

本文报道了佳木斯地块东北缘六连岩体中主岩花岗闪长岩和暗色微粒包体的岩相学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学以及锆石Hf同位素资料,以确定该岩体的形成时代、岩石成因及其构造属性。主岩花岗闪长岩和暗色微粒包体中角闪辉长岩分别获得了284Ma 和278Ma 的成岩年龄,表明六连岩体形成于早二叠世而非前人认为的晚印支期。包体具有岩浆结构,部分包体存在塑性流变特征,包体中可见淬冷边、反向脉和针状磷灰石,包体和主岩中均发育矿物异常共生或不平衡结构,结合主岩和包体的年代学和地球化学特征可以判定六连岩体为早二叠世岩浆混合作用的产物。全岩地球化学和锆石Hf同位素特征揭示出,六连岩体中主岩和包体的原始岩浆分别起源于新元古代增生的深部陆壳基性火成岩和受俯冲流体交代的亏损地幔楔的部分熔融。结合同时代火成岩组合的空间变异特征以及区域构造演化历史,认为佳木斯地块东北缘早二叠世六连岩体形成于活动大陆边缘环境,其地球动力学机制与佳木斯地块东侧古洋板块的西向俯冲作用有关。     

佳木斯地块东部二叠纪锦山花岗杂岩体的成因及其地质意义

报道了佳木斯地块东部锦山花岗杂岩体的锆石LA-ICPMS U-Pb定年结果、全岩地球化学和锆石Hf同位素特征,确定了花岗质岩石的形成时代、源区性质及其地球动力学背景,同时也为中亚造山带东段的构造演化提供重要线索。花岗岩的锆石主要呈自形—半自形晶,发育显著的震荡生长环带,w(Th)/w(U)值在0.12~1.20之间,显示其典型的岩浆成因。测年结果表明这些花岗质岩石形成于早—中二叠世(260~278 Ma)。地球化学特征显示:花岗质岩石w(SiO2)值为66.75%~70.10%,w(Na2O)值为4.40%~5.23%,w(K2O)值为0.77%~2.80%,w(K2O)/w(Na2O)值为0.18~0.61,A/CNK值为0.97~1.14;这些岩石富集大离子亲石元素(Rb、Ba和K),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Zr、Ti和Hf)。锆石原位Hf同位素分析显示,花岗岩的εHf(t)值介于-0.8~7.7之间,两阶段Hf模式年龄介于953~1 578Ma之间。该区花岗质岩石属于偏铝质—弱过铝质的低钾—中钾钙碱性I型花岗岩,原始岩浆起源于中—新元古代增生的下地壳物质的部分熔融。结合区域研究资料,研究区内早—中二叠世花岗岩就位于活动大陆边缘环境,其形成可能与佳木斯地块东侧古大洋板块的西向俯冲作用有关。     

龙镇地区花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素及地质意义

龙镇地区花岗岩位于大、小兴安岭的结合部,属于兴安地块与松嫩地块中的A-I型花岗岩带;该区各岩体岩石类型基本相同,主要为花岗闪长岩和二长花岗岩,地球化学特征显示为高钾钙碱性系列的I型花岗岩。花岗岩中锆石的LA-ICP-MSU-Pb年代学分析结果表明,正达山岩体形成于320～315Ma,模拉布山岩体形成于169±3Ma,朝阳林场岩体形成于187～171Ma。这些花岗质岩浆的就位分别与古生代时期古亚洲洋闭合过程中的块体拼合作用及中生代古太平洋的构造演化有关。Hf同位素成分特征表明,两期花岗岩的源岩均为新元古代-显生宙期间亏损地幔来源的火成岩。结合已发表的Sr-Nd-Hf同位素资料,本文认为兴安地块大陆地壳增生的时间主要为新元古代-显生宙,这与松嫩地块一致,而明显晚于额尔古纳地块的地壳增生时间(中-新元古代),从而揭示了它们不同的地壳演化历史。