大兴安岭西盆地群域构造与地球物理场综述

中国东北地区大兴安岭西侧盆地群包括漠河盆地、根河盆地、拉布达林盆地、海拉尔盆地和二连盆地等,蕴藏着丰富的中、新生代油气资源.为研究该盆地群域古生代、中新生代构造演化,综合建立盆地群域地球动力学模型,补充东北亚构造演化理论,本文综述该盆地群域受控的区域构造与深部构造背景、盆地群构造特征与性质、主要控盆断裂特征、盆地群油气条件比较以及盆地群域已完成并取得重要结果的地球物理工作.归纳已有主要认识和研究结果:(1)对大兴安岭西侧的盆地群起构造控制作用的构造带包括蒙古—鄂霍茨克洋缝合带、西拉木伦河缝合带、黑河—贺根山缝合带、塔原—喜桂图缝合带、西太平洋板块俯冲带,以及额尔古纳—呼伦断裂和得尔布干断裂.(2)二连盆地、海拉尔盆地和漠河盆地的盆地构造轴向与蒙古—鄂霍茨克洋缝合带走向相关;而且三个盆地内的一级构造单元走向(隆起、坳陷和推覆带)也具有这类特点.(3)几个地学断面的综合地球物理研究表明,大兴安岭西侧盆地群岩石圈地幔厚度自北向南变厚,南部盆地基底与华北地台基底表现类似;盆地群基底电性结构因受到软流圈热物质作用可能在继续演化.(4)在盆地沉积地层方面,漠河盆地的下部是侏罗系陆相煤系地层,上部是白垩系火山岩地层;海拉尔盆地由下侏罗统的铜钵庙组、南屯组,上侏罗统的大磨拐河组和下白垩统的伊敏组共同组成扎赉诺尔群,厚约3000m;二连盆地中生代地层中,中下侏罗统主要为含煤建造,上侏罗统为火山岩建造,下白垩统主要为含油建造和含煤建造,上白垩统为砂砾岩建造.(5)盆地群整体勘探程度较低.基于上述研究结果,需要进一步研究的科学问题包括:由本研究区的地球物理、构造地质、石油地质等多学科的综合研究,解决研究区受控的区域构造应力场所包括的因素及其作用,以及在岩石圈尺度上三维空间的地球物理场表征;深部构造对盆地群域构造的作用;从晚古生代到中新生代研究区构造演化特点及其依据;从北至南约1650km长的盆地群域构造差异与依据;盆地群(域)油气条件与毗邻的松辽盆地在构造成因上的差异.     

内蒙古东珺铅锌银矿床成矿机制的热力学相图研究

大兴安岭广泛分布与岩浆热液作用有关的铅锌多金属矿床,对于该类型矿床中成矿物质的运移沉淀机制和矿物共生组合的研究是揭示成矿机制的关键。本文选取了大兴安岭成矿带东珺典型中高温岩浆热液型铅锌银矿床,通过对该矿床进行详细的野外地质调查和镜下矿物共生组合的研究,结合流体包裹体的显微测温研究,激光拉曼测试和H-O同位素测试,选择了方铅矿、闪锌矿和黄铁矿三种主要金属硫化物进行了热力学平衡的相关计算,依据包裹体显微测温结果选取了473K、513K、553K、593K四个温度截面绘制了热力学Eh-pH、lg[Pb~(2+)]-pH和lg[HS~-]-pH相图。结果显示随着热液成矿过程的不断演化,主要金属硫化物及其共生组合由Py(Ⅰ)→Py(Ⅱ)+Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅰ)→Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅰ)→Gn(Ⅰ)+Sp(Ⅱ)→Gn(Ⅱ)+Sp(Ⅱ)→Gn(Ⅱ)。流体沸腾、流体混合和水岩反应是东珺铅锌银矿床的主要成矿机制,由此引发的温度、离子活度、Eh和pH的变化对于成矿物质的运移沉淀和硫化物共生组合的形成具有重要的控制作用,东珺矿床热液成矿期主要金属硫化物及其共生组合的形成是多因素协同作用的结果。此研究对于解释大兴安岭典型热液型铅锌多金属矿床的运移沉淀机制和矿物共生组合特征具有重要的指导意义。     

青海共和盆地早全新世古风向重建及其对黄土物源的指示

青藏高原东北部地处黄土与沙漠的过渡地区,在冰期-间冰期旋回中受中纬西风与东亚季风环流的交替控制,曾发生大范围的沙漠进退,是黄土高原重要的潜在物源区。恢复该区地质历史时期的大气环流格局可为重建东亚地区的环境面貌、探讨黄土高原的物源区、检验东亚地区古气候模拟结果的有效性等方面提供重要依据。但目前对高原东北部的古大气环流特征却鲜有研究。青藏高原东北部保存有一系列的古沙丘,可为古大气环流的重建提供直接依据。本文选取青海共和盆地一处代表性新月形古沙丘开展光释光测年研究,并通过其平面形态和前积层产状恢复了当时的古风向。结果表明:共和盆地的风沙活动自早全新世以来开始显著减弱,此时近地面盛行与现今风向一致的西北风。前人的研究揭示出青藏高原东北部在冰期时很可能盛行西风,并存在广泛的荒漠化,因而很可能是黄土高原冰期时重要的物源区之一。而本研究指示,该区的盛行风向在早全新世以来转变为西北风,且荒漠范围显著退缩,导致其全新世不再是黄土高原的物源区。青藏高原东北部的盛行风向和荒漠范围在冰期-间冰期旋回中的这种变化,为理解黄土高原的粉尘物源在空间和冰期-间冰期旋回上的变化提供了依据。     

大兴安岭克什克腾旗二叠系中统哲斯组岩石地层及形成环境

大兴安岭克什克腾旗二叠系中统哲斯组灰岩中发现牙形石化石,根据其常见分子Mesogondolella neoprolongata及Wardlawella jisuensis的形成时代,将哲斯组地层时代确定为中二叠世晚期。哲斯组一段地层中富含海相化石,平行层理、粒序层理发育,并具有粗砂岩—细砂岩—泥岩、细砂岩—泥岩—灰岩沉积旋回特点,表明是在扰动条件下形成的产物。哲斯组二段沉积环境从下向上逐渐减弱,并伴有凝灰质的出现,表明附近发生过火山活动,推断该区属活动型的沉积建造—大陆岛弧环境。哲斯组地层时代的确定及形成环境分析为大兴安岭地区上古生界岩石地层划分提供了新资料,对于进一步研究该区地层层序特征、地层格架及区域地层对比具有地质的重要意义。     

大兴安岭北段三根河林场新民组流纹岩锆石U－Pb定年及地球化学特征

三根河林场新民组火山岩主要由流纹岩、流纹质熔结凝灰岩组成,U－Pb定年结果表明流纹岩形成于165.71±0.83 Ma的中侏罗世.岩石地球化学分析结果显示,SiO₂含量71.05%～76.77%,Na₂O+K₂O含量6.66%～8.49%,铝饱和指数（A/CNK）1.02～1.17,相对富硅、碱、过铝质,稀土元素总量中等,轻、重稀土元素分馏明显,具有较强的Eu负异常（δEu=0.39～0.66）和Dy负异常,大离子亲石元素Ba、Sr相对亏损,高场强元素Th、U相对富集,Nb、Dy、Ti相对亏损,岩石具有A型流纹岩的特征.岩石地球化学研究表明,岩浆来源于地壳物质的部分熔融作用.空间上,新民组沿大兴安岭火山岩带中北段均有分布,显示大兴安岭火山岩带于中侏罗世处于张性构造环境.     

大兴安岭满归地区变中酸性火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

对大兴安岭满归地区新元古界—下寒武统大网子组变中酸性火山岩进行锆石U-Pb同位素年代学研究,探讨其形成时代及地质意义。大网子组由变安山岩、变英安岩、变流纹岩和少量变晶屑凝灰岩组成,缺少板岩、变砂岩、片岩等沉积岩夹层。通过对变安山岩进行锆石U-Pb同位素年龄测定,获得其锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(199±1) Ma,表明大网子组变中酸性火山岩形成于早侏罗世早期,非前人认为的形成于新元古代—早寒武世。额尔古纳地块早侏罗世火山岩为漠河盆地提供了物源,表明额尔古纳地块在早侏罗世处于火山-岩浆弧构造背景。该研究为蒙古—鄂霍茨克洋闭合过程中的地球动力学研究提供了新资料。     

大兴安岭中段早二叠世A型花岗岩成因及对扎兰屯地区构造演化的制约

本文通过对大兴安岭中段扎兰屯地区早二叠世花岗岩进行岩石学、年代学及地球化学分析,揭示早二叠世花岗岩的成因和构造背景,探讨贺根山-黑河缝合带中段晚古生代构造演化特征。早二叠世花岗岩主要由二长花岗岩和碱长花岗岩组成,形成年龄为289～298Ma。样品的高硅、高铝、低P_2O_5、低CaO、低MgO的岩石地球化学特征及较低的FeO/MgO比值和低的Ba、Sr、Eu组分,表现出A型花岗岩的岩石地球化学特征;此外,样品的低Sc、Ni、Co、V含量及Nb/Ta(488～219)和Zr/Hf比值(832～291)表明研究区早二叠世花岗岩岩浆是壳幔物质混合作用的产物。早二叠世A2型花岗岩形成于伸展环境,说明早二叠世之前兴安地块与松辽地块已完成拼贴,早二叠世期间贺根山-黑河缝合带在扎兰屯地区处于碰撞拼贴以后的后碰撞伸展环境。     

大兴安岭南部二叠系—三叠系界线及沉积环境演化

北方陆相二叠系—三叠系界线研究是界线地层研究的重要问题之一,对采自内蒙古巴林右旗幸福之路组二段建组剖面的安山质岩屑晶屑凝灰岩开展锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,结果为(255.5±1.1)Ma,火山岩上部多个层位粉砂质泥岩中发现孢粉化石,计17属20种,时代为晚二叠世—早三叠世,推断幸福之路组的时代为晚二叠世—早三叠世,大兴安岭地区二叠系—三叠系界线在幸福之路组内部,二者为整合接触。幸福之路组以红层做为划分标志,岩性为正常沉积碎屑岩夹火山岩,见大量泥灰岩夹层、钙质结核及干裂现象,反映了炎热、干燥及强氧化条件的气候环境,大兴安岭地区晚二叠世晚期(幸福之路组二段下部)就已出现反映干旱气候的红层沉积,与相邻的华北及新疆准噶尔盆地相似。     

大兴安岭南段赛罕乌拉石海剖面分析及其与蒙山拦马墙石河结构对比

石海（石河/冰石河）作为冰缘地貌的重要标志之一,在国内地学界尚未引起足够的重视,以至于缺少介绍石海结构特征的中文文献,更未建立判别标准,在地貌认知阶段就发生很多误判。为了揭示石海的剖面结构特征,笔者等对位于大兴安岭南段的赛罕乌拉国家级自然保护区乌兰坝石海首次进行了开挖解剖,从而归纳了原生石海的基本结构特征：岩块棱角鲜明,呈镂空状堆积,岩块直径总体上上大下小。根据野外调查确认,赛罕乌拉海拔1800 m以上的区域至少还存在着局部现代石海,也就是说,还残存着不连续冻土带,而且保持年平均气温0℃左右的气候环境。根据赛罕乌拉现今气候记录和石海分布,笔者等估算了全新世初期赛罕乌拉石海开始发育时的地表温度在0~-4℃,而今天年平均气温已经升高到2℃,升温幅度2~6℃。根据赛罕乌拉石海剖面结构特征,笔者等对山东蒙山石河进行了结构对比,认为二者剖面结构基本一致,排除了前人近年来争议明显的冰川侧碛堤和泥石流成因说。结构对比揭示山东蒙山境内全新世早期至少局部存在过冰缘气候环境,而这也为山东境内更新世冰川地貌研究提供了重要的信息。此外,本研究也为中国冰缘地貌解剖和资源调查提供了一个可以参考的研究实例。     

大兴安岭中南段构造岩浆岩带深部地质成矿作用

大兴安岭中南段位于索伦—西拉木伦断裂带与嫩江—白城断裂带交汇域,区内大规模岩浆活动、成矿作用与深部地质活动密切相关。深部地球物理研究成果显示：该区域上地幔存在埋藏较浅的低速、低阻、高热异常体,推断应是深部软流体局部上涌的显示;下地壳存在低密度、低速、高导层,推断是因软流体上涌,诱发下地壳重熔,形成所谓下地壳热流体引起。总之该区域软流层厚度大,热活动性强是引起大规模的岩浆活动及多金属矿床集中分布的深部地质因素。而古生代古亚洲洋洋壳俯冲消减,华北板块、西伯利亚板块陆—陆碰撞拼接及至中生代晚期太平洋板块俯冲作用是引起软流层上涌、下地壳重熔等强烈的壳幔相互作用之源动力。