中國東北早古生代造山帶的形成與演化

中國東北早古生代造山帶的形成與演化

0中日造山帶的構(gòu)造背景中國東北部及其周邊地區(qū)，包括俄羅斯遠東的周邊地區(qū)，傳統(tǒng)上被認為是中亞造山帶的最東端，位于華北板塊和西伯利亞板塊之間。前人曾針對該區(qū)進行了包括構(gòu)造劃分和演化,沉積學(xué),巖漿活動,構(gòu)造變形,古生物地理學(xué),古地磁學(xué)等多方面的研究1中國東北部的非年齡構(gòu)造巖漿事件1.1興凱地塊的年齡佳木斯地塊是中亞造山帶在中國東北的一個重要構(gòu)造單元佳木斯地塊主要包含4個巖石組合:1)麻山群,是在早古生代(約500Ma)產(chǎn)生的變質(zhì)的麻粒巖相興凱地塊被認為是由一個前寒武紀(jì)變質(zhì)基底組成,被古生代到中生代的碳酸鹽巖、碎屑巖以及火山巖覆蓋最新研究的數(shù)據(jù)筆者最近研究的該區(qū)變質(zhì)和碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)已分別列于圖3。其中圖3a中包括佳木斯地塊的麻山群和興凱地塊的虎頭雜巖樣品共186次分析。這些數(shù)據(jù)基本是諧和年齡,年齡區(qū)間為480~1800Ma(圖3a)。其中101次鋯石的分析結(jié)果分布在500Ma左右,得到的加權(quán)平均年齡1.2春縫合線北地區(qū)松遼地塊位于中國東北的中部(圖1,2),區(qū)域范圍包括賀根山—黑河斷裂以東、黑龍江高壓藍片巖帶以西、西拉沐倫河—長春縫合線以北的廣大地區(qū),并具體劃分為中部的松遼盆地,東北部的小興安嶺和東部的張廣才嶺等。松遼盆地分布面積約26萬km幸運的是,在松遼地塊北部出露有變質(zhì)基底巖石(圖2),主要為高級變質(zhì)片麻巖和古生代地層(包括寒武—泥盆系和石炭—二疊系的巖石)。其中變質(zhì)沉積巖由云母片巖、千枚巖、板巖、石英巖和變質(zhì)砂巖組成,與松遼盆地下部鉆孔資料所獲得的巖性相似1.3圖2,2興安地塊位于賀根山—黑河斷裂以西、新林—喜貴圖斷裂北東、西拉沐倫河—長春縫合帶以北的楔形區(qū)域(圖1,2)。興安地塊巖石主要包括4個系列:“興華渡口群”變質(zhì)雜巖(興華渡口雜巖),早古生代輝長巖和花崗巖,古生代地層以及中生代、新生代地層和火山巖根據(jù)最近的研究成果,興華渡口雜巖是由矽線石榴片麻巖、角閃斜長片麻巖、大理巖和長英質(zhì)片巖組成的孔茲巖系,變質(zhì)程度可達高角閃巖—麻粒巖相1.4額爾古納地段額爾古納地塊西鄰蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造帶(圖1,2),以新林—喜貴圖斷裂與興安地塊分割。一些學(xué)者認為額爾古納地塊與中蒙古地塊和圖瓦地塊相連由于中生代花崗巖和火山巖廣泛分布,前寒武紀(jì)變質(zhì)基底巖石在額爾古納地塊主要出露于最北部的北極村和漠河之間,南部的紅旗林場—滿歸一帶額爾古納地塊的變質(zhì)基底巖石主要由矽線石榴片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖以及碳酸鹽巖組成1.5原巖年齡及巖漿作用佳木斯地塊的麻山群和興凱地塊的虎頭雜巖的鋯石U-Pb年齡基本上可以分為3組興安地塊的興華渡口雜巖的鋯石年齡基本上也可分為3組(圖7b):480~500Ma,峰期年齡約為494Ma,該年齡記錄了高級變質(zhì)事件;530~570Ma,峰期年齡為550Ma和660~970Ma,峰期年齡770Ma,被解釋為興華渡口雜巖的原巖年齡主要為新元古代。額爾古納地塊的漠河雜巖的鋯石U-Pb年齡基本上可歸為2組此外,松遼地塊北部的變質(zhì)基底巖石的鋯石U-Pb年齡和松遼盆地基底巖石非常相似。鐵力地區(qū)4個古生代變質(zhì)沉積巖樣品的碎屑鋯石U-Pb年齡為501~2690Ma,主要集中在501~592Ma,峰期變質(zhì)年齡為515Ma資料顯示,泛非期巖漿作用在東北地區(qū)廣泛分布,并可大致分為2期:510~550Ma的石榴花崗片麻巖和500~460Ma的塊狀花崗巖侵入體。其中510~550Ma的石榴花崗片麻巖主要分布在佳木斯、興安和興凱地塊,在虎頭地區(qū)的2件石榴花崗片麻巖樣品的巖漿鋯石加權(quán)平均晚泛非期的高級變質(zhì)作用發(fā)生在沿西伯利亞克拉通南緣>1000km的帶上2中國北方板塊和西拉克拉通板塊的邊界和縫合時代2.1晚新生代巖石學(xué)數(shù)據(jù)中國北部和西伯利亞克拉通之間的縫合帶閉合的位置和時間至今仍是有爭議的:邵濟安華北板塊、華南板塊和中亞造山帶在早中生代最終拼合之前有著很長不同的巖漿熱事件筆者得到的東北地區(qū)變質(zhì)基底的鋯石年代學(xué)數(shù)據(jù)為東北地區(qū)大地構(gòu)造屬性的判別提供了重要信息2.2古亞洲洋關(guān)閉時間的歷史溯源關(guān)于索倫—西拉沐倫—長春拼合帶的縫合時間也受到了廣泛的探討。最近的研究表明,位于華北板塊和西伯利亞板塊之間古亞洲洋的活動歷史可以追溯到中元古代目前資料顯示,古亞洲洋最終的關(guān)閉時間不早于早三疊世(表1)。新的證據(jù)來自于呼蘭群,色洛河群和青龍村群等構(gòu)造雜巖。根據(jù)一些化石和區(qū)域?qū)Ρ鹊慕Y(jié)果,這些巖石單元曾被認為形成于早古生代筆者認為這些數(shù)據(jù)制約了華北板塊和已經(jīng)拼合的中國東北地塊群碰撞的時間約為230Ma,即早三疊世,這也是華北與西伯利亞板塊最終拼合的時代。3區(qū)域構(gòu)造背景分析筆者定義的吉林—黑龍江高壓變質(zhì)帶(簡稱吉黑高壓帶)包括分布在佳木斯—興凱地塊西緣的黑龍江藍片巖帶與分布在佳木斯—興凱地塊南緣的長春—延吉縫合帶(圖1和圖8)。將上述兩大構(gòu)造帶作為同一構(gòu)造單元考慮的因素包括:1)分布在吉林東部華北板塊北緣的長春—延吉縫合帶為佳木斯—興凱地塊與華北板塊拼接形成,因此不能作為華北與西伯利亞板塊的碰撞縫合線;2)佳木斯—興凱地塊西緣的黑龍江藍片巖帶和南緣的長春—延吉縫合帶應(yīng)形成于統(tǒng)一的大地構(gòu)造背景,因此不能將這兩大構(gòu)造帶分割開來;3)已有地球物理證據(jù)顯示,索倫—西拉沐倫—長春縫合帶并沒有一直延伸到吉林東部的延吉地區(qū),而是終止在敦—密斷裂和佳—依斷裂之間的地區(qū);4)吉林—黑龍江高壓變質(zhì)帶形成于晚三疊—早侏羅世,較索倫—西拉沐倫—長春縫合帶形成時代晚30~40Ma。因此,將分布在佳木斯—興凱地塊西緣的黑龍江藍片巖帶和分布在佳木斯—興凱地塊南緣的長春—延吉縫合帶作為同一構(gòu)造單元考慮,這里命名為“吉林—黑龍江高壓變質(zhì)帶,簡稱吉黑高壓帶”。3.1從北到南的地層分區(qū)黑龍江雜巖沿佳木斯地塊和松遼地塊的邊界分布(圖1,2),從北到南包括蘿北,依蘭,牡丹江3個帶牡丹江磨刀石地區(qū)藍片巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(213±2)Ma和(224±7)Ma3.2黑高壓帶的變質(zhì)時間變質(zhì)時代的上限可以由牡丹江二云母片巖樣品中最年輕的諧和鋯石分析得到。最年輕的巖漿鋯石諧和年齡為(207±3)Ma3.3晚二疊—吉黑高壓帶與太平洋板塊俯沖增生的關(guān)系亞洲大陸東緣的構(gòu)造背景是非常有爭議的。這個區(qū)域被認為是整個顯生宙幾個微陸塊增生演化而來的,造成了復(fù)雜的地塊拼貼最新數(shù)據(jù)表明,黑龍江雜巖原巖年齡為晚二疊—早三疊世(260~210Ma),因此,佳木斯—興凱地塊與其西部松遼地塊和南部華北板塊的最終閉合時代為210~180Ma,其較西伯利亞與中國東北地塊最終對接的開始時代晚大約30~40Ma。因此,認為黑龍江藍片巖帶的形成與西伯利亞和華北板塊的碰撞無關(guān),而與太平洋板塊俯沖關(guān)系密切4由“布列亞地段”向“晚泛非期”建筑的轉(zhuǎn)移前人曾針對東北地區(qū)的構(gòu)造演化提出了相關(guān)的構(gòu)造模型1)500Ma左右,中國東北地塊群(包括額爾古納/興安/松遼/佳木斯/興凱/布列亞地塊)作為西伯利亞克拉通晚泛非期(約500Ma)南緣造山帶的組成部分2)450~300Ma,已經(jīng)拼合的泛非期地塊裂解并向南向現(xiàn)在的中國東北移動,其可能誘因于蒙古—鄂霍茨克海在該期的打開3)約230Ma,華北板塊和西伯利亞克拉通沿索倫—西拉沐倫—長春一線拼貼(圖10c)。4)210~180Ma,由于太平洋板塊的俯沖導(dǎo)致佳木斯—興凱地塊最終與松遼地塊和華北板塊對接5泛非期變質(zhì)事件的區(qū)域差異1)東北地區(qū)變質(zhì)基底巖石為由矽線石榴片麻巖、角閃斜長片麻巖和長英質(zhì)片麻巖組成的孔茲巖系。矽線石榴片麻巖的鋯石U-Pb同位素測年指示了發(fā)生在500Ma的高級變質(zhì)作用,而鋯石核部年齡為600~900Ma。這些數(shù)據(jù)表明,中亞造山帶東段的變質(zhì)基底原巖形成于新元古代,而變質(zhì)年齡為500Ma左右。孔茲巖系及其對應(yīng)的泛非期變質(zhì)事件廣泛分布于額爾古納、興安、松遼和佳木斯—興凱等東北地區(qū),出露范圍超過1300km,形成巨型的“中國東北孔茲巖帶”。以順時針p/T軌跡的孔茲巖帶與同期巖漿雜巖共同構(gòu)成了一巨型的500Ma左右的早古生代造山帶,這里命名為“中國東北早古生代造山帶”。2)中國東北地塊基底巖石可能曾經(jīng)在晚泛非期(500Ma左右)是西伯利亞克拉通南緣發(fā)育的Sayang-Baikal造山帶的組成部分。450~300Ma,已經(jīng)拼合的中國東北地塊與西伯利亞南緣裂離并向南向現(xiàn)在的中國東北方向移動,并導(dǎo)致蒙古—鄂霍茨克洋同時打開