吉黑造山带古生代构造古地理演化.pdf

吉黑造山带古生代构造古地理演化 彭向东 张梅生 长春科技大学地球科学学院 长春 130061 李晓敏 长春科技大学材料学院 长春 130026 摘要 吉黑造山带夹持于华北板块和西伯利亚板块之间 对该区域古生代构造古地理 演化规律的研究 是恢复板块间碰撞拼合及古亚洲洋发展演化历史的关键 在早古生代期 间 华北板块与西伯利亚板块间通过古亚洲洋板块相接 在古亚洲洋板块上散布着一些中间 地块 志留纪末期 中间地块间相互拼合碰撞形成中间地块群 同时 古亚洲洋板块持续向华 北板块俯冲消亡 使中间地块与华北板块基本拼合 古亚洲洋在该区域内闭合 晚古生代该 区域为大陆内裂陷槽环境 至二叠纪末 发生陆 陆碰撞对接 海盆消失 关键词 造山带 古生代 构造古地理 演化 1 吉黑造山带大地构造区划 造山带是岩石圈板块 微板块发生会聚 碰撞和平移走滑等造山作用所形成的强烈收缩 的地带 地质构造极其复杂 对其进行合理的大地构造单元的划分是解决造山带基础地质问 题的关键 作者通过对该区生物古地理和构造古地理的研究 发现造山带内长春 延吉一 线 在古生代期间始终作为特提斯生物群与北方安加拉生物群的分界线 结合近年来对该带 上分布的镁铁 超镁铁质岩研究 提出长春 延吉一线应为华北板块与北方中间地块间在晚 古生代末期的陆 陆碰撞对接带 向西延展与西拉木伦对接带相连 据此将原统一的内蒙 兴安褶皱带划分为两部分 即北方中间地块区和华北板块北缘区 图 1 2 早古生代板块 地块 间碰撞拼合 古亚洲洋部分闭合 晚元古代裂解形成的古亚洲洋 1 早古生代早期大洋不断扩张 随之西伯利亚板块及一 些中间地块 松嫩地块 佳木斯地块 兴凯地块 向北快速漂移 形成华北板块与西伯利亚板 块之间由古亚洲洋板块相接的古地理格局 至早古生代末期 发生大规模的大洋岩石圈板块 向大陆岩石圈板块的俯冲事件 板块 地块 间碰撞拼合 古亚洲洋部分闭合 博士点基金项目 No 9418702 部分研究内容 第一作者简介 彭向东 男 36 岁 博士 副教授 古生物学及地层学专业 已发表 吉黑造山带二叠纪生物古 地理区划及特征 等论文 收稿日期 19990309 2 1 北方中间地块间的拼合事件 以佳木斯地块为中心的北方中间地块群 在早古生代期间有着独立演化的历史 散布于 古亚洲洋内 从松嫩地块寒武纪地层中产的三叶虫化石 Proerbia K ootenia Onchocephali na Inouria 等的组合特征来看 北方中间地块群在早古生代期间与西伯利亚板块亲缘关系 较近 同属于一个生物地理区 而与华北板块差异较大 2 早古生代期间 在佳木斯地块的西 部和东南部发育着两个陆间洋 志留纪末期 陆间洋闭合 佳木斯地块与松嫩地块沿嘉荫 牡丹江碰撞对接带拼合 与兴凯地块沿牡丹江 穆棱碰撞对接带拼合 形成联合的北方中间 第 18 卷 第 3 期 1999 年 9 月 世 界 地 质 WORLD GEOLOGY Vol 18 No 3 Sep 1999 地块 图 1 吉黑造山带大地构造单元区划简图 北方中间地块区 1 佳木斯地块 2 兴凯地块 3松嫩地块 华北板块北缘区 那丹哈达地体 长春 延吉陆 陆碰撞对接带 华北板块北缘断裂带 嘉荫 牡丹江对接带 跃进山对接带 敦化 密 山断裂带 NC 华北板块 2 1 1 嘉荫 牡丹江碰撞对接带 该构造带是近年来通过对黑龙江群的研究 而确立的佳木斯地块与松嫩地块间的早古生代 碰撞对接带 3 其位置大致与现今的嘉荫 牡 丹江断裂带平行 西侧为大规模的加里东期花 岗岩 东侧分布着一套构造混杂岩系 该混杂岩 系中除大量基性岩 变质辉长岩 玄武岩及硅质 岩等代表洋壳组合的岩石外 还有大量蓝片岩 岩块 岩块均遭受强烈的韧性变形 已获取的 变形岩石基质的全岩 RrSr 等时线年龄为 440 410 Ma 3 此外 在依兰萝北和牡丹江地 区的该套混杂岩系中 均发现有放射虫和几丁 虫等化石残迹的硅质岩 4 以上事实表明佳木 斯地块与松嫩地块间早古生代为一具有洋壳性 质的海盆 沉积了大量含放射虫 几丁虫化石的 硅质岩 志留纪末期发生地块间的碰撞拼合 并 发生 440 410 Ma 的变质 变形事件 使两个 地块拼合为一体 陆间洋盆封闭 2 1 2 牡丹江 穆棱碰撞对接带 在牡丹江 穆棱一带 展布着一套含蓝片 岩的变质岩系 其岩相 岩石变形特征与嘉荫 牡丹江构造混杂岩基本相同 该套岩系记录了 佳木斯地块与兴凯地块间大洋盆地沉积演化及 碰撞拼合的演化历史 在该套岩系的泥质板岩 和千枚岩中 发现有几丁虫和凝源类等微体化石 据化石组合特征划定为奥陶纪 表明在佳 木斯地块与兴凯地块之间古生代时期为大洋盆地环境 混杂岩和同期花岗岩的年龄值均显 示地块拼合是在志留纪末期 3 2 2 华北板块与北方中间地块间的拼合事件 温都尔庙 西拉木伦蛇绿岩带作为古亚洲洋板块与华北板块间的早古生代晚期碰撞缝 合带 5 6 就位于早古生代海相地层和岛弧火山岩中 蛇绿岩中混杂有奥陶纪含放射虫硅质 岩 岛弧火山岩具有早古生代中 晚期形成的证据 且均发生绿片岩相 高绿片岩相的变质作 用 7 因此 该带代表华北板块北缘早古生代末期古亚洲洋板块向华北板块俯冲而形成的陆 缘增生带是无可非议的 然而 该带向东延伸情况如何 由于滨太平洋构造的改造和盆地沉 积的掩埋 长期以来 其性质不十分清楚 在华北板块以北的四平 桦甸 和龙一线 存在着一条东西向展布的陆缘增生带 它被 松辽盆地所隔 与西部的温都尔庙 西拉木伦增生带相分离 其实二者具有相似的构造演化 和沉积建造特点 主要表现在该带内发育着一条东西向展布的花岗岩带 岩石普遍具有片麻 状构造 岩石化学特点表明 这些花岗岩为过渡性地壳同熔成因 属岛弧性质 其中变质火山 25 第 3 期 彭向东等 吉黑造山带古生代构造古地理演化 岩 K Ar 等时线年龄为 455 Ma 8 以龙岗 冠冒前寒武纪深变质岩系构成的华北板块北 缘 在晚元古代发生裂谷作用 形成以玄武岩和流纹岩为主要类型的双峰式火山岩 早古生 代早期 该带出现钙碱性火山岩 这反映了华北板块北缘从晚元古代的被动拉张环境向活动 挤压陆缘环境的转变 显然该带在裂谷作用 大陆边缘构造性质及转变时间与内蒙中部地区 均表现一致 这些说明 该区早古生代晚期 S1S2 发生古亚洲洋板块与华北板块间的洋陆 俯冲碰撞事件 该俯冲事件结束了该区内古亚洲洋的洋底扩张演化历史 华北板块与联合的 北方中间地块已基本拼合 图 2A B 图 2 吉黑造山带古生代地壳演化示意图 26 世 界 地 质 1999 年 3 晚古生代大陆内陆 陆碰撞 残余海盆封闭 早古生代的板块碰撞拼合并没有完全结束古亚洲洋的演化历史 至晚泥盆世 大洋彻底 封闭 石炭纪 二叠纪期间 由于西伯利亚板块的快速北移 在板块 地块 间的拼合带构造 薄弱地带又发生裂陷 9 此次裂陷并未达到大洋的演化阶段 只表现为大陆内部裂陷槽的演 化特点 图 2C 早二叠世末期 沿早古生代的板块拼合带又发生大陆内陆 陆碰撞 海盆自 西向东逐渐封闭 图 2D 晚二叠世海水几乎全部退出 仅局部地区残存短暂的陆缘环境 此 格局一直延续至早三叠世末期 长期以来 该构造带未得到足够重视 实际上它应是华北板块与北方中间地块间晚古生 代末期的陆 陆碰撞对接带 近来年 随着造山带内生物古地理学和镁铁质岩岩石学研究的 不断深入 该带作为南北大陆最终碰撞对接缝合带的证据日趋充分 从生物古地理学角度来看 该构造带在古生代期间始终作为特提斯生物大区与北方生 物大区 华夏植物群与安加拉植物群的分界线 10 即使在早二叠世 南北大陆碰撞对接基本 结束的情况下 也表现为该线作为生物分区界线的特点 该线以南的华北板块北缘区早二叠 世发育冷水和暖水混生的动物群 11 表现为代表冷水型的小型单体珊瑚 Lytvolasma Tachylasma Callophyllum Lophop hyllidium Lophocarinophyllum A mplexocarinia 等与暖 水型群体珊瑚 Yatsengia Wentzelophyllum Polithecalis Szechuanophyllum 等混生 代表冷 水型的竹蜓Monodiexodina lineonis 与特提斯暖水型的竹 蜓Paraf usulina Pseudof usulina 等混 生 而在该线以北的北方中间地块区则只发育代表冷水型的小型单体珊瑚 Lytvolasma Tachylasma 珊瑚动物组合和腕足类 Sp irif er Kochiproductus Yakovlevia 腕足动物组合 造成两大生物区系现今在造山带内相邻展布 其根本原因只能是二者间曾发生大规模的陆 内相向运动 使其间原始距离短缩 在长春 敦化 延吉一线 断续分布着一系列小型豆荚状镁铁 超镁铁质岩岩体 与晚 古生代地层及海西 印支期花岗岩构造混杂为一体 由西向东分别为 1 长春波泥河子镁铁 超镁铁质岩岩带 2 吉林小绥河 头道沟镁铁 超镁铁质岩岩带 3 延边开山屯镁铁 超 镁铁质岩带 这些小型岩体在岩石组合方面主要由蛇纹石化橄榄岩 辉长岩和辉绿岩组成 多呈豆荚状 脉状产出 均含有贫的铬铁矿 地球化学特征上表现为富 Mg 型 x Mg x Fe 8 CaO Al2O3 T iO2丰度低 变质橄榄岩的 REE 丰度比较低 12 从以上特征可以判 明这些镁铁 超镁铁质岩岩体可能属于义敦型侵入体 代表大陆造山后期 在陆 陆碰撞或弧 陆碰撞的挤压构造条件下 地幔物质挤入陆壳上部层位 随后遭受剪切 褶皱而肢解成大小 不一的透镜体 该镁铁 超镁铁质岩岩体的分布走向基本上代表了陆 陆碰撞对接带的位置 洋壳消失 蛇绿岩构造侵位和海水逐渐退却是板块开始碰撞时上部地壳的表现形式 从 洋壳的消失殆尽到海水的全部退出 这样一个从俯冲到碰撞的过程是一个连续而漫长的演 化过程 华北板块与西伯利亚板块间的碰撞过程 没有显示出两个刚性板块直接的拆离俯 冲 而是表现为活动大陆边缘与活动大陆边缘或中间地块间的碰撞拼合 具有软碰撞 弱造 山的特点 13 因此在造山形式上有别于典型的阿尔卑斯和喜马拉雅造山带的造山类型 没 有呈现强烈的挤压造山而形成高大山系 参 考 文 献 1 王荃 中国华夏与安加拉古陆间的板块构造 北京 北京大学出版社 1991 27 第 3 期 彭向东等 吉黑造山带古生代构造古地理演化 2 段吉业 张梅生 东北北部古生代生物古地理格局 见 中国满洲里 绥芬河地学断面域内岩石圈结构 及其演化的地质研究 北京 地震出版社 1994 84 97 3 张兴洲 Sklyarov E V 中国东北及邻区蓝片岩的构造意义 见 张兴洲主编 长春地质学院地质研究所 文集 北京 地震出版社 1992 99 106 4 张兴洲 黑龙江群中放射虫的首次发现及意义 长春地质学院学报 1991 21 2 156 5 李春昱 王荃 我国北部边陲及邻区的古板块构造与欧亚大陆的形成 见 中国北方板块构造文集 第三 集 中国地质科学院沈阳地质研究所所刊 1983 6 王鸿祯 从活动论观点论中国大地构造分区 地球科学 1981 1 42 66 7 胡骁 许传诗 牛树银 等 华北地台北缘早古生代大陆边缘演化 北京 北京大学出版社 1990 8 徐公愉 远东中俄边界地区的若干地质问题 长春地质学院学报 1994 24 2 135 142 9 王五力 郑少林 等 中国东北环太平洋带构造地层学 北京 地质出版社 1995 10 黄本宏 大兴安岭地区石炭 二叠系及植物群 北京 地质出版社 1993 11 彭向东 张梅生 张松梅 等 吉黑造山带二叠纪生物古地理区划及特征 长春科技大学学报 1998 28 4 361 365 12 邵济安 唐克东 中国地体与东北亚大陆边缘演化 地震出版社 1995 13 吴福元 叶茂 中国满洲里 绥芬河地学断面域的地球动力学模型 地球科学 1995 5 535 539 The Evolution of Paleozoic Tectonic Paleogeography in Jilin and Heilongjiang Orogenic Belt Peng Xiangdong Zhang Meisheng Li Xiaomin Changchun University of Science and Technology Changchun130026 Abstract Jilin and Heilongjiang orogenic belt locate between the Huabei and Siberia plate The researches of the evolution of Paleozoic tectonic paleogeography in the orogenic belt is the key in reconstructing the evolution history of plate collsion and Paleo Asia oc cean During early Pal