東北亞陸緣晚古生代—中生代的構(gòu)造演化主要受控于古亞洲洋和環(huán)太平洋兩大構(gòu)造體制的影響。近年來,雖然在中國東北及鄰區(qū)中生代火成巖組合及其形成背景和陸緣增生雜巖研究方面取得了可喜成果,但對古亞洲洋的最終閉合時間、古太平洋板塊起始俯沖時間和兩大構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換時間仍然存在較多爭論。
針對上述問題,吉林大學地球科學學院許文良教授團隊王旖旎副教授等人,系統(tǒng)總結(jié)了東北亞陸緣晚古生代和中生代陸緣增生雜巖的研究成果,尤其是詳細對比了佳木斯地塊東緣躍進山雜巖和饒河雜巖的形成時代、變質(zhì)變形程度,并結(jié)合地球物理深部探測結(jié)果以及同期沉積建造和中生代火成巖組合的時空變異,重塑了東北亞陸緣晚古生代—中生代構(gòu)造演化歷史,得出以下主要認識:
1. 佳木斯地塊東緣躍進山雜巖和饒河雜巖是分屬于兩個不同時代、不同變質(zhì)變形程度的陸緣增生雜巖
躍進山雜巖與饒河雜巖關(guān)系的確定是揭示東北亞陸緣構(gòu)造演化的關(guān)鍵。雖然躍進山雜巖與饒河雜巖具有類似的巖石組合(圖1),但它們的形成時代和變質(zhì)變形程度截然不同。

圖1. 躍進山雜巖與饒河雜巖分布圖:(a)研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖;(b)躍進山雜巖與饒河雜巖地質(zhì)簡圖
躍進山雜巖中的變鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)火成巖被弧型輝長巖(290–274 Ma)所穿切,表明其形成時代早于晚二疊世。躍進山雜巖遭受了低綠片巖相變質(zhì)作用和強變形的改造,最終構(gòu)造就位發(fā)生在晚二疊世。相反,饒河雜巖中的巖石組合并沒有遭受變質(zhì)作用的改造,其中MORB型玄武巖和堆晶輝長巖形成于中侏羅世(169–167 Ma),并發(fā)育有晚侏羅世和早白堊世早期的陸源碎屑巖,它們共同被早白堊世晚期花崗巖(約130 Ma)所穿切。由此表明,饒河雜巖最終構(gòu)造就位發(fā)生在早白堊世晚期。
2. 躍進山雜巖是兩個微陸塊間一個古大洋板片西向俯沖的結(jié)果,代表了二疊紀俯沖帶,屬于古亞洲洋構(gòu)造體制的產(chǎn)物
佳木斯地塊東緣早泥盆世—晚石炭世沉積建造表明該區(qū)晚古生代早期為一個被動大陸邊緣環(huán)境。大地電磁(MT)測深資料揭示饒河雜巖為一個2公里厚的構(gòu)造推覆巖片,巖片之下仍為類似佳木斯地塊屬性的一個微陸塊(圖2)。也就是說躍進山雜巖是兩個微陸塊間

圖2. MT 揭示饒河雜巖之下深部陸殼物質(zhì)組成:(a)MT 剖面二維反演;(b)MT 剖面地質(zhì)解譯
一個古大洋板片西向俯沖的結(jié)果,這也得到了佳木斯地塊東緣早二疊世鈣堿性火山巖組合的印證(圖3,4)。躍進山雜巖于晚二疊世最終構(gòu)造就位(圖4c)。因此,躍進山雜巖代表了二疊紀俯沖帶,是兩個微陸塊間洋盆閉合的產(chǎn)物,應屬于古亞洲洋構(gòu)造體制。

圖3.東北亞陸緣晚古生代—中生代構(gòu)造演化歷史:(a)佳木斯地塊東緣沉積序列和環(huán)境;(b)東北亞陸緣構(gòu)造演化;(c)躍進山雜巖和饒河雜巖演化
3. 饒河雜巖是古太平洋板塊俯沖作用的產(chǎn)物,代表了侏羅紀俯沖帶,標志著古太平洋板塊起始俯沖的發(fā)生
饒河雜巖的物質(zhì)組成既包括低緯度海山階段形成的侏羅紀枕狀玄武巖、堆晶輝長巖和三疊紀—侏羅紀的深海硅質(zhì)巖,也包括高緯度早白堊世早期沉積的陸緣碎屑巖(圖3c),它們很好地記錄了饒河雜巖的演化歷史,即:1)早侏羅世陸緣鈣堿性火山巖組合標志著古太平洋板塊起始俯沖作用的發(fā)生;2)中–晚侏羅世海山的形成和低緯度陸緣碎屑的沉積;3)
晚侏羅世發(fā)生的海山與歐亞大陸的碰撞(~160 M a)(圖4f);4)早白堊世永福橋組高緯度沉積物源揭示的饒河雜巖的北向推移(160–140 Ma)(圖4g);和5)穿切饒河雜巖的早白堊世晚期花崗巖揭示了饒河雜巖的最終構(gòu)造就位 (140–130 Ma)(圖4h)。
4. 基于陸緣增生雜巖和沉積建造組合以及火成巖組合的時空變異,重塑了東北亞陸緣晚古生代—中生代構(gòu)造演化史
晚古生代和中生代陸緣增生雜巖與同期沉積建造和火成巖組合及其時空變異一起共同揭示了東北亞陸緣晚古生代–中生代的構(gòu)造演化史,包括兩個階段:1)古亞洲洋構(gòu)造體制階段主要表現(xiàn)為晚古生代早期的被動大陸邊緣、早二疊世的活動大陸邊緣、三疊紀的構(gòu)造轉(zhuǎn)換期(圖4a,b,c)。佳木斯地塊東緣晚泥盆世—晚二疊世期間存在一個微陸塊間的古大洋;2)古太平洋構(gòu)造體制階段主要經(jīng)歷了早侏羅世古太平洋板塊的起始俯沖(圖4e)、晚侏羅世–早白堊世早期的小角度斜向俯沖(圖4f)和晚中生代的持續(xù)西向俯沖以及俯沖板片的后撤過程(圖4h)。

圖4.東北亞陸緣晚古生代—中生代構(gòu)造演化模型及增生雜巖的形成
上述研究成果已發(fā)表于國際地學權(quán)威期刊《Earth-Science Reviews》。
Yi-Ni Wang(王旖旎), Wen-Liang Xu* (許文良), Feng Wang*(王楓), Xing-Zhou Zhang(張興洲). Late Paleozoic–Mesozoic tectonic evolution of the northeastern Asian continental margin revealed by sedimentary formations and fossil accretionary complexes. Earth-Science Reviews,2022, 225, 103908. 原文鏈接 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825221004098. 項目資助:本研究受國家自然科學基金(91858211,42022013,41702030)聯(lián)合資助。