古亞洲洋與古太平洋構(gòu)造體制之間的疊加與轉(zhuǎn)換過(guò)程，一直是國(guó)際地學(xué)研究的重大科學(xué)問(wèn)題。然而直到目前，兩大構(gòu)造域轉(zhuǎn)換的具體時(shí)間、轉(zhuǎn)換過(guò)程與動(dòng)力學(xué)背景等存在諸多分歧。佳木斯地塊位于中亞造山帶的最東緣，也是古亞洲洋與環(huán)太平洋構(gòu)造域疊加與轉(zhuǎn)換的核心（圖1），記錄了豐富的古大洋構(gòu)造演化的關(guān)鍵信息。因此，對(duì)佳木斯地塊進(jìn)行系統(tǒng)性的研究和總結(jié)，對(duì)詳細(xì)刻畫(huà)中亞造山帶東段古大洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)程具有重要意義。

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院周建波教授團(tuán)隊(duì)在新的研究思路基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了佳木斯地塊基底、蓋層以及周緣增生雜巖的空間分布、構(gòu)造-巖石、地球化學(xué)與年代學(xué)信息，詳細(xì)探討了晚古生代到中生代時(shí)期佳木斯地塊從中亞造山帶中分離與再拼合過(guò)程，并以此為樞紐，重建了區(qū)域內(nèi)古亞洲洋到古太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的演化歷史。

圖1 亞洲大陸東部和中部構(gòu)造單元組成

1. 佳木斯地塊起源于西伯利亞克拉通南緣的 Sayang–Baikal造山帶

佳木斯地塊的基底以麻山群為主，為一套孔茲巖系，由麻粒巖、變粒巖、片麻巖、石墨片巖以及大理巖組成。麻山群中廣泛發(fā)育原巖時(shí)代為540-476 Ma的高級(jí)別變質(zhì)巖（圖3），且經(jīng)歷了晚泛非期（～500 Ma）的變質(zhì)作用。這與西伯利亞克拉通南緣的Sayang–Baikal造山帶麻粒巖相變質(zhì)作用具有可比性（圖1）。而蓋層沉積顯示了與其他微陸塊存在一定的區(qū)別和聯(lián)系（圖2）。結(jié)合前人所識(shí)別的1300公里的中國(guó)東北晚泛非期孔茲巖變質(zhì)帶，本研究認(rèn)為佳木斯地塊與中國(guó)東北其它微陸塊在古生代之前為統(tǒng)一的地塊單元，且都經(jīng)歷了晚泛非期的變質(zhì)作用，起源于西伯利亞克拉通南緣的Sayang–Baikal造山帶。

圖2 佳木斯地塊與中亞造山帶微陸塊基底-古生代蓋層柱狀對(duì)比圖

2. 佳木斯地塊“雙帶-雙弧”構(gòu)造單元的識(shí)別

本研究通過(guò)對(duì)佳木斯地塊東、西兩緣晚古生代島弧巖漿作用以及中生代增生雜巖的系統(tǒng)總結(jié)，初步識(shí)別了佳木斯地塊的“雙帶-雙弧”結(jié)構(gòu)特征。“雙帶”即東緣和西緣平行對(duì)稱分布的那丹哈達(dá)增生雜巖帶和吉黑高壓變質(zhì)帶，“雙弧”則是東緣和西緣同樣平行對(duì)稱分布的早二疊世和晚二疊世島弧巖漿巖帶（圖3）。通過(guò)與區(qū)域內(nèi)古大洋構(gòu)造體制時(shí)空耦合關(guān)系的對(duì)比分析，本研究認(rèn)為那丹哈達(dá)增生雜巖帶是古太平洋板塊俯沖-增生作用的產(chǎn)物，吉黑高壓變質(zhì)帶形成于黑龍江洋閉合與佳木斯地塊和松遼地塊碰撞拼貼的共同作用，東緣島弧與蒙古-鄂霍茨克洋（或泛大洋）的西向俯沖有關(guān)，而西緣島弧與黑龍江洋的東向俯沖有關(guān)（圖4）。

圖3 佳木斯基底組成及其古生代雙帶-雙弧結(jié)構(gòu)

圖4 佳木斯地塊晚古生代-中生代構(gòu)造演化歷史

3. 佳木斯地塊構(gòu)造演化歷史及古亞洲洋到古太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)程

根據(jù)佳木斯地塊的起源及“雙帶-雙弧”結(jié)構(gòu)的啟示，我們重建了佳木斯地塊的構(gòu)造演化歷史，并以此為橋梁樞紐，揭示了古亞洲洋到古太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)程（圖4和圖5）。

（1）在晚泛非期，佳木斯地塊與中國(guó)東北其它微陸塊為統(tǒng)一的地塊單元，起源于西伯利亞克拉通南緣的Sayang–Baikal造山帶，共同經(jīng)歷了～500 Ma的變質(zhì)作用，形成統(tǒng)一的晚泛非期變質(zhì)基底（圖5a）。

（2）在晚石炭到早二疊世，佳木斯地塊作為中亞造山帶東緣的一部分，主要受古亞洲洋構(gòu)造體制南向俯沖/閉合的影響，在吉黑東部地區(qū)初步形成擴(kuò)張環(huán)境。隨后由于蒙古鄂霍茨克洋的俯沖，沿東緣形成早-中二疊世島弧巖漿巖帶，并進(jìn)一步為佳木斯西緣的弧后擴(kuò)張環(huán)境疊加提供原始驅(qū)動(dòng)力，導(dǎo)致擴(kuò)張加劇，進(jìn)而黑龍江洋打開(kāi)，佳木斯地塊從中亞造山帶中分離，向東漂移（圖4a和圖5b）。

（3）在晚二疊世期間，由于黑龍江洋的俯沖，佳木斯地塊發(fā)生西緣大量巖漿活動(dòng)，并最終導(dǎo)致中-晚二疊世島弧巖漿帶形成（圖4b和圖5c）。

（4）在晚三疊到早侏羅世期間，由于古太平洋板塊在佳木斯地塊東緣的西向俯沖，形成那丹哈達(dá)增生雜巖帶，黑龍江洋在此期間逐漸閉合消失，在古太平洋俯沖和黑龍江洋閉合的共同作用下，吉黑高壓變質(zhì)帶在佳木斯地塊西緣最終就位。在佳木斯地塊東西緣的雙帶雙弧全部就位形成后，中亞造山帶東段完成了由古亞洲洋到古太平洋的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換（圖4c和圖5d）。

圖5 中亞造山帶東段古大洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換模式

論文鏈接：Gong-Yu Li(李功宇), Jian-Bo Zhou*(周建波), Long Li*. The Jiamusi Block: A hinge of the tectonic transition from the Paleo-Asian Ocean to the Paleo-Pacific Ocean regimes. Earth-Science Reviews, 236(2023): 104279

https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104279

該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41730210、42230303、41888101）的資助。