研究概述
歐亞大陸東緣在晚古生代至早中生代經(jīng)歷了多洋盆俯沖、陸塊拼貼與造山隆升的復(fù)雜演化過程，是全球最具代表性的增生造山帶地區(qū)之一（圖1）。然而，在中國東北地區(qū)，圍繞二疊紀(jì)—三疊紀(jì)這一關(guān)鍵構(gòu)造轉(zhuǎn)折期，不同古洋盆的俯沖啟動時間、黑龍江洋的演化過程以及佳木斯地塊與松遼地塊的碰撞時限，長期以來存在明顯分歧。
這些爭議并非僅源于數(shù)據(jù)匱乏。更主要的原因在于沉積記錄中多物源物質(zhì)的混合以及多期構(gòu)造信號的疊加，顯著增加了物源判識與構(gòu)造解釋的不確定性。在此背景下，傳統(tǒng)碎屑鋯石 U–Pb 年代學(xué)在物源判識與構(gòu)造背景約束方面的局限性逐漸顯現(xiàn)，尤其是碎屑鋯石物源分析中長期隱含的一個關(guān)鍵假設(shè)——不同源區(qū)巖石具有相同的碎屑鋯石生產(chǎn)能力（即鋯石豐度相同）——在構(gòu)造演化多期疊加的復(fù)雜造山帶中往往難以成立。
圖1 （a）中亞造山帶（CAOB）及其鄰區(qū)的示意圖；（b）中亞造山帶中—東段的構(gòu)造分區(qū)
近期，吉林大學(xué)周建波教授《東北亞疊合過程與大規(guī)模成礦》團(tuán)隊(duì)以佳木斯地塊為研究對象，引入并系統(tǒng)發(fā)展了鋯石豐度校正的盆-山耦合分析新方法，在盆-山耦合框架下對中國東北地區(qū)二疊紀(jì)—三疊紀(jì)構(gòu)造轉(zhuǎn)型過程進(jìn)行了定量重建，從方法層面提升了碎屑鋯石數(shù)據(jù)的解讀精度，為長期爭議問題提供了新的約束視角。
碎屑鋯石年代學(xué)在盆地物源分析中被廣泛應(yīng)用，但不同年代和成因的花崗質(zhì)巖石在鋯含量和鋯石豐度上存在顯著差異，這種差異會導(dǎo)致某些年齡段的鋯石在沉積記錄中被過度放大，進(jìn)而影響物源與構(gòu)造背景的判識。
針對這一問題，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)匯編了佳木斯地塊過去三十余年發(fā)表的 338 個花崗質(zhì)巖石樣品的年代學(xué)與地球化學(xué)數(shù)據(jù)，利用全巖鋯（Zr）含量作為鋯石豐度的有效代理，對不同年代花崗巖的相對產(chǎn)鋯石能力進(jìn)行了統(tǒng)計分析（圖2），并首次在東北地區(qū)建立了區(qū)域尺度的鋯石豐度因子。通過對碎屑鋯石年齡分布進(jìn)行 鋯石豐度校正，沉積記錄中被“高產(chǎn)鋯巖石”放大的信號得以削弱，從而使年齡譜更接近真實(shí)的物源貢獻(xiàn)比例，提高了物源解釋的精度。
圖2 (a) 佳木斯地塊花崗質(zhì)巖石的年齡概率分布曲線；(b) 不同時代花崗質(zhì)巖石鋯（Zr）元素含量的箱線圖；(c) 不同時代花崗質(zhì)巖石鋯（Zr）元素含量的相關(guān)性氣泡熱圖
在校正后的碎屑鋯石年代學(xué)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，研究進(jìn)一步引入碎屑鋯石物源正演模擬方法，對不同潛在源區(qū)在盆地沉積物中的相對貢獻(xiàn)比例進(jìn)行了定量約束（圖3），并將該方法與鋯石微量元素判別、多維尺度分析等方法相結(jié)合，構(gòu)建了一套多參數(shù)約束的盆—山耦合分析框架。研究結(jié)果顯示，佳木斯地塊盆地體系在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)期間經(jīng)歷了顯著的物源格局與構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換：
（1）早二疊世沉積物的主要物源來自佳木斯地塊東緣同期活動的巖漿弧，碎屑鋯石年齡集中于晚石炭世—早二疊世，其微量元素特征指示典型的弧相關(guān)構(gòu)造環(huán)境，反映當(dāng)時東北地區(qū)東緣受洋殼俯沖控制，處于活動大陸邊緣狀態(tài)。綜合區(qū)域巖漿活動與沉積學(xué)證據(jù)，研究認(rèn)為該階段主導(dǎo)東北地區(qū)構(gòu)造演化的動力機(jī)制為蒙古—鄂霍茨克洋（或泛大洋）向西俯沖（圖4）。
（2）進(jìn)入晚三疊世后，經(jīng)鋯石豐度校正的碎屑鋯石年齡譜顯示，盆地的主要物源明顯向西轉(zhuǎn)移，來自佳木斯地塊西緣造山帶的物質(zhì)貢獻(xiàn)顯著增強(qiáng)（圖3）。這一變化在時間上與黑龍江洋的關(guān)閉以及佳木斯地塊與松遼地塊的陸—陸碰撞事件高度一致，指示區(qū)域構(gòu)造體制已由單一俯沖控制向碰撞相關(guān)造山過程轉(zhuǎn)變。
圖3 中國東北地區(qū)早二疊世-晚三疊世的物源格局示意圖和各潛在物源的相對貢獻(xiàn)比例
（3）值得注意的是，晚三疊世沉積物中仍可識別來自佳木斯地塊東緣同期巖漿弧的碎屑鋯石輸入，表明在陸塊碰撞發(fā)生的同時，古太平洋板塊已開始對東北地區(qū)東緣構(gòu)造活動產(chǎn)生影響。這一結(jié)果揭示了東北地區(qū)在晚三疊世進(jìn)入了俯沖與碰撞并存的構(gòu)造階段（圖4）。
（4）基于上述新證據(jù)，研究提出了一套新的東北地區(qū)構(gòu)造演化模型：二疊紀(jì)時期，區(qū)域構(gòu)造格局主要受蒙古—鄂霍茨克洋俯沖控制；至晚三疊世，古太平洋板塊開始主導(dǎo)歐亞大陸東緣構(gòu)造活動，同時黑龍江洋關(guān)閉引發(fā)佳木斯地塊與松遼地塊碰撞，構(gòu)造體制由單一俯沖向多動力機(jī)制并存轉(zhuǎn)變（圖4）。
相比具體區(qū)域結(jié)論，該研究更具普適意義的貢獻(xiàn)在于方法層面。研究為從復(fù)雜沉積記錄中提取真實(shí)構(gòu)造信號提供了可復(fù)制、可推廣的技術(shù)路徑。該方法對于全球廣泛分布的增生造山帶、活動大陸邊緣以及多俯沖系統(tǒng)復(fù)雜物源區(qū)域（例如西南太平洋地區(qū)或北美的盆嶺省）均具有重要參考價值。
圖4 中國東北地區(qū)早二疊世-晚三疊世構(gòu)造演化模型
文章信息
該研究成果以“Coupled basin‐mountain data record the Permian‐Triassic tectonic transition along the eastern margin of Eurasia. ”為題發(fā)表于《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》，并得到國家自然科學(xué)基金（42430305和42230303）等項(xiàng)目的資助。
論文第一作者為吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院孫寧辰博士，周建波教授為論文通訊作者，許中杰教授和Simon A. Wilde 教授為論文共同通訊作者。
論文鏈接：
Sun, N.‐C., Zhou, J.‐B., Xu, Z.‐J., Wilde,S. A., Xiao, W.‐J., Chen, Z., et al. (2026).Coupled basin‐mountain data record the Permian‐Triassic tectonic transition along the eastern margin of Eurasia. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131, e2025JB031395. https://doi.org/10.1029/2025JB031395
