北方东部复合造山成矿系统深部结构与成矿过程

欧亚大陆东缘存在由被动大陆边缘向活动大陆边缘转换、由安第斯型大陆边缘向西太平洋型大陆边缘转换的构造背景与过程，这一地质过程涉及到欧亚大陆东部大陆边缘演化、环太平洋构造带启动与增生过程等重大基础地质问题。更为重要的是，北方造山带东部特别是佳木斯地块东缘地区，存在蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋板块构造体制对古亚洲洋构造体制的叠加与复合的特征性复合成矿系统，因此以佳木斯东缘地区为切入点开展区域大地构造演化与成矿背景研究，不仅是揭示北方造山带东部复合造山过程的关键，而且是创新和引领国际复合造山带与成矿研究的最佳区域。

围绕本项目第四课题（课题名称：“古太平洋构造体制成矿系统物质组成与过程”；课题编号：2017YFC0601304）的任务要求，吉林大学李功宇博士与其导师周建波教授以及加拿大阿尔伯塔大学Li Long博士、澳大利亚Curtin大学Simon A Wilde 教授，针对佳木斯地块东缘大陆边缘与中生代大陆增生等关键科学问题，通过古生代-中生代地层和中生代大陆增生杂岩的区域地质、地球化学与同位素年代学等方面研究，建立了欧亚大陆东缘构造演化模型。

取得的研究进展与成果如下：

1、佳木斯东缘古生代大陆边缘演化：鄂霍茨克洋俯冲与复合的记录

（1）建立了佳木斯地块东缘古生代-中生代地层层序与年代学格架。研究表明，不整合于麻山群变质基底之上的古生界-中生界依次包括：早-中泥盆世黑台组、中泥盆世老秃顶子组、晚泥盆世七里卡山组、早石炭世北兴组、晚石炭世珍子山组、早二叠世二龙山组、晚三叠世南双鸭山组和侏罗系南双鸭山组。采用LA-ICPMS锆石U-Pb测年技术，得到的黑台组年轻一组锆石峰期年龄为382 Ma, 结合化石年龄确定其时代为志留纪 (Givetian- Famennian时期)；珍子山组年轻一组锆石峰期年龄为 315 Ma, 结合古生物证据确定其时代为晚石炭纪 (Moscovian期)；二龙山组火山岩形成时代为280 Ma，为欧亚大陆东缘大地构造背景研究提供了的地层学与年代学依据。

图1 佳木斯地块东缘早-中泥盆世黑台组、晚石炭世珍子山组沉积背景

图2 佳木斯地块东缘古生代大陆边缘转换的动力学过程

（2）明确了佳木斯东缘古生代大陆构造转换的时代与背景。黑台组为浅海相的碎屑岩-碳酸盐岩组合，元素地球化学分析显示形成于被动大陆边缘背景；珍子山组为陆相含煤-安山岩组合，其与二龙山组安山岩形成构造背景相同，均形成于活动大陆边缘的构造背景（图1）。因此证明了佳木斯东缘从被动到活动大陆边缘的演化从晚泥盆到晚石炭世之间380-310Ma。这一构造转换背景被认为是蒙古-鄂霍茨克洋（或泛大洋，图2）俯冲的记录，为北方造山带东部蒙古-鄂霍茨克洋的叠加与复合的时限提供了重要的基础资料。

2、佳木斯东缘中生代大陆增生：古太平洋板块俯冲的直接记录

那丹哈达增生杂岩带位于佳木斯地块东缘，为典型的由太平洋板块俯冲拼贴而形成的增生杂岩带，与前人所称的那丹哈达地体或完达山造山带相当；该区以发育中生代蛇绿质混杂岩为特征，是我国较早开展蛇绿岩研究的地区之一。本次综合分析了项目成员与前人在该地区取得的重要的进展，为厘定古太平洋构造的俯冲启动与增生过程提供了进一步的制约。

图3那丹哈达地体地质图及其代表性岩石样品位置和锆石年龄

（1）厘定了那丹哈达增生杂岩的物质组成与时代：放射虫和区域地质证据限定了饶河杂岩的就位时代为晚侏罗-早白垩世(Kojima, 1989)。新近报道的锆石U-Pb 年龄给予了饶河增生杂岩相关增生过程的更多细节 (Zhou et al., 2014)，如关门地区的辉长岩年龄为216± 4 Ma, 大岱地区的枕状玄武岩时代为167± 1 Ma, 表明饶河地区基性-超基性杂岩形成时代为晚三叠-早侏罗世。另外，分布于饶河增生杂岩前部红旗岭地区的层状黄绿色砂岩碎屑锆石年龄从2415 ± 28到161 ± 4 Ma, 最小峰期年龄为~167 Ma；而分布在饶河地区的泥质砂岩时代从 2529 ± 28到136 ±2 Ma, 最小峰期年龄为~137 Ma。显示着由西向东增生物质逐渐变新的趋势，这与古太平洋板块的西向俯冲对应(图3)。

（2）初步揭示了古太平洋板块俯冲启动与增生过程：那丹哈达增生杂岩主要组成单元包括：石炭-二叠纪灰岩, 晚三叠世-中侏罗世辉长岩和枕状玄武岩, 晚三叠-中侏罗世硅质岩和硅质泥岩。这些岩石均成外来岩块状混杂在作为基质的时代为晚侏罗-早白垩世的碎屑岩中。结合已有的订合花岗岩的时代为~ 128Ma (图3), 进一步限定了饶河增生杂岩的就位时代为136 - 128 Ma之间。

那丹哈达中生代增生杂岩不仅作为古太平洋俯冲的最好见证，也是确定古太平洋板块俯冲启动与增生过程的重要标志。东北地区的中生代增生杂岩为古太平洋板块向欧亚大陆东缘俯冲的启动与增生过程提供了直接的制约。研究表明，黑龙江蓝片岩以及跃进山杂岩的增生就位时代一致，代表了古太平洋板块的俯冲启动时代为210-180 Ma；而饶河杂岩的增生时代为170-137 Ma, 就位时代为137-130 Ma, 代表了古太平洋板块向欧亚大陆俯冲与增生过程，并为北方造山带东部古太平洋构造的叠加时限与复合过程提供了重要的基础资料。

上述研究工作首次全面而细致地刻画了佳木斯地块东缘由被动大陆边缘向活动大陆边缘转换、由安第斯型大陆边缘向西太平洋型大陆边缘转换的构造背景与过程，极大地更新了现有认识，引起了广泛讨论并被大量引用。研究成果分别发表在Journal of Geodynamics（   Li, GY., Zhou, JB., Wilde, SA. 2018. The transition from a passive to an active continental margin in the Jiamusi Block: Constraints from Late Paleozoic sedimentary rocks. Journal of Geodynamics, https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.01.010）和岩石学报（周建波, 蒲先刚, 侯贺晟等, 2018. 东北中生代增生杂岩及对古太平洋向欧亚大陆俯冲历史的制约,岩石学报，34（10）：2845-2856）。该研究得到国家重点科技研发计划-北方东部复合造山成矿（2017YFC0601304）资助。

第四课题组 周建波、李功宇等供稿

二O一八年十二月二十八日