东北及内蒙古东部地区显生宙构造演化的有关问题

张兴洲，马玉霞，迟效国，张凤旭，孙跃武，郭 冶，曾 振

1.吉林大学地球科学学院，长春 130061

2.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春 130026

东北及内蒙古东部地区显生宙构造演化的有关问题

张兴洲1，马玉霞1，迟效国1，张凤旭2，孙跃武1，郭 冶1，曾 振1

1.吉林大学地球科学学院，长春 130061

2.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春 130026

以国家油气资源战略选区项目研究成果为基础，结合近年来该区积累的大量区域地质调查资料和已发表的数据，对东北及内蒙古东部地区早古生代以来的大地构造性质及其演化进行综合对比分析。东北地区晚古生代以来的构造演化以稳定的大陆地块为主体，而非两大板块间多岛洋演化形成的造山带。东北地区的各地块均具有前寒武纪—早前寒武纪、甚至是太古宙的古老基底，它们在早古生代早期（490～510Ma）同时遭受了区域变质作用和花岗质岩浆侵入。350～450Ma，各地块均处于相对稳定的构造环境，以普遍缺失这一时期的花岗质岩浆活动记录为标志。从早古生代晚期开始，东北及内蒙古东部地区至少已存在2个早古生代早期固结的微陆块，即额尔古纳—兴安微陆块和松嫩—佳木斯微陆块，这2个微陆块向北分别与俄罗斯境内的额尔古纳微陆块和布列亚微陆块相连。二者在早石炭世沿北北东向展布的开鲁—嫩江—黑河—诺拉—索霍提（Nora－Soukhotin）一线碰撞拼合，形成统一的东北亚晚古生代大陆板块。西拉沐伦河断裂西端被北北东向构造所截，向东延至开鲁—嫩江断裂，并没有延伸到松辽盆地内，说明西拉沐伦河断裂可能与开鲁—嫩江碰撞带的形成有关。从晚石炭世开始，东北亚大陆板块整体处于伸展构造背景，至少在中国境内具有北陆南海的构造－沉积古地理格局，早期发育以火山岩为主的断陷盆地，到中二叠世演化成一个规模巨大的海相沉积盆地。中生代以来，东北地区的构造体制转换及物质成分演化不仅仅是古亚洲洋构造域和西太平洋构造域叠加转换的结果，蒙古—鄂霍茨克构造域的演化对该区现今构造体制的形成也具有重要影响。地质和地球物理综合证据显示，大兴安岭北部的得尔布干断裂、内蒙古中部的贺根山断裂和黑龙江省东部的跃进山断裂可能并不是具有一定深度规模的构造分区断裂。东北地区的中、新生代盆地之下并非都是变质结晶基底，而是存在一个规模巨大的晚古生代海相沉积盆地。

东北及内蒙古东部；显生宙；构造演化；大地构造

0 引言

大地构造上，东北地区位于中亚构造带东端，区内主要地质与地貌单元总体呈NNE—NE向展布，与西太平洋大陆边缘沟－弧－盆体系展布方向基本一致。因此，从基础地质理论研究角度，该区一直被视为是研究古亚洲构造域与西太平洋构造域叠加转换动力学机制的最为理想地区。近年来，随着一系列专项研究和区域地质调查工作的开展，特别是多数研究与调查工作都普遍采取了地质、地球物理和地球化学等多学科方法，使东北这一山地面积和平原面积各占一半的严重覆盖区的基础地质研究程度有了极大提高，积累了大量的实际资料。同时，东北地区以大兴安岭和辽东—吉南2条重要的多金属成矿带及以松辽、海拉尔、三江和延吉盆地为代表的4大中、新生代盆地群的资源勘查工作也对基础地质理论研究提出了更高的要求。笔者根据近年来国家油气资源战略选区项目的研究成果，并结合相关的区域地质调查及专题研究成果，对东北地区显生宙以来的构造性质、重大地质事件和重要断裂带的特征进行了系统的对比分析，并对发现的一些主要问题提出了探索性的认识。其目的是，通过对这些重要基础地质问题的探索和讨论，能为深化对东北地区大地构造性质及其演化规律的认识辅以佐证，为拓展矿产资源勘查领域和思路提供基础地质理论依据。

1 东北地区古生代构造与沉积格架

东北地区主体由3个具有变质基底的地质构造单元所构成，东缘为中生代增生杂岩。习惯上，将3个具有变质基底的构造单元分别称之为额尔古纳—兴安地块、松嫩地块和佳木斯地块，而将中生代杂岩作为地体，谓之完达山或那丹哈达地体。前3个地块向北与俄罗斯境内的相关地块相连，而后者是东部规模巨大的锡霍特—阿林中生代地体的一部分。由此可见，我国东北，乃至整个东北亚地区显生宙以来的地质构成实际上是以具有变质基底且相对稳定的构造单元为主体，而不是以多岛洋构造背景演化而成的变质褶皱带或碰撞造山带为主体。

1.1 变质基底的性质和时代

东北地区区域变质岩系主要出露在东部的佳木斯—牡丹江和西北部的额尔古纳等地区。早期由于出露条件和测试方法技术的限制，加之东北地区总体处于晚古生代地槽褶皱系或碰撞造山带［1－2］之内观念的影响，多将这些出露有限的变质单元作为卷入褶皱带或造山带的稳定块体，并普遍认为这些变质岩的形成时代为早前寒武纪［3］。黄汲清等［1］曾提出以佳木斯地块为代表的诸变质单元是中寒武世“兴凯运动”最终固结的前寒武纪地块，B.E.哈因［4］也认为兴安—布列亚中间地块是加里东期或更早时固结的。21世纪初，S.A.Wilde 等［5－7］应用SHRIMP锆石测年方法，在佳木斯地块中的矽线石榴片麻岩、石榴石花岗岩和石榴石麻粒岩中分别获得了496～500Ma、502～507Ma和500～502Ma的变质成因锆石年龄，从而提出佳木斯地块中的高级变质作用发生在早古生代、而非古元古代或太古宙的新认识。此外，他们［5－7］还在上述岩石中同时获得了部分900～1 200Ma、甚至时代更老的锆石年龄。虽然当时对这些前寒武纪年龄所代表的地质意义还未能给出一个明确的认识，但496～507Ma的高级变质事件和花岗质岩浆事件的确定彻底改变了人们依据变质建造考虑变质作用时代的传统理念。近年来，众多研究者应用锆石测年方法对东北地区各变质基底中的变质岩和花岗质岩石的年龄进行了测试，获得了大量的年代学数据。本文对已发表的锆石年龄做了不完全的统计，结果显示，佳木斯地块内的年代学特征在东北其他地块中也都有明显的记录（表1）。周建波等［13－17］近年来对东北地区佳木斯地块、松嫩地块和额尔古纳—兴安地块内的变质表壳岩系（富铝、富碳片岩及片麻岩）做了系统的变质建造对比和锆石测年研究，获得的一项重要认识是，东北各地块内均发育以含石墨大理岩、矽线石榴片麻岩、斜长角闪岩等为代表的变质表壳岩系，并依据锆石Th／U值和形态特点，提出区域变质作用发生在500Ma左右的早古生代，而变质表壳岩系的原岩年龄以新元古代（650～850Ma）为主。这一认识与俄罗斯一侧的情况基本类似。E.E.米兰诺夫斯基［4］曾提出布列亚地块内的区域变质和混合岩化作用发生在早古生代，而变质沉积物的时代为里菲—早寒武世。锆石年龄统计结果还显示，东北各地块内不但普遍存在500Ma左右的区域变质岩和部分重熔成因的花岗质岩石，而且均发现有大量的前寒武纪—早前寒武纪、甚至是太古宙的锆石年龄记录（表1）。近年来吉林油田和东北石油分公司在松辽盆地南部基底的石榴云母石英片岩和花岗片麻岩中获得了大量1 680～1 886Ma的锆石年龄，表明至少在松辽盆地南部存在早前寒武系。因此，根据表壳岩的普遍存在和盆地内外大量的锆石年龄证据，完全有理由认为：占据东北地区主体的佳木斯、松嫩和额尔古纳—兴安三大地块均具有前寒武纪—早前寒武纪、甚至是太古宙的古老基底，它们在早古生代早期同时经历了强烈的区域变质作用和花岗质岩浆侵入作用。虽然目前还不能确定这次事件是否与冈瓦纳大陆的聚合事件有什么关系，尽管二者在时间和变质建造等方面表现出一致性，但笔者可以确定这次事件是东北乃至东北亚地区在早古生代早期发生的一次重要的造山（造陆）事件，其大地构造属性与华北板块明显不同［28］。

为全面了解东北及邻区变质基底的性质，重点查阅了俄罗斯一侧的相关资料。1987年，俄罗斯著名地质学家E.E.米兰诺夫斯基［4］就认为布列亚和中国东北地区是由几个刚性地块拼合而成的准地台，与“阿穆尔地块”（L.I.Klaznei）和“兴安—布列亚中间地块”（B.E.哈因）等称谓基本对应。部分俄罗斯学者还认为西侧具前寒武系基底的额尔古纳地块也属这一准地台。A.I.Khanchuk［29］又进一步提出：西伯利亚克拉通、兴凯和布列亚地块自中古生代以来一直是作为大陆或大陆的一部分演化的，其特点明显不同于大洋边缘的造山带。他认为俄罗斯境内的兴凯地块和布列亚地块以及中国境内的佳木斯等地块曾是一个由古老结晶岩系构成的拼合构造单元，与西侧的额尔古纳前寒武纪结晶地块在晚古生代沿着诺拉—索霍提（Nora－Soukhotin）增生杂岩带碰撞拼合。该拼合带向南与我国境内的黑河—嫩江—开鲁断裂带相连。李锦轶［30－31］曾多次强调：布列亚—佳木斯聚合古板块在早石炭世与西伯利亚板块南缘沿黑河—贺根山一线碰撞拼合，并形成南蒙—大兴安岭造山带。大地电磁测深和地震测深结果显示，大兴安岭东缘之下存在向西倾伏的低阻、低速异常带［32－33］，进一步支持了至少在开鲁—嫩江沿线

存在古碰撞带的认识。A.I.Khanchuk［29］根据对俄罗斯一侧的研究，明确提出该区的构造演化不同于Sengör等［34］提出的布列亚和兴凯地块是中朝克拉通及其周边早古生代造山带组成部分的模式。

表1 东北地区早古生代和前寒武纪锆石年龄统计Table 1 Early Paleozoic and Precambrian zircon ages in Northeastern China

由此可见，我国东北和相邻俄罗斯境内的各地块均具有早古生代固结的变质基底。虽然目前还不能确定这些地块在早古生代期间是否曾统一过，尔后又发生过裂解，但根据各地块都普遍发育组合类似的表壳岩系，同时都具有前寒武纪—早前寒武纪古老陆壳基底，而且在早古生代早期同时遭受了强烈的区域变质和岩浆作用分析，不能排除这些变质单元曾经是一个统一大陆板块的可能。结合500 Ma左右的变质建造及花岗质岩浆活动在西伯利亚板块南缘分布普遍［17］，而华北板块及其周边缺失此次事件的特点分析，这一大陆板块或各变质地块当时的大地构造背景可能与西伯利亚板块的关系更为密切。虽然有上述可能，但根据目前的资料更合理的解释是，早古生代期间东北亚地区至少存在额尔古纳—兴安和松嫩—布列亚—佳木斯—兴凯2个独立演化的固结地块，二者在早石炭世沿诺拉—索霍提—黑河—嫩江开鲁一线碰撞拼合，形成了统一的东北亚晚古生代大陆板块。这一板块的规模与现今的华北板块相当。

1.2 晚古生代构造与沉积作用

笔者在以前的文章［32－33］中强调了黑河—嫩江—白城（开鲁）碰撞拼合带的重要性，并列举了相关的深部地球物理、花岗岩岩石地球化学与同位素年代学及地层学方面的证据，提出早石炭世发生的碰撞拼合事件是导致整个东北乃至东北亚地区构造－沉积格局发生重大转变的重要地质事件，即晚古生代东北亚大陆的形成事件。该大陆形成后从晚石炭世开始整体处于伸展构造背景，至少在我国东北地区伸展背景一直持续到中二叠世末期，而且早期以伸展断陷为特征，形成被晚石炭世—早二叠世火山岩（284～307Ma［35－36］）和正常的碎屑沉积岩充填的断陷盆地；中二叠世，早期断陷盆地进一步演化形成范围更广的海相沉积盆地［37］，并始终表现出具有北陆南海的构造－沉积古地理格局。由于晚石炭世及其之后的沉积在黑河—嫩江—开鲁拼合带两侧均有分布，说明该拼合带的形成时代在晚石炭世之前，它对沉积作用的控制上限也应在晚石炭世之前。实际上，黑龙江、吉林和内蒙古自治区的区域地质总结早已明确指出：东北北部地区在中石炭世主体处于隆升剥蚀环境，造成中石炭统的普遍缺失，晚石炭世发育陆相火山岩－正常碎屑沉积岩；而南部发育同时代的海相火山岩和正常碎屑沉积岩［3，38－39］。由于当时国际上对石炭纪采取三分方案，因此，当时所说的中石炭统缺失应发生在二分的下石炭统和上石炭统之间。吉林大学和华北油田等单位在开展国家油气战略选区项目研究中，对石炭系火山岩和沉积岩做了大量的年代学测试和微体化石分析，结果显示，石炭纪火山岩的时代主要为晚石炭世晚期，与沉积地层中牙形石化石的时限一致。如原定晚石炭世本巴图组中的牙形石化石时代均为晚石炭世晚期的达拉阶和末期的逍遥阶，说明石炭纪沉积间断主要发生在早石炭世晚期—晚石炭世早期。目前，对东北南部地区海相沉积构造背景的认识尚存在较大的争议。总体上有如下3种主要认识：1）认为中二叠世海盆是晚古生代地槽的一部分［40］；2）认为海相沉积是在分隔西伯利亚和中朝古板块之间的残余洋盆中形成的，洋盆最终闭合时代在二叠纪末［41］；3）认为该区在晚石炭世—早二叠世发育新生的裂谷盆地［42－44］。国家油气资源战略选区项目的大量证据证明，东北南部地区的石炭系—二叠系沉积不可能是洋壳组合，这套沉积也不是仅呈东西向展布的海盆，而是一个整体向南敞开、向北逐渐变窄、规模巨大的海相沉积盆地［37］。针对这一巨大海相沉积盆地的南部界线位置及其性质问题，笔者以油气选区项目地层学方面的研究成果为基础，并系统查阅了以往1∶20万的相关区调资料，对如下基本地质事实做进一步的强调和分析，使其在今后的研究中能够进一步得以深化。

1）生物地层学研究发现：内蒙古中部地区缺失下石炭统，原定的上石炭统本巴图组是晚石炭世—早二叠世连续的海相沉积层序；而在吉林中部地区原定为下石炭统鹿圈屯组的上部发现了标准的晚石炭世牙形石化石，说明吉林中部的下石炭统和上石炭统为连续的海相沉积。这些证据说明东北南部地区的石炭纪海相沉积环境东、西两侧有所不同，似乎表现出东西向的沉积海盆在西部曾闭合过，以下石炭统的缺失为标志。松辽盆地及其周边的小兴安岭和张广才岭等地区都发现了确切的中二叠世海相化石，说明这一海相沉积盆地至少在中二叠世已扩展到北部地区。

图1 内蒙古西乌旗地区晚石炭世格根敖包组不整合覆盖在超基性岩之上［45］Fig.1 Unconformation of Upper Carboniferous on ophiolite in Xiwuqi area，Inner Mongolia

2）张长捷等［45］在内蒙古贺根山附近的乌斯尼黑—梅劳特乌拉地区发现比较齐全的蛇绿岩岩石组合，由二辉橄榄岩＋斜辉辉橄岩、超镁铁质和镁铁质堆积杂岩＋块状辉长岩和变质基性火山岩＋硅质岩组成，它们被晚石炭世格根敖包组陆源碎屑岩系不整合覆盖，蛇绿混杂岩顶部发育碳酸盐化和硅化强烈的古风化壳（图1）。这一证据与前人发现的蛇绿岩被早二叠世地层不整合覆盖的证据［46－47］并不矛盾，其意义是不但充分说明该区蛇绿混杂岩的构造侵位时代应在晚石炭世之前，而且进一步印证了前人依据化石证据得出的该区蛇绿岩的形成时代为泥盆纪的重要认识［48］。依据上述证据可以对该区缺失下石炭统的原因给予一个可能的解释，即泥盆纪形成的局部洋壳组合在早石炭世洋盆闭合过程中发生构造侵位，仰冲到东北大陆南缘之上，并导致该区下石炭统的缺失。鉴于东部地区在早石炭世仍发育稳定的海相沉积，而且到目前为止在东部地区尚未发现蛇绿岩存在的确切证据，因此，当西部洋盆在早石炭世发生闭合和洋壳仰冲时，东部地区仍存在一个残余的海盆地接受连续的沉积。

3）根据华北油田对前人区调资料的总结和研究，在内蒙古西拉沐伦河以南的四子王旗—镶黄旗—奈曼旗等地发育一套浅海相碎屑岩及生物礁灰岩组合，丰富的珊瑚、腕足类及层孔虫等化石表明这套地层为上志留统西别河组（S3x）和下泥盆统阿鲁共组（D1a），二者连续沉积。这套地层不整合在下、中奥陶统包尔汉图群（O1－2）加里东期石英闪长岩之上（图2），之上又被上石炭统阿木山组（C2—P1）不整合覆盖（图3）。

图2 达茂旗巴特敖包地区上志留统—下泥盆统与加里东期花岗闪长岩接触关系（据脚注①修编）Fig.2 Unconformation of Upper Silurian－Lower Devonian on Early Paleozoic diogranite in Damaoqi area，Inner Mongolia（modified from footnote①）

图3 达茂旗巴特敖包地区上志留统—下泥盆统与上石炭统接触关系（据脚注①修编）Fig.3 Unconformation of Upper Carboniferous on Silurian－Lower Devonian in Damaoqi area，Inner Mongolia（modified from footnote①）

图4 永吉县黄榆乡王家街剖面下石炭统底砾岩与泥盆系角度不整合接触关系［39］Fig.4 Unconformation of Lower Carboniferous on Devonian in Yongji area，Jilin

图5 永吉县大绥河乡下石炭统与上志留统不整合接触关系［39］Fig.5 Unconformation of Lower Carboniferous on Upper Silurian in Yongji area，Jilin

4）吉林省区域地质志［39］明确指出，在吉林伊通县景家台乡、辽源市桃山和珲春县五道沟等地存在化石依据充分的上志留统。下部以丰富的笔石化石为主，岩性组合为火山－沉积岩系（称桃山组）；中、上部为正常沉积的碎屑岩，以丰富的腕足类、珊瑚及三叶虫化石为特征（称张家屯组和二道沟组）。虽然该区没有直接见到志留系与附近区域变质岩石的接触关系，但根据岩石组合及变质作用特征可以确定它们与区域变质岩呈不整合或构造接触关系。化石证据表明该区志留系与泥盆系也为连续沉积。永吉县黄榆乡王家街实测剖面资料揭示，下石炭统鹿圈屯组褐色含铁质底砾岩角度不整合在泥盆系之上（图4）；永吉县大绥河乡实测剖面资料揭示，下石炭统不整合在志留系之上（图5）。总体上吉林中部地区的泥盆系—志留系化石组合及其与上下地层的接触关系等特点与西部内蒙古地区基本一致。

根据目前对东北地区晚古生代整体构造格局及其演化的认识，上述实测剖面所揭示的2个基本事实值得高度重视，并加以分析：一是无论在西部的内蒙古地区，还是东部的吉林中部地区，都存在一套未遭受区域变质且连续沉积的上志留统—下泥盆统海相地层，它们不整合在加里东期花岗岩或变质岩系之上；二是上志留统—下泥盆统在西部被上石炭统海相沉积角度不整合覆盖，而在东部的上志留统—下泥盆统被下石炭统海相沉积角度不整合覆盖。如果将上志留统—泥盆系作为华北板块北缘增生变质杂岩之上沉积盖层的话，那么可以推测，西部内蒙古中部地区的洋壳至迟在晚石炭世之前已经消失，而东部吉林中东部地区洋壳的消失时间更早，至迟在早石炭世之前。因此，目前保存的海相沉积是在洋壳消失后的残余海盆地中形成的，而且一直持续到晚二叠世早期。

2 东北地区显生宙花岗岩时空演化格架

为揭示东北地区基本的构造－热事件演化规律，对近年来围绕该区花岗质岩石发表的锆石测年数据进行了收集和统计。结果显示，东北地区存在5期重要的花岗质岩浆活动事件，峰期年龄分别为475～505Ma、310～340Ma、240～270Ma、170～200 Ma和115～145Ma（图6）。这一统计结果来自不同研究者对800多件锆石样品的分析测试，其精度是可靠的。特别是这些年龄所对应的花岗岩在成因类型及分布上与该区区域构造演化背景有着密切的关系［28，49］。因此，有理由把这些峰期年龄作为讨论东北地区地质演化的基本构造－热事件时空格架。

2.1 早古生代岩浆事件（475～505Ma）

这一峰期年龄对应的地质时代为中寒武世—早奥陶世。该期花岗岩在各地块内均有分布，与基本同时代形成的角闪岩相－麻粒岩相区域变质岩石紧密伴生，具有地壳部分重熔的岩石学和地球化学特征。这是该区早古生代发生的一次重要的陆壳固结事件。图6中显示的另一重要信息是，整个东北地区基本缺失350～450Ma的花岗质岩浆活动的锆石年龄纪录，显示从晚奥陶世—早石炭世初该区基本没有花岗质岩浆活动的记录，说明各地块在经历了早古生代早期的区域变质和岩浆活动后进入了一个相对稳定的构造演化阶段。

图6 东北地区显生宙花岗岩锆石年龄统计Fig.6 Abundances of zircon ages of Pharnerozoic granites in Northeastern China

2.2 晚古生代岩浆事件（310～340Ma）

这一峰期年龄对应的地质时代为早石炭世—晚石炭世。该期花岗岩主要分布在大兴安岭地区，总体呈北北东向展布。同位素年代学和岩石地球化学分析表明，这套花岗岩分早、晚2期：早期为钙碱性闪长岩－花岗闪长岩－二长花岗岩组合，属于I型花岗岩，锆石年龄为350～330Ma，对应的地质时代为早石炭世，具有活动陆缘钙碱性岩浆弧的典型地球化学特征［35－36，50］；晚期为高钾钙碱性二长花岗岩－钾长花岗岩，也属I型花岗岩，锆石年龄为310～300 Ma［51］，对应的地质时代为晚石炭世，具有碰撞后成因的岩石地球化学特征。空间上这2套花岗岩组合沿大兴安岭北北东向带状展布，时间上连续演化，空间上依次叠置，规模上逐渐减小，特别是成因类型依次从俯冲到碰撞后的连续演化特点，进一步支持了大兴安岭东缘存在一条重要的碰撞拼合带的认识［28，30－33］，即佳木斯—松嫩地块与额尔古纳—兴安地块的碰撞拼合事件。这次事件使东北地区整体处于地壳增厚和隆升背景，以普遍缺失石炭纪中期的沉积为标志。晚石炭世晚期开始整体转为伸展构造背景，形成时代为284～307Ma［28，35－36］的晚石炭世晚期—早二叠世火山岩及断陷盆地，为中二叠世大规模海相沉积盆地的形成奠定了基础。

2.3 晚古生代末期岩浆事件（240～270Ma）

这一峰期年龄对应的地质时代为中二叠世—早三叠世。该期花岗岩主要发育在张广才岭和吉林东部地区。虽然该期花岗岩在形成时代上与所说的华北板块和东北板块发生陆－陆碰撞的时代有一致性，但近年来的深部地球物理和地球化学研究结果显示，可能与碰撞有关的岩石圈和地壳增厚现象只出现在佳木斯—伊通断裂带以西地区，而以东地区并没有显示［28］。唐克东等［52］认为：吉林东部延边地区可能是中生代环太平洋增生带的一部分，与结束古亚洲洋演化的内蒙古—吉中缝合带没有关系。因此，该期花岗岩确切的地质构造意义尚待进一步研究。

2.4 侏罗纪岩浆事件（170～200Ma）

这一峰期年龄对应的地质时代为早—中侏罗世。该期花岗岩出露广泛，在额尔古纳地块、松嫩地块的小兴安岭—张广才岭和吉林东部地区均有分布。这些花岗岩以碱性花岗岩为主，普遍具有深来源、浅就位的岩石学和岩石地球化学特征。结合区域地质背景分析，东北西部地区发育一系列近东西向展布的早—中侏罗世山间陆相沉积盆地，而晚侏罗世发育大面积北北东向展布的火山岩［3，37－39］。这一特点说明，该区在早—中侏罗世处于南北向挤压的地壳增厚构造背景，而晚侏罗世转为伸展背景。这样一种转化过程可能与蒙古—鄂霍茨克带的闭合以及东侧大陆边缘的北东向转换构造有着密切的关系。完达山地体就是在这一期间通过转换断层就位在佳木斯地块东缘的。因此，这次事件是现今东北亚大陆形成的重要时期，也是滨太平洋构造域北东向构造体系形成的主要时期。

2.5 早白垩世岩浆事件（115～145Ma）

该期花岗岩主要分布在大兴安岭和松辽盆地地区，呈北东向展布。这是东北地区最为壮观的重大地质事件发生期，伴随花岗质岩浆的侵入和大规模的火山喷发，大兴安岭以东地区的岩石圈急剧减薄，地表形成大规模的含油气盆地。关于白垩纪沉积盆地和巨量岩浆岩的起源及其构造背景与机制观点众多，分歧较大，本文不作评述，但对该区的2个基本事实做如下分析：一是吉黑东部岩石圈减薄的西界和松辽盆地的西界均止于大兴安岭东缘之下，这里也是一个深达岩石圈地幔尺度的速度不连续界面［28］。这一事实说明，大兴安岭与松辽盆地之间存在一个深度巨大的构造转换带，这一转换带不但对深部软流圈物质的向西侵蚀起到屏障作用，使岩石圈减薄没有向西扩展到大兴安岭之下，而且它作为一个构造薄弱带为大兴安岭的隆升和松辽盆地的沉降提供了应力调整空间。这从另一个角度证明了黑河—嫩江—开鲁沿线存在一个重要的构造界面。二是东北地区晚侏罗世—早白垩世火山岩的时空演化具有明显的规律性。晚侏罗世火山岩主要发育在大兴安岭及其以西地区，而松辽盆地及其以东地区主要发育早白垩世火山岩，显示出火山活动具有由西向东迁移、强度逐渐减弱的演化特点［28］。从火山岩的厚度、时代及分布特点上看，大兴安岭及以西地区的火山岩厚度巨大，通常为3 000～4 000m，时代以晚侏罗世为主，北北东向展布，与西侧的蒙古—鄂霍茨克带大致平行；而大兴安岭以东和松辽盆地地区的火山岩厚度较小，一般为1 000～2 000m，时代为早白垩世，北东向展布，与东侧大陆边缘沟－弧－盆体系展布方向基本一致。因此，不能排除晚侏罗世火山岩的形成与蒙古—鄂霍茨克构造域的演化有关，而早白垩世火山岩与西太平洋构造域的演化有关，大兴安岭及以西地区巨厚的火山岩可能是2种构造体制下形成的火山岩叠加的结果。

3 东北地区主要断裂构造格架

为揭示东北地区主要断裂构造的分布及其深部特点，以1∶20万重力资料为基础，对全区重力资料进行了不同深度的水平总梯度矢量模处理。处理对比结果显示，随着延拓高度的增加，浅部规模较小的断裂特征逐渐消失，而深部规模较大的断裂特征逐渐明显；上延15km后各深度处理结果所显示的深部断裂异常变化特征基本相同。因此，可以认为上延10km后的重力场基本上能够反映该区深大断裂构造的总体分布格架（图7，图中红色和黄色区域中心线位置为总梯度矢量模最大值，该值所显示的线状位置为断裂构造所显示的地球物理特征线）。根据上延不同高度后重力异常水平方向总梯度矢量模原理（即上延的高度以及异常规模和幅值越大，断裂的切割深度越大），将东北地区具有一定深度规模的断裂按异常幅度分为NNE、近EW、NE和近NS向4组深断裂（图7）。

3.1 NNE向断裂

图7 重力上延10km后水平总梯度矢量模平面图Fig.7 Vector model derivative of horizontal total gradient of gravity anomaly（upward height 10km）

NNE向断裂发育在大兴安岭两侧。东侧的一条规模及幅度较小，大致沿中蒙边界额尔古纳河—海拉尔盆地西缘—内蒙古查干敖包—阿登高勒一线断续展布，目前地质上对其没有明确的称谓；另一条即为著名的大兴安岭重力梯度带，它是该区异常幅度和规模最大的一条断裂带，地质上通常称之为黑河—嫩江—开鲁断裂。虽然该断裂整体上呈NNE向展布，但图7中清楚地显示其南段明显被NE向构造所改造，异常呈NE向斜列式展布，而且越向南部NE向断裂越为密集，表现出NE向断裂对NNE向断裂的改造主要发生在大兴安岭南段。前已讨论，该断裂不但是大兴安岭和松辽盆地之间重要的盆－岭分界线，而且是整个东北地区东西两侧岩石圈和地壳厚度的突变带。NE向断裂对其南段的改造作用说明，该断裂在整体上不但是深部软流圈物质由东向西侵蚀的屏障，而且在浅部成为西太平洋NE向构造域影响的西缘转换带。该重力异常梯度带位于地质上确定的黑河—嫩江—开鲁断裂以西，因此，依据上延原理分析，黑河—嫩江—开鲁断裂是一条向西倾伏的重要断裂构造。

3.2 近EW向断裂

2条近EW向展布的断裂一南、一北平行展布在东北地区南缘。南部的一条地质上称为楚鲁图—赤峰—开源断裂，并被作为华北板块的北缘断裂；北部的一条为著名的西拉沐伦河断裂。重力异常特征（图7）显示，这2条断裂带的西端均被NNE向的额尔古纳河—查干敖包—阿登高勒断裂所截，但其东端二者的异常特征明显不同。其主要表现是：西拉沐伦河断裂似乎只延续到开鲁一带，并与NNE向的嫩江—开鲁断裂相连，并未延伸到松辽盆地之内；而楚鲁图—赤峰—开源断裂向东延伸到辽西地区，被NE向的郯庐断裂系（依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂）所改造，但在NE向断裂带以东地区没有异常显示。这些证据似乎说明，西拉沐伦河断裂作为一个深度较大的断裂可能与嫩江—开鲁断裂带有着更为密切的联系，而楚鲁图—赤峰—开源断裂作为华北板块北缘的深断裂向东止于NE向断裂。根据目前对西拉沐伦河断裂地质构造意义的普遍性认识，结合其异常特点分析，不能排除西拉沐伦河断裂作为一条碰撞拼合带可能只发生在嫩江—开鲁断裂带以西，而楚鲁图—赤峰—开源断裂作为华北板块的北界止于NE向断裂，NE向断裂以东地区的构造演化与西部应有所不同。虽然提出了上述认识，但仍需进一步研究和论证。

3.3 NE向断裂和近NS向断裂

这2组断裂主要发育在吉黑东部地区。虽然二者的异常幅度和规模小于前2组断裂，但彼此间的构造时序关系却十分清楚。NE向断裂明显有3条，其中南部2条，分别为依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂，北部的一条沿嘉荫—哈尔滨一线展布，该断裂因其南部被松辽盆地所掩盖，在该区的意义尚未受到足够的重视，但它作为东北东部NE向断裂体系的一部分应是肯定的。这3条平行展布的NE向断裂强烈改造了近NS向断裂，使其失去了整体的连续性，仅在北部的嘉荫—鹤岗和南部的鸡西—珲春一线有较明显的显示，而且在敦化—密山断裂以南，NS向断裂发生了明显的左行位移。这一NS向断裂习惯上称为嘉荫—牡丹江断裂。由于该断裂东侧发育含蓝片岩的构造混杂岩带，其构造位置又处于佳木斯地块与松嫩地块之间，因此，该断裂和混杂岩的构造意义常被作为一个整体来研究。目前，对这套混杂岩是佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼合过程中形成的俯冲增生杂岩的认识已基本取得一致［53－62］，但在两地块的碰撞拼合时代问题上分歧较大。早期的研究者普遍认为，两地块的碰撞拼合时代为早古生代［53－60］。近年来由于在这套混杂岩中获得了大量的同位素测年数据，由此出现了2种主要意见：一种意见与早期的认识一致，主要是根据混杂岩带两侧的下泥盆统碎屑岩中普遍具有来自松嫩地块和佳木斯地块的碎屑锆石，认为二者应在早泥盆世之前已拼贴完毕［62］；另一种意见则主要依据混杂岩中存在大量160～180Ma的白云母及青铝闪石Ar－Ar年龄，认为两地块的碰撞时代为侏罗纪［61］。赵亮亮等［63］认为，虽然混杂岩带总体呈NS向展布，并仅出露在NS向的嘉荫—牡丹江断裂以东，但其内部的变质变形组构均为NE走向，与佳—伊断裂和敦化—密山断裂平行。根据蓝闪石片岩岩块明显被NE向变形组构所改造，而记录160～180Ma的白云母及青铝闪石都产生在北东走向的糜棱岩中，因此，他们认为嘉荫—牡丹江断裂是俯冲增生杂岩的西界断裂，即佳木斯地块与松嫩地块碰撞形成的混杂岩带是NS向展布的，而NE向构造是后期构造折返事件的结果，也是导致混杂岩带高压蓝闪石片岩岩块剥露的直接原因。这一认识虽然没能解决两地块的碰撞时代问题，但对这套混杂岩目前所表现的NE向变质变形组构的形成时代和意义作出了明确的解释，即东北东部地区NE向构造形成的起始时间发生在160～180Ma的早—中侏罗世。

上述重力异常特征清楚地显示了该区主要深断裂的幅度、规模及彼此的时空关系。这样一种时空关系与该区主要构造单元及其边界构造带的展布格局基本是一致的，这也说明这样一种处理解释结果是可信的。但正因如此，笔者在图7中同时还发现了另外几个值得特别关注的重要构造问题。众所周知，东北地区存在3条十分著名的断裂带，即得尔布干断裂、贺根山断裂和跃进山或那丹哈达岭断裂。长期以来，它们一直被作为东北地区最为重要的断裂构造予以广泛的研究和讨论。从板块构造演化角度，曾分别被作为早古生代、晚古生代和中生代的板块俯冲带［64］。但这几条重要的断裂带在图7中并没有明显的反映，甚至可以说根本就没有反映。根据其他主要断裂构造均有清楚的显示，这似乎不是资料处理过程中的问题。近年来，吉林大学在开展国家油气资源战略选区项目研究过程中，有多条重、磁、电剖面穿越了这3条断裂，结果也都显示其深部没有明显的物性异常间断，因此，可以肯定它们在深度和规模上不能与东北地区的其他断裂相比。最可能的解释是，它们可能是薄皮逆冲构造在浅部产生的一种断裂－岩性组合带。这样一种认识提出的理论依据是，贺根山断裂带和那丹哈达岭断裂带都紧密与一套具有层序性的蛇绿岩伴生，即贺根山蛇绿岩带和那丹哈达岭蛇绿岩带。根据Condie［65］对蛇绿岩侵位机制的总结，除刮入俯冲增生楔的非层序性蛇绿岩碎块外，凡具有一定层序性的蛇绿岩都是仰冲到大陆边缘之上的洋壳组合。这意味着仰冲侵位到大陆边缘之上的蛇绿岩所处的位置一定不是碰撞带的位置，而只是仰冲构造的前端；因此，将具有一定层序性特点的贺根山蛇绿岩和那丹哈达岭蛇绿岩现今分布的位置作为碰撞带的位置是不合适的。根据区域构造背景和重力异常证据分析，导致二者仰冲的碰撞带的位置可能分别位于其南侧的西拉沐伦河碰撞带和其东侧的中央锡霍特—阿林碰撞带，而所谓的得尔布干断裂更可能是中生代火山岩对额尔古纳—兴安地块横向覆盖区的西界，并不是一个垂向的深断裂构造。

4 结论与讨论

1）我国东北及内蒙古东部，乃至整个东北亚地区的主体由早古生代早期固结的大陆地块所组成，各大陆地块均具有前寒武纪—早前寒武纪，甚至是太古宙的古老陆壳基底。它们在490～510Ma的早古生代早期同时遭受了区域变质作用和花岗质岩浆侵入，标志着固结大陆块体的形成。350～450 Ma，早古生代早期固结的大陆地块处于相对稳定的构造背景，以普遍缺失这一时期的花岗质岩浆活动记录为标志。从整个东北亚地区的地质构成考虑，早古生代晚期至少存在2个相对独立演化的微板块，即额尔古纳—兴安微板块和松嫩—布列亚—佳木斯—兴凯微板块。早石炭世，这2个微板块沿北北东向展布的开鲁—嫩江—黑河—诺拉—索霍提一线碰撞拼合，形成东北亚晚古生代大陆板块。作为此次俯冲碰撞作用的直接结果，是在我国境内形成了与俯冲碰撞相关的大兴安岭晚古生代岩浆岩带，为多金属成矿提供了有利的构造－热演化背景和物质条件。由于这一岩浆岩带和多金属成矿带的南界均受到西拉沐伦河断裂的制约，因此，西拉沐伦河断裂和嫩江—开鲁断裂可能是早石炭世东北亚晚古生代大陆板块最终形成的碰撞拼合带。就其规模而言，这一晚古生代大陆板块与现今的华北板块相当。

2）晚石炭世—中二叠世，东北亚晚古生代大陆板块整体处于伸展构造背景，在其南部即我国的东北及内蒙古东部地区形成了以晚石炭世—早二叠世火山岩为主的断陷盆地，到中二叠世发展演化成为一个规模巨大的海相沉积盆地。海相沉积盆地内以暗色泥岩和碳酸盐岩为代表的潜在烃源岩发育，它们没有遭受区域变质作用，多数处于成岩演化阶段。由此可见：在盆地成因演化方面，东北地区晚古生代盆地与中生代盆地具有类似的断－坳2个阶段的演化特点；在油气资源前景方面，中—新生代盆地之下的晚古生代海相沉积盆地应是一个具有良好前景的深部油气勘探新层系。

3）大兴安岭北部的得尔布干断裂、内蒙古中部的贺根山断裂和黑龙江省东部的那丹哈达岭断裂可能并不是具有一定深度规模的构造分区断裂。前者是中生代火山岩覆盖区的西部岩性界线，而后两者是仰冲到大陆边缘之上的蛇绿岩残片，它们所处的位置并不是导致其仰冲的碰撞带的位置，只是仰冲构造片体的前端，它们产生的构造背景可能分别与南侧西拉沐伦河断裂带和东侧中央锡霍特—阿林断裂带的俯冲碰撞有关。

4）楚鲁图—赤峰—开源断裂分别和西拉沐伦河断裂是华北板块北缘俯冲增生带的南、北界线，但它们的西侧被NNE向断裂所改造，并未连续向西延伸，而东侧则各有特点。西拉沐伦河断裂并没有向东延伸到松辽盆地内，它在黑河—嫩江—开鲁断裂带附近与其南端相连。根据西部内蒙古达茂旗地区存在泥盆系—上志留统不整合在加里东期花岗岩之上、上石炭统又不整合在泥盆系—上志留统之上的重要证据，而这一地区又位于楚鲁图—赤峰—开源断裂和西拉沐伦河断裂所夹持的区域（图7），笔者有理由将出露于贺根山一带的泥盆纪洋壳组合和该区缺失下石炭统的基本事实结合起来，把西拉沐伦河断裂带作为早石炭世形成的碰撞拼合带，与同时代形成的嫩江—开鲁碰撞拼合带相连；东部的吉林中部地区虽然也存在泥盆系—上志留统不整合在加里东期变质岩之上的证据，但不同的是，吉林中部地区的泥盆系—上志留统直接被下石炭统海相沉积不整合覆盖，表明东部地区的洋壳在早石炭世前即已消失，其时间要早于西部。因此，推测东北东部的松嫩—佳木斯（—兴凯）微板块在早石炭世前就与华北板块弱碰撞联合为一体，之间并没有形成增生杂岩带，也就不存在西拉沐伦河最终碰撞拼合带的东延问题。这也是把西拉沐伦河断裂带与黑河—嫩江—开鲁碰撞拼合带相连的原因之一。

5）东北地区中生代以来的构造体制并不仅仅是东西向古亚洲洋构造域和北东向西太平洋构造域叠加转换的结果，蒙古—鄂霍茨克构造域的演化对东北亚地区现今构造样式的形成具有重要的影响。大兴安岭及其以西地区的北北东向构造和晚侏罗世火山岩的形成可能与蒙古—鄂霍茨克构造域的演化关系更为密切；而大兴安岭以东地区的北东向构造及早白垩世火山岩的形成与西太平洋构造域的演化关系更为密切。在蒙古—鄂霍茨克构造域和西太平洋构造域的叠加转换过程中，大兴安岭东缘始终是一个重要的构造叠加转换带。这一转换带沿袭了黑河—嫩江—开鲁晚古生代碰撞缝合带的构造形迹，不但成为东北地区深达岩石圈尺度上的物性不连续界面，而且成为地壳浅表层最为壮观的盆－岭体系转换带。由此表明，黑河—嫩江—开鲁晚古生代碰撞带不但对整个东北地区晚古生代期间的构造与沉积作用具有重要的控制和影响，而且对中—新生代期间该区岩石圈尺度上的构造体制转换及物质成分演化都具有明显的制约作用。

本文是在国家第二批油气资源战略选区研究成果基础上完成的，很多认识和想法得益于参加选区项目的国土资源部油气中心、吉林大学、吉林油田、华北油田、东北油气分公司和大庆油田等单位同事的研讨与交流，特别是国家油气资源战略选区项目专家组的各位前辈和老师为我们开拓思路、提升研究水平付出了辛勤汗水和智慧。在此，表示衷心的感谢。

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Discussion on Phanerozoic Tectonic Evolution in Northeastern China

Zhang Xing－zhou1，Ma Yu－xia1，Chi Xiao－guo1，Zhang Feng－xu2，Sun Yue－wu1，Guo Ye1，Zeng Zhen1
1.CollegeofEarthSciences，JilinUniversity，Changchun130061，China
2.CollegeofGeoExplorationScienceandTechnology，JilinUniversity，Changchun130026，China

The authors accumulate a large amount of new data of regional geology and geochronology in recent years and makes a generalization and summation of the tectonic nature and evolution in Northeastern China.A comprehensive study indicates that the NE China continent is composed mostly of relatively stablae massifs，rather than orogenic belt since Late Paleozoic.All of these massifs include the basements of Precambrian－Early Precambrian，even Archean，and were simultaneously subjected to metamorphism and granitic magmatism in early Early Paleozoic（490－510Ma）.During 350－450Ma，at least two stable microcontinents of Erguna－Xing’an and Songnen－Jiamusi composed of massifs solidified in 490－510Ma existed in NE China，marked by without magmatism，which are northwards linked together with Erguna and Buriya massifs in Russia，respectively.These two microcontinents collided together along a NNE－trending Kailu－Nenjiang－Heihe（NE China）－Nora－Soukhotin（Russia）in Early Carboniferous and formed a Northeast Asia continental plate（NACP）.The well－known Xilamulunhe fault is commonly referred as a final collision zone between NACP and North China plate，but the west end of the fault is cut by NNE－trending fault，and east end linked together with Kailu－Nenjiang collision zone and not stretches eastwards into Songliao basin，indicating the Xilamulunhe fault is possibly related to the formation of Kailu－Nenjiang collision zone.From Late Carboniferous to Mid Permain，the NACP on the whole was at extension setting where at least in NE China，a series of faulted basins with predominant volcanics formed in early time and a large marine sedimentary basin formed in Mid Permian.All of the Late Paleozoic volcanics and sedimentary rocks do not suffer regional metamorphisam.The transformation of Mesozoic tectonic regime in NE China is related not only to superposition and transformation of Paleo－Asia ocean tectonic system by west Pacific tectonic system，but the evolution of Mongolia－Okhotsk tectonic system plays an important role in transforming tectonic regim，especially in Mid－Late Jurassic.The evidences of geology and geophysics show that the well－known three faults of Derbugan in Da－Xinganling Mountains，Hegenshan in central part of Inner－Mongolia and Nadanhada in east part of Heilongjiang Province are not deep faults controlling tectonic units probably.The parts under Mesozoic－Cenozoic basins in NE China for the most part are not metamorphosed crystalline basement，but a large marrine sedimentary basin.

Northeastern China；Phanerozoic；tectonic evolution；tectonics

P54

A

1671－5888（2012）05－1269－17

2012－05－06

国家油气战略选区专项（14B09XQ1201）；国家自然科学基金重点项目（40739905）；国家深部探测专项项目（SinoProbe－02－04）

张兴洲（1954—），男，教授，博士生导师，主要从事深部构造和岩石学方面的研究，E－mail：xzzhang＠jlu.edu.cn。