兴蒙造山带构造演化过程探讨

2013-08-15朱伟，郑婧，李静

地下水 2013年5期

关键词：蛇绿岩侏罗世造山

朱伟，郑婧，李静

(1.陕西省地质调查中心，陕西西安 710016;2.山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原 030006)

兴蒙造山带构造演化过程探讨

朱伟1，郑婧2，李静1

(1.陕西省地质调查中心，陕西西安 710016;2.山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原 030006)

兴蒙造山带是我国北方十分重要的构造单元。它是从中元古代开始发育的经历了多旋回构造演化的巨型造山带，是西伯利亚板块和华北板块两活动大陆边缘之间的陆—弧—弧—陆的“软碰撞”。在室内外的基础上结合前人研究结果对兴蒙造山带的演化过程进行进一步的阶段性划分和时序的厘定，将其构造演化划分为四个阶段，分别是大陆裂解阶段、洋盆扩张阶段、洋壳俯冲消减阶段、强烈对接碰撞造山作用阶段。

兴蒙造山带;构造演化;内蒙古中东部

自20世纪70年代末板块构造理论问世以来，人们对造山带组成和演化的复杂性及规律性等取得了突破性认识。兴蒙造山带以其独有的组成、演化特征以及现今的地表特征受到了广大研究人员的关注，是造山带研究的理想场所，是我国北方十分重要的构造单元。兴蒙造山带作为中亚造山带东段在中国境内段，也是松辽盆地以西和以北的兴安岭及内蒙古东部古生代造山带的总称，包括早古生代加里东造山带和晚古生代华力西造山带，是古亚洲构造域的重要组成部分，北与蒙古—鄂霍茨克造山带相邻，南接华北板块北缘，其前身是分隔西伯利亚与华北两个古陆的古生代大洋。兴蒙造山带是一个从中元古代开始发育的构造活动带，它的发展并不是简单的对称或偏对称式，而是十分复杂的多旋回发展。它是西伯利亚和华北板块两活动大陆边缘之间的陆—弧—弧—陆碰撞，两大陆板块没有直接发生对接，而是两大板块的“软碰撞”，没有造成地壳的大幅度加厚和褶皱［1］。众多地质学者在板块构造理论的指导下，对兴蒙造山带进行了研究，并取得了一定的成果，这些成果从不同角度深化了对兴蒙造山带及邻区地质构造格局和演化的认识。本文在室内外的基础上结合前人研究结果对兴蒙造山带的演化过程进行进一步的阶段性划分和时序的厘定。

1 构造演化过程

兴蒙造山带的构造演化遵循威尔逊构造旋回，可化为四个阶段，分别是大陆裂解阶段、洋盆扩张阶段、洋壳俯冲消减阶段、强烈对接碰撞造山作用阶段。

1.1 大陆裂解阶段(晚太古代末―中元古代)

晚太古代末至早元古代初，酸性岩浆侵入，形成双井微地块基底。早元古代时期形成了锡林浩特中间地块的变质表壳岩，为一套浅海—半深海中酸性、基性火山岩及泥砂沉积岩建造，局部夹大理岩透镜体。

中元古代，兴蒙造山带形成了太古界—下元古界结晶基底，主要发育以麻粒岩相和部分角闪岩相变质岩，广泛分布在“内蒙地轴”及其向东延伸地带和西伯利亚板块南缘的阿尔丹等地。这些古老的变质岩层被辉长岩和伟晶岩侵入，其中辉长岩的年龄为1 895 Ma，伟晶岩的年龄为1 850～1 950 Ma。渣尔泰群下部粗陆源碎屑沉积的形成以及碱性玄武岩和双模式火山岩的喷发，贝加尔地区的阿基特坎火山岩的喷发(Rb－Sr等时线年龄为1 700±35 Ma)，这些地质事件说明，自19亿年以后，兴蒙造山带的发展可能开始进入了陆内裂谷阶段。

1.2 洋盆扩张阶段(新元古代―早古生代)

新元古代，白云鄂博群岩层堆积和燕辽拗拉谷封闭，西伯利亚板块南缘发育震旦—早寒武世的陆棚碳酸盐沉积覆盖于大量各种方向的新裂谷之上，正是这些裂谷导致古亚洲洋的打开。众所周知，裂谷发展为大洋的时间应在最早的蛇绿岩的构造侵位时间之前。华北板块北缘最早的蛇绿岩是形成于500～600 Ma的温都尔庙蛇绿岩，西拉木伦河北岸的柯单山、五道石门、杏树洼等蛇绿岩套的形成时代在奥陶纪，这些也说明古亚洲洋在震旦纪已经打开［2］。

王荃、李锦轶［3，4］等发现的大量的蛇绿岩套证明新元古代至早古生代期间西伯利亚板块和华北—塔里木板块之间被古亚洲洋所隔开，宽度超过4 000 km，它是乌拉尔—蒙古—鄂霍茨克洋的一部分。然而，它并不是一个简单的洋盆，而是由若干个小洋盆和微陆岛链或中间地块组成的巨大洋盆，这些中间地块以锡林浩特地块为代表。

1.3 洋壳俯冲消减阶段(早古生代―早二叠世早期)

早古生代时期，古亚洲洋洋壳板块沿温都尔庙—西拉木伦河一线开始向南俯冲消减，形成温都尔庙—西拉木伦河及其以南地区自北向南的沟－弧－盆体系，最终在晚泥盆世之前完成了俯冲碰撞，并导致艾里格庙—锡林浩特板块与华北板块北缘活动大陆边缘对接在一起，形成了华北板块北缘东西向早古生代加里东陆缘增生带［5］。在俯冲碰撞的过程中，先后导致高压低温和低压高温双变质带的形成和花岗岩的侵入，并使中志留统及其以前的沉积地层发生强烈变质变形和蛇绿岩板片的构造侵位。西拉木伦—温都尔庙蛇绿岩套构造侵位于奥陶纪、志留纪海相地层、岛弧火山岩之中。蛇绿岩中具有奥陶纪放射虫化石，白乃庙岛弧系列火山岩年龄值在500 Ma左右，这些证据说明是早古生代中晚期形成的。这个强烈挤压碰撞过程导致温都尔庙—西拉木伦河一线及其以南地区大面积褶皱隆升，使绝大部分地区长时间的沉积作用的间断，普遍缺失中泥盆统—早石炭统地层［6］。

西拉木伦河一带曾被认为是华北板块和西伯利亚板块的缝合线［7］，何国琦、唐克东等认为分布于该带的蛇绿岩套是早古生代加里东造山旋回的产物，并且西拉木伦河两侧的上古生界为含丰富化石的浅水到陆相沉积，因此西拉木伦不可能是兴蒙造山带洋壳最终消失的地带［8］。

二连―贺根山一带断续有泥盆纪蛇绿岩分布。上部基性熔岩中夹硅质岩和石灰岩，含有放射虫和珊瑚化石，时代为中晚泥盆世，这说明泥盆纪时，西伯利亚板块和锡林浩特中间地块仍被古大洋所隔开。

石炭纪时期，二连―贺根山洋壳向西伯利亚板块南缘之下向北俯冲，艾里格庙―锡林浩特中间地块逐渐与西伯利亚板块南缘对接。由于两大陆及其边缘增生带的碰撞挤压，在锡林浩特中部等地发育同熔型和陆壳改造型花岗岩类岩石，并沿该带发育晚泥盆世到早石炭世的海陆交互相磨拉石堆积［9］。二连―贺根山蛇绿岩带构成了西伯利亚板块南缘晚古生代活动陆缘带和复合型缝合带之间的分界。该蛇绿岩带北侧西伯利亚板块南缘晚古生代活动陆缘带发育奥陶系、志留系、及泥盆系地层，上石炭统(宝力格组)为陆相火山岩建造，反映晚石炭世时，西伯利亚板块的南缘已全部隆起成陆。

石炭纪后，区域上沉积了二叠系下统哲斯组地层，一段为一套浅海相沉积建造，以厚层―巨厚层状青灰色、浅灰黑色燧石条带、燧石结核、碎屑灰岩为主，其中夹中薄层状粉砂岩、泥岩，灰岩中见海百合茎;二段以碎屑岩为主，这反映了海水逐步退却的过程。由此说明，石炭纪至早二叠世早期，西伯利亚板块和华北板块之间仍存在一个残留海盆。但从沉积地层的垂向变化来看，海水逐渐退却这种演化时限可能持续到早二叠世早期。

1.4 对接碰撞造山作用阶段(早二叠末期―晚侏罗世)

现存的地质事实是，在区域上早二叠世沉积建造普遍发生褶皱变形和变质作用，形成了数条连同石炭系地层在内的东西向展布、轴面普遍北倾的大型紧闭复式线型褶皱。柯单山、小苇塘等蛇绿岩套构造侵位于哲斯组复背斜之中。同时大规模晚二叠世同碰撞花岗岩类岩石侵位，这些事实充分说明，早二叠世末期华北板块和西伯利亚板块开始发生了强烈的碰撞，兴蒙造山带进入了强烈碰撞造山作用阶段。另外，二叠系下统哲斯组与侏罗系土城子组呈角度不整合接触关系进一步说明自早二叠世末期兴蒙造山带进入强烈对接碰撞阶段，开始隆起成陆。

区域上普遍缺失二叠系上统和三叠系下统沉积地层，这表明华北板块与西伯利亚板块自早二叠世末期至早三叠世期间开始进入强烈的碰撞造山过程，时间持续至早三叠世。有关资料表明［8～10］，由于西伯利亚板块继续向南运动和推挤，产生了挤压逆冲变形作用，形成了大规模的逆冲推覆体系，这与华北板块北缘中生代地壳构造变形机制、动力来源及其所处的大地构造环境密切相关。

1.5 后造山阶段

区域上形成了多个内陆山间断陷盆地，主要沉积的地层有上侏罗系土城子组(J3t)，岩性以灰紫色砂砾岩、砾岩夹紫色细砂岩、粉砂岩为主;满克头鄂博组(J3mk)，岩性以灰绿色、紫灰色酸性熔岩及凝灰岩为主，局部夹有灰绿色、紫红色凝灰质砂岩、粉砂岩、泥灰岩及薄层安山质玄武岩。其中，土城子组地层与二叠系哲斯组地层呈低角度不整合接触，又被白音高老组(J3b)火山岩覆盖。

区域上广泛发育的地层岩性特征、大规模岩浆岩带的侵位及火山喷发以及局部北北东向断层角砾岩带的发育，说明晚三叠世至中侏罗世时期，兴蒙造山带的构造环境发生了重大的转变，与晚三叠世之前的以南北向挤压为主的构造环境截然不同。区域构造线方向由近东西向转变为北东向的特点，就是晚三叠世至中侏罗世时期构造环境转变的有力佐证。

印支期—燕山早期，兴蒙造山带一直处于古亚洲域构造背景下，构造环境为挤压环境，地壳以缩短变形加厚机制为主。然而在晚侏罗世以后，其构造格局与晚侏罗世以前的构造环境和构造格局截然不同。

从构造环境的角度看，从挤压环境转换发展到伸展拉张构造环境，标志着古亚洲洋的构造体制的结束，进入了一个新的构造环境。

从构造格局来看，晚侏罗世以前是以西拉木伦河断裂为代表的近东西向的构造格局，而晚侏罗世以后构造格局发生了重大的改变，从近东西向转变成北东向。区域上普遍发育的北东向断裂，岩浆沿北东向断裂侵位冷凝，形成北东向展布的花岗岩带。

从区域沉积的地层来看，侏罗系上统土城子组、满克头鄂博组的沉积特征表明，晚侏罗世区域上表现为陆内断陷盆地的沉积环境，这进一步说明晚侏罗世已经进入拉张的构造环境。

从年代学来看，赤峰市克什克腾旗石板沟南东约300 m中粗粒黑云母正长花岗岩锆石U－Pb LA－ICP－MS测年结果为138.4±3.2 Ma，属晚侏罗世;乃林沟附近中粗粒黑云母正长花岗岩锆石U－Pb LA－ICP－MS测年结果为132.4±1.5 Ma，岩体的侵位时间为早白垩世，但在时间上与晚侏罗世花岗岩之间没有明显的间断。晚侏罗世到早白垩世，区域上发生强烈的深部岩浆活动。从主、微量元素及稀土元素的构造环境判别图解可知，晚侏罗世和早白垩世花岗岩岩体均是拉张的构造环境下的产物［11］。

有关资料表明［12～13］，侏罗纪晚期以来，古太平洋板块向西偏北方向与欧亚大陆块下方插入发生碰撞挤压，随着古太平洋板块向欧亚板块小角度斜向俯冲作用，在欧亚大陆边缘形成岛弧－沟－盆体制，并在大陆块边缘内部引发二次拉张裂解，这就是造成北北东向的构造带先压后张的动力机制。这种动力机制是导致中国东部大规模走滑断层、沉积盆地和钙碱性岩浆岩带的主要原因。

晚侏罗世到早白垩世正是古太平洋板块向欧亚板块俯冲作用最为强烈的时期。由于古太平洋板块向欧亚板块产生北西方向的挤压俯冲，地幔物质在边缘盆地地区的上隆且向相反方向的流动导致地壳的拉张，形成了北东向的断裂构造。正是在拉张的环境下，引起了岩石圈应力释放，导致岩石圈下地壳的局部熔融，这些熔融岩浆沿北东向断裂带上升，并在内蒙古中东部地区深部侵位、冷凝结晶形成了北东向展布的花岗岩岩带;而在地表则发生火山喷发作用，形成了安山岩、流纹岩等，伴有大量的浅紫色—紫红色中酸性火山碎屑的沉积。

早白垩世，区域上继承了晚侏罗世的构造环境，且区域性北东、北北东向断裂复活，岩浆沿裂隙上升导致花岗岩带的侵位，同时伴有火山喷溢，形成了山间断陷盆地。受主要断裂的控制，岩体呈北北东向条带状展布。晚白垩世以后，形成了北东和北北东向以闪长岩、闪长玢岩、辉长岩为主的中基性脉岩。

中新世至上新世，东西向断裂构造复活，基性岩浆沿西拉木伦河及黄岗梁—甘珠尔庙断裂发生多次大规模喷溢，地貌上表现为汉诺坝组熔岩台地。

2 结语

兴蒙造山带是从中元古代开始发育的构造活动带，经历了大陆裂解阶段、洋盆扩张阶段、洋壳俯冲消减阶段、强烈对接碰撞造山作用阶段，最终导致西伯利亚板块南缘和华北板块北缘对接碰撞，但是两大板块没有直接发生对接，而是两活动大陆边缘之间的陆—弧—弧—陆的“软碰撞”。晚侏罗世以后，兴蒙造山带进入了后造山阶段，受西太平洋构造域的叠加作用影响，形成北东向构造格局和伸展拉张的构造环境。

［1］邵济安.中朝板块北缘中段地壳演化［M］.北京:北京大学出版社，1991.

［2］胡晓，许传诗，牛树根.华北地台北缘早古生代大陆边缘演化［J］，北京:北京大学出版社，1991.

［3］王荃内蒙古中部中朝与西伯利亚古板块缝合线的确定.地质学报［J］，1986，(1):31 ～43.

［4］李锦轶内蒙古东部中朝板块与西伯利亚板块之间古缝合带的初步研究［J］，1985.

［5］周安朝.华北地块北缘晚古生代盆地演化及盆山耦合关系［M］.煤炭工业出版社，2001.

［6］内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古区域地质志，北京:地质出版社，1996.

［7］李春昱，等.地质矿产部沈阳地质矿产研究所.中国北方板块构造文集(一)，1982.

［8］王瑜.中国东部内蒙古—燕山造山带晚古生代晚期—中生代造山作用过程［M］.地质出版社，1996.

［9］唐克东，等.中朝板块北侧褶皱带构造演化及成矿规律.中国北方板块构造丛书.北京大学出版社.

［10］徐仲元，刘正宏，杨振升，等.内蒙古大青山地区中生代造山运动及构造演化［J］.长春科技大学学报，2001，31(4):317 ～322.

［11］朱伟.内蒙古克什克腾旗中生代花岗岩地质特征及其构造意义［D］.太原理工大学，2011.

［12］邵济安，牟保磊，何国琦.华北北部在古亚洲域与太平洋域构造叠加过程中的地质作用［J］.中国科学(D辑)，1997，27(5):390 394.