吉林省加里东运动的新证据

聂桂娟，彭玉鲸，苑凤华，吕 洋

吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022

吉林省加里东运动的新证据

聂桂娟，彭玉鲸，苑凤华，吕 洋

吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022

依据伊通景家台大黑山晚奥陶世陡山头子组（原误比用石缝组）之顶界不整合面上的大黑山砾岩+火山岩（原误划属桃山组下段），于火山岩中获锆石U-Pb SHRIMP年龄为（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，相邻的段家店同一地层为（415.0±6.9）Ma～（421.4±6.6）Ma；永吉张家屯生物化石定年为晚—末志留世的张家屯组底砾岩沉积覆盖的英云闪长岩获锆石U-Pb LA-ICPMS年龄（443±5）Ma；共同为吉林省加里东运动提供了有力的新证据。

吉林；大黑山；张家屯；加里东运动；新证据

0　引言

文献检索，吉林省加里东运动的提出并有简单的论证，始于吉林省地质局1978年出版的1/20万长春市幅区域地质调查报告和“吉林省伊通县桃山早志留世笔石页岩相地层的发现及其地质意义［1］一文，与此同时，从板块构造研究的角度，亦指出了吉林省存在早古生代蛇绿岩套［2］，实质亦承认加里东运动的存在，但均未能明确指出具体的剖面特征。嗣后“吉林南部加里东期花岗岩带”一文问世，指出：本区应为加里东期优地槽褶皱带，它是吉黑古大洋板块向古中朝板块移动俯冲的结果［3］。至此，吉林省加里东运动的存在为多数研究者接受或更多的发挥［4-10］。1988年吉林省地质矿产局出版的1/20万吉林市幅的区域地质调查报告，在描述志留系上统张家屯组剖面时，将其底部砾岩与下伏花岗闪长岩（γ33）之关系表示成侵入接触，是误笔所致。因为已承认下伏花岗岩为加里东期，它又怎么能和其上的含晚—末志留世化石的张家屯组呈侵入接触呢？为此，赵春荆等（1996）、彭玉鲸等（1995，1997）在论述龙岗陆块北部陆缘构造带（或古吉黑造山作用历程）时，对加里东构造运动结束的时限，都特别强调，含有晚志留世生物化石组合的张家屯组，以底部磨拉石相堆积覆盖（不整合）于加里东花岗闪长岩之上［11.12］。尽管当时未获得该花岗闪长岩之测年数据，但已为多数区域地质研究者用来与内蒙西别河组的底界不整合面——加里东运动的构造面［13，14］相比较。

1　迷惑

进入21世纪，随着锆石U-Pb高精度测年技术的改进和推广，有关吉林省花岗岩同位素年代学研究的论文不断涌现，那些曾被定为加里东期的花岗岩体，如黄泥岭岩体、大玉山岩体、孟山岩体等一个个被否定［15.16］，特别是在“中国东北显生宙花岗岩类同位素年代学”一文中，作者发布433个测年数据，涉及吉林省的约149个，无一为早古生代的年龄［17］。通过碎屑锆石的定年，过去曾作为加里东期构造层的早古生代变质地层，如呼兰群、青龙村群亦被定为晚古生代地层［18-20］，乃至提出：“前石炭纪阶段的构造原型难以恢复。......原来认为属于早、中古生代的“呼兰群”、“色洛河群”、“青龙村群”经研究大都属于晚古生代—早中生代的地层［21］；“早期构造形迹多已甄灭在后期的构造热事件中......黄泥岭裂谷带中发育晚古生代青龙村群、色洛河群及呼兰群......裂谷带闭合于晚三叠纪—早侏罗世......黄泥岭构造带由4～5条强变形带组成，其构造变形主要划分为两期：早期为右旋剪切，形成时代为晚三叠世—早侏罗世。晚期为左旋剪切变形带，切割了中侏罗世花岗岩（157 Ma），估计主活动期在晚侏罗世—早白垩世之前结束［22］。从而为上述前人所提出的加里东运动带来了极大的迷惑？

2　新证

幸运的是，与花岗岩大量测年资料发表的同时或稍后，火山岩、包括变质火山岩的岩浆锆石及变质岩碎屑锆石测年资料亦陆续发表，不仅为我们获得了吉林省加里东运动存在的新的重要证据，而且还表明吉林省内早古生代海相变质火山岩和加里东期花岗岩存在的多个重要信息。现提供如下。

2.1伊通景台大黑山剖面提供的新证

图1　大黑山南坡上志留统大黑山砾岩实测剖面图（据高云岗、1985、修定）Fig.1　Measured profi le of upper Silurian Series Daheishan conglomerate in Daheishan southern slope (Revised by GAO Yun-gang, 1985)

图1为综合1/20万长春市幅和1/5万景台镇等三幅区域地质调查同一位置实测剖面，经再次实地考察修定而成。剖面图所示不整合面虽然为次安山玢岩侵位，但仍可观察到其下所见板岩、千枚岩岩石风化破碎强烈，变形变质作用明显，糜棱岩化所示之叶理与板岩、千枚岩之原生条带（层理）具明显交角。不整合面之上砾岩在大黑山一带、自主峰583.3高地至427.7高地砾岩层大体沿地形等高线展布，向北—北西缓倾斜，主峰北西坡砾岩层露头顺山延伸400余米，构成一列狭长陡坎；南坡因受后期构造影响，砾岩层露头作峭壁状不整合覆于其下板岩、千枚岩之上。根据高云岗［23］对砾岩所做的统计分析：砾石粒度及所占百分比，2～10 mm级别10%±、10～100 mm级45%±、＞100 mm级者40%±，可见最大砾径者达350 mm。砾石成分，选易采砾石18块，经镜下鉴定，酸性侵入岩（变质石英闪长岩、角闪斜长花岗岩、绢云母花岗斑岩、闪长玢岩等）8块，变质中酸性火山岩4块、沉积变质岩块6块，其中板岩、千枚岩、变质砂岩、砾岩等，砾石之岩性与下伏层同类岩石岩性一致，“砾中砾”的出现，构成明显的第二代、第三代的沉积。砾石圆度及球度，以圆状、次圆状为主，次棱角状、棱角状者较少，板岩、大理岩等下伏地层形成的砾石圆度相对较低；侵入岩、火山岩砾石球度相对较好，余者差。砾石分选性：分选不明显，不同粒级砾石掺杂堆积，但若排除较大砾石后，其余部分显示一定的分选趋势；受后期构造影响，砾石排列方向具有一定规律性，压扁拉长。胶结物及胶结类型，依岩化分析资料，胶结物为正常沉积物+火山熔岩物质；胶结类型，随砾石含量降低，从孔隙胶结、接触胶结变为基底胶结，其时胶结物围绕砾石形成中砾岩。综上特征，该套砾岩应为不整合面之上含有火山物质的底砾岩，并具类磨拉石堆积的特征。

姜正龙等［24］考察该剖面时，约于10层片理化安山质凝灰熔岩采集一样（DHS）（E125°13′02″，N43°53′46″）。获得其岩浆成因锆石U-Pb SHRIMP年龄（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，捕获岩浆成因锆石年龄（428.5±7.3）Ma～（437.0±7.1）Ma、（445.2±6.9）Ma～（451.4±7.0）Ma。为检验上述火山岩锆石测年的可靠性和该期火山事件在区域上分布的重现性，又于放牛沟乡段家店相同层位的火山岩取片理化酸性凝灰熔岩一样（E125°01′40″，N43°53′11″），获岩浆成因锆石U-Pb SHRIMP年龄（392.3±6.6）Ma～（421.7±7.0）Ma，捕获岩浆成因锆石年龄（433.9±8.3）Ma和（448.8±8.2）Ma。二者年龄结构十分一致，表明：不整合面之上的火山事件（即大黑山砾石+火山岩），形成于晚志留世—早泥盆世，不整合面之下的火山事件发生在早、中志留世和晚奥陶世。与该区含早志留世笔石的桃山组及整合于其下的陡山头子组均有火山岩产出的实际情况相符。由此，定其为加里东运动的构造界面之遗迹证据是充分的。原先依据砾岩之上火山岩全岩Rb-Sr等时线年龄（246±27）Ma（高云岗，1985），试剖面为晚华力西期运动界面应予以修正，也许该Rb-Sr年龄是大区域晚华力西期—早印支期造山运动叠加其上的构造热事件记录。

2.2永吉张家屯剖面提供的新证

图2是笔者之一依据吉林省地质矿产局1988年出版的1/20万吉林市幅区域地质调查报告所附张家屯组实测剖面、经多次进行实地观察修定的。

该图对底部砾岩及砾岩与下伏花岗岩之关系，在该图幅野外验收时曾出现三种不同的认识，一砾岩是中生代的、覆于张家屯组之上；二是砾岩为张家屯组底砾岩，但与“下伏花岗岩为侵入接触；三是砾岩为该组底砾岩，且与下伏花岗岩为沉积（不整合）接触。后经探槽揭露和再观察、现场讨论，暂统一到第三种观点。虽然依据砾岩的堆积特征：成分复杂：以火山岩、花岗岩砾石为主、次为沉积变质岩及沉积岩；形态以次棱角-次浑圆状为主；分选较差或极差，大、小混杂粒径以5～10 cm居多，大者可达50 cm；砾岩厚度百余米以上；可视为磨拉石相堆积。但由于缺乏下伏花岗岩同位素测年资料，未能作为识辨加里东运动的构造标志获得广泛的推广。

裴福萍等［25］新近对该剖面进行了较详细的研究，再次肯定了张家屯组底砾岩沉积覆于下伏花岗质岩石之上，且依据系统样品（E126°17′07″，N43°41′04″）的采集，不仅通过岩浆成因锆石LA-ICPMS U-Pb测年获得了其形成和侵位的时代为（443±5）Ma，捕获岩浆成因锆石年龄（501±11）Ma，且确定其岩石类型为英云闪长岩，Hf同位素单阶段亏损地幔模式年龄介于567 ～674 Ma，两阶段亏损地幔模式年龄介于648～911 Ma；通过地球化学特征的判别，原始熔体可能来源于有俯冲流体参与的高温低压条件下大洋堆晶辉长岩的部分熔融，形成于洋壳俯冲背景下的岛弧环境。由此，一可以获得一个肯定的结论，即该不整合面产生的时限：依据不整合面之上张家屯组所产海相生物化石组合为晚—末志留世［26-28］，不整合面之下英云闪长岩锆石U-Pb LA-ICPMS年龄为（443±5）Ma（早志留世）；与上述大黑山剖面中不整合面所形成的时限基本一致，为加里东构造运动的产物。二受到一个重要的启迪，即从英云闪长岩形成的构造环境，使我们联想到东邻的永吉头道沟镁铁-超镁铁岩曾被视为被肢解的蛇绿岩，并获得Ⅰ号岩体（方辉橄榄岩-纯橄榄岩岩块）、测得全岩Sm-Nd等时线年龄（418.4±24.1）Ma（2σ）、r=0.999 1）［11.12］似乎二者、乃至包括大黑山—放牛沟地区三者间均有着密切的联系，表明这里早古生代发育有沟弧盆系，并以晚—末志留世形成的弧背磨拉石盆地堆积，即加里东构造运动重要标志的出现，宣告此阶段洋盆活动关闭或形成增生楔。

图2　张家屯组不整合于加里东期英云闪长岩之上实测剖面图（据1/20万吉林市幅报告修编）Fig.2　Measured profi le of Zhangjiatun Formation unconformity on the Caledonian tonalite (After a report of 1:200 000, Jilin City sheet)

2.3其它新材料的佐证

主要有如下三个方面，可作证述之。

第一、早古生代火山事件不断得到肯定：最有代表性者为松嫩地块及其西北和南陆缘自西北而东南，①原大石寨组建组剖面获其中一玄武岩样锆石SHRIMP U-Pb年龄（439±3）Ma（捕获一浑圆状岩浆成因锆石表面年龄522 Ma±6 Ma［29］②松辽盆地西部斜坡区松南190井深部基底变流纹质凝灰岩获锆石LA-ICPMS U-Pb两组谐和年龄、分 别 为（424±4.5）Ma及（448±3.5）Ma［30］。③松辽盆地东南隆起区，在农安103井、杨205井基底岩石中获岩浆成因捕获锆石LA-ICPMS U-Pb年龄（490±4.2）Ma、（470±27）Ma～（464±14）Ma；在杨205井基底变质火山岩及黑云阳起石英片岩获岩浆成因锆石LA-ICPMS年龄，前者为（445.5±9.6）Ma，后者见两组谐和年龄为（427.0±3.1）Ma、（455±12）Ma［30］。④朝深4井深部变质基底脱玻化硅质岩产早志留世海绵骨针Dritonemagracile（Hinder）Raull［31］。⑤ 九台机房沟铁矿含铁岩系近矿围岩变质火山岩一样、锆石SHRIMP U-Pb定年，除获得（453.7±5.08）Ma～（454.5±4.7）Ma，（471.2±3.4）Ma～（473.4±6.02）Ma，（496.9±5.05）Ma～（504.8±5.46）Ma三组年龄，还有大量来自中寒武世、早寒武世、新元古代岩浆成因的锆石［32］。

第二，早古生代侵入岩新的测年数据屡见报导：如在对吉黑交界张广才岭群剖面系统的研究中，于东风林场附近原红光组中见片麻状黑云母花岗岩、锆石LA-ICPMS U-Pb两组谐和年龄、分别为（484±5）Ma和（525±6）Ma新兴组中见两样英云闪长岩，测年方法同前，一样为（450±6）Ma和（485±7）Ma，另一样（443±3）Ma、（483±4）Ma、（514±3）Ma，值得特别关注的此一英云闪长岩年龄（443±3）Ma，竟然与张家屯剖面之英云闪长岩的年龄（443±5）Ma完全一致。切穿上述英云闪长岩的二长花岗岩年龄（425±3）Ma、片麻状二长花岗岩（424±2）Ma，前者尚有捕获岩浆成因锆石（452±2）Ma和503 Ma的年龄数据。对塔东岩群所作的相同研究，岩浆侵入活动与此具有相似的节律［33.34］。

第三，晚古生代火成岩中捕获岩浆成因锆石所揭示的早古生代火成活动：如梅河市双泉乡西北双凤山基性—超基性岩（橄榄岩、橄榄辉长岩和苏长岩）采橄榄辉长岩样，依锆石LA-ICPMS U-Pb定年，岩体形成时代为（258±2）Ma、捕获岩浆成因锆石中早古生代年龄组为：（423±7）Ma （n=3）、（456±7）Ma和（502±7）Ma［35］。又如邻区采自汤原地区早泥盆世宝泉流纹岩锆石测年，其形成时代为（383±3）Ma，捕获岩浆成因锆石、206Pb/238U谐和年龄有（422±2）Ma（n=5）、（453±3）Ma（n=8）、（485±8）Ma［36］。均暗示出早古生代火成活动的普遍存在，及活动的节律性。

3　结论

（1）依据新的同位素年代学和生物地层学成果，吉林伊通大黑山剖面和永吉张家屯剖面中所出现的角度不整合面，其时限可界定于晚—末志留世和中、早志留世间，不整合面之上磨拉石相堆积，是加里东构造运动发生的重要标志之一。吉林省加里东运动的存在不应受到早期所定的加里东岩体被否定而出现迷惑。

（2）当呼兰群、青龙村群等原定之早古生代构造层，时代出现大的争议时，新的同位素年代学研究，肯定了吉林省早古生代火山事件有确切的存在。连同新确定的早古生代花岗岩类侵入体，共同记录了可追溯的加里东构造旋回的演化历史。

（3）统计早古生代火山事件，早古生代花岗岩和晚古生代以来火成岩中捕获早古生代岩浆成因锆石，及少量碎屑岩中包含的早古生代岩浆成因锆石的测年数据，反映出火成事件，包括喷出事件和侵入事件，具有明显的相关性和节律性。并可在整个兴蒙—吉黑造山系内进行比较，反映古亚洲洋在早古生代时期演化及与其两侧古陆互动的统一性方向。当然，在比较中所发现的一些差异，则表现出各自的个性（另文讨论）。

由于早古生代加里东运动，受到晚古生代的叠覆造山和中、新生代滨太平洋陆缘叠加造山的强烈改造与破坏，及巨量花岗岩岩浆的侵吞，其地质载体多以成为“花岗岩海”中的“舟”、“筏”式的残留构造岩片或构造岩片堆集带、构造小岩块，对其研究、相比晚古生代，则难之更难，也许是“物以稀为贵”。故溯其沉积盆地之原型、构造原型，实是任重而道远。

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The new evidence of Caledonian movement in Jilin Province

NIE Gui-juan， PENG Yu-jing， YUAN Feng-hua， LV Yang
Regional Geological and Mineral Resources Survey of Jilin Province， Changchun130022，Jilin， China

Daheishan conglomerate+ volcanic rocks（ it mistakenly was divided into the Lower Section of the Taoshan Formation） unconformably overlay on Doushantouzi Formation （it mistakenly was contrasted with the Lower section Shifeng Formation） ， late Ordovician epoch， Daheishan， Jingjiatai of Yitong County； zircon U - Pb SHRIMP from the Daheishan volcanic rocks is （413.4±6.6） Ma ～ （420.3±6.6） Ma， zircon U - Pb SHRIMP from the same straturm of adjacent Duanjiadian is （415.0±6.9） Ma ～ （421.4 ± 6.6） Ma； zircon U - Pb ICPMS from the tonalite is （443±5）Ma ， the tonalite is covered by Zhangjiatun Formation basal conglomerate that is considered as late- end of Silurian epoch， according to the biological fossil dating.These provide powerful new evidences for Caledonian movement in Jilin Province.

Jilin； Daheishan； Zhangjiatun； Caledonian movement； New evidences

P542

A

1001—2427（2015）04 - 1 -6

2015-09-05；

2015-12-03

聂桂娟（1971—），女，吉林镇赉人，吉林省区域地质矿产调查所助理工程师.