长春-延吉缝合带：性质与意义*

周建波 曹嘉麟 韩伟 李功宇

1. 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室，长春 1300262. 吉林大学地球科学学院，长春 1300611.

长春-延吉缝合带也称长春-延吉增生杂岩带，为发育在佳木斯-兴凯地块与华北板块之间的增生杂岩带(图1, 周建波等, 2013)。长春-延吉增生杂岩带形成时代与成因目前存在两种截然相反的观点。传统观点认为是西拉木伦-长春-延吉缝合带的东段，为古生代古亚洲洋闭合的产物(Li, 2006; Wuetal., 2007)；另一种观点认为，以开山屯增生杂岩为代表的吉黑东部增生杂岩(邵济安和唐克东, 1995; 唐克东等, 1995; 唐克东和赵爱林, 2007)，其形成于三叠纪前后兴凯地块与华北板块之间的拼贴，为古太平洋构造活动的增生产物。其与黑龙江蓝片岩带构成了巨型吉林-黑龙江高压变质带(Zhouetal., 2009; Zhou and Li, 2017; 周建波等, 2013)，并记录了古亚洲洋闭合与环太平洋构造启动的过程。

需要指出的是，由于长春-延吉缝合带位于古亚洲洋与环太平洋两大构造域叠加与转换的关键部位，为古亚洲洋的闭合与环太平洋板块俯冲启动过程研究提供了天然实验室(Wuetal., 2007; Zhouetal., 2010; 彭玉鲸等, 2012; Zhou and Wilde, 2013, 2014; 郭锋, 2016)。但直到目前，该缝合带的组成不清，形成时代有较大争议，大地构造属性不明确，与古亚洲或古太平洋构造的关系需要进一步证实。因此，本文在已有研究基础上，针对长春-延吉增生杂岩带的构造单元组成、岩石组合与构造组合特征、原岩与变质时代及其动力学背景等领域开展进一步探索，研究成果将为古亚洲洋的闭合与环太平洋板块俯冲启动过程的研究提供关键证据。

1 长春-延吉缝合带构造单元

长春-延吉缝合带(增生杂岩带)发育于佳木斯-兴凯地块与华北板块之间，自西向东被佳木斯-依兰断裂、敦化-密山断裂和两江-明月镇断裂所分割，主体走向北西，根据其区域延伸由西向东分为西部吉林-红旗岭、中部桦甸-两江和东部华集岭-开山屯三部分。

1.1 吉林-红旗岭段

为长春-延吉缝合带西段，东西两侧分别为敦化-密山断裂和佳木斯-伊通断裂所限，并沿吉林-磐石-红旗岭一线呈北西向展布。缝合带南部为辽源地体，以古生代花岗质岩石为主；而缝合线北部为老爷岭-张广才岭岩浆杂岩带。吉林-红旗岭地区以发育呼兰群为代表(Wuetal., 2007)，主要由强变形的长英质片麻岩、云母片岩、变辉长岩和大理岩组成，为一系列长英质火山岩和沉积岩组成的受到低绿片岩相-角闪岩相变质作用和多期变形作用改造的变质岩系(孟繁兴, 1992; 郗爱华等, 2006; 刘志宏等, 2016)。野外调查显示，大部分地区的呼兰群地层层序被严重破坏，野外观察的“层理”实际上是构造置换作用形成的构造面理，并由一系列相互叠置的构造岩片构成,具有构造混杂岩性质(Zhou and Wilde, 2013; 周建波等, 2013)。

在吉林东部石头口门、烟筒山发育红帘石片岩组合(图2a)，其与强烈韧性变形的绿泥石片岩伴生(图2b)，代表性的变质矿物组合为(图2c)：石英(75%～80%)+白云母(10%)+红帘石(<10%)+石榴石(<5%)+长石(<5%)。其中的白云母均为高压变质条件下形成的多硅白云母(Si≥3.305, Caoetal., 2019)，表明该区岩石曾经历高压变质作用的改造(张春艳等, 2009; Caoetal., 2019)。

图1 长春-延吉缝合带构造地质简图，示主要增生杂岩名称与位置(据周建波等, 2013)

图2 长春-延吉缝合带典型增生杂岩与上覆三叠纪磨拉石组合野外和镜下照片

1.2 桦甸-两江段

为长春-延吉缝合带的中段，东西两侧分别为两江-明月镇断裂和敦化-密山断裂所限，沿色洛河-金银别-两江呈北西向分布。缝合带南部为太古代TTG杂岩组成的龙岗地块，北部则为大面积分布的中生代花岗岩为代表的黄泥岭岩浆杂岩带。该地区以发育色洛河群为代表，色洛河群出露于吉林省色洛河-两江一带，长期以来一直被认为是中新元古代地层。Zhangetal. (2008)和李承东等(2007)曾对色洛河群进行了系统的年代学工作，表明原定义的色洛河群至少由4部分组成：新太古代变质火山-沉积地层(锆石SHRIMP年龄为2517～2534Ma)、晚古生代变质火山-沉积地层(英安岩锆石SHRIMP年龄为252Ma)、二叠纪片麻状杂岩体(锆石SHRIMP年龄为260Ma)和侏罗纪糜棱岩化花岗岩(锆石SHRIMP年龄为168Ma)。作者早期曾对色洛河群进行过系统地质调查和硕士论文专题研究(周建波, 1991)，表明所谓的色洛河群是由不同时代、不同成因、不同构造样式、不同变质程度的沉积岩和糜棱岩化花岗岩所共同构成的构造混杂岩(周建波等, 2013)。需要指出的是，建组于色洛河一带的色洛河群主要为一套变质火山-沉积岩系，在金银别-清茶馆一带主要为变质碎屑岩-安山岩组合，在板庙子-采炝子一带主要为变质砂岩-板岩组合，海沟-两江一带主要为变质碎屑岩-大理岩组合。近期年代学测试表明，色洛河群主要为晚古生代-早中生代火山-沉积杂岩系(见表1)，而不是原来定义的中-新元古代地层。同时，所谓的色洛河群岩石多呈构造混杂状分布，并发生强烈糜棱岩化改造的构造混杂岩，野外可见色洛河群呈推覆体或者飞来峰状，超覆于华北太古代TTG杂岩或者侏罗系含煤地层之上，可能是华北板块北缘碰撞甚至后期持续挤压过程中仰冲于华北板块北缘的构造岩片(周建波, 1991)。

1.3 延吉-开山屯段

综上所述，长春-延吉增生杂岩带以延边地区发育的开山屯混杂岩为代表，自西向东包括石头口门-烟筒山高压红帘石片岩, 以及原定为“呼兰群”、“色洛河群”、“青龙村群”等一系列沿着缝合带分布的构造杂岩(吴福元等, 2003; Wuetal., 2007; 周建波等, 2013; 图1、图3)。延边开山屯杂岩是国内较早报道发育构造混杂岩的地区之一(邵济安和唐克东, 1995)。近年来在原呼兰群和青龙村群，以及开山屯杂岩等均有混杂堆积或构造混杂岩的报道(孟繁兴, 1992; 唐克东和赵爱林, 2007; 周建波等, 2013)，并在吉林东部石头口门、烟筒山和延边开山屯等地区发现高压矿物组合(刘劲鸿, 2000; 吴汉泉等, 2003; 唐克东等, 2011; Caoetal., 2019)等。这些特征显示，沿该缝合带发育的“呼兰群”、“青龙村群”等可能不是真正的地层序列，而是由不同时代和不同性质的岩石混杂而成的混杂岩(Wuetal., 2007; Zhangetal., 2008)或增生杂岩(周建波等, 2013; Zhou and Li, 2017)。由于增生杂岩(含蛇绿岩，高压变质岩等岩块)为确定板块俯冲带的标志性岩石组合，即所谓的“smoking guns”(Stern, 2005; Brown, 2006)，因此，长春-延吉缝合带内发育的特征性增生杂岩，它们客观记录了古大洋盆地演化，洋-陆物质循环等多种信息，并为古亚洲洋的闭合与环太平洋板块俯冲启动过程的研究提供关键信息。

2 长春-延吉缝合带的原岩组成与时代

呼兰群作为长春-延吉增生杂岩带西段代表性的构造-岩石组合，曾经被认为形成于早古生代(吉林省地质矿产局, 1988)，但是新近的年代学测试改变了传统的认识。我们曾对磐石烟筒山地区变质杂岩近百粒锆石年代学的测试统计显示，烟筒山地区红帘石片岩的最小峰期年龄为～240Ma，而绿帘石片岩最小峰期年龄为250Ma，显示原岩年龄为形成于早印支期前后(240～250Ma)。同样采自于烟筒山地区的红帘石片岩其锆石U-Pb谐和年龄为239±11Ma(张春艳等, 2009)，而红旗岭呼兰群碎屑沉积物的沉积时代为274±11Ma～239±11Ma(表1)，这些高精度年代学数据表明呼兰群主要为二叠纪-早三叠世的沉积产物，而并不是前人认为的早古生代或更老。

需要指出的是。前人曾将沿长春-延吉缝合带发育的色洛河群和青龙村群等增生杂岩分别置于中元古代和晚元古代(吉林省地质矿产局, 1988)，但是最新的年龄测试结果表明这些杂岩多为晚古生代-早中生代构造-岩石组合(代表性年代学数据见表1)： 如李承东等 (2007)报道了色洛河群的高镁安山岩年龄，其SHRIMP U-Pb锆石年龄为252±5Ma，最近我们对色洛河群变质碎屑岩的年代学研究表明，其形成时代的下限年龄大致为255±3Ma，表明色洛河群形成于晚二叠纪末期甚至可能为三叠纪；青龙村群角闪岩中锆石年龄为274±6Ma，侵入其中的梨树沟花岗岩体中的锆石年龄为187±3Ma～194±4Ma，我们对青龙村群变质杂岩的成岩年龄取得新的进展，其中黑云斜长片麻岩的形成年龄为250±3.7Ma；而变质辉长岩的形成年龄为248±1Ma(表1)，表明青龙村群的原岩年龄为晚二叠-早三叠世；开山屯地区变质杂岩碎屑锆石的峰期年龄位于234±4Ma～292±2Ma之间(表1)，结合前人对混杂岩中的花岗岩砾石测得SHRIMP锆石U-Pb年龄(286.8±5.6Ma; 唐克东和赵爱林, 2007)，表明开山屯杂岩是由二叠纪-三叠纪陆缘碎屑岩及不同时代的蛇绿岩、大理岩等混杂而成。上述年代学数据进一步表明，长春-延吉增生杂岩带的变质杂岩为不同时代、不同性质的岩石混杂而成，其年轻一组年龄已经下延至三叠纪早期。

表1长春-延吉增生杂岩带的同位素年代学数据表

Table 1 Geochronological data of the Changchun-Yanji Accretionary Complex Belt, NE China

单元采样地点岩石名称测试方法年龄(Ma)误差(2σ)地质解释资料来源呼兰群红旗岭泥质片岩锆石LA-ICPMS2876碎屑锆石,限定成岩年龄下限Wu et al., 2007红旗岭角闪黝帘石片岩锆石SHRIMP U-Pb2724.3碎屑锆石,限定成岩年龄下限Lü et al., 2011磐石红帘石片岩锆石LA-ICP-MS23911原岩年龄张春艳等, 2009磐石红帘石片岩锆石LA-ICP-MS2375原岩年龄Cao et al., 2019红旗岭富民矿石英片岩锆石LA-ICP-MS2455碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013色洛河群色洛河高镁安山岩锆石SHRIMP U-Pb2525原岩年龄李承东等, 2007色洛河流纹岩锆石LA-ICP-MS26410原岩年龄Zhang et al., 2008板庙子板岩锆石LA-ICP-MS2643碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013板庙子砂岩锆石LA-ICP-MS2553碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013青龙村群青龙村黑云斜长岩锆石LA-ICP-MS2746原岩年龄张春艳等, 2009青龙村黑云斜长片麻岩锆石LA-ICP-MS2503.7原岩年龄周建波等, 2013青龙村变质辉长岩锆石LA-ICP-MS2481原岩年龄周建波等, 2013开山屯杂岩石门变质砂岩锆石LA-ICP-MS2462碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013开山屯紫色板岩锆石LA-ICP-MS2344碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013子洞绿泥片岩锆石LA-ICP-MS2922碎屑锆石,限定成岩年龄下限周建波等, 2013呼兰群-(变质年龄)红旗岭斜长角闪岩角闪石Ar-Ar2082变质年龄Lin et al., 2008红旗岭斜长角闪岩角闪石Ar-Ar2143变质年龄Lin et al., 2008漂河川闪长岩角闪石Ar-Ar1891变质年龄Lin et al., 2008漂河川闪长岩黑云母Ar-Ar1870.6变质年龄Lin et al., 2008漂河川闪长岩角闪石Ar-Ar1921.8变质年龄Lin et al., 2008红旗岭辉长岩白云母Ar-Ar1871.2变质年龄Lin et al., 2008红旗岭石榴石黑云母片岩黑云母Ar-Ar2240.8变质年龄郗爱华等, 2006红旗岭二云母片岩白云母Ar-Ar2295变质年龄郗爱华等, 2006红旗岭斜长角闪岩角闪石Ar-Ar2283变质年龄刘金玉等, 2010红旗岭白云石英片岩白云母Ar-Ar2202.15变质年龄刘志宏等, 2016红旗岭石榴白云片岩白云母Ar-Ar2212.6变质年龄刘志宏等, 2016

图3 长春-延吉缝合带烟筒山地区增生杂岩年代学测试结果(据Cao et al., 2019)

图4 长春-延吉缝合带三叠纪大酱缸组磨拉石锆石U-Pb年龄(据Wang et al., 2016)

3 长春-延吉缝合带的就位时代

关于长春-延吉缝合带的就位时代，可以应用近期广受关注的中生代磨拉石沉积进行限定。野外地质调查显示，大酱缸组岩石组合为粗碎屑-含煤建造为主(底部砾岩特征见图2d)，具有典型的磨拉石建造特征(辛玉莲等, 2011; Wangetal., 2016)，并呈角度不整合接触关系覆盖在长春-延吉增生杂岩带之上。我们新近得到的锆石U-Pb年龄结果显示最年轻一组碎屑锆石为240～216Ma，峰值大致为～220Ma(Wangetal., 2016)，这与大酱缸组Drepanzamites-Glocsophtllum晚三叠世陆相植物化石共同表明了其沉积时限应为晚三叠世(孙革等, 1983)。因此，长春-延吉缝合带的闭合时代应在晚三叠大酱缸组沉积之前。

图5 长春-延吉缝合带形成演化的构造模型

同时，长春-延吉增生杂岩带已有的锆石U-Pb和单矿物Ar-Ar也能够进一步综合限定其闭合时代。作为长春-延吉增生杂岩的主要组成部分，如呼兰群杂岩、色洛河群杂岩、青龙村群杂岩和开山屯杂岩，其主体形成时代均为二叠纪至早三叠世(234±4Ma～287±6Ma)，多数样品的形成时代为二叠-三叠纪界限附近，并有大量杂岩已经属于三叠纪范畴。因此推测其变质时代不应老于三叠纪。同时，近期发表的相关增生杂岩的Ar-Ar年龄也给出了较好的年代学信息(表1)，其年龄区间为187～230Ma。上述Ar-Ar年龄均报道于呼兰群变质杂岩，其中郗爱华等(2006)、刘金玉等(2010)报道的红旗岭地区呼兰群石榴黑云片麻岩中黑云母的40Ar/39Ar为224±0.8Ma，红旗岭呼兰群二云母片岩中多硅白云母的年龄为229±5Ma，红旗岭角闪岩中角闪石的年龄为228±3Ma，这与近期红旗岭地区白云石英片岩、石榴白云片岩中白云母单矿物40Ar/39Ar年龄(220.23±2.15Ma、221.31±2.6Ma)基本一致(刘志宏等, 2016)。而Linetal. (2008)同样给出了来自于红旗岭的角闪岩样品的2个角闪石40Ar/39Ar年龄208±2Ma和214±3Ma和1个来自于红旗岭的大理石样品的多硅白云母40Ar/39Ar年龄188±1Ma(表1)。因此该区呼兰群变质杂岩的变质年龄分布区间为188～229Ma。进一步从区域背景了解到，吉黑东部地区广泛发育晚三叠世磨拉石建造，如双阳盆地的大酱缸组磨拉石沉积(图4a, b; Wangetal., 2016)和侵入于烟筒山红帘石片岩中未变质脉岩的年龄(217Ma, 图3b)。由此推测长春-延吉增生杂岩带的变质年龄区间为220～240Ma，峰期为～230Ma的年龄最有可能记录了该区高级变质作用的时代，即三叠纪前后，这也是佳木斯-兴凯地块与华北板块的最终拼合时代。

4 长春-延吉缝合带形成的动力学背景

前人曾将长春-延吉断裂作为天山-北山-索伦-西拉木伦河-长春断裂的东段来考虑(吉林省地质矿产局, 1988; 唐克东等, 1995; Li, 2006; Tang, 1990)，并认为该断裂是华北与西伯利亚板块晚古生代或更早期发生最终闭合的缝合带(Tang, 1990; Li, 2006; 徐备等, 2018)。然而，我们在综合新近研究资料和综合分析基础上，指出长春-延吉增生杂岩带并不是华北与西伯利亚板块拼合形成的索伦-西拉木伦河断裂带东延部分，而是形成于佳木斯-兴凯地块向南的拼贴过程，拼贴时代为三叠纪(220～240Ma之间)。表明吉黑高压带的形成时代较上述西伯利亚与华北板块拼贴时代晚大约20～30Ma。因此，佳木斯-兴凯地块南缘的长春-延吉增生杂岩带与佳木斯-兴凯地块西缘增生杂岩带的形成时代相近、形成构造背景相同，均为佳木斯-兴凯地块晚印支-早侏罗世由东向西的俯冲增生过程(Zhouetal., 2009)。因此我们曾将佳木斯-兴凯地块西缘、南缘增生杂岩带作为同一构造单元来考虑，并命名为“吉林-黑龙江高压变质带”(简称吉黑高压带, 周建波等, 2013)，并认为吉黑高压带的形成与西伯利亚和华北板块的碰撞无关，而与三叠纪前后太平洋板块俯冲关系密切(Zhouetal., 2009)。这就意味着吉黑高压变质带形成于古亚洲构造域演化结束和古太平洋俯冲开始的构造转折阶段，并重点记录了古太平洋构造在东北地区启动的过程。

结合上述地质事实结合新研究思路，我们大致恢复了长春-延吉缝合带演化的动力学过程。(1)俯冲增生阶段(240～220Ma)，由于太平洋板块俯冲的影响，导致佳木斯-兴凯地块西向漂移，并首先沿长春-延吉一线与华北板块发生俯冲拼贴，进而形成长春-延吉增生杂岩带(图5a)；(2)造山与剥蚀阶段(220～180Ma)，佳木斯-兴凯地块发生“剪刀式”拼贴，佳木斯-兴凯地块西部与松辽地块逐渐拼合，并同时造成长春-延吉缝合带造山并剥蚀以及大酱缸组磨拉石沉积(图5b)。