中国东北部陆缘是由多个不同性质的陆块及构造带所组成,陆壳固结成核经历了多期多阶段、极其复杂的地质过程。应用板块构造理论,将该区地壳演化与形成的地球动力学过程初步概括为太古宙古陆核的形成过程、元古宙裂谷及断拗的形成与演化过程、“古亚洲洋”的形成与封闭过程及古太平洋构造域形成与发展。
一、太古宙陆核的形成与演化
研究区太古代陆核主要有古太古代辽东地区的鞍本地块、中新太古代辽北和吉南地区的铁岭-龙岗地块,以及新太古代的佳木斯地块。
鞍本地块出露古太古代陈台沟表壳岩,为火山中基性火山岩、碎屑岩和同期侵入的白家坟花岗质糜棱岩。在中太古代发育大面积的铁架山花岗岩。在新太古代,本区沉积一套火山碎屑和陆缘碎屑的沉积岩,并夹有磁铁石英岩,为中国重要的铁矿赋矿层位。在鞍山群之后随即有钾长花岗岩的大面积侵入。
铁岭-龙岗地块出露中太古代的龙岗岩群和新太古代的夹皮沟群及清原群。龙岗岩群主要由早期的基性-超基性火山岩建造和后期的中酸性火山岩夹陆缘碎屑岩建造组成。夹皮沟群分布在吉南,清原群分布在辽北,前者为一套完整的中基性-中酸性火山岩、火山碎屑岩夹硅铁质沉积岩沉积旋回;后者原岩以玄武质火山沉积岩和英安质火山沉积岩为主,夹有少量的安山质和流纹质火山沉积和陆源碎屑沉积岩。从下向上,玄武质岩浆作用减弱,中酸性火山物质和陆缘碎屑物质增多。该地块太古代出露的花岗质侵入岩有两类TTG岩石和钾质花岗岩。
佳木斯地块出露最老的岩群为新太古代的麻山岩群,为一套含紫苏辉石麻粒岩的变质程度达麻粒岩相-高角闪岩相的变质岩系,属于富铝的孔兹岩系。
二、元古宙联合古陆形成、裂解与古亚洲洋初始形成
在太古代末期鞍山运动后,我国华北与东北地区的小陆块聚合形成联合古陆。随即在联合古陆的辽东-吉南位置形成东西向裂陷槽,从辽东到吉南一直到朝鲜境内裂陷槽愈来愈深。形成一套陆缘碎屑-含硼-含碳-碳酸盐-泥质岩的由浅到深的沉积组合,并在中元古裂陷槽关闭。
从中元古代开始联合古陆北部边缘自西向东依次裂开,在额尔古纳-兴安地块、松嫩地块、佳木斯-兴凯地块形成新的南北向的裂陷槽,成为古亚洲洋的最初雏形,并依次形成了中元古界兴东群和新元古界张广才岭群。前一个裂陷槽较浅,为兴东群的含铝陆缘碎屑和碳酸盐沉积,后者裂陷较深发育张广才岭群的深海沉积并伴随双峰式火山岩。两裂陷槽也分别在新元古代和新元古代末期闭合,最终形成新一轮的联合古陆,成为Rodinia的一部分。
三、早古生代亚洲洋演化
从早寒武纪开始,额尔古纳与兴安地块、兴安与松嫩地块、松嫩与佳木斯地块之间出现陆间洋,形成稳定陆缘海碎屑岩-碳酸岩沉积,即为大兴安岭的兴隆群和小兴安岭-张广才岭的西林群。在中寒武世500Ma,整个黑龙江地区发生了一次广泛的变质和构造岩浆活动,额尔古纳地块与东侧的兴安地块沿得而布干断裂拼合,佳木斯地块与兴凯地块拼合,使黑龙江省缺失中、上寒武统,奥陶系及志留系。寒武纪和奥陶纪,在辽东和吉南地区为陆缘海沉积。全区只有吉中和延边出露零星的志留纪地层。
四、晚古生代地壳增生与亚洲洋的闭合
在泥盆纪吉黑东部地区,沉积地层表现为陆缘和碳酸盐台地沉积及中酸性火山岩熔岩喷发,而在辽东和吉南地区地层仍然缺失。
石炭纪330~300Ma:松嫩地块和额尔古纳-兴安地块沿嫩江-黑河断裂带拼合,以早—中二叠世沿嫩江—黑河一线发育290~260Ma的造山后碱长-碱性花岗岩为标志。
晚石炭世—早二叠世310~280Ma:佳木斯地块沿牡丹江断裂带与松嫩-额尔古纳-兴安地块拼合,以牡丹江断裂西缘、松嫩地块东缘发育的325~299Ma活动大陆边缘石英闪长岩-二长花岗岩-片麻状花岗闪长岩等I型花岗岩类,以及270~240Ma的造山后碱长-碱性花岗岩体为标志。
晚古生代末—早中生代早期(260~240Ma):额尔古纳-兴安-松嫩-佳木斯地块与华北板块碰撞拼合,古亚洲洋沿西拉木伦河—延吉一线拼合及闭合。以沿该带二叠纪中期出现古动物群的混生,发育各种与碰撞有关的岩石,如吉林大玉山248±3Ma同碰撞花岗岩,以及该带北部发育230~200Ma的造山后碱性花岗岩等为标志。
五、中生代滨太平洋构造域形成与发展
(一)早—中侏罗世(200~160Ma)
太平洋板块向欧亚大陆的俯冲至少可能始于晚三叠世,早侏罗世的俯冲挤压作用使岩石圈加厚,由于幔源岩浆底侵,形成大面积分布的总体呈NNE展布的早—中侏罗世I型花岗岩带,表征壳幔混合作用的含镁铁质包体的花岗闪长岩发育,壳-幔相互作用与此期大规模有色、贵金属成矿关系密切。
(二)早白垩世(120~100Ma)
早白垩世,持续强烈俯冲后加厚的岩石圈发生大规模拆沉、伸展和巨大减薄,引发软流圈上涌,使上部岩石圈物质发生部分熔融而导致强烈的岩浆活动,同时伴生大规模的流体、成矿作用,是省内内生金矿的最重要的成矿作用和成矿期。
六、新生代大陆伸展及太平洋板块的活动
以敦-密断裂、伊-舒断裂带早第三纪(古近纪)的拉分-裂陷复合盆地的发展为标志。拉张期形成了多期的玄武岩喷发事件,闭合时盆缘断裂向盆地内发生仰冲。早第三纪(古近纪)末期新的拉伸事件出现,以桦甸永胜屯霞石正长岩(40Ar-39Ar年龄31.7Ma、锆石高精度测年31.6±1.3Ma)侵位为标志。敦-密断裂带,伊-舒断裂带再次打开,接受河湖和陆源碎屑堆积的同时,又有多期玄武岩的喷发活动。于上新世晚期盆地闭合,形成新的对冲构造。尔后,本区进入新生代的大陆伸展拉张向东蠕散和太平洋板块的活动期。
图1-2 中国东北地区构造岩浆演化图