東北亞核心區(qū)南部地區(qū)中東北亞南區(qū)中新生代大地構(gòu)造輪廓

東北亞核心區(qū)南部地區(qū)中東北亞南區(qū)中新生代大地構(gòu)造輪廓

亞洲是一個(gè)由亞洲的古陸和滿洲南部岡瓦納的古陸組成的新世。目前的構(gòu)造特征在肯納語和波羅的海的早期形成。筆者討論的東北亞南區(qū)是這種復(fù)式大陸的典型表現(xiàn)地區(qū)之一。西太平洋構(gòu)造帶、西伯利亞、北美(或鄂霍次克)、中朝、揚(yáng)子板塊與中亞造山帶等在此交匯(圖1)。在泛大陸(Pangaea)拼合和裂解的宏觀構(gòu)造背景下中—新生代以來經(jīng)歷了多次構(gòu)造事件的疊加,諸如南北大陸的匯聚碰撞、東部地體的拼貼、晚中生代大陸巖石圈減薄引起的伸展作用、大型走滑斷裂的錯(cuò)移、東部陸緣的俯沖增生和新生代太平洋板塊運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向與包括日本海打開在內(nèi)的東亞—西太平洋大陸裂谷帶的形成,構(gòu)造面貌比較復(fù)雜。包括朝鮮半島、日本飛驒—隱歧、俄羅斯遠(yuǎn)東薩哈林島—日本北海道和中、俄邊境的布列亞—佳木斯—興凱地塊在內(nèi),許多中—小型陸塊的構(gòu)造歸屬長(zhǎng)期以來一直存在著爭(zhēng)議。近年來SHRIMP測(cè)年方法在許多前寒武紀(jì)地塊上的應(yīng)用,使眾多陸塊形成的年代學(xué)信息更加清晰,結(jié)合古生代以來地層、生物古地理和相鄰構(gòu)造帶變形年齡的數(shù)據(jù),現(xiàn)已有可能對(duì)上述諸陸塊的構(gòu)造歸屬作出新的判斷。東北亞南區(qū)尤其中國(guó)大陸東北部及俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū),中、新生代以來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與演化歷程,過去半個(gè)世紀(jì)備受中外學(xué)者的關(guān)注,20世紀(jì)80年代以來多數(shù)意見都把這個(gè)地區(qū)中生代以來的構(gòu)造發(fā)展同西太平洋構(gòu)造帶的演化聯(lián)系在一起,90年代以來更把西太平洋洋殼向東亞—東北亞大陸的俯沖作為引起東北亞大陸中—晚中生代巖石圈拆沉減薄的主因,并把由此引起的伸展作用作為造成包括松遼盆地在內(nèi)諸多盆地生成和巨量巖漿侵入與噴出,以及內(nèi)生礦產(chǎn)成礦高峰期確定的主要依據(jù)。然而中國(guó)東北、華北地區(qū)中—新生代火山巖的面式分布,玄武巖成分K2O+Na2O、K2O/Na2O、K2O由沿海向大陸內(nèi)部增大的規(guī)律并不明顯,K60含量未顯示典型島弧火山巖由東向西系統(tǒng)增高的極性,以及近年來巖漿巖幔源包體和火山巖地球化學(xué)特征的一些研究成果并不支持上述認(rèn)識(shí),如邵濟(jì)安等根據(jù)大興安嶺火山巖微量元素中Sr-Nd同位素比值和Ba/Nb之間具有良好的線性關(guān)系,排除了由洋殼俯沖作用引起火山巖Nb、Ta虧損的可能性。相當(dāng)多學(xué)者從東亞大陸本身的陸-陸碰撞-擠出-擴(kuò)張來尋求東北亞大陸中—晚中生代巖石圈減薄的地球動(dòng)力學(xué)和高鉀鈣-堿性火山-侵入巖廣泛分布的原因[5,10,11,12,13,14],近年一些學(xué)者通過對(duì)東亞、西太平洋地區(qū)地震面波層析成像和軟流圈、巖石圈三維Vs速度結(jié)構(gòu)的研究,提出了東亞—西太平洋巨型裂谷體系的新認(rèn)識(shí),它使對(duì)上述爭(zhēng)議問題有了更深入的認(rèn)識(shí)。筆者根據(jù)在東北、華北地區(qū)多年的工作積累和近年來中、外學(xué)者在東北亞與本區(qū)大地構(gòu)造方面發(fā)表的最新成果,試圖對(duì)中國(guó)大陸東北部及鄰區(qū)中、新生代大地構(gòu)造的時(shí)空輪廓作一簡(jiǎn)要分析。1巖石學(xué)和古生代構(gòu)造背景及區(qū)域差異東北亞南區(qū)包含眾多中—小型陸塊,它們的構(gòu)造歸屬以及在演化中的相互關(guān)系曾是長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問題:(1)朝鮮半島:朝鮮學(xué)者根據(jù)地層出露狀況曾把朝鮮半島自北而南劃分成狼林地塊、平南坳陷、京畿地塊、沃川坳陷、嶺南地塊5個(gè)構(gòu)造單元。地塊以出露太古宙—古元古代地層為主,坳陷則發(fā)育古生代蓋層。20世紀(jì)80年代以來多數(shù)學(xué)者認(rèn)為臨津江帶是分隔中朝與揚(yáng)子板塊的蘇—魯高壓變質(zhì)帶的向東延伸,因而把朝鮮半島分成南、北兩半,平南坳陷以北的北朝鮮為中朝板塊,臨津江帶以南的南朝鮮屬于揚(yáng)子板塊。90年代以來由于多次國(guó)際會(huì)議以及中韓、中朝學(xué)者的頻繁合作交流,對(duì)于朝鮮半島的構(gòu)造劃分也提出了多種模式。近年來黃海地球物理研究成果提示青島—榮成斷裂以南的蘇—魯高壓變質(zhì)帶沒有延伸到臨津江,而是被縱貫黃海的近南北向斷層右行錯(cuò)移到了濟(jì)洲島以南,這樣朝鮮半島的全部就都屬于中朝板塊。1994年筆者參加在漢城(首爾)召開的IGCP-321項(xiàng)國(guó)際會(huì)議,在沃川坳陷野外考察期間發(fā)現(xiàn)那里出露的新元古界—中奧陶統(tǒng)及平行不整合其上的中石炭統(tǒng),從層序到巖性和遼東半島的完全一致。因此從沉積蓋層的地層發(fā)育特征看,北朝鮮的平南坳陷和朝鮮半島南部的沃川坳陷都廣泛出露著華北型的新元古界—中奧陶統(tǒng)淺海相碳酸鹽巖和平行不整合其上的石炭、二疊系海陸交互—陸相沉積,朝鮮半島南端的嶺南地塊小白山地區(qū)相當(dāng)于遼東半島新元古界南芬組的鴨蛋青色泥質(zhì)板巖角度不整合在太古宙—古元古代的片麻巖之上,也酷似遼東半島。近年來對(duì)半島隆起區(qū)狼林地塊、京畿地塊和嶺南地塊片麻巖-麻粒巖基底巖系所作的SHRIMP年齡測(cè)定都說明它們以1.8~2.5Ga為主,而且狼林和嶺南地塊之上都?xì)埩粲羞|東半島型的新元古界—中奧陶統(tǒng)剝蝕殘塊,因此從基底到沉積蓋層朝鮮半島全部屬于中朝板塊是合理的。20世紀(jì)80年代在朝鮮南部沃川帶江原道旌善郡檜洞里地區(qū)的檜洞里組中發(fā)現(xiàn)了志留紀(jì)的牙形刺;朝鮮北部黃海北道松林市的侏羅系大同群底礫巖中也曾發(fā)現(xiàn)過含志留紀(jì)海相生物化石的礫石,以及北朝鮮平南坳陷和南朝鮮沃川坳陷出露的相當(dāng)于華北中奧陶統(tǒng)的峰峰組地層和上奧陶統(tǒng)半深海濁積巖,說明整個(gè)朝鮮半島和中國(guó)鄂爾多斯盆地西緣、南緣一樣早古生代期間分別屬于中朝板塊東部和西部的大陸邊緣。因此現(xiàn)今朝鮮半島的構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱?shí)際上反映了中生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,臨津江構(gòu)造帶和沃川構(gòu)造帶的韌性變形帶都受到北東走向逆沖-走滑斷裂和伸展斷裂的控制,無一例外地切割了侏羅—白堊系,同時(shí)無論是狼林地塊還是京畿、嶺南地塊,前寒武系之上也都?xì)埩糁略糯洹獖W陶紀(jì)地層,而平南、沃川坳陷則保留著和遼東半島完全一致的新元古代—古生代—三疊紀(jì)地層,說明它們?cè)径加薪y(tǒng)一的華北型古生代沉積蓋層,只是由于晚燕山運(yùn)動(dòng)的逆沖推覆構(gòu)造和早白堊世以后的伸展隆升引起的剝蝕,才造就了現(xiàn)今朝鮮半島地層的出露狀況與構(gòu)造面貌。(2)飛驒—隱歧地塊:亞洲東緣長(zhǎng)近2000km,寬約300km的日本列島是中生代以來洋、陸匯聚和來自赤道低緯度地體拼貼增生的產(chǎn)物,在日本海作為弧后盆地中新世(約15Ma)打開以前,日本曾是亞洲大陸東部大陸邊緣的一部分。位于本州島北側(cè)、圍繞能登半島分布的飛驒—隱歧地塊是日本變質(zhì)基底的主要出露區(qū)。對(duì)不同部分泥質(zhì)片麻巖和角閃巖的各種同位素測(cè)年給出1.9~1.1Ga、600Ma、400Ma和240Ma等多組事件年齡,未變質(zhì)的晚侏羅世—白堊紀(jì)手取群磨拉石不整合覆蓋其上。飛驒—隱歧地塊以飛驒邊緣帶蛇紋混雜帶與以南由侏羅紀(jì)增生雜巖組成的美濃—丹波—足尾帶接觸。2001年椚座圭太郎等(K.Kunugiza)在變質(zhì)帶中發(fā)現(xiàn)了由次透輝石、斜長(zhǎng)石和榍石等組成的角閃巖相高壓變質(zhì)帶,提出作為碰撞造山帶的飛驒變質(zhì)帶相當(dāng)于中朝和揚(yáng)子板塊之間蘇—魯超高壓變質(zhì)帶的東延部分,新的地球物理成果也支持這一觀點(diǎn)。日本海15~5Ma張開,Otofuji根據(jù)古地磁成果提出原本成直線展布的日本列島以東北日本逆時(shí)針、西南日本順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的雙開門式旋轉(zhuǎn)造就了現(xiàn)今的面貌。因此根據(jù)西南日本的逆時(shí)針向復(fù)位,飛驒—隱歧地塊很可能填補(bǔ)了朝鮮半島東北部的空缺。從而飛驒—隱歧地塊歸屬于中朝板塊看來比較合理。至于飛驒—隱歧地塊南部宮崎鞍岡層發(fā)現(xiàn)的志留紀(jì)三葉蟲Coronocephalites新屬,按照段吉業(yè)和Ichikawa的認(rèn)識(shí),可以和中朝板塊北緣內(nèi)蒙古達(dá)爾罕茂名聯(lián)合旗以及吉林中部永吉縣發(fā)現(xiàn)的中—晚志留世的三葉蟲Coronocephalites新屬對(duì)比,但是如果把飛驒—隱歧地塊歸位到朝鮮半島東北部,它就和狼林地塊、平南坳陷相近,后者20世紀(jì)80年代就發(fā)現(xiàn)了含志留紀(jì)海相生物化石的礫石,它們同屬于中朝板塊的大陸邊緣,含有志留系濱海相沉積也應(yīng)該是合理的。需要提出的是,江博明等提出飛驒帶在構(gòu)造上屬于中亞造山帶。(3)布列亞—佳木斯—興凱地塊:中國(guó)東北沿中、俄邊境分布著一系列前寒武系結(jié)晶巖系組成的地塊(圖1),在黑龍江省緯度范圍內(nèi)它們由近東西向展布的3個(gè)穹狀隆起構(gòu)成,自東向西分別是圖蘭、馬門和崗仁隆起,隆起之間被古生代褶皺帶分隔。其中崗仁對(duì)應(yīng)于額爾古納—興安地塊、馬門對(duì)應(yīng)于松嫩地塊、圖蘭則向南延伸到佳木斯地塊,Zonenshain等把鄂霍茨克帶以南的興安—布列亞—佳木斯和興凱地塊統(tǒng)稱為古生代的阿穆爾(Amuria,黑龍江的俄文稱謂)微陸塊。根據(jù)葉茂等對(duì)上述地塊構(gòu)造演化特征的敘述,筆者?認(rèn)為把天山—興蒙造山帶賀根山—嫩江—黑河縫合帶以東的馬門—松嫩地塊和圖蘭—布列亞—佳木斯—興凱地塊作為中古生代的地塊拼合體更為確切,因?yàn)樗鼈兌加薪y(tǒng)一的前寒武系基底和早寒武世的第一個(gè)沉積蓋層,并稱之為黑龍江板塊。中生代以來它們被郯廬斷裂北延的佳(木斯)—依(蘭)斷裂和敦(化)—密(山)斷裂左行錯(cuò)移分隔成3段。對(duì)佳木斯地塊前寒武系基底巖系麻山群的同位素年代學(xué)研究始于上世紀(jì)80—90年代,曾獲得2539Ma的Ar-Ar年齡和2251MaPb-Pb年齡。劉靜蘭與西澳學(xué)者SimonWilde等對(duì)麻山群?jiǎn)晤w粒鋯石進(jìn)行SHRIMP測(cè)年,獲得U-Pb年齡(502±10)Ma,近年Wilde又發(fā)表了進(jìn)一步的測(cè)年數(shù)據(jù)(525±12)Ma~(507±12)Ma,并據(jù)此提出中國(guó)東北的晚泛非巖漿活動(dòng)事件,因?yàn)樯鲜瞿挲g都屬于“泛非事件”范疇。結(jié)合上世紀(jì)90年代詹立培等在興凱地塊南端納霍德卡發(fā)現(xiàn)了岡瓦納型石炭—二疊紀(jì)的動(dòng)物化石,于是有些學(xué)者懷疑布列亞—佳木斯—興凱地塊是中生代來自岡瓦納大陸的地體,這是一個(gè)很引人注目又饒有興趣的問題?？墒潜仨氉⒁獾竭@一地區(qū)古生代以來的地層特征和生物古地理面貌看來并不支持上述看法。段吉業(yè)提出佳木斯地塊西緣伊春市五星鎮(zhèn)上世紀(jì)80年代初曾在早寒武世的小金溝組(原五星鎮(zhèn)組)中發(fā)現(xiàn)勒那階三葉蟲Proerbia;俄羅斯興凱湖東南部以及大興安嶺以西的石勒喀河地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的早—中寒武世三葉蟲也都屬西伯利亞型。小金溝組代表布列亞—佳木斯—興凱地塊克拉通化后的第一個(gè)沉積蓋層,此后興凱地塊、布列亞地塊所發(fā)育的奧陶—志留系海相碳酸鹽巖、含單通道蜓的二疊系海相沉積以及含安加拉植物群的陸相石炭—二疊系都提示它們屬于西伯利亞板塊。古生代以來布列亞—佳木斯—興凱地塊雖然和西伯利亞地臺(tái)幾經(jīng)裂解、拼合,但一直都是臨近西伯利亞板塊的親緣微陸塊。根據(jù)古地磁資料,新元古代末至寒武紀(jì)初西伯利亞板塊本身就位于南半球的低緯度,屬于當(dāng)時(shí)羅迪尼亞超大陸中更古老的東岡瓦納(Ur)的一部分,因此經(jīng)歷“泛非事件”而克拉通化是正常的事情。印支期作為黑龍江板塊主體的布列亞—佳木斯—興凱地塊與中朝板塊碰撞,古亞洲洋最終封閉,本區(qū)成為古亞洲大陸東北部臨近古太平洋的陸緣帶。(4)薩哈林島—北海道:俄羅斯遠(yuǎn)東的薩哈林島位于布列亞—佳木斯—興凱地塊以東錫霍特阿林帶的最東側(cè),向南和日本北海道隔著宗谷海峽相連,兩者構(gòu)造軸線均近南北向,都是島弧火山帶、增生混雜體、蛇綠巖和疊瓦推覆構(gòu)造廣泛發(fā)育的中、新生代活動(dòng)大陸邊緣。薩哈林島在構(gòu)造上三分:西薩哈林的基底由強(qiáng)烈變形的早中生代混雜堆積組成,上覆中新世鈣堿性島弧火山巖,其堿度自東向西增高。它們?cè)谕砩闲率赖皆绲谒募o(jì)變形并被向東逆沖到中部未固結(jié)的沉積之上,顯示當(dāng)時(shí)的貝尼奧夫帶西傾;中部為蛇綠雜巖碎片構(gòu)成的縫合帶;以東的東薩哈林由藍(lán)片巖和綠片巖、含眾多古生代和中生代巖塊的混雜體以及晚白堊世為主的大洋型火山巖等3個(gè)巖系組成。日本北海道構(gòu)造上六分中部的空知—蝦夷帶是蛇綠巖系的一部分,所含放射蟲的時(shí)代從侏羅紀(jì)末到中白堊世。含藍(lán)片巖的神威古潭(Kamuikotan)高壓變質(zhì)帶位于蛇綠巖系東側(cè)。東部的日高、常呂和根室?guī)в勺兓詭r和增生雜巖等組成,前者被認(rèn)為是海山碎片,時(shí)代總的向東變新,前侏羅系在其中成不同規(guī)模的外來巖塊產(chǎn)出。Sakakibara提出薩哈林島中部偏東的蘇蘇奈(Susunai)變基性雜巖是神威古潭帶的北延部分,從而證實(shí)薩哈林和北海道兩者的構(gòu)造連續(xù)性。歐亞和北美板塊的邊界從北冰洋中脊向南進(jìn)入俄羅斯東北大陸內(nèi)部以后,地震活動(dòng)性不僅降低而且高度彌散,因此它的具體延伸以及鄂霍斯克是否作為一獨(dú)立板塊劃分出來成為爭(zhēng)論的問題。Kojima等根據(jù)地震觀測(cè)數(shù)據(jù)傾向于把薩哈林島—北海道劃歸北美板塊(圖1)。2晚三疊世—中—新生代主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件的時(shí)空輪廓(1)南北大陸匯聚經(jīng)歷了晚海西—印支期古亞洲洋消亡和晚燕山期南北大陸的陸-陸碰撞匯聚兩個(gè)時(shí)期,形成地殼-巖石圈增厚、高原地貌的中亞造山帶晚二疊世歐美大陸和南部岡瓦納大陸碰撞、泛大陸(Pangaea)基本形成時(shí),西伯利亞及其外圍微陸塊:西部哈薩克斯坦板塊、東部黑龍江板塊和它們以南的西域(廣義的塔里木)板塊、東部中朝板塊之間的古亞洲洋盆從晚二疊世到中三疊世自西向東逐漸封閉。20世紀(jì)90年代以來的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作已經(jīng)證實(shí),標(biāo)志殘留洋盆的蛇綠混雜巖沿著西拉木倫河、長(zhǎng)春南、吉林中部、和延吉市南斷續(xù)分布,基本上標(biāo)示了西伯利亞與中朝兩大板塊縫合線的位置(圖1)。位于該縫合帶上的吉林中部紅旗嶺1號(hào)巖體鋯石SHRIMP年齡為(216±3)Ma,形成于晚三疊世;吉林大玉山花崗巖體單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡為(248±4)Ma,形成于早三疊世晚期。巖石學(xué)和同位素地球化學(xué)研究表明,巖體屬于高鉀鈣堿性Ⅰ型花崗巖,巖漿來源于加厚地殼底部玄武質(zhì)巖石的部分熔融作用,屬同碰撞型花崗巖,是板塊碰撞拼合的直接巖漿巖證據(jù),而出露在吉林省南部通化地區(qū)的岔信子巖體、小葦沙河巖體和龍頭巖體,應(yīng)用鋯石U-Pb法,進(jìn)行了侵位年代測(cè)定,年齡為203~217Ma,確認(rèn)它們形成于晚三疊世,巖體主要包括石英閃長(zhǎng)巖和花崗巖兩大巖類,前者來自于基性下地殼或者巖石圈地幔的部分熔融,而后者來源于加厚地殼的部分熔融,且?guī)r漿源區(qū)存在石榴石殘留相,筆者認(rèn)為很可能是北方板塊深俯沖的標(biāo)志而與大別—蘇魯超高壓變質(zhì)帶無關(guān)。近年在縫合線以北吉林省中部的天橋崗堿長(zhǎng)花崗巖獲得的鋯石SHRIMP和TIMS年齡分別為182Ma和188Ma,全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為185Ma,黑龍江張廣才嶺白石山巖體的全巖-礦物Rb-Sr等時(shí)線年齡為(196±4)Ma,巖石學(xué)和地球化學(xué)的詳細(xì)研究表明該巖體具有殼?；旌铣梢?底墊的新生地殼在中亞造山帶造山后晚期才生成,它們都形成于早侏羅世。結(jié)合吉林—黑龍江地區(qū)早—中三疊世為殘留海相沉積,晚三疊世晚期出現(xiàn)大醬缸組陸相磨拉石,說明該縫合線最終閉合及初期陸-陸碰撞發(fā)生在晚三疊世—早侏羅世,在中朝板塊以北形成了近緯向弧形展布的中亞造山帶,地殼加厚,其特征類似于始新世(55~45Ma)雅魯藏布江縫合帶閉合后的喜馬拉雅、岡底斯山帶。中朝板塊以南大別山北緣240~220Ma超高壓變質(zhì)帶和它被郯廬斷裂向北錯(cuò)移的蘇魯超高壓變質(zhì)帶的確認(rèn),標(biāo)志著中朝與揚(yáng)子板塊在印支期的碰撞拼合。因此印支期初步完成了古亞洲南北大陸的匯聚,形成了包括西伯利亞板塊西部、哈薩克斯坦板塊—西域板塊、黑龍江板塊—中朝板塊、揚(yáng)子板塊在內(nèi)的古亞洲大陸。晚侏羅—早白堊世泛大陸(Pangaea)裂解,大西洋盆向北延伸到北冰洋,洋脊擴(kuò)張使西伯利亞板塊向南漂移促使了鄂霍次克海的消亡,西伯利亞與黑龍江板塊、中朝板塊陸-陸碰撞,南北大陸再次匯聚,兩側(cè)大陸巖石圈因碰撞而縮短增厚,發(fā)生陸內(nèi)俯沖和側(cè)向擠出,最終形成寬廣的陸內(nèi)高應(yīng)變區(qū),使中亞造山帶擴(kuò)展到中朝板塊的北緣陰山—燕山地區(qū)。根據(jù)燕山地區(qū)發(fā)現(xiàn)源區(qū)深度大于15km的燕山中—晚期埃達(dá)克巖和王東坡等在長(zhǎng)春凈月壇下白堊統(tǒng)泉頭組中發(fā)現(xiàn)冰筏沉積,吳根耀等根據(jù)蘇魯洋的閉合論證了中國(guó)東部高原的形成,它們都提示包括燕山在內(nèi)的中亞造山帶當(dāng)時(shí)形成了高原地貌;縫合帶南北大規(guī)模走滑-逆沖推覆構(gòu)造事件的確定[56,57,58,59,60,61],如冀北—遼西坳陷北側(cè)的古北口—平泉斷裂系,在剖面上呈正花狀構(gòu)造,具右行斜壓性質(zhì),活動(dòng)時(shí)代148~132Ma,冀北—遼西坳陷南側(cè)的密云—喜峰口—青龍斷裂和位于二者之間的河北宣化下花園斷裂,均為同樣性質(zhì)的右行走滑-逆沖斷裂,又如大青山南側(cè)逆沖推覆構(gòu)造縮距大于35km,Davis等在“內(nèi)蒙地軸”東段南側(cè)承德地區(qū)發(fā)現(xiàn)晚侏羅世向北推覆、斷距高達(dá)40~45km的大型逆沖推覆構(gòu)造;朱日祥等、楊振宇等,任收麥等所測(cè)試的南北大陸匯聚的古地磁證據(jù)都說明了這次南北大陸的匯聚發(fā)生在中—晚中生代,高峰期在晚侏羅世末—早白堊世。包括燕山在內(nèi)的中亞造山帶中生代巖漿活動(dòng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征,說明晚侏羅世—早白堊世期間廣泛分布的高鉀鈣堿性火成巖標(biāo)示了在加厚地殼的同時(shí),存在著殼-幔過渡帶熔融巖漿向地殼的底侵作用,源于地幔的火成巖基性巖包體ε(Nd,t)值低,在-5以下,為富集型,說明本區(qū)當(dāng)時(shí)屬于“大陸活動(dòng)帶型”地幔,源于地幔的火成巖基性巖包體中含有地殼的組分,層圈相互作用以下地殼與弱化的巖石圈地幔之間的作用為主,發(fā)生的部位鄰近莫霍面,Sr/Y比值為167.67~36.42,估算當(dāng)時(shí)燕山地區(qū)的地殼厚度在45km左右[48,68,69,70,71,72],其特征和現(xiàn)今青藏高原藏北地區(qū)廣泛存在深度為15~20km上地殼內(nèi)平坦而穩(wěn)定的低速層即殼內(nèi)熔融層,而與地表出露24~10Ma高鉀火成巖的情況甚為相似,說明在造山帶擠壓隆升、地殼加厚的背景下,來自殼-幔過渡帶幔源的熔融巖漿向地殼的底侵作用,完全可以形成殼內(nèi)低速層(熔融層)而成為高鉀鈣堿性與基性火成巖的源區(qū)。自從1926年翁文灝先生首次提出燕山運(yùn)動(dòng)以來,燕山地區(qū)廣泛發(fā)育的大規(guī)模逆沖推覆構(gòu)造一直引起國(guó)內(nèi)外地學(xué)界的關(guān)注。近十年來,趙越等、Davis等通過對(duì)燕山地區(qū)中生代火山巖鋯石U-PbSHRIMP和LA-ICP-MS年齡測(cè)定,厘定了幾個(gè)關(guān)鍵層位的頂?shù)捉缒挲g,如杏石口組底199Ma確認(rèn)為下侏羅統(tǒng),南大嶺組底174Ma,原來認(rèn)為是下侏羅統(tǒng)的南大嶺組—下花園組—龍門組實(shí)際為中侏羅統(tǒng);九龍山組(海房溝組)底161Ma,髫髻山組(藍(lán)旗組)底158Ma,土城子組(后城組)底153~152Ma,原來認(rèn)為是中侏羅統(tǒng)的髫髻山組(藍(lán)旗組)實(shí)際為上侏羅統(tǒng),與其連續(xù)上覆的土城子組(后城組)實(shí)際為晚侏羅世—早白堊世沉積;張家口組(東嶺臺(tái)組)底134Ma,原來認(rèn)為是上侏羅統(tǒng)的張家口組(東嶺臺(tái)組)完全屬于早白堊世早期的火山-沉積巖。徐剛等通過對(duì)燕山地區(qū)下板城盆地、承德—上板城盆地、北臺(tái)盆地、京西盆地和遼西牛營(yíng)子盆地、凌源地區(qū)精細(xì)的沉積-構(gòu)造解析和上述中生代火山巖鋯石U-PbSHRIMP和LA-ICP-MS年齡測(cè)定,重新精確厘定了1926年由翁文灝先生提出的燕山運(yùn)動(dòng)A、B幕的時(shí)空框架。明確指出發(fā)生于晚海西期—印支期的褶皺、逆沖推覆構(gòu)造在前髫髻山期即161~158Ma達(dá)到了高潮,就是翁氏所指燕山運(yùn)動(dòng)的A幕,這和吉林中部天橋崗等堿長(zhǎng)花崗巖所獲得的鋯石SHRIMP年齡182~188Ma,張廣才嶺白石山巖體的全巖-礦物Rb-Sr等時(shí)線年齡(196±4)Ma發(fā)生在早侏羅世是一致的;而于前張家口期即135~132Ma發(fā)生了燕山運(yùn)動(dòng)的B幕,也引起大規(guī)模逆沖推覆構(gòu)造[60,61,76,78,79,80]。這說明以南北陸-陸碰撞縮距、擠壓變形為特征的燕山運(yùn)動(dòng)所發(fā)生的兩期:從晚海西期—印支期到早—中侏羅世的A幕和晚侏羅世—早白堊世的B幕,是包括燕山、朝鮮半島北部在內(nèi)的中亞造山帶地殼加厚,表層褶皺、推覆構(gòu)造強(qiáng)烈變形的過程,在東北和燕山、朝鮮半島北部地區(qū)形成了小規(guī)模的、動(dòng)態(tài)遷移的盆-山結(jié)構(gòu),整體呈現(xiàn)高原地貌,其間的演化是一個(gè)穿時(shí)的動(dòng)態(tài)遷移過程。(2)早白堊世晚期—古近紀(jì),中亞造山帶和東北亞南區(qū)地殼-巖石圈減薄,出現(xiàn)大規(guī)模伸展型盆-山結(jié)構(gòu),郯—廬斷裂北延的左行走滑錯(cuò)移,東部陸緣俯沖增生、太平洋板塊運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向引起的擠壓變形,以及大面積準(zhǔn)平原化。早白堊世中晚期(135~100Ma)即張家口組(東嶺臺(tái)組、義縣組)沉積期火山巖巨厚、沉積廣布,以橄欖玄武巖-粗安巖-英安巖為主體,主要起源于拉張環(huán)境下下地殼上部巖石的部分熔融,Sr/Y比值為65.33~19.7,李伍平估算當(dāng)時(shí)燕山地區(qū)的地殼厚度在30~35km,比晚侏羅—早白堊世早期明顯減薄5~10km。同樣,大興安嶺北部的呼倫湖也發(fā)育一套堿性流紋巖,其全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為(127±5)Ma和大興安嶺地區(qū)的A型花崗巖即巴爾哲堿性花崗巖、碾子山花崗巖為同期(125Ma)侵入-噴發(fā)的火成巖,它們與大興安嶺北部源于富集大陸巖石圈地幔的伊列克得組鉀玄質(zhì)系列玄武巖(125±2Ma)時(shí)代一致,兩者構(gòu)成了雙峰式火山巖組合,反映大興安嶺地區(qū)早白堊世巖石圈的拉張環(huán)境。從此,中亞造山帶和東北亞南區(qū)開啟了一個(gè)地殼減薄,幔源物質(zhì)上涌,伸展變形的新時(shí)期,出現(xiàn)了大規(guī)模的伸展式盆-山結(jié)構(gòu)和內(nèi)生貴金屬如金、銀成礦的高峰期。包括中蒙邊界區(qū)亞干變質(zhì)核雜巖、大青山、陰山、燕山、大興安嶺、遼南在內(nèi)許多變質(zhì)核雜巖都形成在此期,由于伸展作用使一些曾經(jīng)深埋下地殼的麻粒巖相變質(zhì)地質(zhì)體,多數(shù)為元古宙、古元古代和太古宙的變質(zhì)基底被剝露到地表,成為晚中生代以來的隆起區(qū),曾經(jīng)被認(rèn)為是“內(nèi)蒙地軸”、“冀東—醫(yī)巫閭山隆起”、“遼南、遼北隆起”、朝鮮半島3個(gè)隆起區(qū),以至“佳木斯隆起”、古大興安嶺等實(shí)際上都是從這個(gè)時(shí)期才開始成為隆升剝蝕區(qū)的,而在它們的兩側(cè)形成了不同規(guī)模的伸展盆地。對(duì)晚中生代活動(dòng)的郯廬斷裂向北延伸的佳(木斯)—依(蘭)左行走滑斷裂進(jìn)行構(gòu)造復(fù)位,松遼和哈巴羅夫斯克—三江盆地原先應(yīng)該是統(tǒng)一的原型盆地,哈巴羅夫斯克—三江盆地東部早白堊世鄰海,這就合理解釋了松遼盆地早白堊世多次泛海沉積的成因。上述原型盆地連同毗鄰的佳木斯隆起和古大興安嶺,它們的構(gòu)造延伸長(zhǎng)軸方向都不是現(xiàn)今的NNE向,而是NEE走向。那么包括古大興安嶺、松遼—哈巴羅夫斯克—三江原型盆地、古張廣才嶺、燕山在內(nèi)早白堊世期間也都應(yīng)該是NEE走向,屬于中亞弧形造山帶東翼內(nèi)早白堊世的裂陷-伸展盆地和剝蝕山嶺,它們向西和二連盆地、大青山、雅布賴山及其南、北緣的白堊紀(jì)盆地、酒泉盆地以及吐魯番—哈密、準(zhǔn)噶爾盆地等都應(yīng)該屬于統(tǒng)一構(gòu)造背景下形成的中亞造山帶弧形剝蝕山嶺與伸展-裂陷盆地群,在早白堊世全球海平面上升出現(xiàn)缺氧事件的背景下,它們無一例外成為早堊世的含油氣盆地。晚白堊世—古近紀(jì)期間從黑龍江、吉林到內(nèi)蒙古、晉、冀北燕山地區(qū)數(shù)千平方千米廣泛分布著含有深源捕虜體的幔源堿性拉班玄武巖,它們的ε(Nd,t)值幾乎全部都為正值,巖漿的源區(qū)從殼-幔(富集地幔)帶轉(zhuǎn)變?yōu)檐浟魅Φ奶潛p地幔,軟流圈來源的玄武巖最早噴發(fā)的時(shí)間為遼寧阜新堿鍋地區(qū)的107~93Ma,它們是典型的堿性玄武巖并含有地幔二輝橄欖巖捕虜體,向西至赤峰平莊一帶,出露的堿性玄武巖中也能發(fā)現(xiàn)數(shù)量稀少的地幔捕虜晶,東北地區(qū)最早噴發(fā)的該類玄武巖沿著郯廬斷裂帶在長(zhǎng)春附近的富峰山發(fā)育,年齡為83.93Ma,與此同時(shí)在山東諸城、蒙陰出露的粗玄巖和鉀玄巖年齡為111~115Ma,松遼盆地內(nèi)部青山口組中的拉斑玄武巖夾層也來源于虧損地幔,提示上地幔軟流圈大規(guī)模的上涌促使本區(qū)和整個(gè)中國(guó)東部地殼-巖石圈減薄,從此開始了由“大陸活動(dòng)帶型地幔”向“大陸裂谷型地?！钡霓D(zhuǎn)變,其轉(zhuǎn)折期發(fā)生在100Ma,高潮期在65Ma,其間約有40Ma的過渡時(shí)期,由于50~30Ma西太平洋洋殼板塊的斜向俯沖引發(fā)東北亞安底斯型陸緣錫霍特—阿林—臺(tái)灣陸緣增生及其后緣的拉張,本區(qū)上地殼和地表對(duì)巖石圈減薄的響應(yīng)是大規(guī)模NNE向裂谷—伸展盆地的出現(xiàn)和山區(qū)廣泛的剝蝕夷平,表現(xiàn)為青山口組—明水組—依安組沉積期間的松遼盆地和張廣才嶺以東包括延吉、寧安、雞西、勃利、三江等盆地在內(nèi)大砬子組(猴石溝組)—琿春組(八虎力組、虎林組、寶泉嶺組)沉積期的泛盆地,即曾經(jīng)稱謂的“完達(dá)盆地”(圖2-a),以及郯廬斷裂北延的佳(木斯)—依(蘭)斷裂和敦(化)—密(山)斷裂帶所形成的地塹型斷陷盆地,如后者控制的雞東、興凱盆地古近系厚度一般在600~900m,虎林縣的迎南盆地古近系總厚度可達(dá)1800m。在黑龍江依蘭早始新世—早漸新世植物種類含有較多常綠闊葉成分,屬北亞熱帶和暖溫帶的常綠闊葉、落葉闊葉、針闊葉混生林,其古氣候年平均溫度為11~13.2℃,年溫差為20~25℃,和古近紀(jì)期間中國(guó)的西北部同屬一個(gè)緯向氣候帶,由于氣候潮濕上述盆地發(fā)育著巨厚的暗色含煤、油頁巖和含油氣的砂泥巖沉積,古近紀(jì)華北平原伸展率達(dá)15%,相同巖石圈減薄背景下的東北地區(qū)推斷也應(yīng)該在10%~15%。當(dāng)時(shí)的大興安嶺并不高,其西部包括海拉爾盆地在內(nèi),從錫林郭勒盟的東烏珠穆沁旗、二連浩特到阿拉善盟廣大內(nèi)蒙古地區(qū)古近紀(jì)地層發(fā)育完全,以一套棕紅夾灰綠色細(xì)碎屑巖的湖相沉積為主,含犀牛等哺乳類化石,總厚度為200~300m,很可能也是一個(gè)連通的泛盆地。上述泛盆地與溫濕氣候帶的出現(xiàn),都離不開晚白堊世—古新世由于泛大陸(Pangaea)裂解引起的全球海平面上升、火山爆發(fā)、溫室效應(yīng)、缺氧事件等重大突變的宏觀背景。根據(jù)夏威夷—皇帝海嶺拐點(diǎn)的同位素年齡43~36Ma,結(jié)合洋底磁條帶資料,從始新世中期太平洋板塊運(yùn)動(dòng)方向由NNW轉(zhuǎn)向NWW,其運(yùn)移速度9~10cm/a,東北亞首當(dāng)其沖,除東部陸緣帶錫霍特—阿林東緣、日本四萬十的高千穗運(yùn)動(dòng)和臺(tái)灣東緣38~33Ma埔里運(yùn)動(dòng)形成的玉里—壽豐構(gòu)造混雜變質(zhì)帶以外,東北亞地區(qū)普遍受到了SEE-NWW向擠壓變形的影響,松遼盆地東部自東向西的疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造,包括大慶莎爾圖西陡東緩的背斜構(gòu)造等都應(yīng)該形成在此期,根據(jù)滿洲里—綏芬河地學(xué)斷面成果,許多逆沖推覆斷裂都收斂于15~25km深處的殼內(nèi)低速層(圖2-b),近年在張廣才嶺以西佳木斯—伊通斷裂發(fā)現(xiàn)的逆沖推覆構(gòu)造和筆者上世紀(jì)90年代初在延吉盆地東緣發(fā)現(xiàn)的逆沖推覆構(gòu)造使印支期花崗巖(236.8Ma)逆沖到始—漸新世地層琿春組之上(圖3),以及在遼河、勝利油田東部華北運(yùn)動(dòng)所形成的逆沖推覆構(gòu)造均屬此列。該期來自SEE向的擠壓構(gòu)造事件造就了中國(guó)東北地區(qū)NNE向的擠壓型盆—山結(jié)構(gòu),即大興安嶺、松遼盆地和張廣才嶺—古長(zhǎng)白山。郯廬斷裂北延的佳(木斯)—依(蘭)和敦(化)—密(山)斷裂帶地塹斷陷表層都成為逆沖推覆構(gòu)造的前緣邊界斷裂,使古長(zhǎng)白山、張廣才嶺推覆隆升,以至東北東部包括朝鮮半島,始新世晚期—漸新世以隆升為主,根據(jù)近年大興安嶺與松遼盆地磷灰石裂變徑跡的反演研究,大興安嶺在40.4~31.8Ma的冷卻過程是降溫19.28℃,降溫速率2.24℃/Ma,而松遼盆地在36.18~23.61Ma升溫9.44℃,升溫速率0.75℃/Ma,反映了山體慢速抬升和盆地慢速沉降到抬升的過程。張廣才嶺以東古近紀(jì)的泛盆地被侵蝕肢解為相互分隔的小盆地,以及隨之而來的擠壓后松弛引發(fā)的伸展-夷平作用使本區(qū)在古近紀(jì)后期大面積準(zhǔn)平原化,目前大興安嶺中心部位海拔700~1000m以上所存在的興安期夷平面有巨厚的風(fēng)化殼,應(yīng)該就是古近紀(jì)末夷平作用的產(chǎn)物,以致中新世早期當(dāng)敦(化)—密(山)、佳(木斯)—依(蘭)斷裂和大興安嶺斷裂裂隙式玄武巖火山噴發(fā)時(shí),在黑龍江大興安嶺與吉林長(zhǎng)白山地區(qū)形成了廣泛的溢流玄武巖平臺(tái)。黑龍江、吉林出現(xiàn)在古近紀(jì)隆起邊緣斷陷盆地中的許多重、貴金屬砂礦礦床也多半形成在此期。(3)新近紀(jì)東北亞南區(qū)地殼-巖石圈進(jìn)一步減薄,大陸裂谷擴(kuò)展為東亞—西太平洋裂谷帶,日本海打開,西太平洋島弧形成,早更新世末初步形成階梯狀地形,控制著地?zé)崤c水系分布的現(xiàn)今地貌格架到晚更新世以后才出現(xiàn)。新近紀(jì)由于印度洋、北冰洋洋脊的擴(kuò)張印度板塊與亞洲大陸的持續(xù)碰撞,南北大陸匯聚的宏觀背景并未改變,但是由于擠壓中心位于西部,促使青藏高原初次隆升地殼-巖石圈增厚而上地幔軟流層向東蠕散,中國(guó)東部由于上地幔軟流圈的底侵作用使地殼-巖石圈減薄,東北亞南區(qū)新近紀(jì)的一個(gè)重要事件是古近紀(jì):以來的大陸裂谷向東擴(kuò)展,形成東亞—西太平洋裂谷帶,致使15~5Ma日本海打開和西太平洋島弧的形成。而東北亞南區(qū)大陸新近紀(jì):巖漿活動(dòng)的最大特色是堿性橄欖玄武巖的大規(guī)模噴發(fā),從中—上新世的裂隙性噴發(fā)到第四紀(jì)的中心式噴發(fā),前者在古近紀(jì):末剝蝕夷平而成的準(zhǔn)平原面上形成大面積的玄武巖溢流平臺(tái)和巖被,現(xiàn)今成為高臺(tái)玄武巖,如綿延千里的老爺嶺山脊覆蓋的玄武巖(10~8.9Ma)面積達(dá)1萬km2,跨越中朝兩國(guó)上新世玄武巖噴發(fā)形成的“蓋馬高原”熔巖臺(tái)地面積達(dá)1.5萬km2(圖4),具有典型意義的河北圍場(chǎng)中新世漢諾壩玄武巖(10~6Ma)和大興安嶺西側(cè)上新世—早更新世噴發(fā)的達(dá)里諾爾火山群(11~6Ma)、錫林郭勒玄武巖和烏盟東南的察哈爾玄武巖平臺(tái),它們以堿性橄欖玄武巖和橄欖拉斑玄武巖為主,巖石地球化學(xué)特征說明巖漿源來自深部軟流圈或新生的巖石圈地幔,亦稱“大陸裂谷型地?！?為虧損型的軟流圈地幔,ε(Nd,t)值高,幾乎均為正值,層圈相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)檐浟魅?巖石圈地幔之間的作用,導(dǎo)源的巖漿大致沿NWW和NNE向的大型斷裂帶分布。池際尚等、路鳳香等根據(jù)遼寧復(fù)縣和山東蒙陰中奧陶世晚期457~462Ma侵位的金伯利巖及鉀鎂煌斑巖,通過對(duì)其中地幔捕擄體的計(jì)算,中朝板塊古生代時(shí)期的巖石圈厚度為200km,屬于低地溫的“克拉通型巖石圈”,新近紀(jì)以來轉(zhuǎn)變?yōu)樾律鷷r(shí)期的60~100km厚度、高地溫的“大洋型巖石圈”,近年來深反射地震數(shù)據(jù)表明東北地區(qū)新生代以來巖石圈的厚度也在60~100km。本區(qū)上地殼對(duì)深部巖石圈減薄的構(gòu)造響應(yīng)是中—上新世到早更新世深切巖石圈地幔的NNE向大型斷裂,如大興安嶺東側(cè)的嫩江斷裂、張廣才嶺西側(cè)的佳(木斯)—依(蘭)斷裂、那丹哈達(dá)嶺—長(zhǎng)白山西側(cè)敦(化)—密(山)斷裂的正斷層與地塹型斷陷活動(dòng)以及幔源玄武巖噴發(fā)。大規(guī)模的伸展作用使大興安嶺、張廣才嶺、那丹哈達(dá)嶺—長(zhǎng)白山掀斜抬升、伸展造山,松遼—下遼河盆地因裂谷作用而陷落,根據(jù)滿—綏地學(xué)斷面深反射地震的成果,大慶—哈爾濱莫霍面埋深為29~30km,巖石圈厚度60~70km,而大興安嶺西側(cè)莫霍面埋深40km,巖石圈厚度約120km,說明松遼盆地裂谷坳陷幅度最大的部位對(duì)應(yīng)著莫霍面的上隆區(qū)(圖3-b),又一次形成了NNE向伸展型盆-山地貌的格架。近年磷灰石裂變徑跡的反演研究表明,大興安嶺在27.4~17.91Ma期間降溫28.68℃,降溫速率3.02℃/Ma;11.72~4.45Ma,降溫25.14℃,降溫速率3.46℃/Ma山體冷卻過程反映在中—上新世的快速隆升;而松遼盆地在23.61~18.14Ma,升溫7.04℃,升溫速率1.29℃/Ma;12.01~5.83Ma,升溫33.22℃,升溫速率5.38℃/Ma反映盆地在中新世的快速沉降。由于嫩江斷裂的影響盆地沉降中心西移,松遼盆地成為西陷東揚(yáng)的箕狀盆地,并以雙遼—大安—安達(dá)—孫吳深斷裂為沉降中心軸,從晚白堊世到中—上新世一直成為中央坳陷或大湖盆地的主軸,而且這種盆地的構(gòu)造面貌一直延續(xù)到中更新世的中晚期,現(xiàn)今松遼盆地和敦(化)—密(山)、佳(木斯)—依(蘭)斷裂的地?zé)?、溫泉分?圖4)應(yīng)該是上述裂谷盆地與斷陷的表征。而由嫩江斷裂引起掀斜抬升、伸展造山的大興安嶺,中新世晚期—上新世和上新世晚期—早更新世早期經(jīng)歷了兩次大的剝蝕夷平,