基础研究室系列论文揭示大兴安岭中段地区晚古生代构造演化及增生造山方式

大兴安岭中段地区晚古生代构造演化历史复杂，相关热点科学问题争议较大。近几年，随着基础研究室系列1:5万区域地质调查在该区的开展，积累了大量资料，为相关问题的探讨提供了良好的素材，部分文章导读如下。

1. 贺根山-黑河缝合带中段重要地质证据的揭示

贺根山-黑河缝合带位于中亚造山带东段，是兴安地块与松辽-锡林浩特地块之间的碰撞缝合带。该缝合带最初于五十年代在贺根山地区开展磁铁矿勘查过程中发现了蛇绿岩而得名，随着七十年代板块构造理论的提出与发展，贺根山蛇绿岩被看作是洋壳物质的残留，从而提出了贺根山缝合带。后来，吴福元等在黑河地区发现了大量二叠纪后碰撞A型花岗岩，其年代多介于260Ma-290Ma之间，且与内蒙中部、南部及东准格尔同时期A型花岗岩有着相同的特征，基于此提出了一条贯穿中亚造山带东部地区的东西向狭长构造带。该条构造带即为贺根山-黑河缝合带的雏形。后来结合与洋壳俯冲相关的多宝山斑岩型铜矿床的研究，贺根山-黑河缝合带被多数研究者接受。

                               图1 贺根山-黑河缝合带空间延伸位置及相关A型花岗岩位置。

然而，作为贺根山-黑河缝合带雏形提出的重要依据-二叠纪A型花岗岩条带却存在空间上的缺失，在该条缝合带北段的黑河地区有报道、南段二连浩特地区有报道，而长达千余公里的中段地区却没有相关的A型花岗岩针对性研究报道（图1），同时贺根山-黑河缝合带中段地区构造属性也是区域上分歧较大的一个热点问题，急需开展研究。

2. 大兴安岭中段石炭纪构造演化历史重建

中亚造山带是地球上最大的增生造山带之一，其演化历史复杂，构造形式多样，对理解整个地质历史时期的构造演化及地壳增生均具有重要指示作用。该造山带的演化与古亚洲洋中诸多的地块汇聚碰撞作用密切相关，该过程也是理解该造山带演化历史的关键“钥匙”。而不同学者对于不同地块之间的碰撞缝合历史却有着诸多争议，位于中亚造山带东缘大兴安岭地区兴安地块和松辽-锡林浩特地块之间碰撞缝合历史便是其中争议最为激烈的一个。

大兴安岭地区自北向南分别跨越额尔古纳地块、兴安地块和松辽锡林浩特地块，并依次被新林-喜桂图缝合带和贺根山-黑河缝合带分开。沿新林-喜桂图缝合带出露的蛇绿岩、蓝片岩等岩石学证据的研究使得该条缝合带的空间分布及演化历史较为清晰。而兴安地块与松辽-锡林浩特地块之间的贺根山-黑河缝合带则争议较大，是制约理解区域地质历史演化的关键所在。该缝合带北部地区发育有多宝山岛弧，南部地区发育有贺根山蛇绿岩，均是重要且明显的古缝合带标志，已有较多研究者对其开展了全面详细的研究。其争议的焦点在于缺失蛇绿岩或蓝片岩等能够代表古缝合带存在的大兴安岭中段地区。因此，在该地区开展相应的研究十分必要。

基于此，马永非，刘永江、汪岩等针对大兴安岭中段蘑菇气地区石炭纪长英质火成岩开展了详细研究，报道了早石炭世俯冲相关的I型花岗岩、晚石炭世早期碰撞相关的S型花岗岩和晚石炭世中期碰撞伸展相关的A型流纹岩。揭示了兴安地块和松辽-锡林浩特地块在早石炭世时期经历俯冲汇聚、晚石炭世早期碰撞缝合及晚石炭世中期进入碰撞后伸展的构造演

化历史（图2），为区域构造历史演化的研究提供了良好的参考模型。

研究成果发表于Geological Journal.

Ma Y, Liu Y, Wang Y, et al. Geochronology and geochemistry of the Carboniferous felsic rocks in the central Great Xing'an Range, NE China: Implications for the amalgamation history of Xing'an and Songliao–Xilinhot blocks. Geological Journal. 2018;1–32. DOI: 10.1002/gj.3198 

3.大兴安岭中段石炭纪强过铝质S型花岗岩和I型花岗岩对中亚造山带垂向增生作用的指示

作为地球上最大的增生造山带-“中亚造山带”在整个地质历史时期增生了大约一半的新生地壳。传统上认为其地壳增生主要通过古亚洲洋汇聚过程中各种微陆块、岛弧岩浆岩、蛇绿混杂岩等的汇聚、碰撞缝合来实现，表现为水平方向上的增生作用。然而，伴随着古亚洲洋的闭合，各微陆块等因俯冲、碰撞及碰撞后伸展造山等构造作用产生大规模岩浆活动，形成了规模巨大的岩浆岩，从而造成地壳的垂向增生。该种增生方式在中亚造山带的增生历史上也具有重要作用，但却被长期忽视。

马永非、刘永江、汪岩等根据扎赉特旗地区发现的石炭纪强过铝质S型花岗岩和后碰撞I型花岗岩的岩石成因、构造背景等研究，揭示了垂向增生过程的“二阶段增生模式”。

早石炭世二长花岗岩具有较高的铝指数，为强过铝质S型花岗岩。其原始成岩岩浆来源于年轻的下地壳变沉积岩物质的部分熔融（图1），其形成与兴安地块和松嫩地块的碰撞作用有关。晚石炭世二长花岗岩原始成岩岩浆来源于具中等地壳深度的变玄武岩和下地壳年轻物质的部分熔融（图1），其形成与板块碰撞拼贴之后的“后碰撞作用”相关。

大兴安岭地区发育有大量的晚古生代岩浆岩，尤其是晚石炭世，岩体多呈规模较大的面状特征分布（图2），说明岩浆活动频繁，规模较大，也预示了通过与构造活动相关的岩浆作用引起垂向增生的广泛存在。较为古老的镁铁质幔源物质侵入地壳形成第一阶段增生作用。之后，新一期镁铁质岩浆侵入带来的热量引起前一期侵入体的部分熔融并形成花岗质岩浆，并上升侵位成岩，对应第二次地壳增生。而其同时也弥补了熔融上升侵位引起的空缺，形成“二阶段增生模式”。大区域或全球范围内的幔源物质循环又为地壳增生提供了源源不断的热源和物质来源。如此循环，使得该种垂向方向上的“二阶段增生模式”在中亚造山带的地壳增生历史中显示出巨大的作用。

研究成果发表于“岩石学报”。

马永非，刘永江，秦涛，藏延庆. 2018. 大兴安岭中段扎赉特旗地区石炭纪花岗岩的岩石成因、构造背景及对增生造山作用的指示. 34(10):2931-2955

上述研究成果受基础研究室二级项目“大兴安岭成矿带突泉-翁牛特地区地质矿产调查”资助，张立东主任和汪岩主任给与了大力帮助。主、微量元素数据在沈阳地质调查中心实验室测试，数据质量得到期刊高度认可，作者在此深表感谢。