蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲的时空变化过程研究中取得的进展

作者:基础地质室发布时间:2020-06-10

大兴安岭地区是中亚造山带东部的重要组成部分，岩浆岩广泛发育，形成了贯穿东北及邻区的北东向岩浆活动带，是了解东北亚构造演化、三大构造体制转换、提供中亚造山带演化证据的关键地区。这些岩浆岩记录了大兴安岭地区岩浆作用的过程，既是探索地球深部物质组成的“探针”，也是了解岩浆源区性质的“窗口”。

目前关于大兴安岭地区中生代的构造演化还存在争议，主要是蒙古-鄂霍茨克洋构造体系和古太平洋构造体系对大兴安岭地区影响的时空范围没有统一的认识。然而，巴林左旗-扎鲁特旗与蒙古-鄂霍茨克缝合带和古太平洋俯冲带皆相距较远，是研究古太平洋构造体系和蒙古-鄂霍茨克构造体系远程效应转换的理想区域。因此，中国地质调查局沈阳地质调查中心基础地质室构造地质调查研究团队的张超与合作者，选择对该地区晚中生代岩浆岩开展了深入研究（图1、图2），并对东北地区晚中生代岩浆岩时空分布、断裂活动期次、区域应力变化以及盆地演化过程进行了系统的总结，取得了以下新的认识和进展：

1. 研究方法上采用“时代+岩性”的划分方式，结合研究区内岩浆岩的锆石U-Pb年龄及已发表的测年数据，重新厘定了大兴安岭南段巴林左旗-扎鲁特旗地区晚中生代岩浆活动的时空格架：晚侏罗世（峰期为~154Ma）、早白垩世早期（峰期为~140Ma、~130Ma）和早白垩世晚期（峰期为~125Ma）（图3）；

2. 锆石Hf同位素特征显示大兴安岭南段陆壳的物质组成具有明显的不均一性，与源区物质垂向变化有关，陆壳增生主要发生在中元古代-新元古代期间，与大兴安岭中段、兴安地块北段和额尔古纳地块的地壳增生历史有明显的区别；

3. 以大兴安岭南段巴林左旗-扎鲁特旗地区发现的早白垩世早期弧火山岩为基础（图4），揭示了早白垩世早期蒙古-鄂霍茨克大洋板块的平板俯冲作用；

4. 结合东北地区晚中生代岩浆岩时空分布（图5，图6）、断裂活动、区域应力变化以及盆地演化重建了蒙古-鄂霍茨克洋板块俯冲于阿穆尔板块之下的演化历史（图7）：晚二叠世-三叠纪时期，蒙古-鄂霍茨克洋东南向俯冲使兴安地块北部与额尔古纳地块形成活动大陆边缘弧；晚三叠世-中侏罗世，蒙古-鄂霍茨克洋自西向东呈“剪刀”式闭合，俯冲洋壳的影响范围持续向东南迁移；直到中侏罗世晚期开始影响到大兴安岭南段；中侏罗世晚期-晚侏罗世，蒙古-鄂霍茨克洋西侧（东经120°）完成闭合，俯冲带沿缝合带向北东方向迁移过程中俯冲板片随之后撤，俯冲方向逐渐旋转为南南东向，导致大兴安岭和华北地台北缘形成弧后伸展环境；晚侏罗世-早白垩世早期，蒙古-鄂霍茨克洋的快速闭合驱动大洋板片向南发生平板俯冲，俯冲洋壳到达大兴安岭南段，形成弧岩浆岩；早白垩世晚期，蒙古-鄂霍茨克洋完成最终闭合后，俯冲洋壳由南至北逐渐坍塌，使大兴安岭与华北板块北缘地区处于伸展背景。

该研究受到“大兴安岭成矿带突泉-翁牛特地区地质矿产调查”和“辽东-吉中地区区域地质调查”项目的共同资助，研究成果近期发表于国际学术期刊《Lithos》上