地球物理学报  2015, Vol. 58 Issue (12): 4415-4424   PDF    
佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据
张兴洲1, 曾振1, 高锐2, 侯贺晟2, 郭冶1, 蒲建彬1, 付秋林1    
1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
2. 中国地质科学院地质所, 国土资源部深部探测与地球动力学重点实验室, 大陆构造与动力学国家重点实验室, 北京 100037
摘要: 佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群), 其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78 km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80 km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.
关键词: 深反射地震剖面     佳木斯地块     松嫩地块     俯冲碰撞     黑龙江杂岩    
The evidence from the deep seismic reflection profile on the subduction and collision of the Jiamusi and Songnen Massifs in the northeastern China
ZHANG Xing-Zhou1, ZENG Zhen1, GAO Rui2, HOU He-Sheng2, GUO Ye1, PU Jian-Bin1, FU Qiu-Lin1    
1. College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, China;
2. State Key Laboratory of Continental Tectonics and Dynamics, Key Laboratory of Earthprobe and Geodynamics, MLR, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
Abstract: The Jiamusi and Songnen massifs are two major tectonic units in the east part of the northeastern China. The blueschist-containing Heilongjiang complex as a subducted accretional complex is distributed between the two massifs in a NS-trending. The Bayan-Huanan deep seismic reflection profile provides strong evidence that the Jiamusi massif had been westwards subducted beneath the Songnen massif in lithosphere scale, characterized by the west-dipping wedge-shaped reflectors in the crust and mantle respectively. The intracrustal reflector can be eastwards traced to the Heilongjiang complex exposed at the surface, and westwards deepens to the Moho beneath the Xiao-Xinganling mountains, which is inferred to be an hidden subducted accretional complex. The intramantle reflector appears under the Moho beneath the Xiao-Xinganling mountains, and westwards deepens and wedges out at a depth of about 78 km beneath the east margin of the Songliao basin, indicating the mantle of the Jiamusi massif had been subducted westwards beneath that of the Songnen massif. The depth of 78 km maybe represents the present lithosphere thickness of the area. An overlapped Moho anomaly area appears in the crust-mantle boundary beneath the Xiao-Xinganling mountains and separates the intra-crust and -mantle reflectors, where the largest crustal thickness up to 39km is preserved in the profile. The intracrustal reflectors can devide the profile into three types of the crustal structures: the Songnen massif in west, subducted accretional complex in middle and the Jiamusi massif in east. The Songnen massif is characterized by the layered reflectors: the upper layer with horizontal reflector is about 0~6 km in thick, corresponding to the Mesozoic-Cenozoic sedimentary rocks of the Songliao basin; the middle layer is 7~9 km in thick and composed mostly of the Upper Paleozoic sedimentary rocks and the early Mesozoic granites; the lower layer is characterized by a series of eastward gentle-dipping and some short, discontinuous arcuate reflections,which is inferred to be the metamorphosed crystalline basement.
The thinnest crust occurs in the Bayan area in the east margin of the Songliao basin, where the Moho is buried at only 28 km, indicating the Moho uplift does not show a mirror-image relation with the Songliao basin.The subducted accretional complex is situated between the Jiayi and Mudanjiang faults and is characterized by the west-dipping layered reflectors. The upper layer is about 0~6 km in thick, correspongding to the Cenozoic faulted-basin; the middle layer is marked by the west-dipping wedge-shaped reflector with a thickness about 13~18 km, maybe representing the subducted Heilongjiang complex; the lower layer is the westwards subducted lower crust of the Jiamusi massif. The Jiamusi massif is characterized by relative simple reflectors and stable crustal thickness of 36km. A gentle west-dipping intracrustal reflection in the depth about 18~20 km divides the crust of the Jiamusi massif into the upper and lower parts. The upper part consists mainly of amphibolite-facies metamorphic rocks, and the lower part is composed mostly of the granulite-facies metamorphic rocks, which are the predominant rock types in the massif and widely exposed along the profile.
Key words: Deep seismic reflection profile     Jiamusi massif     Songnen massif     Subduction and Collision     Heilongjiang complex    
1 引言

佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元.前者以广泛出露有角闪岩相-麻粒岩相高级变质岩系为特征,后者以发育有著名的松辽盆地为特点,特别是二者之间发育了一套南北向展布并含有蓝片岩的变质-变形岩系,其地质构造意义长期为人们所关注.传统的研究认为,佳木斯地块是卷入到华力西期地槽褶皱带(黄汲清等,1977)或中亚造山带(Sengor)中的前寒武纪地块,而将之间的变质-变形岩系作为佳木斯地块中一套正常的前寒武纪变质地层单元,称之为黑龙江群(黑龙江省地质矿产局,1993).20世纪90年代,曹熹等(1992)依据地体观点,黑龙江群与佳木斯地块中的高级变质岩系是一个复合地体,在早古生代与松嫩地块碰撞拼合.张兴洲和张元厚(1991)张兴洲(1992)提出,所谓的“黑龙江群”不是一套正常的变质地层单元,而是一套含有残余蓝片岩和解体蛇绿岩残块的构造混杂岩,是佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼合的标志.同时为了区别于地层“群”的概念,将其称为“黑龙江杂岩”.目前,对佳木斯地块和松嫩地块曾是两个独立演化的微板块,黑龙江杂岩是两微板块碰撞拼合过程中形成的俯冲增生杂岩的认识已基本取得共识(张兴洲,1992王莹,1992李锦轶,19951998唐克东等,1995张贻侠等,1998Wu et al.,2007;刘建峰等,2008);但对这套杂岩的深部构造特点及其俯冲极性等问题尚处于地质推测阶段.

2 013年,国家深部探测项目(SinoProbe-02)在黑龙江省东部实施并完成了绥化—虎林深反射地震剖面,其中,巴彦—桦南段深反射地震剖面测线长度约190 km,由西向东连续经过了松嫩地块东部,方正断陷、牡丹江断裂、黑龙江杂岩和佳木斯地块西部等重要地质构造单元(图 1),为揭示这一复杂构造区的深部构造特点,进而从岩石圈尺度上认识佳木斯地块与松嫩地块的构造演化关系提供了可能.本文以巴彦—桦南段深反射地震剖面揭示的深部信息为基础,并结合以往的地质研究成果,重点对佳木斯地块和松嫩地块的岩石圈结构及其与黑龙江杂岩的深部构造关系进行了分析,对深反射信息所代表的地质构造意义提出了可能的解释.

2 地质背景

黑龙江杂岩主要分布在佳木斯地块西部的牡丹江—穆棱、依兰—桦南和萝北—嘉荫地区,总体上呈南北向展布,西界受牡丹江断裂控制(图 1).这套杂岩由强烈片理化的基质和变质-变形程度各异的岩块及岩片组成.变形基质主要由长英质糜棱岩(浊积岩)及部分基性糜棱岩(变玄武岩)组成;岩块及岩片主要由一套类似蛇绿岩组合的蛇纹石化橄榄岩、变辉长岩、变枕状玄武岩、大理岩及变硅质岩等组成.虽然这套杂岩总体上呈南北向展布于佳木斯地块和松嫩地块之间,但杂岩内部的片理构造及所含岩块的长轴均呈北东向展布,与区域上著名的佳—依断裂和敦—密断裂走向基本一致.巴彦—桦南深反射地震剖面所经过的依兰地区,黑龙江杂岩分布在佳—依断裂东侧,并平行其展布,杂岩以强烈片理化的基质为主体,其中不但含有蛇纹石化橄榄岩、变辉长岩、变枕状玄武岩、变硅质岩及大理岩等岩块及岩片,还保存有大量规模不等的蓝闪石片岩岩块.部分规模较大的蓝闪石片岩岩块出露面积达近百平方米,其边部明显遭受了北东向片理构造的改造.岩相学证据显示,岩块主要由非定向生长的蓝闪石、钠长石及斜黝帘石等矿物组成,而边部变形部分矿物定向明显,主要由青铝闪石、冻蓝闪石、钠长石及多硅白云母等矿物组成,以不含蓝闪石为特征(赵亮亮和张兴洲,2011).显然,前者代表了一种早期的高压变质矿物组合,与佳木斯地块和松嫩地块的碰撞拼合有关,而后者是早期高压组合在后期构造抬升减压过程中形成的一套晚期变质-变形岩组合.根据生物地层学和同位素年代学证据,佳木斯地块与松嫩地块的碰撞拼合时代发生在泥盆纪之前,因为在黑龙江杂岩两侧的变质结晶基底之上均发育有泥盆纪浅海相盖层沉积,其生物组合及物源区特征类似(黑龙江省地质矿产局,1993Meng et al.,2010);而杂岩中与北东向片理构造紧密共生的云母及闪石的Ar-Ar年龄均介于184~160 Ma之间(Wu et al.,2007;黄映聪等,2008Li et al.,2009;李旭平等,2010赵亮亮和张兴洲,2011),表明俯冲杂岩的构造抬升时代发生在早-中侏罗世,与东北东部地区强烈的北东向走滑挤压构造有关.因此,通过深反射地震剖面信息揭示黑龙江杂岩的深部构造特点,对于了解杂岩的俯冲极性及早-中侏罗世之前佳木斯地块与松嫩地块的构造演化关系具有十分重要的意义.

图 1 黑龙江省东部地质构造简图
主要构造单元:Ⅰ-额尔古纳—兴安地块,Ⅱ-松嫩地块,Ⅲ-佳木斯地块,Ⅳ-完达山地体,Ⅴ-华北板块. 主要断裂:F1-敦化—密山断裂, F2-佳木斯—依兰断裂,F3-嘉荫—牡丹江断裂,F4-抚远—密山断裂,F5-嫩江—开鲁断裂,F6-西拉木伦河—珲春断裂.
Fig. 1 Geological sketch of the Eastern Heilongjiang Province
3 方法 3.1 地震资料的数据采集

经过公开招标,深地震反射剖面的采集任务由中石化河南石油勘探局地质调查处2235队承担.野外数据采集时间为2009年10月至2010年1月,测线西起松辽盆地东部的绥化,东至虎林盆地北部,总长度约600 km.采用深井激发的大炮(500 kg)、中炮(100 kg)和小炮(25 kg)三种药量爆破震源,大炮 井深50 m,1口井组合爆破.中炮在平原区井深45 m,2口井组合爆破,山地井深25 m,4口井组合爆破.小炮井深18 m,单井爆破.确保了高速层7 m以下激发.共实施2439炮,其中大炮12炮,中炮596炮,小炮1790炮.炮间距为小炮250 m、中炮1000 m、大炮50000 m.使用428XL地震仪,采用1串12个SM24超级检波器组合接收,接收道距50 m,60次覆盖.中、小炮采样间隔2 ms,记录长度50 s,大炮4 ms采样,记录长度60 s.野外数据采集的大部分单炮记录中,Moho反射清晰可见.大炮和中炮记录的地幔反射较为清晰,出现在双程走时20 s附近.巴彦—桦南深反射地震剖面是绥化—虎林深反射地震 剖面中测线较为平直的一段,长度为190 km(图 1).

3.2 地震资料的处理

使用CGG、ProMAX和自主研发的软件包对地震数据进行了多次处理.处理中采用了以下主要关键技术:

(1)根据中心点位置合理定义弯线处理CMP 线,确保覆盖次数均匀并正确反映地下反射实际位置.

(2)采用组合静校正方法解决中、长波长和短波长静校正问题,速度分析和剩余静校正交替进行以达到最佳效果.

(3)采用多种方法压制面波和其它高能量随机 干扰,加强去噪,突出有效反射信号;性,提高分辨率

(4)考虑地层倾角的影响,使用了DMO叠加技术和叠后时间偏移技术来解决复杂构造偏移成像问题.最终叠加剖面有效波组成像清晰,信噪比较高,层位同相轴连续性好.中深层反射密集,莫霍界面反射强、可连续追踪.

3.3 重要反射界面深度的估算

大陆岩石圈由于构造背景不同,地壳结构也不同,其速度结构也明显不同(Condie,1989),即使在相同构造单元的不同位置,其速度值往往也不是唯一的.如满洲里—绥芬河地学断面广角地震测深资 料显示,松嫩地块的地壳内平均速度为6.18 km·s-1,而佳木斯地块的地壳平均速度为6.41 km·s-1,同时获得的该区上地幔顶部视速度介于8.2~8.49 km·s-1 之间(徐新忠等,1994张贻侠等,1998).国内外开展的深反射地震剖面常用地壳平均速度6.00 km·s-1和地幔平均速度8.00 km·s-1作为估算反射界面深度的参考值,并获得了有影响的解释成果(Zhao et al.,1993;Wang et al.,2011; Gao et al.,20132014;王海燕等,2014Wang et al.,2014).但鉴于巴彦—桦南反射地震剖面直接涉及到松嫩地块和佳木斯地块,为便于对比,本文分别采用满洲里—绥芬河地学断面广角地震测深获得的松嫩地块地壳平均速度(6.18 km·s-1)和佳木斯地块地壳平均速度(6.41 km·s-1)及该区的地幔平均速度(8.4 km·s-1)为估算反射界面深度的参考值.具体估算方法是,地壳内部反射界面的深度采用地壳平均速度乘以双程走时时间的1/2直接进行估算;幔内反射界面的深度采用地幔平均速度乘以幔内双程走时时间(总走时时间-莫霍面对应的走时时间)的1/2单独估算后,与之上垂直对应点莫霍面位置所反映的地壳厚度进行累计得出.

4 重要深反射地震信息的地质意义

虽然目前尚不能对深反射地震剖面获得的大量深部信息做出系统的解释(图 2),但剖面所揭示的一些十分清晰的深部反射地震信息与依据地表地质证据推测的一些深部构造关系有着较好的吻合性,这无疑为探索佳木斯地块与松嫩地块在岩石圈尺度上的构造演化关系提供了重要佐证(图 3).

图 2 巴彦-桦南深反射地震剖面(剖面位置见图 1
CDP:顺序编号,间隔25m
Fig. 2 Bayan-Huanan deep seismic reflection profile

图 3 巴彦-桦南深反射地震剖面的地质解释(剖面位置见图 1
F1-牡丹江断裂,F2-佳木斯-依兰断裂;S1-白垩纪-新生代沉积岩,S2-晚古生代沉积岩及不同时代火成岩,S3-松嫩地块变质结晶基底,S4-松嫩地苦熬岩石圈地幔;J1-佳木斯地块角闪岩相变质结晶岩,J2-佳木斯地块麻粒岩相变质结晶岩,J3-佳木斯地块岩石圈地幔;H-黑龙江俯冲增生杂岩;B-勃利盆地西部异常区;Moho-莫霍面;CM-异常莫霍面叠置区;LM-岩石圈地幔俯冲加积楔;空心箭头示岩石圈地幔俯冲方向,解释详见正文
Fig. 3 Geoligical interpretation on the Bayan-Huanan deep reflection seismic profile
4.1 莫霍面及壳内反射特征

地质上,普遍将南北向展布的牡丹江断裂或其东侧的黑龙江杂岩作为佳木斯地块与松嫩地块间的构造界线.但深反射地震剖面信息显示,它们只是地壳浅表层的构造形迹,两地块在地壳尺度上的深部构造界线明显向西扩展,以清晰而基本连续的西倾楔状反射为特征.西倾反射体(图 3H)东起浅表层的黑龙江杂岩分布区,向西深度逐渐增大,在小兴安岭之下止于一透镜状异常莫霍面叠置区(图 3CM)之上.异常莫霍面叠置区东西长约30 km,最大厚度达6 km.这一特点与满洲里—绥芬河地学断面在大兴安岭之下发现的厚度达5~12 km的异常莫霍面特点极为类似.大量的地质和地球物理研究成果已经证实,大兴安岭东侧的黑河—嫩江—开鲁断裂是一条早石炭世向西俯冲形成的碰撞缝合带(张贻侠等,1998张兴洲等,2011a2011bHou et al.,2015).鉴于小兴安岭和大兴安岭之下均存在厚度较大的异常莫霍面,所对应的也是东北地区两个地壳厚度最大的区域,分别为40 km和41 km,且二者东侧都紧邻一向西俯冲的碰撞缝合带,这似乎说明,俯冲的岩石圈板块上盘不但是重要的地壳增厚区,同时也是极易发生壳幔相互作用或产生异常莫霍面叠置的构造区域.

根据壳内反射及莫霍面深度与形态变化特点,剖面域大致以佳—依断裂和牡丹江断裂为界分为西段、中段和东段三个不同的地壳结构单元,地质上分别对应松嫩地块、碰撞拼合带和佳木斯地块.

(1)西段:位于松嫩地块东部,包括的主要地质单元为松辽盆地东缘和小兴安岭花岗岩及晚古生代地层出露区.整体上,该段地壳的垂向分层结构明显,浅表层以近水平的连续反射层为特点(S1),厚度约0~3 km,与松辽盆地东缘的中-新生代沉积层相对应;中-新生代沉积层之下为相对均匀的反射层(S2),厚度约7~9 km,推测其主要为晚古生代沉积岩及早中生代花岗岩;S2反射层之下一直到莫霍面之间的区域以一系列连续的东倾反射界面和局部不连续的弧形反射为特征(S3),推测其为晚古生代之前的变质结晶基底,东倾反射界面可能是早期的逆冲断层.前人的相关研究成果也曾指出,中下地壳出现短而不连续的弧形反射可能是复杂褶皱的变质岩系,缓倾斜的连续反射可能是大的低角度断层(Condie,1989).关于S2反射层的地质意义是目前东北地区基础地质研究和油气勘探新层系研究中的重大科学问题,为广大地质和石油地质工作者所高度关注.近年来的研究表明,松辽盆地周边地区广泛出露有晚石炭世-二叠纪火山-沉积地层,实测地层剖面揭示,这套地层的厚度达11 km(任收麦等,2011),在松辽盆地内部已有多口钻井在中-新生界之下钻遇到有确切化石和同位素年龄依据的二叠纪地层和早中生代花岗岩1)(1)吉林油田分公司,松辽盆地上古生界石油地质特征及战略选区报告(2009—2012).).地震剖面所经过的小兴安岭地区也广泛出露有确切化石和同位素年代学依据的晚古生代地层及早中生代花岗岩,由此推测S2可能主要由晚古生代沉积岩及早中生代花岗岩构成.该段的另一重要特征是地壳厚度由东向西逐渐减薄.在东端的小兴安岭之下,莫霍面最大埋深达40 km,向西到松辽盆地东缘的巴彦附近,莫霍面埋深只有28 km,这是东北地区目前获得的地壳厚度最薄的地区.结合满洲里—绥芬河地学断面研究成果(张贻侠等,1998),剖面域内地壳最薄的区域出现在哈尔滨附近,地壳厚度为29 km.这表明在松辽盆地东缘的哈尔滨—巴彦一线存在一北东向展布的地幔隆起带,该隆起带与松辽盆地沉降中心并不呈镜像关系,而是明显偏于盆地东侧.

(2)中段:位于佳—依断裂(图 3F2 )与牡丹江断裂(图 3F1 )之间,是佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼合的复合地壳结构区,以西倾的层状反射为特征.浅表层以连续的层状反射为特点,对应以方正断陷为代表的中-新生代沉积层,厚度约0~6 km(S1).虽然方正盆地两口钻井在2300~2500 m深度钻穿古近系后钻遇下白垩统,并发现工业油流,但并未钻穿下白垩统.因此,不能排除之下存在上古生界(S2)的可能;方正断陷之下为一向西倾覆并逐渐尖灭的 楔状反射区(图 3H),其反射特征向东可延至牡丹江断裂东侧地表出露的黑龙江杂岩,鉴于方正盆地以北的汤原盆地在中生界之下已直接钻遇黑龙江杂岩,因此推测西倾的楔状反射区(图 3H )可能是俯冲到松嫩地块之下的黑龙江杂岩;黑龙江杂岩之下的反射层特征与东侧佳木斯地块的下部地壳反射特征一致(图 3J2),推测其是俯冲到增生杂岩之下的佳木斯地块.由此可见,中段碰撞拼合带的地壳主要由新生代断陷沉积、部分松嫩地块的上部地壳、俯冲增生杂岩和俯冲带下盘的佳木斯地块的下部地壳复合而成.由于方正断陷的最大沉降区与之下宽缓的莫霍面隆起呈镜像关系,说明新生代断陷的形成与地幔隆起有关.

(3)东段:位于牡丹江断裂以东,与地表广泛出露角闪岩相-麻粒岩相变质岩和花岗岩的佳木斯地块相对应.整体上,佳木斯地块的地壳结构以反射特征简单,莫霍面形态及深度稳定为特点,地壳厚度稳定在39 km.这是首次获得有关佳木斯地块地壳厚度的直接证据.在13~22 km深度之间存在一略向西缓倾斜的反射界面,将佳木斯地块的地壳分为上、下两部分.上部地壳以短而不连续的弧形反射为特征(图 3J1),与剖面域广泛出露的角闪岩相变质岩和花岗质岩石相对应;下部地壳以相对均匀的反射为特点(图 3J2),推测主要为麻粒岩相变质岩和花岗岩,因为它们在佳木斯地块中广泛出露.值得注意的是,该段东端的勃利盆地之下存在深度较大的近水平反射层,深度大于10 km(图 3B),虽然目前尚不能确定它们究竟是隐伏的沉积地层还是岩片叠置层,但其地质意义值得关注.

4.2 地幔内反射特征

剖面域最为显著的地幔内反射特征是,在小兴安岭之下的异常莫霍面叠置区(图 3CM)之下存在一上宽下窄,向西倾伏加深并逐渐尖灭的楔状反射体(图 3LM),其下盘发育有一系列羽状反射界面,可能反映了下盘岩石圈地幔向西消减的运动学特点.幔内楔状西倾反射体在松辽盆地东缘的巴彦附近尖灭消失,消失深度约78 km.这一重要信息为进一步确定该区的岩石圈厚度提供了新的依据.以往根据新生代玄武岩及其幔源包裹体地球化学确定的该区岩石圈厚度约80 km左右(张贻侠等,1998),依据天然地震(Vp)速度结构确定的岩石圈厚度介于70~80 km之间(张兴洲等,2011b).鉴于幔内西倾反射体出现在异常莫霍面叠置区(图 3CM)之下,之上紧邻西倾的壳内俯冲增生杂岩(图 3H),推测它是佳木斯地块的岩石圈地幔(图 3J3)向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔(图 3S4)之下的重要标志.楔状反射体可能是俯冲岩石圈地幔上、下盘之间形成的构造加积体,由破碎的地幔或洋壳物质及卷入其中的俯冲杂岩所构成.与楔状反射体底界面呈锐角相交的一系列羽状反射界面指示了佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲的运动学特点,而楔状反射体的尖灭消失深度(78 km)可能更为直接地反映了该区现今的岩石圈厚度.最近,强正阳等(2015)的研究结果显示,东北北部地区的上地幔各向异性方位明显不同,牡丹江断裂(黑龙江杂岩)之下近南北走向,以西为北西走向,以东为近南北-南南东走向.这一证据进一步表明黑龙江杂岩在深部是一个近南北走向,分割东西两大构造单元的重要界线.

5 讨论与结论

(1)黑龙江杂岩是佳木斯地块向西俯冲与松嫩地块碰撞过程中形成的俯冲增生杂岩,其主体隐伏在牡丹江断裂以西的松嫩地块之下.巴彦—桦南深地震反射剖面发现西倾的上地幔反射构造,且该区域深部地幔呈现出明显地各向异性特征(强正阳和吴庆举,2015),应该是残存的俯冲带的反映,结合该区域地表广泛分布的黑龙江杂岩,这一深部构造可能揭示了松嫩地块和佳木斯地块之间消失的古大洋板块.

(2)佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块的岩石圈地幔之下.鉴于幔内反射体的消失深度(78 km)与前人应用其它地球物理和地球化学方法获得的东北地区东部的岩石圈厚度(75~80 km)基本一致,推测其可能更直接地反映了该区现今的岩石圈厚度.

(3)佳木斯地块、松嫩地块和二者之间的碰撞拼合带的地壳结构明显不同.佳木斯地块的地壳结构稳定,地壳厚度为39 km;松嫩地块东缘的小兴安岭地壳厚度达40 km,向西逐渐减薄,到松辽盆地东缘的巴彦附近地壳厚度只有28 km,说明松辽盆地之下的地幔隆起与最大沉降区不呈镜像关系;碰撞拼合带之下的地壳由佳木斯地块的下部地壳、松嫩地块的上部地壳和之间的俯冲增生杂岩复合而成.碰撞带浅表层的断陷盆地与之下的莫霍面隆起呈镜像关系,表明新生代断陷的形成与地幔隆起有关.

(4)壳-幔边界处的异常莫霍面叠置区(图 3CM)位于向西俯冲的佳木斯地块岩石圈地幔(图 3J3)和幔内俯冲加积楔(图 3LM)之上,与剖面域地壳厚度最大的区域(小兴安岭)相对应.推测异常莫霍面叠置区可能是紧邻俯冲岩石圈地幔上盘形成的残余古洋壳或破碎的岩石圈地幔的构造叠置体.因此,小兴安岭地区的地壳增厚不仅与岩石圈地幔俯冲导致的横向陆-陆碰撞作用有关,而且壳-幔边界处发生的垂向构造叠置作用对地壳增厚也具有一定的贡献.

(5)松嫩地块中的S2反射层主体为残余的上古生界,它们是松辽盆地中-新生界之下前景巨大的深部油气勘探新层系,也是盆地北部到目前为止没有在中-新生界之下钻遇到结晶基底的重要原因.

致谢 本文感谢国家深部探测专项、中国地质调查局、国家自然科学基金和科技部的资助.特别感谢审稿专家对本文提出的修改意见和建议,使这一地质与地球物理综合研究成果渐趋完善.

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