东北东部华北板块北缘碰撞造山带的形成时间是一个长期争论的关键科学问题。王友勤等(1997)以沉积建造研究为基础并结合古生物资料，认为该造山带的闭合时代为早古生代加里东期，晚古生代为造山后裂谷伸展阶段；吴福元等(2003)根据吉林中部红帘石硅质岩的研究，认为东北东部古亚洲洋闭合的时间在古生代末-中生代初期；郗爱华等(2003)等根据呼兰群同位素年代学研究，认为225Ma或230Ma代表了古亚洲蒙古洋最后造山运动的时限。导致上述分歧的主要原因主要包括：(1)不同学者对东北东部华北板块北缘呼兰群、晚古生代沉积建造能否建立地层层序及变质变形改造程度的认识存在巨大差异；(2)后期大规模花岗岩侵入到造山带中，使研究区的地层层序研究更加困难；(3)对华北板块北缘碰撞造山带造山作用过程的认识存在差异。本文根据华北板块北缘呼兰群的地质特征和⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学研究，提出了华北板块北缘碰撞造山带构造演化的新认识。

1 呼兰群的地质特征

呼兰群是发育于华北板块北缘碰撞造山带之中的低绿片岩相-角闪岩相变质岩系，分布于吉林中部红旗岭-呼兰一带(图 1)，主要岩性包括：石榴黑云斜长片麻岩、蓝晶云母片岩、角闪片岩、斜长角闪片岩夹大理岩、石英岩、石墨片岩，大理岩夹云母片岩、细粒黑云母片麻岩，变质砂岩和板岩，其原岩为一系列长英质火山岩和沉积岩。长期以来对呼兰群的划分和时代意见分岐很大(池永一等，1997；王友勤等，1997；吉林省地质矿产局，1988)，到目前为止仍然没有得到统一认识。导致呼兰群地层划分和时代认识差别很大的原因主要是对这套变质建造的构造性质的认识存在争议。

野外工作研究表明，呼兰群经历了强烈的变质变形作用改造，形成了复杂的紧闭褶皱和韧性剪切带，具有构造混杂岩的性质，绝大部分地段的地层层序已经被严重破坏，野外见到的“层理”实际上大部分是构造置换作用形成的构造面理，绝大多数的岩性界面为构造接触。呼兰群由一系列相互叠置的构造岩片构成，各个岩片之间发育韧性剪切带，在呼兰群中不可能建立完整的地层层序，只在变质变形较弱的地段可以识别出原始沉积建造的特征，依此恢复局部地区的地层层序。以前的地层划分多以变质变形程度较弱部位的沉积岩中保留的古生物化石为依据，而未考虑变质变形程度较强部位呼兰群的原始层理已经被新生面理所置换的问题，导致地层划分方案和时代归属的混乱。呼兰群的变质作用、变形作用程度在空间上差异很大，可能与各个构造岩片所处的构造部位、造山作用的强度和后期伸展作用叠加在空间上的变化关系密切(刘志宏等，2016^①)。

^①刘志宏, 孙晓猛, 梁一鸿, 任云生, 郝福江. 2016.吉黑东部大地构造属性与成矿背景研究2010-2012年度成果报告

呼兰群主要呈NW向展布，倾向NE，倾角一般为30°~60°，由于受到晚期变形的叠加改造，产状变化较大。在红旗岭镇孟家村地质剖面图中(图 2)，呼兰群主要由白云石英片岩夹大理岩透镜体组成，并且被NW向超基性脉岩墙侵入。在白云石英片岩片理面产状为10°∠50°的区域，石英不对称残斑显示上盘上升的运动学特征(图 3a)；其他地段的白云石英片岩片理面产状多为35°~40°∠55°~60°，其中的石英不对称残斑显示上盘下降的运动学特征(图 3b)，其中的变形长英质脉体也显示上盘下降的运动学特征(图 3c)。此外，在孟家村北部的孤顶子村呼兰群弱变形域中的不对称透镜体也显示上盘下降的运动学特征(图 3d)。正如前面所述，呼兰群中保留了很多挤压构造证据，但白云母石英片岩在绝大数地段都显示上盘下降的运动学特征。根据呼兰群的产状和上述运动学特征，结合华北板块北缘碰撞造山带总体上呈NWW向的展布特点(图 1)和研究区广泛发育的NW向超基性岩体、岩脉，可以推断呼兰群经历了两期韧性变形作用：早期受到NNE-SSW向挤压作用，呼兰群表现为由NNE向SSW逆冲的运动学特征；晚期可能受到NE-SW向伸展作用，主要表现为由SW向NE倾向滑移的运动学特征。

2 呼兰群片岩的⁴⁰Ar-³⁹Ar定年 2.1 样品描述

样品HQ01(42°55.574′N，126°26.548′E)采自红旗岭镇孟家村西150m，为呼兰群白云石英片岩，中细粒粒状片状变晶结构，片状构造。主要矿物组成为正长石1%，透辉石5%，白云母10%，斜长石5%，石英80%。斜长石发生斜黝帘石化，有时可见其呈残留状的斑晶状出现。矿物共生组合为白云母、斜长石、石英和透辉石(图 4)，该岩石经历了中级变质作用(施性明和兰玉琦，1985)。

样品HQ08(42°54.401′N，126°27.504′E)采自红旗岭镇西水道村东北山梁，为呼兰群石榴白云片岩，中粒粒状片状变晶结构，片状构造。主要矿物组成为白云母含量55%，石英含量30%，石榴石含量10%，斜长石5%，黑云母含量 < 1%。石榴石呈筛状变斑晶产出，可见细小的石英、黑云母、白云母等矿物包裹其中，白云母、石英、黑云母、斜长石等环绕石榴石定向排列，部分石榴石转变为黑云母；黑云母至少有两期：早期黑云母与白云母、石榴石等矿物共生，晚期黑云母由石榴石退变而成，出现在石榴石的裂隙中，同时可见部分黑云母转变为绿泥石。白云母+黑云母+石榴石+石英+斜长石为早期共生矿物组合(图 4)，施性明和兰玉琦(1985)在这一岩石中还发现十字石，说明其经历了中级变质作用。

本次研究挑选样品HQ01、HQ08中的白云母进行⁴⁰Ar-³⁹Ar定年。

2.2 实验方法

样品经清洗烘干后破碎至60~80目，通过磁选和重液分选分别选出HQ01、HQ08中的单矿物白云母，重量分别是1.8g、1.7g。称取60mg分选好的样品封闭包装后，在中国原子能科学研究院进行中子照射48h，用于中子通量监测的样品采用北京房山花岗岩黑云母ZBH-2506，其年龄为132.7±1.2Ma。标样用激光全熔进行质谱Ar同位素组成分析，得到J值，然后根据J值变化曲线的函数关系和样品在位置计算出每一个样品的J值(白秀娟等，2011)。

白云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar定年测试在中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室Argus VI质谱计上完成，采用Coherent 50W CO₂激光器进行激光阶段加热⁴⁰Ar-³⁹Ar定年分析。实验前，样品腔用温控电炉在120℃下烘烤去气，不锈钢管道和金属阀门用加热带在160℃温控下去气，去气时间24h。实验过从本底开始，每做4个阶段样品，间插1个本底。激光加热时间为60s，释出的气体经过2个Zr-Ar纯化泵(室温下)纯化400s，送入ArgusVI质谱仪进行Ar同位素分析。采用多接收方式测量，⁴⁰Ar-³⁶Ar分别在H1-L2法拉第杯和CDD电子倍增器上同时测量。分析数据经专用软件进行格式转化后，导入ArArCALC Ver. 2.52进行数据处理(Koppers, 2002)。

2.3 实验结果

⁴⁰Ar-³⁹Ar定年实验所得结果见表 1、图 5。

HQ01：白云母激光阶段加热⁴⁰Ar-³⁹Ar定年实验得到了平坦的年龄谱(图 5a)，坪年龄为220.23±2.15Ma (2σ，MSWD=0.38)，等时线年龄为220.41±2.21Ma(2σ，MSWD=0.41)(图 5b)，⁴⁰Ar /³⁶Ar初始值为292.08±16.44(2σ)，表明没有过剩氩存在。坪年龄与等时线年龄一致。

HQ08：白云母激光阶段加热⁴⁰Ar-³⁹Ar定年实验得到了平坦的年龄谱(图 5c)，坪年龄为221.31±2.6Ma (2σ，MSWD=0.19)，等时线年龄为221.85±2.34Ma(2σ，MSWD=0.08)(图 5d)，⁴⁰Ar /³⁶Ar初始值为281.62±22.18(2σ)，样品初始⁴⁰Ar /³⁶Ar比值略低于大气比值，测试样品冷却生成时无明显的Ar过剩或Ar丢失(刘艳红和刘永江，2004)，表明白云母等时线年龄比较可靠。坪年龄与等时线年龄一致。

3 华北板块北缘造山带造山后伸展作用

样品HQ01和HQ08分别取自呼兰群变形较强的白云石英片岩、石榴白云片岩中，其经历了中级变质作用(施性明和兰玉琦，1985)，所以上述样品中的白云母经历了同位素的重置，并且都表现出基本无扰动的年龄谱特征，用这类白云母测得的坪年龄值应该是一次构造事件的年龄(Liu et al., 2003; Larson et al., 2006; Culshaw et al., 2012)，⁴⁰Ar-³⁹Ar法测年原理表明，矿物坪年龄是⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素体系在各单矿物冷却至相应矿物的封闭温度时记录的，从这个意义上说，这些坪年龄是构造热事件的冷却年龄。

华北板块北缘碰撞造山带的构造演化长期以来一直存在争议，特别是古亚洲洋闭合时间分歧更大(Xu and Chen, 1997; 郗爱华等, 2003, 2006；Wu et al., 2007；Wu et al., 2011；周建波等，2012；Zhou and Wilde, 2013; Wilde, 2015)，但大多数学者认为华北板块和西伯利亚板块至少在二叠纪时期已碰撞拼合在一起(吴福元和曹林，1999；彭玉鲸和赵成弼，2001; 彭玉鲸等, 2002；Cao et al., 2013; Wang et al., 2015)。Wu et al.(2007)对呼兰群的变质作用进行研究，认为呼兰群经历了低绿片岩相-角闪岩相变质作用，具有顺时针的P-T-t轨迹，Rb-Sr矿物等时线年龄指示变质作用发生在~250Ma，并提出这一年龄代表了华北与西伯利亚克拉通之间古亚洲洋最终闭合的时间。侵入到呼兰群中的大玉山花岗岩锆石U-Pb测年(TIMS)表明该岩体形成于248±4Ma，岩浆来源于地下基性玄武质岩石的部分熔融作用，是板块俯冲作用形成的同碰撞期花岗岩(孙德有等，2004)。近年来对侵入于呼兰群中的镁铁-超镁铁杂岩体进行研究，认为上述岩体岩浆侵位年龄为216~220Ma，并提出研究区的超基性岩应为华北克拉通碰撞造山后伸展拉张阶段的产物(Wu et al., 2004; 冯光英等，2011；Wu et al., 2011; Cao et al., 2013; Wang et al., 2015)。此外，研究区的A型花岗岩锆石LA-ICP-MS年龄是216±3Ma，主要受控于西伯利亚板块和华北板块的碰撞缝合后的伸展作用(孙德有等，2005)，东北地区的晚三叠世双峰式火山岩和A型流纹岩形成于与古亚洲洋最终闭合有关的碰撞后伸展环境(Xu et al., 2013)。上述研究表明华北板块和西伯利亚板块在~250Ma已经拼合，在上述板块之间形成华北板块北缘碰撞造山带，216~220Ma研究区已经进入造山后伸展作用阶段。

本次研究发现的呼兰群中保留较少的上盘上升的运动特征可能代表了早期NNE-SSW向挤压作用的产物，与华北板块和西伯利亚板块在二叠纪时期的碰撞作用有关；而白云石英片岩中大量记录上盘下降的运动学标志可能代表了晚期NE-SW伸展作用的产物，与华北板块北缘碰撞造山带造山后向伸展作用有关。在呼兰群中测得的白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄~220Ma，可能是呼兰群由深部向浅部隆升过程中冷却至白云母封闭温度时的时间记录，应代表华北板块北缘碰撞造山带形成之后的伸展作用发生的时间。前已述及，研究区的呼兰群经历了强烈的变质变形作用改造，其中发育大量挤压构造，具有构造混杂岩的性质，而本次测得的白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄远比呼兰群的变质年龄小，本文认为这与呼兰群受到晚期伸展作用改造程度在空间上的变化有关，在受到后期伸展作用改造程度较弱的部位会保留大量紧闭型褶皱，而在受到后期伸展作用改造程度较强的部位，早期的挤压构造就会被改造殆尽，形成新的与伸展作用有关的片理构造，白云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素也会被重置。

4 结论

(1) 呼兰群经历了两期韧性变形作用：早期受到NNE-SSW向挤压作用，呼兰群表现为由NNE向SSW逆冲的运动学特征；晚期可能受到NE-SW向伸展作用，主要表现为由SW向NE倾向滑移的运动学特征。

(2) 华北与西伯利亚克拉通之间古亚洲洋最终闭合时间为~250Ma，呼兰群白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄~220Ma应代表华北板块北缘碰撞造山带造山后伸展作用发生的时间。

致谢 在论文成文过程中与刘永江教授就有关地质问题进行了探讨，在此表示感谢！ 在我的导师杨振升教授85寿辰之际，谨以此文对多年来给予指导与帮助的先生表示诚挚的感谢，衷心祝愿先生健康长寿！