岩石学报  2018, Vol. 34 Issue (10): 2901-2916   PDF    
黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义
孙晨阳1 , 龙欣雨1 , 许文良1,2 , 王枫1 , 葛文春1 , 郭鹏1 , 刘小杨3     
1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
2. 国土资源部东北亚矿产资源评价重点实验室, 长春 130061;
3. 中国国土资源航空物探遥感中心, 北京 100083
摘要:本文报道了黑龙江嘉荫和俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析结果,并结合前人研究成果,探讨了黑龙江杂岩的物质组成、形成时代、构造就位时间及物源。黑龙江嘉荫地区黑龙江杂岩中两个石榴石白云母石英片岩(13HYC28-1和13HYC29-1)原岩为流纹岩,其锆石U-Pb年龄分别为185±1Ma和183±1Ma,应代表黑龙江杂岩中存在的中酸性火山岩原岩的形成时代;俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区石榴石二云母片岩(14RF4-1)和白云母石英片岩(14RF5-1)碎屑锆石年龄频谱主要存在两个年龄区间:183~286Ma和420~525Ma,另外还有少量前寒武纪年龄。这些碎屑锆石年龄组合与佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块东缘发育的岩浆事件相对应,揭示其沉积物源应来自于这些火成岩。黑龙江杂岩碎屑锆石年龄数据中早侏罗世的最小峰期年龄(188Ma)代表了黑龙江杂岩原岩成岩时代的下限,结合区内177~165Ma的单矿物变质变形年龄,可以判定黑龙江杂岩的构造就位时间为早侏罗世晚期-中侏罗世。黑龙江杂岩的形成与就位过程揭示了东北亚陆缘早中生代的构造演化历史:中-晚三叠世(240~230Ma),牡丹江洋沿嘉荫-牡丹江断裂裂开并逐渐扩张,早侏罗世期间,古太平洋板块开始向欧亚大陆之下俯冲,受其影响,牡丹江洋俯冲并闭合于早侏罗世晚期-中侏罗世,最终导致佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块碰撞拼合以及黑龙江杂岩的构造就位。
关键词: 嘉荫     俄罗斯远东     黑龙江杂岩     锆石U-Pb年龄     牡丹江洋     古太平洋板块    
Zircon U-Pb ages and Hf isotopic compositions of the Heilongjiang Complex from Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East and their geological implications
SUN ChenYang1, LONG XinYu1, XU WenLiang1,2, WANG Feng1, GE WenChun1, GUO Peng1, LIU XiaoYang3     
1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
2. Key Laboratory of Mineral Resources Evaluation in Northeast Asia, Ministry of Land and Resources of China, Changchun 130061, China;
3. China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China
Abstract: This paper presents zircon U-Pb dating and Hf isotopic compositions of the Heilongjiang Complex from Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East, with the aim of constraining the material components, provenance, formation and emplacement time of the Heilongjiang Complex by combining with the results of previous researches. Two garnet muscovite quartz schists (Samples 13HYC28-1 and 13HYC29-1) from Jiayin area exhibit rhyolitic protolith characteristics with zircon U-Pb ages of 185±1Ma and 183±1Ma, respectively, i.e. the Early Jurassic. These ages represent the formation time of intermediate-acid volcanic protolith in the Heilongjiang Complex. The garnet two-mica schist (Sample 14RF4-1) and muscovite quartz schist (Sample 14RF5-1) from Kundur, Russian Far East yield two main ranges of zircon U-Pb ages, i.e., 183~286Ma and 420~525Ma, with less Precambrian ages. These age peaks are in accordance with those of the detrital zircon data that identified from the Heilongjiang Complex in Jiayin, Yilan and Mudanjiang areas. Whats more, all the detrital zircon age peaks from the Heilongjiang Complex correspond to the magmatic events widely occurred in the Jiamusi Massif and the eastern margin of the Songnen-Zhangguangcai Range Massif, revealing that the sediment source of the Heilongjiang Complex should come from the igneous rocks of said regions. The minimum peak age (188Ma) of detrital zircons from the Heilongjiang Complex represents the lower limit of formation time for the Heilongjiang Complex protolith, i.e. the Early Jurassic. Combined with the voluminous reported metamorphic ages of 177~165Ma from single minerals in the study region, it is concluded that the tectonic emplacement of the Heilongjiang Complex took place in the period from late Early Jurassic to Middle Jurassic. The Heilongjiang Complex is an important symbol for figuring out the tectonic evolution of the continental margin of Northeast Asia during the Early Mesozoic. The processes of formation and emplacement of the Heilongjiang Complex indicate that the Mudanjiang Ocean split and gradually expanded along the Jiayin-Mudanjiang fault during the Middle-Late Triassic (240~230Ma). The Mudanjiang Ocean existed between the Jiamusi and Songnen-Zhangguangcai Range massifs during the Middle-Late Triassic to the Early Jurassic. These two massifs have undergone different geological evolution histories in this period. The onset of the Paleo-Pacific plate subduction beneath the Eurasian continent occurred in the Early Jurassic. Under its influence, the Mudanjiang Ocean subducted and closed during the late Early Jurassic to the Middle Jurassic, and finally resulted in the collision of the Jiamusi and Songnen-Zhangguangcai Range massifs and the tectonic emplacement of the Heilongjiang Complex.
Key words: Jiayin     Russian Far East     Heilongjiang Complex     Zircon U-Pb age     Mudanjiang ocean     Paleo-Pacific plate    

中国东北及俄罗斯远东地区位于中亚造山带东段,是受到多个构造体系控制和影响的典型区域。古生代期间,该区经历了古亚洲洋构造体系的演化,以多个微陆块(额尔古纳地块、兴安地块、松嫩-张广才岭地块、佳木斯-布列亚地块、兴凯地块)(图 1a)间的碰撞拼合为特征; 中生代期间又遭受了蒙古-鄂霍茨克构造体系和环太平洋构造体系的叠加与改造,其中,受古太平洋板块俯冲作用的影响,一些中生代地体在此机制下构造就位,形成了与俯冲相关的多条陆缘增生杂岩带(邵济安等,1991杨金中等,1998Wu et al., 2007aSorokin et al., 2008Safonova and Santosh, 2014)。除俄罗斯远东地区识别出的4条增生杂岩带之外(自北向南依次为:Kiselevka-Manoma增生杂岩带、Khabarovsk增生杂岩带、Samarka增生杂岩带、Taukha增生杂岩带)(Kemkin,2008Safonova and Santosh, 2014),我国境内主要包括“饶河混杂岩”(邵济安等,1991)、“跃进山杂岩”(杨金中等,1998)和“黑龙江杂岩”(张兴洲,1992李锦轶等,1999Wu et al., 2007bZhou et al., 2009a)。这些增生杂岩对重建东北亚地区的构造演化历史意义重大。

图 1 中亚造山带东段大地构造略图(a,据Wu et al., 2007a修改)、黑龙江杂岩分布范围图(b)及研究区地质图(c) Fig. 1 Tectonic sketch map of the eastern Central Asian Orogenic Belt (a, modified after Wu et al., 2007a), distribution diagram of Heilongjiang Complex (b) and geological map of the studied area (c)

黑龙江杂岩带作为该区出露规模最大的增生杂岩带,其地质特征、岩石组成、形成时代以及变质变形历史等已受到众多学者的关注,是目前东北地区基础地质研究的热点之一。黑龙江杂岩最初称为“黑龙江群”,由姜春潮和杨志明于1957年命名,当时被认为是地层单元,时代归于元古代(黑龙江省地质矿产局,1993)。自20世纪90年代初,张兴洲(1992)在“黑龙江群”中发现深海建造的蛇绿岩套岩石组合(超基性-基性岩岩块、变枕状玄武岩和放射虫硅质岩)以及大陆边缘性质的泥质岩和杂砂岩组合以来,结合其中含有的蓝片岩,认为“黑龙江群”的主体应是混有蛇绿岩残块的构造混杂岩。该认识随后得到了众多学者的认同和深化,即黑龙江杂岩带应是由不同时代、不同成因和不同构造背景下形成的岩石构造混杂而成,是佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间俯冲、碰撞、拼贴而形成的高压变质带(曹熹等,1992李锦轶等,1999Wu et al., 2007bZhou et al., 2009a李旭平等, 2009, 2010周建波等,2009孔凡梅等,2011赵亮亮和张兴洲,2011李蓉等,2013Zhu et al., 2017a, b, cDong et al., 2018)。然而,目前对于黑龙江杂岩的物质及时代构成仍然不清,从而导致对其形成时代和构造就位时间以及佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块间的碰撞拼合历史存在不同的认识(曹熹等,1992黑龙江省地质矿产局,1993李锦轶等,1999周建波等,2009Wu et al., 2007b孔凡梅等,2011Zhu et al., 2017a, cDong et al., 2018)。如黑龙江省地质矿产局(1993)根据全岩U-Pb等时线年龄922Ma数据,认为原“黑龙江群”形成时代为元古代;曹熹等(1992)李锦轶等(1999)认为原“黑龙江群”原岩和变质变形时代可能为古生代;Wu et al.(2007b)认为原“黑龙江群”是在环太平洋构造体系控制下,由佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块间的洋壳俯冲过程中形成的增生杂岩,时代应为早侏罗世;周建波等(2009)通过碎屑锆石研究认为黑龙江杂岩的原岩时代应为三叠纪,并且提出黑龙江杂岩带是古亚洲洋构造域向环太平洋构造域转折的物质记录;李旭平等(2010)则根据佳木斯地块西缘最年轻的同碰撞火山弧花岗岩的年龄确定254Ma是黑龙江杂岩原岩沉积的时代下限;孔凡梅等(2011)认为黑龙江杂岩形成于松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块之间洋盆消失闭合的环境,其形成时代为晚海西期至印支期;Zhu et al.(2017a, c)通过碎屑锆石最小谐和年龄认为,黑龙江杂岩应沉积于~170Ma,该年龄是松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块之间牡丹江洋的俯冲起始时间,并且最终闭合于~142Ma;Dong et al.(2018)则根据依兰地区黑龙江杂岩变质事件和碎屑锆石年龄将黑龙江杂岩的沉积时代限定于晚三叠世-早侏罗世。由此可见,黑龙江杂岩原岩的形成时代及构造就位时间尚需进一步明确,这对揭示区域构造演化历史至关重要。此外,由于国界限制,以往对黑龙江杂岩的研究仅限于我国境内的牡丹江-依兰-萝北-嘉荫地区,而对俄罗斯远东地区黑龙江杂岩的研究几乎处于空白。鉴于此,本文报道了黑龙江嘉荫及俄罗斯远东地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析结果,并结合前人对我国境内黑龙江杂岩的最新研究成果,探讨了黑龙江杂岩的物质组成、形成时代、构造就位时间及物源,为重建东北亚陆缘早中生代演化历史提供了新的证据。

1 区域地质背景

松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块是中亚造山带东段两大重要构造单元,其间以嘉荫-牡丹江断裂为界,断裂两侧除零星出露有元古代-太古代地层、古生代地层和大面积中-新生代地层外(黑龙江省地质矿产局,1993),还广泛分布显生宙花岗质岩石(图 1b, c)以及少量新元古代花岗岩(Luan et al., 2017a),其中松嫩-张广才岭地块东缘花岗岩年龄集中于晚古生代-早中生代,佳木斯地块西缘的花岗质岩石年龄则主要为早古生代和二叠纪(Zhu et al., 2017a, c)。在佳木斯地块西缘还发育一套变质程度高达角闪岩相到麻粒岩相的变质岩系——麻山群,主要出露于鸡西和萝北地区(图 1b),包含一套麻粒岩-斜长角闪岩、富铝片岩-片麻岩-变粒岩和大理岩-钙镁碳酸盐岩组合,曾被认作是佳木斯地块晚太古代-早元古代的变质基底(黑龙江省地质矿产局,1993),近年来的研究则认为其应是泛非运动的产物(Wilde et al., 2003)。另外,在区域上还存在多条NE、EW以及SN向断裂,主要为伊通-依兰断裂、敦化-密山断裂、富锦-小佳河断裂、嘉荫-牡丹江断裂和同江-当壁断裂,这些断裂多数呈N及NE向延伸至俄罗斯远东地区(图 1b)。

黑龙江杂岩沿嘉荫-牡丹江断裂呈近南北向展布于佳木斯地块西缘,传统上认为其主要出露于黑龙江省东部嘉荫-萝北、依兰-桦南、牡丹江-穆棱一带(图 1b),是佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间俯冲、碰撞、拼贴而形成的高压变质带,主要由斜长角闪片岩、绿泥石片岩、云母石英片岩、斜长片岩和石英角闪片岩等各种片岩以及大理岩、石英岩、片麻岩、变质硅质岩等组成(刘静兰,1991曹熹等,1992党延松和李德荣,1993黑龙江省地质矿产局,1993Zhou et al., 2009a周建波等,2009Zhu et al., 2017a, b, c)。本文研究区位于黑龙江嘉荫和俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区(图 1c),其中,嘉荫地区的黑龙江杂岩主要包括斜长角闪片岩、白云母钠长片岩、含石榴石白云母片岩、钠长绿泥阳起片岩和变粒岩等,上部被中-新生代地层覆盖。另外,该区还存在部分麻山群岩石组合(图 1c)。与嘉荫地区相对应的俄罗斯远东Radde(拉杰)和Kundur(昆杜尔)地区同样存在一套角闪片麻岩、角闪片岩、石榴石二云母片岩、石英片岩、斜长角闪岩和角闪岩组合(图 1c),其地质特征与传统上认为的黑龙江杂岩一致(图 1c刘静兰,1991曹熹等,1992党延松和李德荣,1993黑龙江省地质矿产局,1993李锦轶等,1999Wu et al., 2007b)。

2 样品描述

本文样品分别为采自黑龙江嘉荫地区的石榴石白云母石英片岩(13HYC28-1和13HYC29-1)以及俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区的石榴石二云母片岩(14RF4-1)和白云母石英片岩(14RF5-1),具体特征如下。

2.1 石榴石白云母石英片岩(13HYC28-1)

样品13HYC28-1,石榴石白云母石英片岩,采自黑龙江省嘉荫-萝北S312公路265.5km处(GPS坐标为48°30′32.64″N、130°32′18.43″E;图 1c)。片状构造,斑状变晶结构,基质为鳞片粒状变晶结构。变斑晶为钠长石(~15%),基质主要为石榴石(~7%)、白云母(~20%)和石英(~55%)(图 2a),还可见电气石、锆石等矿物(~3%)。镜下可见被基质白云母环绕包封的眼球状钠长石变斑晶(在其内部还存在石榴石和石英包裹体),另外在钠长石变斑晶外侧还出现石英压力影,这些晶体变形现象为构造期前晶体的典型特征(图 2a卢良兆和许文良,2011)。因此,该样品中眼球状钠长石变斑晶应为火山岩原岩中的斑晶残留物。结合该样品的锆石CL图像特征,可以判定该样品的原岩应为中酸性火山岩。

图 2 野外采样点及样品显微镜下照片 Ab-钠长石;Amp-角闪石;Bi-黑云母;Grt-石榴石;Ms-白云母;Q-石英 Fig. 2 Field photos and micrographs of samples Ab-albite; Amp-amphibole; Bi-biotite; Grt-garnet; Ms-muscovite; Q-quartz
2.2 石榴石白云母石英片岩(13HYC29-1)

样品13HYC29-1, 石榴石白云母石英片岩,采自黑龙江省嘉荫-萝北S312公路257km处(GPS坐标为48°28′47.16″N、130°35′34.26″E;图 1c)。片状构造,斑状变晶结构,基质为鳞片粒状变晶结构。变斑晶为钠长石(~10%),基质为石榴石(~7%)、白云母(~10%)、黑云母(~5%)和石英(~65%)(图 2b),还可见锆石等副矿物(~3%)。该样品与邻近的13HYC28-1点特征相似,应为硅铝质系列变质岩,由于存在被基质白云母环绕包封的眼球状钠长石变斑晶和石英压力影,结合该样品的锆石CL图像特征,可以判定该样品的原岩应为中酸性火山岩(卢良兆和许文良,2011)。

2.3 石榴石二云母片岩(14RF4-1)

样品14RF4-1,石榴石二云母片岩,采自俄罗斯远东阿穆尔州Kundur(昆杜尔)镇北1km处(图 2c)(GPS坐标为49°11′24.98″N、130°44′34.41″E;图 1c)。斑状变晶结构,基质为鳞片变晶结构,片状构造。变斑晶为钠长石(~5%),基质为石榴石(~5%)、白云母(~30%)、黑云母(~20%)和石英(~35%),还可见角闪石、电气石、锆石等矿物(~5%)(图 2d)。该样品中除存在钠长石变斑晶外,还存在大量的云母,因此判断其应为富铝系列变质岩,原岩可能为泥质岩石或火山凝灰岩(卢良兆和许文良,2011)。

2.4 白云母石英片岩(14RF5-1)

样品14RF5-1,白云母石英片岩,采自俄罗斯远东阿穆尔州Kundur(昆杜尔)镇北1km处(图 2e)(GPS坐标为49°11′24.98″N、130°44′34.41″E;图 1c)。斑状变晶结构,基质为鳞片粒状变晶结构,片状构造。变斑晶为钠长石(~25%),基质为白云母(~15%)、石英(~55%),石榴石含量较少(~3%)(图 2f),可见锆石等副矿物(~2%)。由于样品中长英质成分较多,故其应为硅铝质系列变质岩,推测其原岩可能为中酸性火成岩或火山沉积岩(卢良兆和许文良,2011)。

3 分析方法 3.1 锆石U-Pb定年

本文样品在河北省廊坊物探勘查院采用常规方法进行粉碎,并用电磁选方法进行分选,然后在双目镜下挑选出晶形和透明度较好,无裂痕和包裹体的锆石颗粒,并将锆石粘贴在环氧树脂表面,打磨抛光后使得锆石中心部位暴露出来,然后对其进行透射光、反射光和阴极发光(CL)图像的采集。锆石的制靶和显微图像的采集均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室的Agilent 7500a ICP-MS仪器上用标准测定程序进行。试验中采用高纯He作为剥蚀物质载气,用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化,样品测定时用哈佛大学标准锆石91500作为外部校正,以保证标准和样品的仪器条件完全一致。本次实验采用的激光束斑直径为32μm,详细实验步骤和数据处理方法见参考文献(Liu et al., 2008, 2010a, b)。测试结果的处理采用软件ICPMSDataCal(Liu et a1.,20082010a)完成,普通Pb校正采用Andersen(2002)方法,年龄计算与谐和图的绘制均采用国际标准程序Isoplot(ver3.0)(Ludwig,2003)完成,给定的同位素比值和年龄误差为1σ。本文样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果见电子版附表 1

附表 1 样品锆石LA-ICP-MS U-Pb定年数据 AppendixTable1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results
3.2 锆石Hf同位素分析

在LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的基础上,参照锆石阴极发光(CL)图像对本文所采样品进行了锆石微区Hf同位素测定工作。锆石原位Lu-Hf同位素分析在中国科学院地质与地球物理研究所配有193nm激光取样系统的Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)上进行,激光束斑直径为44μm,激光脉冲宽度为15ns,试验中采用He气作为剥蚀物质载气。采用Mud Tank标样,详细的测试过程见Xu et al.(2004)详细测试流程以及仪器运行条件等参见Wu et al.(2006)。测定时用国际标样91500作外标,所用的激光脉冲速率为6~8Hz,激光光束脉冲能量为100mJ。本文样品的Lu-Hf同位素数据采用平均地壳值176Lu/177Hf=0.015进行校正(Griffin et al., 2002),数据结果见电子版附表 2

附表 2 样品锆石Lu-Hf同位素分析结果 AppendixTable2 Zircon Lu-Hf isotopic data from samples
4 测试结果

本文对黑龙江嘉荫地区的石榴石白云母石英片岩(13HYC28-1和13HYC29-1)以及俄罗斯远东昆杜尔(Kundur)地区的石榴石二云母片岩(14RF4-1)和白云母石英片岩(14RF5-1)样品进行了LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素分析,结果见附表 1附表 2

在13HYC28-1和13HYC29-1样品中的锆石为自形或半自形晶体,大部分锆石具有较明显的核边结构并发育震荡生长环带,少部分显示条痕状吸收的特点,锆石总体具有岩浆锆石的形态特征(图 3);在14RF4-1和14RF5-1样品中的锆石则多数呈半自形短柱状或它形粒状,具有一定的磨圆且内部发育岩浆震荡生长环带,总体表现为碎屑锆石的特征(图 3)。4个样品中的锆石外侧均可见明显的变质增生边,这种特征与黑龙江杂岩后期经历的变质变形历史相吻合。此外,97.7%的锆石Th/U比值介于0.1~1.49之间(附表 1),另有2.3%的锆石Th/U比值小于0.1(附表 1),但是总体而言,它们的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线表现为轻稀土元素(LREE)亏损,重稀土元素(HREE)富集,并具有Ce的正异常和Eu的负异常(图 4),暗示其岩浆成因(Pupin,1980Koschek,1993Corfu et al., 2003Pelleter et al., 2007),因而能够真实反应其形成时的物理化学条件,从这些锆石中获得的年龄结果具有良好的可信度。

图 3 黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩部分样品锆石阴极发光(CL)图像 Fig. 3 Representative CL images of selected zircons from the studied samples of the Heilongjiang Complex in Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East

图 4 黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩样品锆石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(标准化值据Boynton,1984) Fig. 4 Zircon chondrite-nornalized REE patterns of the studied samples from the Heilongjiang Complex in Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East (normalization values after Boynton, 1984)
4.1 黑龙江嘉荫地区

样品13HYC28-1中,锆石内部具有典型的震荡生长环带,外部存在明显的变质增生边(图 3a)。对该样品中的锆石进行U-Pb定年后共获得19个分析结果,除2553±17Ma、1895±15Ma、1843±15Ma、273±2Ma和238±3Ma年龄外,其余测点给出的206Pb/238U年龄值介于183±2Ma~186±3Ma之间(附表 1),其加权平均年龄为185±1Ma(MSWD=0.23,n=14;图 5a),代表了该石榴石白云母石英片岩原岩的形成时代,即早侏罗世。另外,该样品中代表其形成时代锆石(185Ma)的176Hf/177Hf比值介于0.282550~0.282911之间,εHf(t)值介于-4.1~+8.6之间(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别变化于507~1032Ma和676~1487Ma之间。

图 5 黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩样品锆石U-Pb谐和图 Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagrams of the studied samples from the Heilongjiang Complex in Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East

图 6 黑龙江嘉荫与俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩样品锆石Hf同位素特征 阴影数据引自Zhu et al., 2017a, c Fig. 6 Zircon Hf isotopic features of the studied samples from the Heilongjiang Complex in Jiayin, Heilongjiang Province and Kundur, Russian Far East Shadow data taken from Zhu et al., 2017a, c

样品13HYC29-1中,锆石内部具有典型的震荡生长环带或存在条痕状吸收的特点,外部发育明显的变质增生边(图 3b)。对该样品中的锆石进行U-Pb定年后共获得23个分析结果,这些测点中最小一组206Pb/238U年龄值介于181±2Ma~184±2Ma之间(附表 1),其加权平均年龄为183±1Ma(MSWD=0.25,n=8;图 5b),代表了该石榴石白云母石英片岩原岩的形成时代。另外,该样品中还存在集中于256Ma和500Ma的两组数据(图 5b),其余年龄则零散分布。对该样品不同年龄锆石进行Hf同位素分析后,结果显示代表其形成时代锆石(183Ma)的176Hf/177Hf比值介于0.282655~0.282875之间,εHf(t)值介于-0.2~+7.5之间(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别变化于539~844Ma和748~1241Ma之间;其余捕获锆石的176Hf/177Hf比值介于0.282108~0.282790之间,εHf(t)值介于-3.9~+4.6之间(附表 2图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别变化于669~1609Ma和938~2027Ma之间。

4.2 俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区

样品14RF4-1中,锆石内部震荡生长环带较清晰,部分锆石外部发育变质增生边(图 3c)。对该样品中的锆石进行U-Pb定年后共获得81个分析结果,这些测点中存在3个最小的206Pb/238U年龄值,介于184±2Ma~186±2Ma之间(附表 1),其加权平均年龄为185±2Ma(MSWD=0.33,n=3;图 5c),代表了该石榴石二云母片岩原岩形成时代的下限。另外,该样品中还存在集中于204Ma、264Ma、360Ma、486Ma、765Ma、849Ma和936Ma的7组数据(图 5c),其余年龄则零散分布。对该样品不同年龄锆石进行Hf同位素分析后,一个代表其时代下限锆石(184Ma)的176Hf/177Hf比值为0.282659,εHf(t)值为-0.1(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别为852Ma和1236Ma;其余时代锆石的176Hf/177Hf比值介于0.281088~0.282913之间,εHf(t)值介于-7.0~+9.2之间(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别变化于498~2992Ma和657~3314Ma之间。

样品14RF5-1中,锆石内部存在清晰的震荡生长环带,外部发育变质增生边(图 3d)。对该样品中的锆石进行U-Pb定年后共获得95个分析结果,这些测点中最小的一组206Pb/238U年龄值介于183±2Ma~190±3Ma之间(附表 1),其加权平均年龄为187±1Ma(MSWD=0.54,n=33;图 5d),代表了该白云母石英片岩原岩形成时代的下限。另外,该样品中还存在集中于203Ma、238~268Ma、423Ma、468Ma和941Ma的5组数据(图 5d),其余年龄则零散分布。对该样品不同年龄锆石进行Hf同位素分析后,结果显示代表其时代下限锆石(187Ma)的176Hf/177Hf比值介于0.282608~0.282785之间,其εHf(t)值介于-2.0~+4.3之间(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别变化于679~953Ma和954~1357Ma之间;其余时代锆石的176Hf/177Hf比值介于0.282385~0.282813之间,εHf(t)值介于-3.9~+5.6之间(附表 2; 图 6),单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)变化于644~1218Ma和883~1654Ma之间。

5 讨论 5.1 黑龙江杂岩在俄罗斯远东地区的分布

目前的研究将黑龙江杂岩的分布范围限于我国黑龙江省东部嘉荫-萝北、依兰-桦南和牡丹江-穆棱三个地区,然而早在20世纪90年代中国-苏联(现为俄罗斯)合作编制地质系列图件之时,已有地质学者通过对比中-苏(俄罗斯)黑龙江流域(俄罗斯称为阿穆尔河)岩石地层单元后认为与我国嘉荫县隔江相对的苏联(俄罗斯)远东地区分布的阿穆尔群应与黑龙江杂岩相当(王莹,1992)。阿穆尔群主要出露于哈巴罗夫斯克边区的苏塔拉河流域,直到布列亚河中游也有断续分布(王莹,1992),即目前俄罗斯远东阿穆尔州与犹太自治州交界地区。1961年最先由Eirish建立(Kotov et al., 2009),最完整的部分主要位于黑龙江嘉荫县观音山对岸的俄罗斯Radde(拉杰)地区(图 1c),并被划分为Tulovchikha、Dichun和Uril三个组,主要包含一套黑云角闪片麻岩、角闪片岩、角闪石黑云母片岩、白云母片岩、二云母石榴石片岩、斜长角闪岩、角闪岩、石英岩和大理岩组合(Kotov et al., 2009Sal’nikova,2013)。而在全俄地质研究所、阿穆尔地质用矿委员会和黑龙江省地质矿产局(全俄地质研究所等, 1996)联合绘制的黑龙江流域及邻区地质图中,俄罗斯Radde(拉杰)地区的阿穆尔群被细致划分为黑龙江杂岩和麻山杂岩两部分,并在Radde(拉杰)以北6km左右的Kundur(昆杜尔)镇附近识别出一套新的黑龙江杂岩(图 1c)。研究组通过近年来对俄罗斯远东地区进行的详细野外调查工作证实俄罗斯远东Radde(拉杰)和Kundur(昆杜尔)地区出露有变质程度达到角闪岩相的变质片岩、片麻岩和角闪岩组合,其地质特征与传统上认为的黑龙江杂岩一致。另外本文在Kundur(昆杜尔)镇地区所采的石榴石二云母片岩和白云母石英片岩(图 2ce)的碎屑锆石U-Pb年代学以及Hf同位素分析结果与Zhu et al.(2017a, c)在黑龙江嘉荫和牡丹江地区所测得的黑龙江杂岩数据相吻合(图 5c, d图 6)。因此,结合野外地质特征及定年结果,本文认为黑龙江杂岩的分布范围应向北延伸到俄罗斯远东Radde(拉杰)和Kundur(昆杜尔)地区。

① 全俄地质研究所等. 1996. 1:250万黑龙江流域及邻区地质图

5.2 黑龙江杂岩的物质组成与时代

根据大量基础地质调查结果,结合黑龙江杂岩的构造变形特点及地球化学属性等可将黑龙江杂岩划分为原地变形基质和外来岩块(片)两部分(刘建辉,2006王跃,2008赵亮亮,2011):基质主要包括钠长片岩、云母片岩、石英片岩、绿泥石片岩、透闪石片岩、阳起石片岩、蓝闪石片岩等,这些岩石遭受韧性变形又可形成各种糜棱岩;而岩块(片)主要为受构造作用混杂于基质中的超基性岩、变质辉长岩、变基性火山岩、斜长角闪岩、大理岩以及含放射虫化石的硅质岩等,是一套被肢解的深海建造蛇绿岩套组合(张兴洲,1992)。早期研究认为,这些岩石的原岩为形成于深海槽中的泥沙质碎屑岩、硅质岩、碳酸岩及基性火山岩,变质级别为蓝片岩相-高绿片岩相或高绿片岩相-低角闪岩相(曹熹等,1992张兴洲等,1992黑龙江省地质矿产局,1993叶慧文等,1994李锦轶等,1999)。而在此基础上,刘建辉(2006)又对55个采自不同地区、不同类型的黑龙江杂岩样品进行了岩相学及地球化学分析,认为作为基质的长英质岩石(长英质糜棱岩、云母石英片岩、板岩等)原岩以泥质、杂砂质沉积岩等为主,形成于活动大陆边缘环境,其主体来源于长英质火成岩物源区,少数属于石英岩沉积物源区;而变质辉长岩、角闪片岩、蓝片岩、斜长角闪岩及变质枕状熔岩等外来岩块(片),以大洋拉斑系列玄武岩为主,代表了俯冲板块中的洋壳物质,与典型的蛇绿岩层序相当;另有少部分基性岩类形成于板内环境。除此之外,众多学者又借助多种同位素测年方法对黑龙江杂岩不同类型岩石的地质时代进行了大量研究,并得到了范围较宽的年龄结果。其中,全岩Pb-Pb、Ar-Ar年龄较老、且变化大,例如,曹熹等(1992)在嘉荫地区糜棱岩中测得了2122Ma的全岩Pb-Pb年龄;张兴洲等(1992)在依兰地区蓝闪石片岩中测得645~697Ma的全岩40Ar/39Ar年龄,这些年龄应代表岩石的混合年龄,可信度较低。然而锆石的微区定年结果依然具有较大差异,时代跨度从新元古代(颉颃强等,2008)、古生代(颉颃强等,2008)贯穿至中生代三叠纪(Wu et al., 2007bZhou et al., 2009a李旭平等,2010)。

黑龙江杂岩由于其组成的复杂性而受到广泛关注,本文通过对嘉荫地区黑龙江杂岩样品的研究,对上述黑龙江杂岩物质及时代组成又有了新的认识:采自黑龙江嘉荫地区的两个石榴石白云母石英片岩样品(13HYC28-1和13HYC29-1)的岩相学研究显示其二者具有较高的长英质矿物含量,镜下可见被基质白云母包封的眼球状钠长石变斑晶(图 2ab),其外侧出现的石英压力影又进一步揭示钠长石变斑晶为构造期前原岩的重要组成矿物,它们可能为中酸性火山岩原岩中的斑晶残留物。另外,样品中的锆石在形态特征上均为自形或半自形,CL图像中内部震荡生长环带清晰(少部分显示条痕状吸收特点)(图 3ab),加之其稀土元素球粒陨石标准化配分曲线表现为轻稀土元素(LREE)亏损,重稀土元素(HREE)富集,且具有Ce正异常和Eu的负异常(图 4ab),并且在U-Pb年龄谐和图中呈现明显占多数的一组锆石谐和年龄(185Ma和183Ma)(图 5ab),所有这些特征均指明这两个样品的原岩应是长英质火山岩。最为重要的是,区域上张广才岭太安屯组(187Ma、189Ma、190Ma;Xu et al., 2013a郝文丽等,2014)、五道岭组(185Ma,Xu et al., 2013)、宁远村组(190Ma,Xu et al., 2013)和帽儿山组(184Ma,唐杰等,2011)流纹岩的大量出露恰好证明该区在此时期存在大规模流纹质岩浆事件。综上所述,本文认为黑龙江嘉荫地区的两个石榴石白云母石英片岩原岩应为流纹岩,是佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间牡丹江洋俯冲过程中被刮削下来的陆壳岩石,然后经历了后期变质变形作用的改造。所以,在黑龙江杂岩中,长英质岩石的原岩组成不仅有前人认定的来源于火成岩源区的沉积岩,还应存在中酸性火山岩。另外,上述2个样品共22次分析分别获得了185±1Ma和183±1Ma的锆石U-Pb谐和年龄(图 5ab),该年龄应代表了中酸性火山岩原岩——流纹岩的形成时代,这是目前在黑龙江杂岩中测得的最小原岩结晶年龄,即早侏罗世。

5.3 黑龙江杂岩原岩的形成时代与构造就位时间

目前获得的众多黑龙江杂岩年龄结果跨度较大,为解释其形成和演化历史带来了困难(孔凡梅等,2011),而如今存在的最大争议便是黑龙江杂岩原岩的形成时代。本文认为碎屑锆石由于稳定抗风化,不仅记录有详细的岩浆事件,又可为限定沉积物形成时代下限提供良好证据,因而对于黑龙江杂岩碎屑锆石年龄的研究是揭示其形成时限以及地质演化过程的关键。

本文采自俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区的石榴石二云母片岩(14RF4-1)和白云母石英片岩(14RF5-1)样品共176颗碎屑锆石分别获得了185±2Ma和187±1Ma的最小锆石U-Pb谐和年龄(图 5),在频谱图中,这两个样品的碎屑锆石最小年龄峰期为187Ma(图 7a)。除此之外,周建波等(2009)Zhu et al.(2017a, c)以及Dong et al.(2018)也曾对出露于嘉荫(图 7b)、依兰(图 7c)和牡丹江(图 7d)地区的黑龙江杂岩进行过碎屑锆石年代学研究,值得注意的是,所有碎屑锆石测试结果中均获得了早侏罗世的最小谐和年龄,上述年龄数据由北至南涵盖了全部黑龙江杂岩分布区,且最小年龄峰期为188Ma(图 7e),该结果为黑龙江杂岩的形成与演化提供了极为重要的年代学制约,即黑龙江杂岩中最年轻原岩的形成时代下限为早侏罗世。而从Dong et al.(2018)对依兰地区原定不同时代地层的黑龙江杂岩碎屑锆石年代学研究结果可以看出,这些所谓不同时代地层(变沉积岩)最小碎屑锆石年龄介于230~180Ma之间,这表明依兰地区黑龙江杂岩中的沉积岩应形成于早中生代,这也较好地限定了牡丹江洋的形成时间(许文良等,2012)。那么,对于黑龙江杂岩时代上限的确定,本文认为,可以从黑龙江杂岩的变质变形作用研究中找寻答案。李锦轶等(1999)在牡丹江地区的角闪片岩中测得166±1Ma的角闪石40Ar/39Ar坪年龄;另外在依兰、桦南和牡丹江地区的云母片岩和长英质糜棱岩中曾获得177~165Ma的白云母40Ar/39Ar变质年龄(李锦轶等,1999Wu et al., 2007bLi et al., 2009赵英利等,2010赵亮亮和张兴洲,2011);董玉等最新在依兰地区黑龙江杂岩斜长角闪岩中也测得了172Ma和177Ma的金红石SIMS U-Pb冷却年龄(未发表)。这些变质年龄很好的限制了黑龙江杂岩的时代上限,即中侏罗世,因此,黑龙江杂岩中最年轻的原岩应形成于早-中侏罗世。

图 7 黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石及邻区显生宙火成岩年龄频谱图 (a)俄罗斯远东Kundur地区黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石;(b)嘉荫地区黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石(据Zhu et al., 2017a);(c)依兰地区黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石(据周建波等,2009Zhu et al., 2017cDong et al., 2018);(d)牡丹江地区黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石(据周建波等,2009Zhu et al., 2017a);(e)黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石(据周建波等,2009Zhu et al., 2017a, cDong et al., 2018及本文研究);(f)松嫩-张广才岭地块东缘显生宙火成岩(据Meng et al., 2011aWu et al., 2011孟恩等,2011唐杰等,2011Wang et al., 2012Yu et al., 2012魏红艳等,2012Xu et al., 2013郝文丽等,2014Qin et al., 2016及未发表数据);(g)佳木斯地块显生宙火成岩(据Meng et al., 2008Wu et al., 2011孟恩等,2011Wang et al., 2012魏红艳等,2012郝文丽等,2014Yang et al., 2017aDong et al., 2017及未发表数据) Fig. 7 Phanerozoic detrital zircon ages in the Heilongjiang Complex and zircon U-Pb ages from Phanerozoic igneous rocks within the adjacent massifs (a) Phanerozoic detrital zircon ages in the Heilongjiang Complex from Kundur, Russian Far East; (b) Phanerozoic detrital zircon ages in Heilongjiang Complex from Jiayin area (after Zhu et al., 2017a); (c) Phanerozoic detrital zircon ages in Heilongjiang Complex from Yilan area (after Zhou et al., 2009b; Zhu et al., 2017c; Dong et al., 2018); (d) Phanerozoic detrital zircon ages in Heilongjiang Complex from Mudanjiang area (after Zhou et al., 2009b; Zhu et al., 2017a); (e) Phanerozoic detrital zircon ages from Heilongjiang Complex (after Zhou et al., 2009b; Zhu et al., 2017a, c; Dong et al., 2018 and this study); (f) zircon U-Pb ages from Phanerozoic igneous rocks within the eastern margin of Songnen-Zhangguangcai Range Massif (after Meng et al., 2011a, b; Tang et al., 2011; Wu et al., 2011; Wang et al., 2012; Wei et al., 2012; Yu et al., 2012; Xu et al., 2013; Hao et al., 2014; Qin et al., 2016 and unpublished data); (g) zircon U-Pb ages from Phanerozoic igneous rocks within the Jiamusi Massif (after Meng et al., 2008, 2011; Wu et al., 2011; Wang et al., 2012; Wei et al., 2012; Hao et al., 2014; Yang et al., 2017a; Dong et al., 2017 and unpublished data)

此外,桦南地区177Ma的长英质糜棱岩中高P-T变质矿物组合向低P-T变质矿物组合的转变则记录了佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块碰撞拼合后深部物质向地壳浅部构造折返的过程(赵亮亮和张兴洲,2011)。结合177~165Ma变质年龄的存在,表明该区在早侏罗世晚期-中侏罗世期间经历过重要的构造-热事件(周建波等,2009),这也就是黑龙江杂岩的构造就位时间。

5.4 黑龙江杂岩中变沉积岩的物源

在本文获得的俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石年龄频谱中,主要存在两个年龄区间:183~286Ma,具有187Ma、204Ma、225Ma、241Ma和267Ma五个峰期,这些数据在其所有年龄中约占63.1%(图 7a);另一个区间为420~525Ma,主要存在424Ma、486Ma和500Ma的年龄峰期,该组年龄(早古生代)约占所有碎屑锆石的21.6%(图 7a)。若将上述数据与出露于黑龙江嘉荫(Zhu et al., 2017a)、依兰(周建波等,2009Zhu et al., 2017cDong et al., 2018)和牡丹江(周建波等,2009Zhu et al., 2017a)地区的黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石年龄频谱进行对比,不难发现,它们的年龄峰期具有较好的吻合(图 7a-d),说明其经历了相同的地质演化过程。据此,本文又进一步对上述四个地区共计1611个黑龙江杂岩碎屑锆石年龄进行了分析,在这其中,显生宙锆石年龄约占87.4%,并存在188Ma、204Ma、267Ma和486Ma四个峰期(图 7e)。除此之外,所有数据中还包含少量(12.6%)零散分布的前寒武纪年龄,暗示其沉积物源区内可能存在古老结晶基底。

由于黑龙江杂岩出露于松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块的接合部位,因此与上述碎屑锆石年龄相对应的岩浆事件可从这两个地块内进行追索。长久以来,众多学者对松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块显生宙火成岩进行了广泛的研究,目前已在松嫩-张广才岭地块东缘识别出大量172~228Ma和241~332Ma的岩浆事件,其次,383~508Ma的火成岩也有相应出露(图 7f)(Meng et al., 2011aWu et al., 2011孟恩等,2011唐杰等,2011Wang et al., 2012, 2017bYu et al., 2012魏红艳等,2012Xu et al., 2013郝文丽等,2014Qin et al., 2016及未发表数据);而在佳木斯地块之上,则主要存在243~296Ma和474~541Ma的大规模岩浆事件(图 7g)(Meng et al., 2008Wu et al., 2011孟恩等,2011Wang et al., 2012魏红艳等,2012郝文丽等,2014Dong et al., 2017Yang et al., 2017a及未发表数据)。因此,黑龙江杂岩显生宙碎屑锆石的主要物源区应来自松嫩-张广才岭地块东缘及佳木斯地块之上。另外,少量的前寒武纪年龄则与目前发现的存在于松嫩-张广才岭地块东缘以及佳木斯地块上的新元古代岩浆事件相匹配(Wu et al., 2011Wang et al., 2012王少轶和刘宝山,2014Luan et al., 2017aYang et al., 2017b),而相同的年龄数据则同样存在于张广才岭变质沉积岩和佳木斯地块麻山杂岩的碎屑锆石中(Wilde et al., 1997, 2000Wang et al., 2012Luan et al., 2017b)。据此,松嫩-张广才岭地块东缘及佳木斯地块应是黑龙江杂岩前寒武纪碎屑锆石的主要物源区。综上所述,可以得出黑龙江杂岩中变沉积岩的物源来自其邻近的松嫩-张广才岭地块东缘及佳木斯地块。

5.5 黑龙江杂岩:东北亚陆缘早中生代构造演化的重要标志 5.5.1 黑龙江杂岩原岩形成时代:对牡丹江洋形成时间的制约

黑龙江杂岩作为佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间洋壳俯冲过程中形成的构造混杂岩,其碎屑锆石年代学信息能够精确的记录两地块间牡丹江洋的形成演化过程(Zheng et al., 2005Zhou et al., 2008)。Dong et al.(2018)通过对依兰地区黑龙江杂岩中原定不同时代地层的碎屑锆石年代学研究,分别获得了~180Ma、~189Ma、~230Ma、212~196Ma、216~201Ma和~208Ma的最大沉积时限,说明依兰地区黑龙江杂岩中的沉积岩应形成于230~180Ma之间,这较好地限定了佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块间牡丹江洋的形成时间,即早中生代(许文良等,2012)。而通过对比佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块东缘的岩浆作用又可以明显看到,~240Ma之前的晚古生代岩浆作用在两地块内同时存在,而240~180Ma的岩浆事件却只存在于松嫩-张广才岭地块之上(图 7fg),结合佳木斯地块东缘普遍发育一套晚三叠世南双鸭山组被动大陆边缘的海陆交互相沉积(郭冶,2016),证明东北亚东缘在该时期处于一种伸展环境。因此,牡丹江洋应是这一伸展环境的产物,于240~230Ma,即中-晚三叠世,沿嘉荫-牡丹江断裂裂开并逐渐扩张所形成,联系Dong et al.(2018)的碎屑锆石年代学研究,本文认为牡丹江洋应于中、晚三叠世-早侏罗世存在于佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间(图 8a),两地块在该时期具有不同的地质演化历史。

图 8 黑龙江杂岩构造演化模式图(据Grotzinger et al., 2007修改) SZM:松嫩-张广才岭地块;JM:佳木斯地块 Fig. 8 Tectonic evolution model of the Heilongjiang Complex (modified after Grotzinger et al., 2007) SZM: Songnen-Zhangguangcai Range Massif; JM: Jiamusi Massif
5.5.2 牡丹江洋的闭合与黑龙江杂岩的构造就位:古太平洋在欧亚大陆下俯冲作用的结果

本文在黑龙江嘉荫地区获得的两个流纹岩原岩是目前在黑龙江杂岩中报道的最年轻火山岩,其年龄(185Ma和183Ma)代表了牡丹江洋的最晚沉积时限,即早侏罗世。然而,牡丹江洋板块是何时开始俯冲的?最近,Zhu et al.(2017c)通过对依兰地区黑龙江杂岩中获得的早侏罗世角闪岩年代学和地球化学的研究,认为其与俯冲相关,岩浆源区来自于岩石圈地幔和软流圈地幔的混合,证明存在俯冲沉积物的加入。结合松嫩-张广才岭地块东缘早侏罗世I型花岗岩的存在(Wu et al., 2011),可以证明牡丹江洋向松嫩-张广才岭地块的俯冲作用开始于早侏罗世。与此同时,佳木斯地块东缘-吉林省东部以及朝鲜半岛北端发育一套同时代钙碱性系列火成岩(Guo et al., 2015Wang et al., 2017a王智慧,2017),对应活动大陆边缘环境。此外,松嫩-张广才岭地块东缘-辽东半岛同时代岩浆作用又显示出双峰式火成岩组合的特点(Yu et al., 2012Wang et al., 2017a),说明其形成于伸展环境。从陆缘到陆内早侏罗世火成岩的成分变化——即佳木斯地块东缘-朝鲜半岛北端的陆缘钙碱性火成岩、黑龙江杂岩早侏罗世流纹岩原岩到松嫩-张广才岭地块东缘-辽东半岛的双峰式火成岩组合,构成了平行东北亚东部大陆边缘的成分分带,标志着古太平洋板块俯冲作用的开始(图 8b许文良等, 2012, 2013唐杰等,2016Wang et al., 2017a)。

结合区域研究资料,众多学者在黑龙江杂岩中均获得了177~165Ma的变质单矿物40Ar/39Ar同位素年龄(曹熹等,1992叶慧文等,1994李锦轶等,1999Wu et al., 2007bLi et al., 2009赵英利等,2010);董玉等最新在依兰地区黑龙江杂岩斜长角闪岩中测得了172Ma和177Ma的金红石SIMS U-Pb冷却年龄(未发表);而桦南地区177Ma长英质糜棱岩中高P-T变质矿物组合向低P-T变质矿物组合的转变则恰好记录了佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块碰撞拼合后深部物质向地壳浅部构造折返的过程(赵亮亮和张兴洲,2011)。这些证据表明该区在早侏罗世晚期-中侏罗世期间经历过重要的构造-热事件(周建波等,2009),牡丹江洋在此期间最终闭合并导致黑龙江杂岩的构造就位(图 8b)。结合松嫩-张广才岭地块东缘自东向西推覆构造的存在(Wang et al., 2012)以及构造折返后黑龙江杂岩的近南北向带状展布,可以得出牡丹江洋的闭合和黑龙江杂岩的构造就位应是古太平洋板块在欧亚大陆下俯冲作用的结果,随着佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块的碰撞拼合以及黑龙江杂岩的最终就位,统一的东北亚大陆构造格局基本形成,环太平洋构造体系逐渐产生深远影响(图 8b)(周建波等,2009赵亮亮和张兴洲,2011许文良等, 2012, 2013唐杰等,2016)。

6 结论

通过对黑龙江嘉荫和俄罗斯远东Kundur(昆杜尔)地区黑龙江杂岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析,并结合前人研究成果,可以得出如下结论:

(1) 黑龙江杂岩的分布范围应向北延伸至俄罗斯远东Radde(拉杰)和Kundur(昆杜尔)地区。

(2) 黑龙江杂岩的原岩中包括早侏罗世流纹岩,且其中最年轻原岩成岩时代为早-中侏罗世,黑龙江杂岩的最终构造就位时间为早侏罗世晚期-中侏罗世。

(3) 黑龙江杂岩变沉积岩的物源主要来自松嫩-张广才岭地块东缘和佳木斯地块上的显生宙火成岩,其次为新元古代火成岩。

(4) 牡丹江洋形成于中-晚三叠世,受早侏罗世期间古太平洋板块在欧亚大陆下俯冲作用的影响,牡丹江洋开始俯冲并最终闭合于早侏罗世晚期-中侏罗世。

致谢      感谢审稿人提出的宝贵意见及建议,这对提升本文的质量大有裨益。感谢河北省廊坊物探勘查院在锆石分选过程中给予的帮助,同时感谢中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室以及中国科学院地质与地球物理研究所在锆石LA-ICP-MS U-Pb分析以及Hf同位素测试过程中给予的大力帮助。

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