張鐵安 趙雨生 高洪巖 劉宇奇 劉宇崴 杜兵盈

（黑龍江省地質科學研究所）

造山帶構造演化的多樣性決定了其類型的多樣性，對其進行研究離不開洋—陸轉換，即洋盆識別與重建研究。因此，探討洋—陸轉化過程是如何對造山帶構造演化及大陸增生產(chǎn)生重大影響成為地學界研究的熱點［1-2］。而增生雜巖概念的提出與發(fā)展，又為深入研究洋—陸轉換過程提供了重要的物質載體［3-5］。黑龍江省地處中亞造山帶東段，夾持于西伯利亞、華北和西太平洋三大板塊之間，由于受古亞洲洋構造域、環(huán)太平洋構造域及蒙古—鄂霍茨克洋三大構造體系疊加改造［6］，廣泛出露諸如中生代的饒河俯沖增生雜巖以及晚古生代的完達山俯沖增生雜巖，其巖石學組合及年代學都得到了較好地限定［7-9］。然而，早古生代甚至前寒武紀的俯沖增生雜巖的研究相對缺乏。因此，本研究選擇新林—塔源—興隆和嫩江—黑河俯沖增生雜巖帶為研究對象，分析其物質組合及構造環(huán)境，為東北地區(qū)洋—陸轉換過程研究提供重要證據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

額爾古納地塊南緣新林—塔源—興隆新元古代—早寒武世俯沖增生雜巖帶位于大興安嶺北部地區(qū)，向西延至內(nèi)蒙古吉峰—頭道橋地區(qū)［4］。新林蛇綠巖為該帶的典型代表，位于大興安嶺地區(qū)新林鎮(zhèn)東21 km，早期定義為超鎂鐵質巖—鎂鐵質巖體，由斜方輝橄巖和純橄巖組成［10］；后期部分學者將其確定為新林蛇綠巖，并建立起較完整的蛇綠巖套剖面，在對比區(qū)域鎂鐵—超鎂鐵巖體的巖石學和空間展布特征的基礎上，進一步確定新林蛇綠巖帶在空間上呈NE向展布。根據(jù)新林蛇綠巖中層狀超鎂鐵質巖內(nèi)金云母K-Ar 同位素年齡，認為蛇綠巖的形成時間為早寒武世（～539 Ma），并認為其形成于裂陷盆地；通過對新林地區(qū)蛇綠巖的成因及其與原倭勒根群的構造就位關系的研究，認為大興安嶺地區(qū)在薩拉伊爾旋回晚期進入橫向擠壓階段，造成區(qū)內(nèi)中—晚寒武世地層缺失和新林蛇綠巖的逆沖推覆就位［11-12］。另外，根據(jù)該帶南段頭道橋藍片巖測年結果，認為該帶形成于～500 Ma［13］。

松嫩地塊北緣早石炭世嫩江—黑河俯沖增生雜巖帶位于大興安嶺與小興安嶺結合部位，向西延至內(nèi)蒙古賀根山地區(qū)。根據(jù)1∶25 萬臥都河幅、黑河市幅區(qū)調(diào)修測結果，認為臥都河、泥鰍河、罕達氣一帶早泥盆世罕達氣期細碧巖形成于洋島環(huán)境。付俊彧等［14］在該帶靠近嫩江縣內(nèi)蒙古哈達陽地區(qū)識別出構造混雜巖，存在角閃石巖、角閃輝長巖巖塊（鋯石U-Pb 年齡分別為（362±1）Ma 和（363±1）Ma，屬晚泥盆世），基質為構造片巖。地球化學分析認為，哈達陽鎂鐵質—超鎂鐵質巖具有火山弧型玄武巖特征。1∶5 萬嫩北農(nóng)場等4 幅區(qū)調(diào)項目（2014）在雙泉—科洛—青年點一帶下石炭統(tǒng)科洛變質雜巖中識別出多處角閃巖構造透鏡體，角閃巖地球化學成分相當于科馬提巖，表現(xiàn)出橄欖質和玄武質科馬提巖的地球化學特征，比巖漿成因的地幔型超鎂鐵質巖更富MgO，貧K2O、Na2O、TiO2，可能代表了洋殼或弧的物質。

前人對黑龍江省上述2 條俯沖增生雜巖帶的研究局限于超鎂鐵質巖、輝長巖時代和構造屬性方面。本研究通過總結前人成果，系統(tǒng)分析上述2條俯沖增生雜巖帶的物質組成，依據(jù)2條俯沖增生雜巖帶物質組成和各期巖漿弧、區(qū)域磨拉石建造空間分布，探討額爾古納地塊和松嫩地塊之間新元古代—早石炭世洋—陸轉換過程。

2 俯沖增生雜巖地質特征及巖石組合序列

新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖帶以北是額爾古納地塊，以南是大興安嶺弧—盆系，代表了額爾古納地塊與大興安嶺弧—盆系的分界。嫩江—黑河俯沖增生雜巖帶地處大、小興安嶺接合部位，代表了松嫩地塊和大興安嶺弧盆系的分界。

（1）新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖地質特征及巖石組合序列。新元古代—早寒武世新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖主體呈NEE 向展布于額爾古納地塊東南緣，具體分布于塔源、林海、大烏蘇林場、興隆等地區(qū)。蛇綠巖巖塊被呈菱形網(wǎng)絡狀展布的高角度逆沖斷層和左行走滑斷裂分割，與新元古代—早寒武世零點巖群的碎屑巖基質、新元古代鎂閃長質TTG 巖系均呈構造接觸。新元古代蛇綠巖巖塊包括林海地區(qū)富鈮基性火山巖組合，興隆地區(qū)高鎂閃長質巖石組合，興隆地區(qū)角閃石巖、輝長巖組合，塔源、林海、大烏蘇林場地區(qū)蛇紋巖、蛇紋石化輝石橄欖巖、二輝輝石巖、角閃石巖、輝長巖組合。新元古代—早寒武世海溝—斜坡基質相當于零點巖群和部分興隆巖群礫巖、含礫雜砂巖、變巖屑砂巖、變粉砂巖、變石英砂巖、變含粉砂泥質巖、千枚巖、板巖、變泥質巖、碳酸鹽巖及中酸性火山巖組合。另外，在興隆—韓家園地區(qū)分布有新元古代高鎂閃長質TTG 巖系。

（2）嫩江—黑河俯沖增生雜巖地質特征及巖石組合序列。早石炭世嫩江—黑河俯沖增生雜巖主體呈NEE 向展布于大興安嶺弧盆系與松嫩地塊之間。大地構造位置位于晚古生代二連浩特—賀根山蛇綠混雜巖帶東段，具體分布于科洛、孟德河與內(nèi)蒙古自治區(qū)與黑龍江省接壤哈達陽地區(qū)。早石炭世海溝—斜坡濁積巖基質分布于嫩江—黑河地區(qū)，為下石炭統(tǒng)科洛變質雜巖和部分洪湖吐河組片麻巖、變粒巖、板巖、礫巖等組合。

3 俯沖增生雜巖的形成時代與構造環(huán)境

3.1 形成時代

通過鋯石U-Pb 測年方法，興隆鳳凰山地區(qū)高鎂片麻狀石英二長閃長巖和黑云母輝長巖分別被限定為（815 ± 6）Ma 和（789～798）Ma［15］。塔源地區(qū)零點巖群濁積巖中產(chǎn)藻類化石：光面球藻：Leiosphaeridia sp.、瘤面球藻：Lophosphaeridium sp.、連球藻：Synsphaeridium sp.、疑源類化石：Satra sp.原始擬導管：Protoreacheites sp.、藻類絲體：Taeniatum sp.，其生物組合顯示了新元古代晚期面貌。興隆巖群高力溝巖組變質粉砂巖中產(chǎn)早寒武世產(chǎn)微體化石Lophosphaeridium sp.，Estiastra sp.和Micrhystridium sp.［16］。另外，內(nèi)蒙古自治區(qū)吉峰林場南東變輝長巖被限定為（646 ± 5）Ma，嘎仙鎳鈷變輝石巖被限定為（626±10）Ma，環(huán)宇西糜棱巖化輝長巖被限定為（696±3）Ma，嘎仙地區(qū)零點巖群絹云石英片巖被限定為（618±14）Ma，環(huán)宇地區(qū)零點巖群變質條帶狀泥質粉砂巖被限定為（562±5）Ma［12］。

哈達陽地區(qū)角閃石巖和角閃輝長巖被限定為（363 ± 2）Ma 和（362±1）Ma［14］。科洛鎮(zhèn)西5 km 處科洛變質雜巖黑云斜長片麻巖的4 組年齡分別為383，333，216，166 Ma，其中383 Ma 為捕獲年齡，333 Ma 為原巖結晶年齡，216 Ma 為變質年齡，166 Ma 為后期事件年齡。黑貝子科洛變質雜巖黑云斜長變粒巖被限定為（355±5）Ma，金山黑云長英質千糜巖被限定為（339±1）Ma［17］。洪湖吐河組中產(chǎn)腕足類化石：Fusella aff.ulbanensis（Bublitschenky）烏爾班紡錘貝（親近種），F(xiàn).praeulbensis convexa GretchischnikoVa古烏爾班凸隆紡錘貝，F(xiàn).insueta Gretchischnikova習慣紡錘貝，F(xiàn).taidonensis（Tolmatschow）泰東紡錘貝，Syringothyris hannibalensis（SwalloW）漢泥巴管孔貝，Pugilis annae Sarytcheva安娜獅鼻長身貝，為石炭紀杜內(nèi)期的典型化石分子。

3.2 構造環(huán)境

林海富鈮基性火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖顯示大離子親石元素相對富集高場強元素（Nb、Ta、Zr、Hf 負異常）；w（Nb）為（7.02～11）×10-6，平均為8.62×10-6；在w（Th）/w（Yb）-w（Nb）/w（Yb）判別圖解中主體投于大陸島弧區(qū)，結合Nb含量將其劃歸為SSZ型蛇綠巖。

興隆地區(qū)高鎂閃長質巖石w（SiO2）為51.9%～56.3%，w（MgO）為7.22%～8.79%，A / CNK 為0.55 -1.22，亞鋁—過鋁質；里特曼指數(shù)（σ）為1.21～～3.14，鈣 性— 鈣 堿 性；w（Na2O）/w（CaO）為0.29～1.69；w（Na2O）/w（K2O）為2.05～6.05；w（MgO）/w（TFeO）為0.55～0.72；w（MgO）/w（MnO） 為 37.57～38.22；w（Al2O3）/w（Na2O）+w（K2O）為2.68～3.12；大離子親石元素（LILE）相對于高場強元素（HFSE，具有Nb負異常）富集；在w（Rb）-w（Y）+w（Nb）圖解和w（Nb）-w（Y）圖解上投于火山弧花崗巖區(qū)。

興隆地區(qū)超鎂鐵質巖、輝長巖微量元素蛛網(wǎng)圖與N-MORB 標準曲線相比，強烈富集大離子親石元素，高場強元素Nb、Ta、Zr、Hf 顯示負異常；在w（Th）/w（Yb）-w（Nb）/w（Yb）判別圖解中主體投于洋島區(qū)兩側，屬地幔柱型蛇綠巖。

塔源—大烏蘇林場地區(qū)超鎂鐵質巖、輝長巖微量元素蛛網(wǎng)圖與N-MORB 標準曲線相比，相對富集大離子親石元素，高場強元素Nb 顯示負異常；在w（Th）/w（Yb）-w（Nb）/w（Yb）判別圖解中主體投于大陸島弧區(qū)或大洋與大陸島弧區(qū)交匯部位，指示其與弧—盆演化有關，屬與俯沖相關蛇綠巖。

新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖海溝—斜坡濁積巖輕重稀土比值（w（LREE）/w（HREE））為5.25～12.46；w（La）/w（Yb）或w（Ce）/w（Yb）遠大于1，稀土模式曲線不對稱右傾；大離子親石元素相對高場強元素（Nb、Ta 負異常）富集，但Sr 顯示有較強虧損；在w（Ba）-w（Sr）環(huán)境判別圖解中主體投點于半咸水區(qū)，在w（Fe2O3）/w（TiO2）-w（Al2O3）/w（Al2O3+ Fe2O3）環(huán)境判別圖解中主體投于大陸邊緣區(qū)，在w（K2O）/w（Na2O）-w（SiO2）、w（SiO2）/w（Al2O3）-w（K2O）/w（Na2O）構造環(huán)境判別圖解中主體投于島弧—活動大陸邊緣環(huán)境。

哈達陽地區(qū)超鎂鐵質巖、輝長巖微量元素蛛網(wǎng)圖與N-MORB 標準曲線相比，相對富集大離子親石元素，高場強元素Nb 顯示負異常；在w（Th）/w（Yb）-w（Nb）/w（Yb）判別圖解中投于大陸島弧區(qū)或大陸島弧區(qū)與大洋島弧區(qū)交匯部位，指示其與弧盆演化有關，屬于與俯沖相關的蛇綠巖。

嫩江—黑河俯沖增生雜巖海溝—斜坡濁積巖輕重稀土比值（w（LREE）/w（HREE））為5.09，w（La）/w（Yb）或w（Ce）/w（Yb）遠大于1，稀土模式曲線右傾，稀土曲線與活動大陸邊緣稀土標準曲線基本一致；大離子親石元素相對富集高場強元素，高場強元素Nb 顯示虧損；在w（Ba）-w（Sr）環(huán)境判別圖解中投點于咸水區(qū)，在w（Fe2O3）/w（TiO2）-w（Al2O3）/w（Al2O3+Fe2O3）環(huán)境判別圖解中投于大陸邊緣區(qū)，在w（K2O）/w（Na2O）-w（SiO2）、w（SiO2）/w（Al2O3）-w（K2O）/w（Na2O）構造環(huán)境判別圖解中投于島弧—活動大陸邊緣環(huán)境。

4 洋—陸轉換的階段

依據(jù)目前在額爾古納地塊和松嫩地塊間所識別出的不同時代巖漿弧、俯沖增生雜巖帶物質組合及區(qū)域磨拉石建造等，將2地塊間洋—陸轉換過程劃分出3 期洋—陸轉換階段：青白口紀晚期—早寒武世、早奧陶世—晚泥盆世、早石炭世。

4.1 青白口紀晚期—早寒武世

新元古代—早寒武世新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖帶中已經(jīng)識別出新元古代高鎂閃長質巖石組合、富鈮基性火山巖和地幔柱型蛇綠巖超鎂鐵質巖、輝長巖組合。高鎂閃長質巖石組合和富鈮基性火山巖代表了新元古代初始弧演化，地幔柱型蛇綠巖超鎂鐵質巖、輝長巖代表新元古代洋殼物質組成，后期構造事件導致上述物質組合表現(xiàn)出現(xiàn)今的空間分布格局，但主體上新元古代洋殼物質空間分布相對于新元古代初始弧偏南。

在興隆—塔河地區(qū)分布有新元古代鎂閃長質TTG 巖系—花崗片麻巖（英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖，794～800 Ma）和興華渡口期鈣堿性火山巖共同構成了新元古代巖漿弧，新元古代巖漿弧主體分布于新元古代初始弧北側。另外，高鎂閃長質TTG 巖系外弧部分巖石化學可恢復出二長花崗巖，暗示前弧蛇綠巖組合及巖漿弧形成于活動大陸邊緣，據(jù)此認為額爾古納地塊與松嫩地塊之間的洋盆至少于～815 Ma 開始向額爾古納地塊俯沖，形成前弧蛇綠巖序列—巖漿弧。新元古代—早寒武世海溝—斜坡濁積巖基質、新元古代洋殼超鎂鐵質巖—輝長巖組合、新元古代前弧蛇綠巖組合與新元古代巖漿弧的空間展布顯示洋盆位于俯沖增生雜巖帶南側并向北俯沖。結合黃汲清等［18］提出中俄邊境興凱湖東南俄羅斯境內(nèi)，震旦紀—早寒武世碳酸鹽巖冒地槽型沉積被中寒武世的磨拉石不整合覆蓋，暗示寒武紀早期新林—塔源—興隆弧后海盆關閉，弧陸拼合（圖1）。

4.2 早奧陶世—晚泥盆世

多寶山地區(qū)早—中奧陶世多寶山組鈣堿性火山巖之下的下—中奧陶統(tǒng)銅山組以正常碎屑巖為主，局部夾鈣堿性火山巖，巖石地球化學特征顯示形成于演化島弧—島弧環(huán)境，可能代表了額爾古納地塊與松嫩地塊間洋盆向額爾古納地塊后退式俯沖不成熟?。ê螅┭莼A段。早—中奧陶世火山巖由南東部向北西部總體上為拉斑玄武質向鈣堿性火山巖過渡。銅山組多寶山地區(qū)已經(jīng)識別出早—中奧陶世TTG巖系：英云閃長巖（479 Ma）、二長花崗巖組合，其與大興安嶺弧盆系早志留世TTG 巖系閃長巖（435～441 Ma）、早—中志留世弧屬性二長花崗巖（417～440 Ma）、早—中奧陶世多寶山組拉斑—鈣堿性火山巖、早泥盆世罕達氣組主體鈣堿性火山巖共同構成早奧陶世—早泥盆世巖漿弧，暗示額爾古納地塊與松嫩地塊間洋盆向額爾古納地塊后退式俯沖啟動于早奧陶世或略早。黑河地區(qū)晚泥盆世海陸交互相小河里河組板巖、砂巖、礫巖組合代表了該期俯沖階段的結束。1∶25 萬嫩江縣幅區(qū)調(diào)修測項目（2015），將嫩江縣新立屯原1∶20萬霍龍門公社幅劃分的前奧陶系風水溝河重新厘定為“上奧陶統(tǒng)”新立屯片麻雜巖，主要巖性為黑云斜長變粒巖、黑云斜長片麻巖、黑云長英變粒巖、二云斜長變粒巖等，變質程度達低角閃巖相，原巖主體為碎屑巖，局部夾火山巖。通過對該雜巖開展黑云斜長變粒巖鋯石U-Pb LA-ICP-MS 測年工作，25 個測點分析后，在年齡相對頻率曲線上可以見到早奧陶世—早泥盆世6 處峰值為480，460，440，420，390，360 MPa，其中以460 MPa 和440 Ma 峰值為主，并且新立屯片麻雜巖與多寶山組呈構造接觸，暗示新立屯片麻雜巖代表了早奧陶世—晚泥盆世洋陸轉換階段的俯沖增生雜巖殘留（圖2）。

4.3 早石炭世

早奧陶世—早泥盆世巖漿弧與早石炭世俯沖增生雜巖帶之間存在NE向展布的早石炭世TTG巖系—英云閃長巖、正長花崗巖（345～352 Ma）、二長花崗巖（357 Ma）組合，與早石炭世洪湖吐河期鈣堿性火山巖構成了早石炭世巖漿弧，代表了額爾古納地塊與松嫩地塊間洋盆向額爾古納地塊俯沖最后一期洋陸轉換階段。早石炭世俯沖增生雜巖帶、早石炭世巖漿弧、早奧陶世—早泥盆世巖漿弧和呼瑪弧后盆地空間展布上可以確定洋盆位于俯沖增生雜巖帶南東側，洋盆向北西俯沖。1∶20 萬嫩江縣幅區(qū)調(diào)（1991）在內(nèi)蒙古自治區(qū)紅山梁地區(qū)早石炭世莫爾根河期火山巖—含“藍閃石”糜棱巖化鉀長流紋質熔結凝灰?guī)r獲得的同位素Rb-Sr年齡為（336±6）Ma。1∶25萬嫩江縣、孫吳縣區(qū)調(diào)修測（2015）在俯沖增生雜巖—下石炭統(tǒng)科洛變質雜巖中獲得的鋯石U-Pb LA-ICP-MS 變質諧和年齡為（335～339）Ma，結合嫩江—黑河地區(qū)晚石炭世—早二疊世超鎂鐵質巖—輝長巖（299 Ma）、陸相火山巖（309～303 Ma）、堿性花崗巖（303 Ma）后造山組合，分析表明額爾古納地塊與松嫩地塊間洋盆該階段俯沖自早石炭世早期持續(xù)至早石炭世中期，早石炭世中期多寶山島弧帶與松嫩地塊碰撞拼合（圖3）。

5 結 論

（1）新元古代—早寒武世新林—塔源—興隆俯沖增生雜巖帶物質組成包括巖塊、基質2個部分。巖塊包括：林海地區(qū)富鈮基性火山巖組合，屬SSZ 型蛇綠巖；興隆地區(qū)高鎂閃長質巖石組合；興隆地區(qū)角閃石巖、輝長巖組合，屬地幔柱型蛇綠巖；塔源、林海、大烏蘇林場地區(qū)蛇紋巖、蛇紋石化輝石橄欖巖、二輝輝石巖、角閃石巖、輝長巖組合，屬于與俯沖相關的蛇綠巖?；|為零點巖群和部分興隆巖群正常碎屑巖、碳酸鹽巖及中酸性火山巖組合。

（2）早石炭世嫩江—黑河俯沖增生雜巖帶物質組成包括晚泥盆世蛇綠巖巖塊（角閃石巖、角閃輝長巖）和早石炭世海溝—斜坡基質（科洛變質雜巖和部分洪湖吐河組片麻巖、變粒巖、板巖、礫巖組合）2 個部分。

（3）依據(jù)目前額爾古納地塊和松嫩地塊之間所識別出的不同時代巖漿弧、俯沖增生雜巖帶物質組合及區(qū)域磨拉石建造等，將2地塊間洋陸轉換過程劃分出3 期洋陸轉換階段，即青白口紀晚期—早寒武世、早奧陶世—晚泥盆世、早石炭世。

致 謝

本文是在《中國區(qū)域地質志》首席科學家李廷棟院士，肖慶輝研究員、潘桂棠研究員、陸松年研究員、丁孝忠研究員、太原理工大馮志強副教授和《黑龍江省區(qū)域地質志》主編韓松山正高級工程師等指導下完成，在此表示感謝！