黑龙江多宝山矿集区岩石圈结构:孙吴-劲松廊带深地震反射与大地电磁联合探测结果

探测造山带岩石圈精细结构,是探讨造山与成矿作用最有效的手段。2019年,在黑龙江省西北部孙吴-劲松廊带域,中国地质科学院完成了一条横跨黑河-贺根山缝合带北段和多宝山矿集区北西—南东向185 km长的深地震反射剖面,以及5条总计174点的大地电磁测深(宽频、音频)剖面。结果显示,多宝山矿集区的莫霍面深度在33 km(TWT 11 s)左右,呈现断续可追踪形态,其东侧中、下地壳识别出一套向西倾斜并延伸至上地幔的反射体,其倾角约为25°,推断为嫩江洋俯冲遗迹。在多宝山矿集区的西侧识别出整体向东倾斜的壳幔反射特征,表明蒙古-鄂霍茨克构造域影响范围已至黑河-贺根山缝合带。多宝山矿集区上地壳围限于卧都河—罕达汽之间的“V”形构造带中,中下地壳垂向上发育一系列长10 km左右的强反射层,解释为残留的岩浆通道。多宝山矿集区下地壳的高导体可延伸至地幔,与其上高导异常C4呈蘑菇云状展布,并与矿床的位置在空间上存在一致性,指示了幔源物质的侵入。近地表速度结构整体速度变化在1900~6100 m/s之间,高速体界面起伏较大且埋深较浅,是寻找隐伏金矿的有利区域,铜山铜矿和多宝山铜矿的斑岩岩体虽被隐伏断裂阻隔,但在深部相连,地下2000 m以内仍有很好的资源潜力。本项调查研究将浅层矿床分布与岩石圈结构联系起来,为深入研究与古老地壳缝合带与复合造山作用相联系的多宝山矿集区的地质背景提供了新视野。

对内蒙古贺根山蛇绿岩的新认识

本文将华北板块和中亚-蒙古陆块缝合带中前人划分的"贺根山蛇绿岩套"划分为三个不同组分、不同成因的岩系:以含金刚石和其它幔源矿物的变质橄榄岩系为主,包括堆晶杂岩在内的镁铁-超镁铁岩系;含放射虫硅质岩夹层的玄武岩系;上覆的火山-沉积岩系。根据地质学与年代学证据,可以认为蛇绿岩形成于晚泥盆-早石炭世。在此基础上,本文重点讨论了三个问题:(1)结合不同尺度的构造研究,将含金刚石等幔源矿物的超镁铁岩看作源自地幔转换带的幔源熔-流体,在软流圈底辟体上涌的背景下持续上升,在板块对接的过程中构造侵位的岩石。据此,对现有的蛇绿岩概念提出了补充;同时提出贺根山在板块汇聚过程未发生明显的俯冲和碰撞,而是通过拼贴的方式连为一体的;(2)贺根山具有OIB特征的玄武岩与朝克山MORB的对比,表明不同来源的多地块的存在及板块闭合时间的差异均反映了陆间小洋盆的特征;(3)将上覆在玄武岩系之上的火山沉积岩系看作洋盆最后充填的产物,反映了古亚洲洋闭合过程中小洋盆直接从洋壳转化为陆壳的过程,最后从时空角度进一步讨论了小洋盆闭合的特征。

内蒙古阿尔塔拉中三叠世A型花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义

在内蒙古二连-贺根山缝合带新发现西乌旗阿尔塔拉A型花岗岩,岩性为二长花岗岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果显示,该二长花岗岩的侵位年龄为242.9±1.5Ma,形成时代为中三叠世。阿尔塔拉A型花岗岩地球化学特征为高钾钙碱性系列,具有较高的SiO2(75.89%~76.79%)、K2O(4.18%~4.30%)和Na2O+K2O(8.23%~8.57%),贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P,相对富集Ga、Rb和Th。该岩石稀土元素配分曲线为海鸥式,具有显著的负Eu异常(δEu=0.11~0.14)。在地球化学判别图解上,阿尔塔拉A型花岗岩显示A2型后造山花岗岩特征,其形成于后造山伸展环境。结合二连-贺根山缝合带蛇绿岩、岛弧型-后造山型岩浆岩的时空演化关系,古亚洲洋二连-贺根山洋盆可能在二叠纪晚期闭合,并在三叠纪进入后造山伸展构造演化时期。

内蒙古巴拉格歹地区构造混杂岩带中浊积岩、震积岩特征及意义——以内蒙古哈拉黑等八幅1:5万区域地质调查为例

浊积岩为具有鲍马序列的古海沟沉积,其部分沉积物与古海沟地震密切相关,由于岛弧外弧海沟地质构造复杂,洋板块俯冲及火山岩的喷发,地震活动强烈、频繁,沉积岩在成岩过程不断受到地震扰动,形成具有地震活动特点的震积岩。通过对巴拉格歹地区构造混杂岩带中浊积岩、震积岩的研究,识别出浊积岩系的具递变层理的槽模、沟模等冲刷铸模,包卷层理构造及最顶部黑色粉砂质泥岩段;识别出震积岩系的液化脉、地震震碎角砾岩、滑塌角砾岩、震褶岩-卷曲、纹层状、阶梯状断层构造等,建立并确认浊积岩、地震岩识别标志,恢复古地理构造环境,认为原划分的大石寨组应该解体,应为一套弧前盆地古海沟浊积岩沉积。结合浊积岩中的火山岩、基性岩及区域上化石山发现的超基性岩,初步确认,在测区浊积岩与岛弧火山岩、洋壳沉积物受板块碰撞拼接作用,由一系列逆冲断裂将上述各种块体构造就位在一起,形成构造混杂岩,为二连-贺根山缝合带在本区东延问题提供了资料。

基于地球物理数据融合的大兴安岭中段东缘地壳结构研究

位于中亚造山带东段的兴安地块和松辽锡林浩特地块被晚古生代贺根山-黑河缝合带分开。随后,大兴安岭与松辽盆地被中新生代嫩江-八里罕断裂分开。在大兴安岭中段,这两构造带的位置及板块拼合时间尚不明确。为研究大兴安岭中段东缘重要构造断裂、构造单元及结晶基底属性特征,在扎兰屯-阿荣旗地区采集处理一条长60 km的重力、磁法和大地电磁数据,重新处理了1:20万扎兰屯幅、阿荣旗幅区域布格重力异常数据。通过多种地球物理数据融合,解译了7条重要断裂,其中庞家街断裂和红星断裂是控制贺根山-黑河缝合带的深大断裂。北西向阿伦河断裂为深大断裂,至少切割到中地壳。发现了两个中地壳低阻带,其中C2异常解释为贺根山-黑河缝合带。通过1:25万阿荣旗幅地质填图资料,证实了地球物理数据融合的推断结果,为大兴安岭中段东缘构造带演化研究提供了重要支撑。

大兴安岭中段早二叠世A型花岗岩成因及对扎兰屯地区构造演化的制约

本文通过对大兴安岭中段扎兰屯地区早二叠世花岗岩进行岩石学、年代学及地球化学分析,揭示早二叠世花岗岩的成因和构造背景,探讨贺根山-黑河缝合带中段晚古生代构造演化特征。早二叠世花岗岩主要由二长花岗岩和碱长花岗岩组成,形成年龄为289~298Ma。样品的高硅、高铝、低P2O5、低CaO、低MgO的岩石地球化学特征及较低的FeO/MgO比值和低的Ba、Sr、Eu组分,表现出A型花岗岩的岩石地球化学特征;此外,样品的低Sc、Ni、Co、V含量及Nb/Ta(4.88~21.9)和Zr/Hf比值(8.32~29.1)表明研究区早二叠世花岗岩岩浆是壳幔物质混合作用的产物。早二叠世A2型花岗岩形成于伸展环境,说明早二叠世之前兴安地块与松辽地块已完成拼贴,早二叠世期间贺根山-黑河缝合带在扎兰屯地区处于碰撞拼贴以后的后碰撞伸展环境。

内蒙古崇根山地区超基性岩岩石地球化学特征及构造环境分析

针对出露在二连浩特-贺根山缝合带东段的崇根山超基性岩进行了野外地质调查、岩石学和岩石地球化学方面的分析研究,结果显示:崇根山超基性岩已发生了强烈蛇纹石化,基本已经蚀变成蛇纹岩;主量元素表现出高Mg(w(MgO)=36.00%~38.25%)、高Cr(w(Cr2O3)=0.17%~0.46%)、高Ni(w(NiO)=0.21%~0.24%)、低Si(w(SiO2)=39.79%~42.35%)、贫Al(w(Al2O3)=1.04%~1.96%)、低Fe(w(FeOT)=6.79%~9.47%)的特征,其Mg#值为90.05~93.04,m/f值为8.72~11.60,属典型的镁质超基性岩,原岩可能为方辉橄榄岩;稀土元素总量很低,w(∑REE)为1.28×10^-6~2.94×10^-6,稀土元素配分模式为轻稀土元素微弱富集的近平坦型,其(La/Yb)N为2.25~5.95,具一定程度的负Eu异常(δEu=0.35~1.16)和负Ce异常(δCe=0.48~0.68);微量元素富集Ba,U,Ta,亏损Nb,Ti。崇根山超基性岩属变质橄榄岩,是SSZ型蛇绿岩的底部组成单元,为原始地幔经5%~15%部分熔融形成的亏损地幔岩,形成于俯冲带环境中的洋内弧后盆地环境。

内蒙古崇根山蛇绿岩前弧玄武岩的发现及其地质意义

内蒙古崇根山SSZ型蛇绿岩位于兴蒙造山带北部的二连浩特-贺根山蛇绿岩带,为贺根山蛇绿岩中出露面积最大、岩性出露最为齐全的蛇绿岩块,主要组成端元为橄榄岩,少量堆晶辉长岩和拉斑玄武岩片。研究表明,该玄武岩为一套前弧玄武岩,岩性为低钾拉斑玄武岩。岩石w(SiO_2)为48.58%～51.23%,含较低的TiO_2(1.63%～2.08%),富Na_2O (3.13%～4.73%)而贫K_2O(0.05%～0.20%),Na_2O/K_2O为23.7～79.0;岩石具有亏损型稀土元素配分模式,类似N-MORB,微量元素富集Rb、Ba、U、Ta、Hf,亏损Th、Nb、Sr,元素质量分数普遍略高于N-MORB,与弧拉斑玄武岩相似。地球化学特征上兼具洋中脊与岛弧双重特点,且更偏向洋中脊,与马里亚纳前弧玄武岩(FAB)相一致。综合分析前人对于崇根山蛇绿岩块及区域蛇绿岩同位素年代学研究成果表明,二连浩特-贺根山蛇绿岩带在早石炭世存在前弧玄武岩,说明二连浩特-贺根山洋盆在早石炭世发生了洋内初始俯冲和洋陆转化岩浆作用。

大兴安岭中段晚石炭世-早二叠世砂岩碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄及地质意义

位于中亚造山带东段的中国东北地区由众多微地块拼合而成,但各地块间的拼贴时间、位置和演化过程一直是地学界争议的关键科学问题.针对大兴安岭中段蘑菇气地区晚石炭世-早二叠世宝力高庙组砂岩开展了详细的岩相学、碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,分析了砂岩母岩区大地构造背景,进而约束兴安地块与松辽地块的汇聚过程.研究结果表明,砂岩具有成分成熟度低、近源快速沉积特点,碎屑骨架成分显示了火成岩区物源供给.锆石颗粒CL图像、Th/U值及REE特征均指示了锆石为岩浆成因.测试样品中锆石U-Pb年龄主要集中在282~360Ma(n=134),峰值年龄约为290Ma、305Ma、325Ma和350Ma.结合区域内前人的研究成果,暗示了其物源可能来自蘑菇气-嫩江-黑河一线的晚古生代俯冲-同碰撞期岩浆弧;样品中最年轻的锆石U-Pb年龄分别为282±4Ma(样品15MG10)和287±4Ma(样品15MG11),可以限定砂岩的沉积下限为早二叠世.对比索伦-蘑菇气地区晚石炭世-早三叠世砂岩的碎屑锆石年龄组成,发现兴安地块内晚石炭世-早二叠世碎屑组分与松辽地块内中二叠世-早三叠世碎屑组分基本相同,说明兴安地块与松辽地块已于晚石炭世前沿贺根山-黑河缝合带完成拼合.