东北及邻区晚古生代地层接触关系与佳-蒙地块的形成和演化

东北及邻区晚古生界及其相关地层间的接触关系含有丰富的大地构造信息,本文系统梳理了这些资料,用以阐述佳-蒙地块的形成与演化。佳-蒙地块南缘的西别河组、北缘的卧都河组及东缘的黑台组等晚志留世—早泥盆世地层底部均发育不整合(或非整合),揭示了东北地区曾经历了一次十分重要的大地构造运动,标志着佳-蒙地块的形成。区内泥盆纪—石炭纪和石炭纪—二叠纪地层之间多为整合接触,说明这一时期佳-蒙地块处于稳定沉降接受沉积阶段。佳-蒙地块南缘晚二叠世林西组底部的平行不整合界面及其上部的磨拉石建造,以及中—晚二叠世地层序列由海相向陆相的转化,表明林西组处于前陆盆地的沉积环境,标志着佳-蒙地块与华北板块发生碰撞拼合。佳-蒙地块南缘早三叠世卢家屯组底部的不整合及卢家屯组下部砾岩所具有的磨拉石建造特征,说明碰撞造山作用仍在持续进行,属于递进造山作用。晚三叠世大酱缸组底部的不整合,说明造山作用已经完成,佳-蒙地块独立发展的历程结束。

内蒙古白云鄂博上石炭—下二叠统阿木山组碎屑锆石年代学特征及其地质意义

内蒙古白云鄂博地区阿木山组砂岩的碎屑锆石LA—ICP—MSU—Pb同位素年代学分析结果显示，早二叠世阿木山组的碎屑锆石主要由古生代（354—479Ma）和元古宙（934—1941Ma）及少量的古元古一新太古代（2330～2688Ma）碎屑锆石组成。结合该组模式剖面的实测和照化石再研究，笔者认为，阿木山组合934～1941Ma碎屑锆石的砂岩物源来自于佳蒙地块，而非华北板块；含有Spha．eroschwagerina化石带的阿木山组应当属于佳蒙地块的大陆边缘沉积。这一认识对于研究西拉木伦河缝合带和古亚洲洋的构造演化、以及将内蒙古草原一松花江地层区划归佳蒙地层大区等具有重要意义。

大兴安岭南段兴-蒙草原区二叠纪砂岩物源分析

对大兴安岭南部兴-蒙草原区二叠纪砂岩的统计研究表明,本区二叠纪砂岩主要为长石岩屑砂岩,大量非成熟组分为该区二叠纪砂岩的形成提供了物源。主量、微量和稀土元素特征指示,二叠纪砂岩物源区的构造背景主要为大陆岛弧环境,砂岩碎屑来自上地壳长英质源区。二叠纪砂岩的时代由老到新表现出由再旋回造山带向切割岩浆弧源区过渡的特征。结合沉积学特征,反映中、晚二叠世构造背景由活动陆缘逐渐趋于稳定,该时期记录了中亚造山带东段最终闭合的过程。

中国东北地区的构造格局与盆地演化

东北地区不是海西期褶皱变质带(或造山带),而是早石炭世以来拼合成统一的复合地块,我们称为"佳木斯-兴蒙地块"。东北地区上古生界不是中-新生代盆地的结晶基底,而是具有准盖层性质的陆相-海相沉积盖层。晚古生代海相沉积建造中,暗色泥岩和碳酸盐岩发育,具有潜在的生烃潜力,是东北地区油气资源勘查的重要新层系。提出以嘉荫-牡丹江断裂和嫩江-开鲁断裂为界,将东北地区中-新生代盆地划分为西部、中部和东部三大盆地群,并确定了各盆地的成因类型、石油地质特征及时空演化规律。

华北板块北缘中二叠统于家北沟组植物化石及其大地构造意义

通过对内蒙古赤峰市广兴源乡于家北沟组模式剖面植物化石和安山质晶屑岩屑凝灰岩锆石UPb同位素年代学的研究,结合动物化石的分析,确认于家北沟组地质时代为中二叠世。于家北沟组植物化石以Gigantonoclea hallei Asama、Fascipteris sinensis Stockm.et Math.、Pecopteris taiyuanensis Halle、Pterophyllum daihoense Kaw.等众多华夏植物群典型分子为特征,属于典型的华夏植物群。目前,在中二叠世植物群中,从未发现有华夏和安加拉两大植物群的混生现象,这一事实进一步表明,中二叠世横亘于华北板块和佳蒙地块之间的古亚洲洋尚未闭合,在植物地理分布上起着重要的阻隔作用。

松辽盆地石炭系-二叠系油气勘探前景

通过区域地质背景分析,认为东北地区处于活动大陆边缘构造背景下,形成了石炭纪—二叠纪泛盆地,松辽盆地是在残留的石炭系—二叠系盆地之上形成和演化的,石炭系—二叠系分布面积达7.2×104km2。地球化学分析表明,二叠系以极低变质岩为主,泥岩的有机质成熟度和丰度较高,剩余生烃潜力普遍较低。盆地东部地区的二叠系泥岩厚度超过1000m,而成熟度低于北部和西部地区,处于过成熟阶段,至今仍具备生烃能力。上覆中生代地层沉积后,东部地区的二叠系泥岩有机质成熟度增幅较大,发生了二次生烃,生烃量巨大并得到有效保存,形成原生和次生油气藏,具有较好的勘探前景。

松辽盆地“三层式”构造格局与深部找藏

松辽盆地是处于西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块所挟持的构造地带,属于佳蒙地块中的镶嵌状微地块活动造山带,为中-新生代陆相含油盆地叠合于晚古生代海相盆地之上的延变型叠合盆地。盆地内中、古生代地层,均呈"水、火"二元结构;区内火山-岩浆活动频繁,并有三多(多期、多旋回、多侵入-喷发中心)特征;具有"双机"(有机和无机)、"双相"(陆相和海相)叠合成藏特点;"开"与"合"型构造活动是坍塌裂谷的表象,从地表(陆相盆地)—地壳(海相晚古生代残留盆地)—岩石圈的"三层式"构造格局研究,呈现了NNE-NE与EW向"立交桥式"构造样式。简而言之,松辽盆地为一破盆(断裂丛生、火山-岩浆活动破坏)、矿盆(盆内油气藏丰富、边缘多金属矿产广为分布)、热盆(地热梯度甚高)、浆盆(盆地内外大量火山岩及岩浆岩分布)、歪盆(中央隆起的两侧的凹陷和断裂均不对称)和水盆(自古生界至中、新生界沉积岩产出)。针对叠合盆地成藏作用,可将深部的海相碳酸岩型油气藏或火山岩型气田作为找藏主攻方向,提出了"区域展开、重点突破"的战略方针和具体的深部找藏建议。通过研究和预测,初步认为深部具有良好的找藏潜力,坚信定能实现"百年大庆"的宏伟规划。

东北地区晚古生代区域构造演化

东北地区主要由东部佳木斯地块、中部兴安—松嫩地块和西部额尔古纳地块构成,各地块之间主要构造带拼合时代的研究表明,晚古生代之前各地块之间已经完成拼合,形成了统一的佳—蒙地块。晚古生代开始东北地区进入统一的盖层演化阶段,在佳—蒙地块南缘发育了晚古生代具有大陆边缘沉积特征的盖层建造。晚古生代早期佳—蒙地块南缘为活动陆缘,在～320Ma向北的俯冲过程中古亚洲洋板块发生断离,形成火山弧,同时导致其北侧"贺根山"弧后洋的拉开,持续的向北俯冲导致弧-陆碰撞,并于～280Ma贺根山洋已经完全闭合。佳—蒙地块南缘开始由活动陆缘向被动陆缘环境转化,最后在晚二叠世末期古亚洲洋完全闭合转入内陆环境。

东北地区晚古生代海相地层属于大陆边缘沉积的确定

东北地区晚古生代海相地层围绕佳—蒙地块呈环带状分布。岩屑长石砂岩等非稳定型沉积发育,岩性横向变化较大,岩相不稳定,火山岩发育等说明其属于活动型沉积。从佳—蒙地块的核心到边缘缝合带可见有古陆—类陆表海—陆棚海—深海的较为明显岩相带变化。从环带状分布、活动型沉积和构造岩相带有规律分布等方面确定东北地区晚古生代海相地层属于佳—蒙地块的大陆边缘沉积。

吉林省中部地区西别河组层序

吉中地区晚志留-早泥盆世地层(西别河组)仅出露于永吉县的张家屯、小绥河和二道沟等地,原称为张家屯组、二道沟组和小绥河组,地层层序自下而上究竟是张家屯组-小绥河组-二道沟组还是张家屯组-二道沟组-小绥河组,一直存在异议。本次研究重新测制了二道沟组、小绥河组剖面。首次在小绥河组中发现指示顶底关系的珊瑚礁,珊瑚礁正常生长,说明当前地层未发生倒转,为正常层序;其次,在小绥河组中发现负载构造(卷曲层理),砂层沉积陷入到饱含水的塑性泥层上,砂层在上,泥层在下,也说明层序正常。另外将张家屯组、二道沟组和小绥河组与黑龙宫地区黑龙宫组和内蒙古达茂旗地区西别河组进行对比,自下而上具有相同的岩性和岩相变化规律。由上说明,二道沟组与小绥河组未发生倒转,属于正常层序,小绥河砂页岩层位高于二道沟灰岩。吉中地区西别河组层序自下而上为张家屯段-二道沟段-小绥河段。

东北及邻区晚古生代大地构造属性新认识

哲斯腕足动物群是一个凉水型腕足动物群,土著种含量在75%以上,古生物地理区划属于北方生物地理大区的内蒙古区。自成一个地理区说明其北有重要地理隔绝:暗示存在一个较大地块(佳—蒙地块);凉水型性质则说明中二叠世这个稳定地块与华北板块之间存在一个足够宽的深海洋盆——古亚洲洋南支。在佳—蒙地块上,晚古生代地层发育较佳,保存较好。这些晚古生代地层围绕佳—蒙地块核心呈环带状分布,明显构成佳—蒙地块的大陆边缘沉积。在我国东北地区,出露的晚古生代海相地层主要为佳—蒙地块的南缘和北缘沉积。根据目前已有资料统计,中生代为东北及邻区花岗岩侵位的峰期,志留纪—泥盆纪为花岗岩浆活动相对沉寂的时期,花岗岩的这种侵位时代特征支持晚古生代存在一个稳定地块的设想。东北地区晚古生代地层主体未见遭受低绿片岩相区域变质的迹象,说明这一地区晚古生代地层主体未曾发生过强烈的褶皱造山、普遍的区域变质的地槽发展过程。东北及邻区为天然地震弱震区,其周缘被锡霍特—珲春、蒙古—鄂霍次克、阿尔泰—华北北缘强地震带所围,似乎可以得出这是一个构造相对稳定的区域、其间不曾存在晚古生代以来的板块构造缝合线的结论。东北地区中、新生代发生的大规模拆离—走滑使得原本较为完整的、稳定的块体发生了分割与位移。如此,一个完整的地块被切割成多个块体(即所称的众多"微板块")。东北及邻区晚古生代构成了一个巨大地块:佳—蒙地块。佳—蒙地块是北由蒙古—鄂霍次克缝合带、南由西拉木伦河—延吉缝合带、东由中锡霍特俯冲带所围限的一个晚古生代稳定的大地构造单元。

中国东北及邻区晚古生代地层分布规律的大地构造意义

通过中国东北及邻区晚古生代地层展布形态分析,揭示出晚古生代海相地层围绕佳-蒙地块核心呈环带状分布的特点.在此基础上,结合地层接触关系、岩相等分析,认为中国东北及邻区晚古生代海相地层主体属于佳-蒙地块的大陆边缘沉积.通过四张构造古地理图展示了这一研究成果.上述研究为佳-蒙地块的认识提供了极为重要的依据,同时将佳-蒙地块形成的时代下限确定为晚志留世.

吉中地区晚古生代腕足动物古生物地理与环境的协同演化

吉中地区发育了普里道利期—洛霍考夫期Retziella、杜内期通气沟组以及空谷期—沃德期哲斯等腕足动物群。前两者属于"暖水"动物群、后者属于"凉水"动物群。同时参考珊瑚和等动物群分析,说明吉中地区从普里道利期至阿瑟尔期发育"暖水"动物群,从空谷期到沃德期发育"凉水"动物群。"凉、暖"转换是以寿山沟组的Monodiexodina动物群为代表,发生在萨克马尔期。"凉、暖"水动物群的发育及其转换是构造古地理与气候变化双重因素导致的结果。晚志留世—早泥盆世,西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块、佳-蒙地块均位于中—低纬度带。吉中地区晚志留世—早泥盆世(乃至中泥盆世)腕足动物群属于"暖水"动物群,古生物地理区划属于中-澳生物地理区。石炭纪,东欧板块东北缘、哈萨克斯坦板块大部分地区、佳-蒙地块南缘属于特提斯洋北缘构造域,发育了特提斯洋北缘腕足动物群,形成了特提斯北缘生物地理区,吉中地区腕足动物群属于这一生物地理区。空谷期—沃德期凉水型哲斯腕足动物群的形成是由于佳-蒙地块西端与塔里木板块以及华北板块西端拼合,形成了西拉木伦洋构造域,以及此时期全球降温事件导致的结果。古生物地理、构造古地理以及古气候之间的协同演化关系表明吉中地区晚古生代地层应属于佳-蒙地块南缘的大陆边缘沉积。