大陆亚碱性火山岩的成因多样性：以敦化-密山和东宁火山岩带为例

对东北牡丹江海浪、鸡西鸡林、东宁老黑山三处亚碱性玄武岩类进行了^(40)Ar-^(39)Ar 定年和元素与 Sr-Nd-Pb 同位素组成研究,结果显示,始新世海浪(玄武)安山岩属钙碱性系列,相对富硅碱,贫铁钙,高度富集 Rb、Ba、Sr,亏损 Th、U、Nb、Ta,富集LREE 及极低的 HREE 含量,与五大连池钾质火山岩相近的同位素组成(^(206)Pb/^(204)Pb=16.56～16.66,^(207)Pb/^(204)Pb=15.44～15.47,^(208)Pb/^(204)Pb=36.80～36.95;I_(Sr)=0.704882～0.705564;ε_(Nd)=-4.05～2.29),表明来源于较厚的、受交代作用影响的含石榴石富集(LoMu)岩石圈地幔;中中新世鸡林拉斑玄武岩分布极为局限,辉石斑晶发育骸晶结构,富铁、钙、钛,不亏损 Nb、 Ta,富集 Ba、Sr,REE 相对平坦,HREE 高于 OIB,Sr、Nd 同位素组成相似于 Samoa 岛玄武岩,显示源区除软流圈成分外,还有EMII 富集组分的加入;晚中新世老黑山拉斑玄武岩,低碱低钾,LREE 轻度富集,Nb、Ta 不明显亏损,同位素比值与镜泊湖一带中新世碱性玄武岩范围一致,主要来源于软流圈并与富集岩石圈(EMI)发生过相互作用。地幔源区经历了古近纪富集地幔源到中新世软流圈组分增多的演化。东北新生代拉斑玄武岩不同的地球化学特征为认识大陆拉斑玄武岩成因的多样性提供了有益启示。

敦化-密山断裂带的平移距离：来自松嫩-张广才岭-佳木斯-兴凯地块古生代-中生代岩浆作用的制约

敦化-密山断裂带是郯庐断裂北段的重要分支之一,其大规模左行走滑发生的时限以及平移距离一直存在较大争议。本文系统地总结了松嫩-张广才岭地块东缘、佳木斯地块以及兴凯地块之上古生代-中生代火成岩的锆石U-Pb年代学资料,结合其空间分布特征,对敦化-密山断裂带的平移时限及距离提供了制约。研究表明,松嫩-张广才岭地块东缘与兴凯地块在古生代-中生代期间具有类似的岩浆活动历史,两个地块之上该时期的岩浆作用可以划分为8个主要期次：中-晚寒武世（ca.500-516Ma）、早奥陶世（ca.480-486Ma）、晚奥陶世（ca.450-456Ma）、中志留世（ca.426-430Ma）、早二叠世（ca.285-292Ma）、晚二叠世（ca.255-260Ma）、晚三叠世（ca.202-210Ma）和早侏罗世（ca.185-186Ma）。相比之下,佳木斯地块中的古生代-中生代早期岩浆事件则集中在晚寒武世（-492Ma）、晚泥盆世（-388Ma）、早二叠世（-288Ma）、晚二叠世（-259Ma）和早侏罗世（-176Ma）,而晚奥陶世-志留纪和晚三叠世的岩浆活动在佳木斯地块未见报道。早白垩世晚期（ca.105-110Ma）和晚白垩世（ca.90-94Ma）的岩浆活动在三个地块均存在。上述结果表明兴凯地块东缘与松嫩-张广才岭地块东缘在早古生代经历了共同的地质演化历史,而中生代早期,兴凯地块西缘与松嫩-张广才岭地块东缘经历了同样的岩浆作用历史。上述结果暗示,敦化-密山断裂可能经历了至少两次平移,分别发生在中-晚二叠世-早三叠世和中-晚侏罗世-早白垩世,推测其总的平移距离约400km。结合研究区中生代期间的构造演化历史,敦化-密山断裂中生代的左行平移应与中-晚侏罗世-早白垩世期间古太平洋板块（Izanagi板块）的斜向俯冲相联系。

敦化-密山断裂带及周边地区的航磁特征与深部构造

文中利用小波多尺度分析法对敦化-密山断裂带北端及周边区域地区的航磁数据进行反演,分析了不同深度下的地壳磁性特征,对敦化-密山断裂与周边断裂的深部构造特点及交切关系进行了探究,同时利用Parker法反演了该区域磁性层的下界面,得到该区域的居里面深度。结果表明:在航磁浅源场中,浅地表及上地壳介质比较复杂,敦化-密山断裂带表现为串珠状的小尺度异常;在航磁深部场中,中上地壳主要是盆地构造基底岩石的磁性不同导致的磁异常,断裂带形成磁性梯度带,影响了航磁特征,并切穿至居里面。区域居里面的埋深为22.3~29.9km,埋藏较深的区域位于虎林县南,敦化-密山断裂带对该区域的居里面分布具有控制作用。文中同时结合发震规律与莫霍面分布,探讨了该区域地壳的稳定性。

敦化-密山断裂带帽山—暖木段H_(2)、Hg、Rn气体地球化学特征

1研究背景敦化-密山断裂带(简称敦密断裂带)北起黑龙江密山,南至吉林敦化,是我国东北地区一条重要的超岩石圈深大断裂,吉林省地震局2019年勘查表明,该断裂敦化段一些小的分支断裂活动至少持续到中更新世。该断裂的存在与区域地震的发生具有重要关联(章振铨等,1999;王金山,2005)。

郯庐断裂带北段构造特征及构造演化序列

根据大量野外地质调查和盆地地震资料分析,认为郯庐断裂北段在中-新生代发生多期不同性质的活动,形成各具特色的构造变形现象。密山县知一镇敦密断裂韧性剪切带具有左旋走滑特征,其中黑云母^(40)Ar/^(36)Ar-^(39)Ar/^(36)Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带被利用发生第二期左旋走滑运动并向北扩展到中国东北-俄罗斯远东地区的产物。四平市叶赫乡佳伊断裂带中负花状断裂形成于早白垩世早中期,是郯庐断裂北段在早白垩世遭受左旋走滑-拉张作用的典型代表。四平市石岭镇佳伊断裂大型走滑-逆冲断褶带、桦甸县敦密断裂"逆地堑"、沈阳-哈尔滨逆冲断裂形成于晚白垩世嫩江运动-晚白垩世末期,这一时期脆性右旋走滑-逆冲事件规模大,影响范围广,导致整个郯庐断裂北段遭受到强烈改造。佳伊断裂带和敦密断裂带中古近纪盆地在横剖面上呈不对称地堑,并且不对称地堑沿断裂带走向发生断、超方向左右变位,是郯庐断裂带北段在古近纪时受右旋走滑、伸展双重机制控制的产物。根据郯庐断裂带北段中-新生代不同地质时期变形特征,建立了郯庐断裂北段构造演化序列。即郯庐断裂北段构造演化分为左旋韧性剪切(J_2末期)、左旋张扭(K_1早中期)、右旋压扭(K_2晚期-末期)、右旋走滑断陷(E)和构造反转(E_3末期)五个阶段。其演化历史主要受控于环太平洋构造域的构造作用。

敦密断裂带走滑运动的^(40)Ar/^(39)Ar年代学证据

敦密断裂带是郯庐断裂带北段最重要的分支,其大规模左旋走滑剪切时代一直是悬而未决的科学问题。野外构造解析和显微构造分析表明,密山县知一镇附近的敦密韧性剪切带为左旋剪切带,变形温度约450~650℃。在韧性剪切带糜棱岩中获得黑云母单矿物的40Ar/36Ar-39Ar/36Ar等时线年龄值为(161±3)Ma,结合完达山地体的走滑拼贴时代,认为敦密断裂带在中侏罗世末期发生强烈的左旋走滑运动。这一年代学数据反映了在滨太平洋构造域构造活动期间,郯庐断裂被利用而再次发生左旋走滑,并向北扩展到东北地区。敦密断裂走滑运动时代与完达山地体的走滑-拼贴增生时代吻合,两者是相同大地构造背景中的产物。

敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母^(40)Ar/^(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母^(40)Ar/^(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。

郯庐断裂带北段构造样式解析

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)北段在中—新生代发生多期不同性质活动,形成各具特色的构造样式。各种构造样式和地层间切割或覆盖关系的匹配研究,为限定断裂带活动期次及时代,建立郯庐断裂带北段变形序列提供了第一手资料。不同构造样式反映了断裂带由老至新经历了以下5个重要的变形事件:①密山县知一镇韧性剪切带黑云母40Ar/39Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带再次发生大规模左旋走滑活动并扩展到东北地区的产物;②四平市叶赫镇负花状断层系以及早白垩世早期东北断陷盆地群的形成,是郯庐断裂带北段在早白垩世早期发生强烈的走滑—伸展作用的重要依据;③四平市石岭子镇佳木斯—伊通断裂大型逆冲断层系和断层相关褶皱、桦甸县敦化—密山断裂"逆地堑"、沈阳—哈尔滨逆冲断裂是郯庐断裂带北段特征最明显、分布最广泛的构造样式,它们形成于晚白垩世嫩江运动—晚白垩世末期,反映了这一时期郯庐断裂带北段遭受到广泛而又强烈的右旋走滑—逆冲作用;④佳伊、敦密古近纪地堑是右旋走滑、伸展双重机制控制的产物;⑤在渐新世末期古近纪地堑的构造反转结束了地堑的演化;中新世郯庐断裂带北段上地幔剪切控制了新生代含幔源包体火山口沿断裂有规律的分布。上述5个重要的变形事件由老至新组成了郯庐断裂带北段较为完整的构造演化序列,它们是不同地球动力学机制的产物。