锡霍特—阿林造山带那丹哈达地体四平山金矿床成因与构造背景:锆石U-Pb年代学、岩石和流体地球化学制约

黑龙江省虎林市四平山金矿床位于那丹哈达地体东部,为该地体中规模最大的金矿床,已探明金资源量5.8 t,矿体赋存于四平山组硅质岩、硅质角砾岩以及大塔山林场组流纹岩中。为了进一步厘定成岩成矿时代,阐释成矿过程,查明成岩成矿地球动力学背景,本文在四平山金矿床进行详细的野外调查基础上,以四平山组硅质岩、硅质角砾岩和大塔山林场组流纹岩为研究对象,开展赋矿围岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和全岩主微量组成测试,以及含金石英脉流体包裹体热力学分析。结果表明,大塔山林场组流纹岩(SPS-H-002、SPS-H-009)的成岩年龄分别为(134±1)Ma和(123±1)Ma,金矿化时代略晚于流纹岩的成岩时代,属于早白垩世晚期;硅质岩和硅质角砾岩具有较高的SiO2含量,富集Cu、Ni、Ba元素而贫Co元素,ΣREE含量较低,轻重稀土分异程度不明显,具有铕正异常,形成于热水沉积作用;流纹岩具有高硅、富铝、贫钛锰磷和低Zr含量,为亚碱性过铝质钙碱性-高钾钙碱性系列岩石,轻稀土富集,重稀土亏损,具有明显的铕负异常,无铈异常,属于高分异S型花岗岩,可能为亏损地幔增生的年轻地壳物质部分熔融的产物;含金石英脉中流体包裹体大小介于5~12μm之间,呈椭圆形和不规则形状成群或孤立分布,均一温度为118.7~223.4℃,盐度为0.40%~8.9%,密度为0.84~0.97 g/cm^(3),捕获压力为21.2~51.4 MPa,δD值为-113.8‰~-84.0‰,δ^(18)O_(H2O)值为-3.1‰~2.2‰,成矿流体以岩浆水为主,并显示出岩浆水与大气降水混合的特点。结合区域构造演化,认为四平山金矿床形成于碰撞后构造背景,成矿与古太平洋板块俯冲作用密切相关。

黑龙江东部那丹哈达地体燕山期金铜成矿系统——中生代岩浆作用与成矿背景

黑龙江东部那丹哈达地体位于锡霍特—阿林造山带中部西缘,中生代以来发生了剧烈的构造—岩浆—成矿作用,发育有热泉型、火山热液型、浅成低温热液型以及矽卡岩型等铜金矿床。笔者等在详细的野外地质调查基础上,对四平山、先锋北山、258高地和跃进山4个典型矿床的成矿岩体进行主量元素、稀土、微量元素地球化学特征分析以及锆石U-Pb年代学研究,旨在探讨研究区燕山期铜金成矿构造背景与成矿模式。研究结果表明,四平山金矿床、先锋北山金矿床、258高地金矿床和跃进山铜金矿床成矿岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为122.5±1.1 Ma、117.0±0.4 Ma、116.9±0.8 Ma和115.7±1.1 Ma,矿床成矿时代属于早白垩世晚期。4个矿床的成矿岩体具有相似的岩石地球化学特征,属于中分异I型花岗岩,岩浆来源于地壳物质部分熔融源区,形成于碰撞后构造背景。结合矿床地质背景、锆石U-Pb年代学特征、地球化学特征以及区域构造演化,笔者等认为四平山金矿床、先锋北山金矿床、258高地金矿床和跃进山铜金矿床的成矿时代基本一致,成因均与燕山期中酸性岩浆相关,属于同一成矿系列,铜金成矿作用与古太平洋板块俯冲作用密切相关。

那丹哈达地体及周缘中生代变形与增生造山过程

东亚陆缘中生代增生造山过程及变形响应一直以来都是中国区域地质研究的重大课题,也是东亚地质构造演化的一个难点和热点。其中一个最为关键的科学问题就是,古太平洋板块(Izanagi)何时开始启动俯冲?对中生代东亚大陆边缘产生何种影响?那丹哈达地体出露于中国东北,为一套构造混杂岩系,是中国境内由古太平洋板块俯冲-增生形成的唯一证据,为解决这一问题提供了可能。本文通过总结大量前人最新的岩石学、同位素年代学、沉积岩石组合、主干断裂、岩浆活动、古生物及古地磁等资料,试图厘定那丹哈达地体构造属性、增生过程、拼贴时间以及古太平洋板块开始俯冲的时间,并与周缘地体进行对比。结果表明:(1)那丹哈达增生杂岩分为饶河杂岩和跃进山杂岩,饶河杂岩具有洋岛玄武岩(OIB)的特征,不是前人认为的蛇绿岩,可称之为洋岛(海山)杂岩;跃进山杂岩具有洋中脊玄武岩(MORB)的特征,是典型的蛇绿岩,同时暗示古太平洋板块可能于晚三叠世开始启动俯冲,并在136~131 Ma期间就位于现今位置。(2)那丹哈达与日本丹波—美浓—尾足地体都是侏罗纪增生楔,在沉积岩石组合和年龄、放射虫类型及分布、地质构造等特征上都非常相似,在中新世日本海打开之前应是一个统一的超级地体。

黑龙江省那丹哈达与日本美浓地区古地磁结果对比及意义

在那丹哈达地区采集了中三叠世红色硅质岩样品，古地磁分析测试结果表明，该岩样的磁性特征与日本西南美浓地区同时代硅质岩具有相似性，反映了二者是同源同构造环境下的产物。依据沉积地层组合和古地磁数据，那丹哈达和日本美浓地区原为同一地体，而且三叠纪以来均存在大规模北向位移。同时，古地磁数据还表明了日本海是约在８０Ｍａ，相当于晚白垩世开始扩张的。

从板块构造到地体

从板块构造的发生、发展到地体概念的提出 ,论述了地体解析和拼贴构造 ,并根据中国东部的地体研究 ,特别是中国东北那丹哈达地体和日本美浓地体的对比研究 ,论述了亚洲东部中生代构造发展史 ,认为在侏罗纪时 ,亚洲大陆边缘的地体拼贴活动已经开始 ,形成了拼贴沉积的复合地体 ;白垩纪时由于大陆边缘的侧向挤压和离散作用 ,这些地体产生左行运动和变形 ;早第三纪晚期由于日本海的扩张 ,形成了弧形的日本列岛。

跃进山杂岩的地质年代学和地球化学证据及其构造演化意义

那丹哈达地体是中国境内唯一保存的古太平洋板块俯冲-增生的直接记录,包括跃进山杂岩和饶河增生杂岩。跃进山杂岩出露于那丹哈达地体的西缘,属于地体早期阶段的增生产物,对揭示古太平洋板块的俯冲-增生历史以及古亚洲洋构造域、泛大洋和古太平洋构造域之间的转换过程具有重要意义。本文通过野外地质调查明确了跃进山杂岩是一套构造混杂岩,主要由硅质岩、石英片岩、大理岩、二云母片岩、石英-云母片岩、变玄武岩、辉长岩、纯橄榄岩、异剥橄榄岩和单斜辉石岩组成。LA-MC-ICPMS锆石年代学测试结果表明变玄武岩原岩和辉长岩的形成时代分别为303±2Ma和278±2Ma,此外前人报道了跃进山杂岩中最年轻的玄武岩形成于232±5Ma,这些年代学研究成果限定了镁铁质-超镁铁质岩形成于303~232Ma。大量地球化学研究数据证实了跃进山杂岩中的玄武岩为洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)。糜棱岩化绿泥石-绢云母板岩的绢云母^(40)Ar/^(39)Ar测试结果为193±1Ma,根据跃进山杂岩中最年轻的原岩时代为~220Ma,本文限定了跃进山杂岩的最终就位时代为220~193Ma。结合中国东北地区中生代增生杂岩及佳木斯地块和松辽地块东缘晚古生代至中生代的岩浆弧,本文揭示了中国东北地区古亚洲洋和泛大洋构造域向古太平洋构造域的转换发生在晚三叠世至早侏罗世。

东北那丹哈达岭中—新生代构造-热演化史:来自(U-Th)/He和裂变径迹热年代学的证据

中国东北的那丹哈达岭地区位于中亚造山带最东部,它的中—新生代热演化史是认识陆内造山活动的关键,但该地区相关研究比较薄弱,其中—新生代的热演化史缺乏有效的约束。因此本文应用磷灰石裂变径迹、锆石和磷灰石(U-Th)/He等多种低温热年代学方法,对东北那丹哈达岭地区的侵入岩开展构造热演化历史研究。热年代学数据和热史模拟结果表明,该地区存在早白垩世晚期—晚白垩世(110~80 Ma)、古新世—始新世(60~40 Ma)两期快速冷却事件,其冷却速率分别为3.42~4.81℃/Ma和1.43~1.83℃/Ma。结合区域构造和应力分析,我们认为两期冷却事件均受构造活动控制。第一期快速冷却事件是古太平洋板块北西向俯冲引发的构造叠加到鄂霍特莫茨克地块并与东亚大陆边缘碰撞引起;而第二期快速冷却事件是古太平洋俯冲的板片后撤使东亚陆缘处于伸展环境,造成东北大面积的剥露作用引起。这次研究增强了对东亚陆缘中新生代构造-热演化历史的认识,对于理解大陆内部造山带的构造变形过程与机理具有重要意义。

中国东部大陆边缘中生代晚期增生过程的数值模拟:以那丹哈达为例

许多现存造山带中均发现了洋岛玄武岩(OIB)和地幔柱型蛇绿岩记录,因此洋底高原增生是大陆生长的重要方式,但目前对控制洋底高原增生过程的机制仍不清楚。采用热-机械-岩石学模型数值模拟研究洋底高原的陆缘增生过程,结果显示洋底高原向大陆边缘增生具有3个控制因素:(1)减薄的大陆边缘;(2)海洋岩石圈中的“薄弱”层;(3)年轻的洋底高原。模拟结果与中国东北地区那丹哈达地体的野外构造解析结果和地球化学特征结合,揭示了洋底高原和东北亚大陆边缘的强烈挤压引起俯冲带的应变集中,产生与阿尔卑斯型褶皱相关的高角度逆冲断层和背冲断层,并伴随低级变质作用的构造折返过程。

中国东北部那丹哈达地体T-J界线地层中的放射虫生物组合(英文)

本研究系统描述了中国东北那丹哈达地体中三叠系顶部和侏罗系下部的放射虫动物群及其系统分类,包括5个放射虫生物群,建立了一个新属,10个新种,并报道了121个种级分类单元。通过与加拿大和日本的相关动物群进行比较研究,我们确定了所描述的放射虫生物群的年代归属分别为:晚三叠世诺利(Norian)晚期至瑞替(Rhaetian)早期,辛涅缪尔(Sinemurian)早、中期。

苏皖地区早志留世坟头组腹足类

记述苏皖地区坟头组腹足类１１属１２种，其中Ｕｍｂｏｎｅｌｉｎａｃｆ．ｇｌｏｂｕｌｏｓａＹｕ，ＲａｐｈｉｓｔｏｍｉｎａｒｈｏｍｂｉｓｔｏｍａＹｕ，Ｔｒｏｃｈｏｎｅｍａ（Ｔｒｏｃｈｏｎｅｍａ）ｃｆ．ｆｒａｇｉｌｅＵｌｒｉｃｈｅｔＳｃｏｆｉｅｌｄ常见于西南地区早志留世秀山组、上翁项群及石牛栏组。坟头组上段所产的三叶虫Ｃｏｒｏｎｏｃｅｐｈａｌｕｓ，Ｋａｉｌｉａ；头足类Ｓｉｃｈｕａｎｏｃｅｒａｓ；腕足类Ｓａｌｏｐｉｎａ；双壳类Ｏｒｔｈｏｎｏｔａｐｅｒｌａｔａ；几丁虫Ａｎｇｏｃｈｉｔｉｎａｌｏｎｇｉｃｏｌｉｓ等，亦多为上扬子区秀山组上段常见的分子。认为坟头组的上段与秀山组上段可对比，时代应为早志留世。

东北那达哈达岭硅质岩中的三叠纪牙形刺

本文首次描述了采自黑龙江那达哈达岭硅质岩中的三叠纪牙形刺Ｎｅｏｓｐａｔｈｏｄｕｓｃｆ．ｄｉｅｎｅｒｙ，Ｎ．ｋｏｃｋｅｌｉ，Ｎｅｏｇｏｎｄｏｌｅｌｌａｍｏｍｂｅｒｇｅｎｓｉｓ，Ｃａｒｉｎｅｌｌａｍｕｎｇｏｅｎｓｉｓ，Ｍｅｔａｐｏｌｙｇｎａｔｈｕｓｃｆ．ｐａｒｖｕｓ，从而确定了硅质岩的地质时代。

黑龙江省东部裴德组砾石中放射虫的发现及其意义

裴德组原指分布在黑龙江省东部龙爪沟群下部、中生代海相化石层之下的一套含煤的陆相火山碎屑岩地层,所含植物化石一般认为属于ConiopterisPhoenicopsis植物群的中侏罗世组合。裴德组下部的砾石中发现了放射虫化石,鉴定和对比的结果表明这些砾石来自东部的那丹哈达地体。对佳木斯地体和那丹哈达地体拼贴时限和拼贴地点的进一步分析则建议将“龙爪沟群”解体、裴德组形成的时代修正到白垩纪。

地层特征对比研究在地体解析中的意义

不同地区地层特征的对比研究,是地体解析的重要方法之一。在对中国那丹哈达地区和日本美浓地区出露的地层、岩石等进行对比研究后认为,在老第三纪日本海尚未形成之前它们是连在一起的统一的地体。三叠纪时它们在赤道附近生成,侏罗纪—白垩纪时随板块运动增生于亚洲东部大陆边缘,白垩纪—老第三纪时左行剪切北移,新第三纪时因日本海的扩张而分裂移动到现今的位置。