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李功宇等ESR—佳木斯地块——探寻古亚洲洋与古太平洋构造叠加与转换机制的钥匙

发布时间:2022-12-27来源:浏览次数:

古亚洲洋与古太平洋构造体制之间的叠加与转换过程,一直是国际地学研究的重大科学问题。然而直到目前,两大构造域转换的具体时间、转换过程与动力学背景等存在诸多分歧。佳木斯地块位于中亚造山带的最东缘,也是古亚洲洋与环太平洋构造域叠加与转换的核心(1),记录了丰富的古大洋构造演化的关键信息。因此,对佳木斯地块进行系统性的研究和总结,对详细刻画中亚造山带东段古大洋构造体制转换过程具有重要意义。

40分钟体检完整视频周建波教授团队在新的研究思路基础上,系统总结了佳木斯地块基底、盖层以及周缘增生杂岩的空间分布、构造-岩石、地球化学与年代学信息,详细探讨了晚古生代到中生代时期佳木斯地块从中亚造山带中分离与再拼合过程,并以此为枢纽,重建了区域内古亚洲洋到古太平洋构造体制转换的演化历史。


1 亚洲大陆东部和中部构造单元组成

1. 佳木斯地块起源于西伯利亚克拉通南缘的 Sayang–Baikal造山带

佳木斯地块的基底以麻山群为主,为一套孔兹岩系,由麻粒岩、变粒岩、片麻岩、石墨片岩以及大理岩组成。麻山群中广泛发育原岩时代为540-476 Ma的高级别变质岩(3),且经历了晚泛非期(~500 Ma)的变质作用。这与西伯利亚克拉通南缘的Sayang–Baikal造山带麻粒岩相变质作用具有可比性(1)。而盖层沉积显示了与其他微陆块存在一定的区别和联系(2)。结合前人所识别的1300公里的中国东北晚泛非期孔兹岩变质带,本研究认为佳木斯地块与中国东北其它微陆块在古生代之前为统一的地块单元,且都经历了晚泛非期的变质作用,起源于西伯利亚克拉通南缘的Sayang–Baikal造山带。


2 佳木斯地块与中亚造山带微陆块基底-古生代盖层柱状对比图

2. 佳木斯地块“双带-双弧”构造单元的识别

本研究通过对佳木斯地块东、西两缘晚古生代岛弧岩浆作用以及中生代增生杂岩的系统总结,初步识别了佳木斯地块的双带-双弧结构特征。双带即东缘和西缘平行对称分布的那丹哈达增生杂岩带和吉黑高压变质带,双弧则是东缘和西缘同样平行对称分布的早二叠世和晚二叠世岛弧岩浆岩带(3)。通过与区域内古大洋构造体制时空耦合关系的对比分析,本研究认为那丹哈达增生杂岩带是古太平洋板块俯冲-增生作用的产物,吉黑高压变质带形成于黑龙江洋闭合与佳木斯地块和松辽地块碰撞拼贴的共同作用,东缘岛弧与蒙古-鄂霍茨克洋(或泛大洋)的西向俯冲有关,而西缘岛弧与黑龙江洋的东向俯冲有关(4)。


3 佳木斯基底组成及其古生代双带-双弧结构


4 佳木斯地块晚古生代-中生代构造演化历史

3. 佳木斯地块构造演化历史及古亚洲洋到古太平洋构造体制转换过程

根据佳木斯地块的起源及“双带-双弧”结构的启示,我们重建了佳木斯地块的构造演化历史,并以此为桥梁枢纽,揭示了古亚洲洋到古太平洋构造体制转换过程(4和图5)。

1)在晚泛非期,佳木斯地块与中国东北其它微陆块为统一的地块单元,起源于西伯利亚克拉通南缘的SayangBaikal造山带,共同经历了~500 Ma的变质作用,形成统一的晚泛非期变质基底(5a)。

2)在晚石炭到早二叠世,佳木斯地块作为中亚造山带东缘的一部分,主要受古亚洲洋构造体制南向俯冲/闭合的影响,在吉黑东部地区初步形成扩张环境。随后由于蒙古鄂霍茨克洋的俯冲,沿东缘形成早-中二叠世岛弧岩浆岩带,并进一步为佳木斯西缘的弧后扩张环境叠加提供原始驱动力,导致扩张加剧,进而黑龙江洋打开,佳木斯地块从中亚造山带中分离,向东漂移(4a和图5b)。

3)在晚二叠世期间,由于黑龙江洋的俯冲,佳木斯地块发生西缘大量岩浆活动,并最终导致中-晚二叠世岛弧岩浆带形成(4b和图5c)。

4)在晚三叠到早侏罗世期间,由于古太平洋板块在佳木斯地块东缘的西向俯冲,形成那丹哈达增生杂岩带,黑龙江洋在此期间逐渐闭合消失,在古太平洋俯冲和黑龙江洋闭合的共同作用下,吉黑高压变质带在佳木斯地块西缘最终就位。在佳木斯地块东西缘的双带双弧全部就位形成后,中亚造山带东段完成了由古亚洲洋到古太平洋的构造体制转换(4c和图5d)。


5 中亚造山带东段古大洋构造体制转换模式


论文链接:Gong-Yu Li(李功宇), Jian-Bo Zhou*(周建波), Long Li*. The Jiamusi Block: A hinge of the tectonic transition from the Paleo-Asian Ocean to the Paleo-Pacific Ocean regimes. Earth-Science Reviews, 236(2023): 104279

https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104279

该成果得到了国家自然科学基金项目(417302104223030341888101)的资助。