大興安嶺北段構造發展與某地層成因聯系

鄭巖

【摘 要】：本文通過對大興安嶺北部地區地質資料進行匯總，推演大興安嶺北段構造發展史，并以大興安嶺北段構造發展為依托，在對某地層火成巖進行了巖石學和巖石地球化學研究的基礎上，將該地層成因和構造背景聯系起來，為該地區找礦工作提供新的地質資料。

關鍵詞：構造發展史；巖石學；巖石地球化學；大興安嶺

大興安嶺地區屬于中亞造山帶的東段，古亞洲洋在該地區經歷了多地塊拼接之后閉合，構造格局復雜，包括大量由俯沖作用形成的增生雜巖、巖漿弧以及夾雜著的海底高原、洋島和微陸塊。中、新生代疊加了環太平洋構造域的改造作用，大量的中生代火山巖構成了大興安嶺北段中生代的主要地層單位。研究區位于大興安嶺北段，海拔高度在500m～1200m，相對高差較大。區內交通情況極差，可通行汽車，但由于道路年久失修，大部分地區并沒有常規意義上的道路，行車十分困難，工作展開受到了阻礙。調查區內晝夜溫差較大，雨季降雨量大。調查區植被覆蓋茂密，屬于淺覆蓋區，覆蓋物主要為腐植土層加殘坡積碎石層。

1、 大興安嶺北部構造發展史

中晚侏羅世之前，區域上經歷了復雜的地質構造演化過程，形成了不同的沉積建造、巖漿巖類及多期次的韌-脆性構造形跡，但這些地史及形跡均被大面積中生代火山巖所掩蓋。

中晚侏羅世，鄂霍次克海發育到收縮階段，而此時濱太平洋板塊構造域活動正盛，受鄂霍次克海收縮和濱太平洋板塊構造域的影響，本區處于隆起背景下拉張裂陷的構造環境，給基性巖漿噴溢提供了良好的通道。在NW—SE向主壓應力場作用下，地幔巖漿上涌，基性巖漿沿裂隙噴出地表，形成塔木蘭溝組玄武巖、玄武粗安巖；強烈的火山噴發，使地殼深部積累的能量得以大量放出，地殼暫趨穩定。

在短暫抬升后，研究區進入了晚燕山運動，太平洋板塊持續向大陸俯沖，造山運動和地殼活動繼續加強，大陸活化處于鼎盛時期，構造應力場由NW—SE向主壓應力轉化為NE—SW向主壓應力。應力場的強烈轉換，引起地幔上隆，NE向基底深大斷裂活化，表現為伸展和脆性剪切斷裂系，控制了滿克頭鄂博期火山構造盆地的形成和發展。地幔巖漿的底侵作用，使下地殼物質發生部分熔融，形成的巖漿離開源區沿構造薄弱部位向上運移，在火山構造盆地中大規模噴發，形成晚侏羅世滿克頭鄂博—瑪尼吐期酸—中酸性火山巖帶，即大興安嶺北東向火山巖帶的主體。之后，構造巖漿活動漸趨微弱，來自上地幔的殘余巖漿在斷裂交匯部位及滿克頭鄂博—瑪尼吐期火口處上升，噴出形成早白堊世白音高老組（K1b）火山巖；同時，地幔巖漿在上升過程中同熔地殼物質，在進一步的分異結晶作用下，盡管能量減低，還是形成了早白堊世正長斑巖及花崗斑巖小侵入體。

進入第三紀，區內整體進入抬升剝蝕階段，一直到第四紀全新世，測區內地殼活動開始加強，主要表現為差異性斷塊升降運動，形成復活斷裂等，構造運動具有新生性和繼承性特點，河流蛇曲、牛軛湖發育，河谷開闊平坦，沼澤化普遍，最終形成了現今的地質構造格局。

2、 巖石學和巖石地球化學特征分析

本文以早白堊世某地層巖漿巖為對象，對其進行野外取樣和室內分析，進行了巖石學和巖石地球化學研究。

手標本特征：風化面顏色為淺黃褐色，新鮮面為紫色，結構為斑狀結構，構造為流紋構造。斑晶主要由鉀長石（5%）和石英（3%）組成。鉀長石為寬板狀，粒徑一般1-3mm左右；石英為它形粒狀，粒度小于0.5mm，基質為隱晶質。

SiO2含量70.0%～76.3%， Al2O3含量11.4～15.1%之間，堿含量較高，K2O含量為4.0～6.5%， Na2O含量為0.9～4.1%，具有典型的高鉀鈣堿性系列特征。稀土元素總量∑REE=131.8～182.9×10-6， LR/HR=4.6～14.3，LaN/YbN=3.8～17.2，由數據可得輕稀土元素較富集，并且輕重稀土元素分餾較明顯，存在微弱的Eu負異常（δEu=0.4～0.7），源區可能有斜長石殘留。微量元素相對富集大離子親石元素（Rb、Th、U、K等），虧損高場強元素（Nb、Ta、P、Ti等），具有活動大陸邊緣火山巖的地球化學特征（Gill，1987；Wilson，1989；Kelemen et al.，2003）。

3、 地層成因與構造背景

對于該地層成因存在不同的觀點：一種觀點根據中基性火山巖與酸性火山巖在地球化學方面的某些相似性，認為區內大面積分布的酸性火山巖是幔源基性巖漿結晶分異作用的結果；另一種觀點認為大興安嶺地區酸性火山巖是主要來源于下地殼巖石的部分熔融不是幔源基性巖漿演化的產物。然而大興安嶺地區酸性火山巖規模巨大，中基性巖石只占較小部分，因此酸性火山巖的成因顯然難以單純用幔源基性巖漿結晶分異模式來解釋，所以白音高老組酸性火山巖的主要來源應該是地殼物質的部分熔融。另一方面，本區晚侏羅世-早白堊世火山巖在巖石化學上均屬于準鋁質-過鋁質，高鉀鈣堿性系列，這也說明這些火山巖應來源于下地殼火成巖物質的部分熔融。酸性火山巖與中基性巖石在稀土、微量元素及同位素方面的某些相似性，可能表明二者源區上的成因聯系，即中基性火山巖與酸性火山巖源區形成于相同的增生事件中。

前人對于大興安嶺北段的白音高老組火山巖的形成的構造背景的觀點主要有三種。第一種觀點認為，大興安嶺北段的白音高老組火山巖的形成與地慢柱的活動或相關的板內作用有關。第二種觀點則認為，大興安嶺北段的白音高老組火山巖的形成與蒙古一鄂霍次克洋閉合作用以及閉合后的造山帶伸展作用有關。第三種觀點認為，古太平洋板塊（Paleo-Paci?c plate）的俯沖作用及俯沖后的伸展作用是大興安嶺乃至整個中國東部中生代-新生代巖漿作用的根本原因。

本文通過分析樣品的巖石地球化學特征，認為其具有同造山和后造山火成巖的特征，來源于巖石圈分層導致的下地殼物質的部分熔融，是古太平洋板塊俯沖引起的伸展構造體制下的產物。

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