張允平,宋維民,那福超,劉英才,趙雪娟
中國地質調查局沈陽地質調查中心,遼寧 沈陽 110034
蒙古-鄂霍次克褶皺系的主體,位于薩彥-外貝加爾褶皺區和阿爾丹-斯塔諾夫花崗綠巖區南部,及其與圖瓦-蒙古古陸、東部蒙古-額爾古納-瑪門(Mamyn)地塊和佳木斯-興凱地塊群之間.有關蒙古-鄂霍次克褶皺帶的研究及討論,主要見諸20 世紀70 年代以來的一些國際地學合作項目(IGCP224、283、248 等)研究成果和文獻中[1-6].在程裕淇和王鴻禎教授主編的《地球科學大辭典(基礎學科卷)》中,將蒙古-鄂霍次克褶皺帶定義為:“沿西伯利亞地臺東南緣延展,是一條形成于三疊紀和侏羅紀的褶皺帶.與該帶相聯系的是蒙古-鄂霍次克縫合帶,它標志著古生代晚期西伯利亞古陸與屬于黑龍江古陸的一系列微陸塊或地體碰撞而形成的縫合帶”[7].有學者將自蒙古中部,向東到鄂霍次克??诘耐砉派缰猩鷺嬙鞄ХQ為蒙古-鄂霍次克褶皺帶[6].《北、中、東亞及鄰區1 ∶250 萬構造圖》將前述的蒙古-鄂霍次克褶皺帶的西段表示為杭蓋-肯特-達斡爾(Hangay-Khentey-Daur)褶皺帶,東段為蒙古-鄂霍次克褶皺帶[8].
顯然,學者們對蒙古-鄂霍次克褶皺帶的構造、演化歷史和屬性的認識一直存在不同看法.如:蒙古-鄂霍次克褶皺帶屬于突厥型造山帶,其構造發展始于文德紀—寒武紀[4];蒙古-鄂霍次克洋盆形成于加里東期(前奧陶紀)褶皺帶的裂解,并將西伯利亞古陸南緣和中國北部的前奧陶紀褶皺帶分隔開[6];蒙古-鄂霍次克洋屬于分割西伯利亞與中國北部大陸地塊的“紅海型”(Krasnomorsk type)次級洋盆的鏈狀裂陷槽[9];等等.在構造演化進程、閉合過程和時間等方面存在的爭議則更多.中國地質學者有關蒙古-鄂霍次克褶皺系的研究文獻較少,對其結構特征及構造屬性的認識多種多樣.隨著中國北方區域地質、區域成礦規律與成礦地質背景等方面研究工作的深入,亟需深化對蒙古-鄂霍次克褶皺系的研究.
在完成中國地質調查局“古亞洲洋構造域東段構造格局、演化歷史研究和1 ∶250 萬構造圖編制”和“太平洋構造域北段構造格局、演化歷史研究和1∶250 萬構造圖編制”研究項目工作后,筆者感到有可能根據收集到的大量文獻資料,結合多年對東北亞地區有關大地構造問題的思考,對蒙古-鄂霍次克褶皺系的地質特征和構造屬性進行一次綜合討論.
筆者認為,蒙古-鄂霍次克構造帶是一條復合型褶皺系,其地質結構、演化進程及后期構造-巖漿作用的疊加,與古亞洲洋及太平洋構造域的演化有關.從蒙古-鄂霍次克褶皺系各區段的地質特點、主要構造單元特征及其與毗鄰構造單元之間關聯分析入手,對地質組成、構造演化進程及屬性進行研究,可能是一種深入認識蒙古-鄂霍次克復合褶皺系的有效途徑.考慮到蒙古-鄂霍次克褶皺帶中生代期間的構造-巖漿演化與疊加,及其與東北亞活動大陸邊緣構造格架之間的整體關聯,本文將烏達(Uda)-穆爾加(Murgal)-科利亞克(Koryak)褶皺-逆沖帶作為蒙古-鄂霍次克復合造山帶的東延部分一并論述.
蒙古-鄂霍次克褶皺系屬于復合型褶皺系,在前里菲和里菲期褶皺區基礎上,經歷了晚新元古代—早古生代、晚古生代—中生代多期構造巖漿演化.該復合褶皺系從西部的巴彥洪戈爾蛇綠巖帶始,向東延伸大于3 500 km.西段的晚古生代褶皺系分布范圍南北寬達350 km 以上,疊加在古歐亞大陸上的中生代構造-巖漿活化區及影響范圍則更寬.為了敘述方便,根據蒙古-鄂霍次克褶皺帶各區、段的地質構造特點,本文大致以東經120°為界限,將其劃分為西、東兩部分,分別稱為西部地區和東部地區.各區段的出露寬度、構造單元結構特點和演化特征,及其與毗鄰地區構造單元之間的關聯均不相同(見圖1).

圖1 蒙古-鄂霍次克復合造山系構造格架略圖(據文獻[10]修改)Fig.1 Tectonic framework sketch map of Mongolia-Okhotsk composite orogenic system(Modified from Reference[10])
蒙古-鄂霍次克褶皺帶的西部地區,依據地質特征可進一步劃分為東、西兩段.西段的杭蓋-肯特-達斡爾褶皺帶,疊加在東薩彥-外貝加爾褶皺區之上.褶皺帶毗鄰的構造單元主要有北側的色楞格-斯塔諾夫加里東褶皺帶,西側的拜德拉格(Baydrag)地塊和東南側的艾倫達瓦(Ereendavaa)地塊(東蒙古陸的一部分).褶皺帶內的主要構造單元包括:巴彥洪戈爾(Bayankhongor)蛇綠混雜巖、褶皺逆沖帶,杭蓋-肯特-達斡爾濁積盆地帶,以及南部邊緣的阿達察格(Adaatsag)蛇綠混雜巖帶.褶皺帶東段為鄂嫩(Onon)地體和烏爾坎(Urkan)-額爾古納陸-陸碰撞帶.
1.1.1 西部地區西段毗鄰構造單元
東薩彥-外貝加爾褶皺區,主要由早前寒武系,中新元古代—早古生代變質地塊、蛇綠巖、巖漿弧和濁積巖系構成.經歷了晚里菲期—早寒武世(貝加爾期)、中寒武世—早奧陶世(薩拉伊爾期)和晚寒武世—中奧陶世(早加里東期)多期構造-巖漿事件.前寒武紀變質地塊,中—晚里菲期的蛇綠巖、加積楔、巖漿弧、濁積巖系和磨拉石沉積,與文德紀—早、中寒武世的沉積蓋層、蛇綠巖、巖漿弧、濁積巖系和混雜巖帶,在前文德紀—早古生代初期相繼匯聚,碰撞拼合,形成該時段的西伯利亞板塊南緣.其上普遍疊加了晚古生代—中生代的構造巖漿作用[11-13].加里東期陸緣增生作用使西伯利亞古陸的南緣形成帕托姆逆沖-褶皺帶,并導致東薩彥-外貝加爾褶皺區的大范圍隆升,晚奧陶世—早泥盆世地層普遍缺失.
在中國境內額爾古納地塊南側的頭道橋地區也發現了晚新元古代—早古生代初期的蛇綠混雜巖和藍片巖[14];在南部的伊爾施蛇綠巖殘片中,同樣含有薩彥大區寒武紀勒拿期古杯和三葉蟲化石,陸源碎屑-碳酸鹽巖沉積相伴產出[15-16].在興凱地塊北緣,出露的晚新元古代和早—中寒武世的蛇綠巖被含勒拿期古杯和西伯利亞型三葉蟲化石的底礫巖不整合覆蓋[16-17].東蒙古-額爾古納-瑪門地塊的上奧陶統與下伏地層之間不整合,廣泛發育構造-巖漿作用.因此,加里東褶皺區的范圍,可能從外貝加爾向南至少包括圖瓦-蒙古地塊、東蒙古-額爾古納-瑪門地塊、東烏旗-北興安地塊和佳木斯-興凱地塊.晚志留世含圖瓦貝生物群化石的陸源碎屑沉積區,覆蓋在卡拉麥里斷裂帶南側的東準噶爾北緣,東烏旗—伊爾施—黑河一線以北,及中蒙古-額爾古納-結雅地塊區,標志著早古生代晚期的西伯利亞板塊南部被動大陸邊緣的范圍[16].中朝板塊之上晚奧陶紀—泥盆紀地層的缺失,揭示了古亞洲洋的加里東期構造作用的強度和波及范圍更大.
外貝加爾褶皺區的晚古生代局部裂解,發育中晚泥盆世Tocher 裂陷槽沉積和早石炭世磨拉石,形成同期的薩彥-外貝加爾火山-深成巖帶[12].晚石炭世—早三疊世主要形成由雙峰式粗面流紋巖、粗面玄武巖、堿性和亞堿性花崗巖、霞石白榴石正長巖以及超鎂鐵-堿性巖構成的色楞格-維季姆火山-深成巖帶[12-14].其上疊加發育中新生代裂谷系統.
拜德拉格地塊位于巴彥洪戈爾蛇綠巖帶西側,屬圖瓦-蒙古古陸西部的一部分.地塊主要由拜德拉格和巴姆布格(Bumbuger)兩個變質雜巖系構成[17].前者含太古宙英云閃長片麻巖(鋯石U-Pb 年齡2650±30Ma)、麻粒巖、角閃巖和少量石英巖;后者由片巖、片麻巖、大理巖、石英巖和紫蘇花崗巖組成,被U-Pb 年齡2 364±6 Ma、1 854±5 Ma 的花崗巖和閃長巖脈侵入.麻粒巖相包裹體的變質鋯石年齡為1 839±0.6 Ma.兩個雜巖被可能為新元古代(白云母K-Ar 年齡為699±35 Ma)的含礫砂巖、石英巖和白云巖不整合覆蓋[17].
地塊北緣被布爾德高勒(Burd Gol)混雜巖南部的厚層石英巖和砂巖不整合覆蓋,侵入的花崗巖獲得云母K-Ar 測年為551~467 Ma.在布爾德高勒混雜巖原北部和東北部,其與石炭紀沉積層之間為逆沖斷層接觸,石炭系為綠色海相泥巖和灰巖互層,含大量保存完好的腕足、苔蘚蟲和珊瑚化石.地塊的北側為巴彥洪戈爾蛇綠混雜帶、逆沖帶,上覆巖層包括含晚奧陶世珊瑚化石的灰巖、砂巖和底礫巖,志留紀筆石頁巖,泥盆紀—二疊紀火山巖和火山碎屑巖(含海相化石),侏羅紀—白堊紀碎屑巖,以及增生后侵入的奧陶紀花崗巖,二疊紀閃長巖和花崗巖.巴彥洪戈爾蛇綠巖帶與拜德拉格地塊之間接觸帶的南東,出露有540 Ma 的紅色二長花崗巖[18].
艾倫達瓦地塊位于巴彥洪戈爾蛇綠混雜巖帶和阿達察格蛇綠巖帶東南側,屬于東蒙古-額爾古納地塊的一部分.地塊基底由古元古代片麻巖、角閃巖、片巖和大理巖組成,被新元古代黑色片巖、變質砂巖、硅質巖、灰巖,少量底礫巖和火山巖覆蓋,又被晚前寒武紀、泥盆紀花崗巖和淺色花崗巖侵入(在俄羅斯境內,黑云母花崗巖和淺色花崗巖鋯石U-Pb 同位素測年為740±20 Ma,Rb-Sr 測年850 Ma).新元古代片巖被含晚志留世圖瓦貝化石的碎屑巖、淺海相灰巖,以及泥盆紀安山巖、流紋巖、凝灰巖、火山碎屑巖、砂巖和底礫巖不整合覆蓋.增生后的侵入雜巖包括石炭紀—二疊紀中戈壁火山-深成巖帶和晚三疊紀—侏羅紀花崗巖基[17].
1.1.2 西部地區西段褶皺帶內構造單元
巴彥洪戈爾蛇綠混雜巖帶位于蒙古—鄂霍次克褶皺帶最西端,由德比海爾汗(Delb Khairkhan)混雜巖帶、蛇綠混雜巖帶、哈魯特布拉格(Haluut Bulag)混雜巖帶及德扎哥(Dzag)變質巖帶4 個次級構造單元構成[19-20].
其中,南部的德比海爾汗混雜巖帶泥質基質中含中新元古代—奧陶紀的沉積巖和火山巖,灰巖塊中含豐富的疊層石.中部的蛇綠混雜巖帶層序較完整,包括超鎂鐵質堆積巖、輝長巖、席狀巖墻、枕狀熔巖,燧石和灰巖巖片或巖塊被包裹在剪切的蛇紋巖基質中:輝長巖測年為648.5±7 Ma(全巖Sm-Nd 569±2 Ma),英云閃長巖測年636.2±6 Ma,枕狀熔巖的變質角閃石Ar-Ar 測年484.5±5.9 Ma.北部的哈魯特布拉格混雜巖帶的泥質片巖基質中,含灰巖、砂巖和粉砂巖透鏡體,局部夾氣孔狀玄武巖塊.位于巴彥洪戈爾蛇綠巖帶與北側的杭蓋-肯特濁積巖系之間的德扎哥變質巖帶,主要由高度變形的泥質片巖和低綠片巖相的綠泥絹云片巖、變質砂巖和變質粉砂巖組成,局部含0.5 m厚灰巖層(不同地區組成略有差異).南部,其與哈魯特布拉格混雜巖接觸的逆沖帶下方的白云母K-Ar 測年為453.9±9.1 Ma、395±2 Ma;靠近德扎哥變質帶與混雜巖接觸帶的測年數據為447.4±9 Ma.說明該混雜巖時代形成于杭蓋-肯特濁積巖之前,參與了晚奧陶世—早志留世的強烈構造變形.
作為文德系—下寒武統的蓋層,上奧陶統碎屑巖中幾乎包含了構成巴彥洪戈爾蛇綠巖的所有巖石碎屑和礫石(包括糜棱巖),如粗砂巖中含有來自紅色二長花崗巖(540 Ma)的粉紅色鉀長石碎屑[18].這些特征揭示了上奧陶統與下伏蛇綠巖帶之間應為角度不整合關系;證明巴彥洪戈爾蛇綠巖形成于570 Ma,并在550~440 Ma 期間,由于北部的杭蓋大陸(濁積巖盆地之下的陸殼)與南部的拜德拉格陸塊碰撞,致使蛇綠巖帶仰沖到拜德拉格地塊北部的被動陸緣之上,被晚奧陶世地層不整合覆蓋.其構造演化進程與東薩彥-外貝加爾褶皺區的演化進程一致,屬于外貝加爾褶皺區早加里東褶皺系的組成部分.
杭蓋-肯特-達斡爾濁積巖系的研究較早.IGCP248 野外指導書介紹,色格楞組(Sergelen Formation)由石英巖、燧石、硅質板巖、中基性凝灰巖、灰巖透鏡體、云母片巖和砂巖組成,根據巖貌假定時代為泥盆紀.戈爾基組(Gorkhi Formation)由砂巖、泥巖、泥質-硅質頁巖組成,含放射蟲燧石,含玄武巖、橄欖巖、鎂鐵質凝灰巖、輝長巖和大理巖;灰巖含泥盆紀海百合莖和早泥盆世中期的放射蟲化石.阿爾坦-奧夫組(Altan-Ovoo Formation)為復理石砂巖、泥巖、粉砂巖和淺色砂巖,含早石炭世維憲期的苔蘚蟲和腕足,泥巖含蕨類植物化石.奧交慈-烏勒組(Orgioch-Uul Formation)由綠色砂巖和泥巖構成,整合覆蓋在下石炭統阿爾坦-奧夫組之上.日本名古屋大學與蒙古科技大學開展合作研究(2002—2005 年),在烏蘭巴托附近的戈爾基組紅色燧石中發現了早泥盆世放射蟲,認為烏蘭巴托附近的所謂3 個地層單元實為同一個構造地層單元.同時,認為紅色燧石巖片與砂巖之間為整合接觸,確認了砂巖基質中含燧石巨塊[21].
Dorjsuren 等人在此基礎上,對杭蓋-肯特帶的泥盆紀增生雜巖的地質背景進行了討論,給烏蘭巴托濁積巖地體賦予新的定義[22],認為該地體包括了南肯特、烏蘭巴托和阿達特薩格(Adaatsag)3 個地體.新劃分的烏蘭巴托地體由泥盆紀增生雜巖構成,包含6 個獨立單元:Gorkhi,Dov,Sergelen,Unegt,Bumbagar和Adaatsag 組.其中,前4 個組的組分相似,變質程度不同.Bumbagar 組為海溝增生雜巖,Adaatsag 組為洋殼增生雜巖.Gorkhi 組含中—早泥盆世放射蟲和晚志留世—中晚泥盆世牙形石化石.6 個組包括大洋板塊地層(OPS),志留—泥盆紀海洋微體化石,海山灰巖、混雜巖、蛇綠巖的巖塊,各單元之間均為逆沖斷層接觸關系,沿逆沖斷層發育碎裂巖和構造角礫巖.據此認為烏蘭巴托地體屬于杭蓋-肯特增生雜巖的一部分,石炭紀濁積巖系不整合覆蓋在泥盆紀增生雜巖之上.
杭蓋-肯特濁積巖系的年代學研究表明,南部濁積巖樣品組的碎屑鋯石沉積于早石炭世(354~339 Ma)之后;北部濁積巖樣品組的碎屑鋯石沉積于新元古代—寒武紀(605~504 Ma)之后.杭蓋-肯特盆地的石炭紀濁積巖系形成時,其南部是具有新元古代基底的早石炭世火山島弧,北部為太古宙基底的大陸邊緣?。?3].
阿達察格蛇綠混雜巖帶位于杭蓋-肯特濁積巖盆地東南緣[24].蛇綠巖層序主要有蛇紋巖、蛇紋石化純橄巖和方輝橄欖巖,向上過渡為層狀輝長巖(含淺色輝長巖、偉晶巖巖脈)、異剝橄欖巖和單斜輝石巖、輝長巖、淺色輝長巖、鎂鐵質巖墻和玄武巖熔巖,其上覆蓋紅色燧石和碎屑沉積物.伴生火山巖的巖石化學特征為MORB 和OIB 型.玄武巖之上的大洋沉積物被解釋為深海燧石沉積,被鈣堿系列玄武巖、安山巖和英安巖覆蓋,表明阿達察格洋殼之上發育島弧.島弧火山巖又被20 m 厚的富含苔蘚蟲化石的中石炭世沉積巖所覆蓋,阿達察格蛇綠巖被推覆到中石炭世砂巖和粉砂巖之上.
Tomurtoogo 等[24]在淺色輝長巖、偉晶巖脈獲得單顆粒鋯石年齡325.4±1.1 Ma,認為該數據記錄了蒙古-鄂霍次克洋殼形成時間,蛇綠巖帶附近的木倫(Muron)左行剪切帶糜棱巖化花崗巖鋯石年齡,限定蒙古-鄂霍次克帶碰撞和縫合發生于172 Ma 前[24].
另據Badarch 等文獻[17],阿達察格蛇綠混雜巖帶的西段為奧陶紀(?)片巖、石英巖、變質砂巖、千枚巖,燧石和變質火山巖,含志留紀珊瑚的灰巖,包含由層狀輝長巖、變質玄武巖和超鎂鐵巖碎塊構成的蛇綠混雜巖.向北東延伸到俄羅斯境內的火山巖也具有MORB和OIB 玄武巖特點.蛇紋巖、輝長巖、玄武巖、灰巖和石英巖,以及含志留紀珊瑚的灰巖和砂巖,一起逆沖到石炭紀淺海相沉積巖之上,在北部又被中—晚三疊世砂巖和含菊石粉砂巖覆蓋,并被三疊紀—早侏羅世花崗巖侵入.
在肯特-達斡爾濁積巖區出露的庫琳達(Kulinda)蛇綠巖[25],說明在濁積盆地范圍內存在里菲紀—晚新元古代的洋殼碎塊基底,早泥盆世大洋板塊地層被石炭紀淺海濁積巖系不整合覆蓋.濁積巖系的碎屑鋯石測年數據說明,物源區島弧火山巖形成于早石炭世.作為島弧的基底,阿達察格蛇綠巖的時代在邏輯上應該早于354~339 Ma.這與蛇綠巖之上的島弧火山巖被含中石炭世化石灰巖覆蓋的信息是一致的.由于阿達察格蛇綠巖帶西段和東北段的混雜巖含志留紀珊瑚化石灰巖和砂巖巖片,且與早石炭世淺海沉積巖巖片之間呈逆沖疊瓦構造[17],說明阿達察格蛇綠巖的形成時代可能更早,并具有晚古生代“活化縫合帶”混雜巖的特點.
將阿達察格蛇綠混雜巖帶作為“縫合帶”,沿杭蓋-肯特濁積巖分布區南側向西南延伸的劃分[19],在懷疑圖瓦-蒙古地塊的統一性的同時,暗示蒙古-鄂霍次克洋可能具有更大的長度.但該斷裂帶東、西兩側,發育同樣含晚志留世圖瓦貝生物群的陸源碎屑沉積地層.杭蓋-肯特-達斡爾褶皺系的晚古生代“活化縫合帶”屬性與中亞褶皺區類同,志留紀—二疊紀“活化縫合帶”的巖石組合常與中—晚里菲期、文德—寒武紀早期的蛇綠巖碎塊或古老變質巖塊相伴,且構造巖片的產狀與主要斷裂系統的構造線一致[26].
1.1.3 西部地區東段毗鄰區構造單元
西部地區東段的北側為色楞格-斯塔諾夫加里東褶皺帶,由南部的烏爾坎地塊和北部的莫戈?。∕ogocha)地塊構成[25].莫戈恰地塊由同名巖系(復合體)麻粒巖組合構成,含有石榴石結晶片巖、斜長角閃巖、角閃巖、黑云角閃片巖、夕線石堇青石片麻巖和片巖、斜長巖、大理巖、石榴石片巖、石榴石透輝石片巖和含石墨的磁鐵石英巖(厚度≤3 500 m).相關的變質巖漿巖組合通常以古太古代阿爾丹群為基礎.烏爾坎地塊東部的下部以黑云母角閃石結晶片巖、片麻巖、石榴石二云母片巖和片麻巖為代表,中、上部為片麻巖、大理巖和石英巖.地塊西部為結晶片巖,黑云角閃片巖與片麻巖交替產出、含基性結晶片巖透鏡體及石榴夕線片巖夾層.堇青石夕線石紅柱石片巖、片麻巖組合屬斯塔諾夫深成巖帶的正片麻巖.色楞格-斯塔諾夫加里東褶皺帶以上述變質地塊為基礎.其主要特征是在前寒武紀變質巖,里菲紀和早古生代火山-沉積地層中發育酸性火山巖和奧陶紀深成巖組合,及晚二疊世、早三疊世、中—晚侏羅世火山-深成巖組合.奧廖克馬(Olekma)花崗巖、索朗索夫(Solontsov)巖套和克里斯托弗(Krestovy)雜巖之間為侵入關系,3 個雜巖體的年齡都被確定為早古生代.輝長巖的K-Ar,Pb-Pb 和Sm-Nd 測年為462~360 Ma;奧廖克馬花崗巖測年為488~361 Ma[25].
東段南側為額爾古納-瑪門地塊.晚前寒武紀和寒武紀沉積物經常形成古生代和中生代侵入體的頂部殘留物,或呈現為夾在年輕沉積組合之間的巖塊.晚前寒武紀—早古生代巖石組合由白云巖和含鎂碳酸鹽巖構成,高碳巖石以石墨為代表.在黑龍江上游,興華和塔西地區出露新太古代角閃巖相的變質巖和含鐵石英巖.在興華渡口地區出露石榴石夕線石黑云母片麻巖和含鐵石英巖.該地塊發育中晚寒武世—奧陶紀花崗巖,其上的中、晚志留統含圖瓦貝生物群化石,泥盆系主要為陸源碎屑-碳酸鹽巖沉積,中生代地層主要是粗碎屑陸相雜砂巖.
1.1.4 西部地區東段褶皺帶內構造單元
鄂嫩地體呈巨大的雪球狀產出,屬大規模左行走滑斷裂帶內的構造形體.鄂嫩地體內的文德紀—早寒武世庫琳達蛇綠巖片和加積楔(O—S?),出露于泥盆紀—早三疊世濁積巖之中[27].鄂嫩地區的大比例尺地質調查,證實了鄂嫩巖套可能為里菲期變質巖,其上不整合覆蓋著含化石的中上泥盆統.鄂嫩地區的泥盆系以深水弧后盆地的碳酸鹽巖、火山-陸源碎屑巖為主.下中石炭統的淺海沉積由砂巖、粉砂巖、礫巖和底礫巖以及少量流紋巖、英安巖和凝灰巖組成,不整合覆蓋在鄂嫩巖套和中泥盆統的下部巖層之上,這一特點與杭蓋-肯特-達斡爾濁積巖盆地的情況類同.下二疊統的淺海沉積不整合覆蓋在鄂嫩巖套和石炭系之上.上三疊統海相粗碎屑沉積不整合在下石炭統之上[7].
烏爾坎-額爾古納陸-陸碰撞帶位于鄂嫩地體東側,沿鄂嫩地體北緣斷裂帶向東延伸.中生代強烈的構造作用使增生楔狀體和里菲紀蛇綠巖組成的石勒喀(Shilka)蛇綠巖帶與較年輕的巖塊拼合在一起,構成“活化縫合帶”.混雜巖帶由蛇紋巖、變質輝長巖、綠片巖和碳酸鹽巖、綠泥石絹云母硅質片巖,夾砂巖和粉砂巖的碧玉巖構成,包括含蛇紋巖和藍片巖的混雜巖.早前寒武紀變質巖和花崗巖塊也出現在石勒喀蛇綠混雜巖帶內.石勒喀蛇綠巖帶向東,與土庫林格勒(Tukuringra)-德扎哥?。―zhagdin)蛇綠巖帶相連.值得注意的是,上覆的下二疊統海相地層中發現過特提斯生物群的類化石Fusulina,說明這里的石炭—二疊紀淺海向東也與特提斯海域相通.這與南部的內蒙古草原-吉林磐石褶皺系的特征類似.碰撞帶北側,毗鄰的色楞格-斯塔諾夫加里東褶皺帶上疊加了中生代紐克扎(Nyukzha)、屯古(Tungur)、霍勞德尼坎(Kholodnikan)、斯特列卡(Strelka)和滕達(Tynda)斷陷盆地.其中紐克扎斷陷盆地最大,斷陷盆地南北邊界一般為斷裂.斷陷盆地由早白堊世陸相含煤沉積充填,厚度為600 m(礫巖、含泥巖夾層的砂巖).白堊紀含煤地層不整合覆蓋在被侵蝕的新太古界黑云母片麻巖、黑云母綠泥石絹云母片巖、石英巖及碎裂的黑云母花崗巖之上[25].
碰撞帶南側,沿額爾古納地塊北緣和上黑龍江流域分布泥盆系,主要為碳酸鹽巖-陸源碎屑沉積巖系.以陸架沉積的灰巖、砂巖和粉砂巖為主,含豐富的海百合與腕足化石.額爾古納地塊南緣泥盆系的巖相特征與其類似.
1.1.5 西部地區及毗鄰區火山-深成巖帶
西部及毗鄰區的火山-深成巖帶主要有:安加拉-維季姆深成巖帶(C—P2),杭蓋巖基(P2—T1),肯特巖基(T3),疊加于安加拉-維季姆帶之上的蒙古-外貝加爾深成巖帶(T3),及同期疊加于杭蓋巖基之上的北蒙古巖基帶和南部的戈壁-阿爾泰巖基帶[12-13,28].
安哥拉-維季姆巖基帶位于東薩彥-貝加爾褶皺區,南鄰杭蓋-肯特-達斡爾濁積巖系,侵入西伯利亞克拉通及早古生代拼貼于克拉通的構造單元.該帶的花崗巖基主要由花崗閃長巖、黑云母花崗巖、淺色花崗巖、二長花崗巖、石英正長巖和正長巖組成.花崗巖鋯石U-Pb 年齡為(333~278.5)±2.4 Ma,全巖Rb-Sr 同位素年齡為(345~284)±21 Ma.εN(dt)值1.7~17.0.
安哥拉-維季姆巖基帶南部的晚石炭—早二疊世火山-深成巖帶組成與安哥拉-維季姆巖基類似,大部分巖漿巖屬于堿性系列,其中雙峰式堿性巖由正長巖、堿性和過堿性花崗巖與長英質火山巖構成,雙峰式巖墻群由粗面玄武巖、煌斑巖、正長斑巖、安山巖、粗面安山巖、粗面流紋巖和堿流巖構成.K 和Zr 含量高,Hf特征與板內玄武巖一致.長英質和鎂鐵質巖漿巖的εNd(t)值0.1~4.9.蘇努爾(Synnyr)裂谷的堿性巖Rb-Sr同位素年齡為(292~288)±5 Ma,賽鎮(Saizhen)裂谷的堿性巖U-Pb 鋯石年齡(294.5~306)±4 Ma.
杭蓋巖基帶位于蒙古-鄂霍次克褶皺帶西段,侵入杭蓋-肯特-達斡爾褶皺系的泥盆紀和石炭紀濁積巖系、扎布汗-蒙古微大陸的前寒武系,以及增生于西伯利亞克拉通南緣的新元古代—早古生代地質體.杭蓋巖基包含英云閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖,少量輝長巖和輝長閃長巖.由于杭蓋巖基的花崗巖屬于鈣堿性系列,具有I 型花崗巖地球化學屬性特點,近于含角閃石鈣堿性花崗巖,常被認為形成于俯沖帶上方的活動大陸邊緣.杭蓋巖基的花崗巖U-Pb 鋯石年齡為(261~241.3)±1.5 Ma.礦物和全巖Rb-Sr 同位素年齡及Ar40/Ar39年齡為(241~234)±5 Ma[29].杭蓋巖基的外圍被北蒙古和戈壁-阿爾泰深成巖帶環繞,由雙峰式火山巖系(玄武巖、堿流巖、堿性流紋巖、粗面安山巖和粗面流紋巖)和堿性侵入巖組成.汗(Khan)-胡亥(Khuhey)堿流巖和粗面安山巖位于北蒙古帶,全巖Rb-Sr 同位素年齡為264±4 Ma.
Jahn 等[30]對此巖漿活動時間和巖基的體量認為,像杭蓋巖基這樣的花崗巖基是不可能僅通過俯沖過程形成的.因此,提出蒙古地殼的玄武巖底侵模式,認為碰撞后的地殼伸展是該花崗巖漿形成的主要機制,并將杭蓋巖基作為造山后的板內巖漿作用實例進行描述[30].Landman 等[31]的研究結果與Jahn 等[30]對杭蓋巖基的解釋一致,認為杭蓋巖基形成于板內環境,屬俯沖完成后的地殼伸展產物.晚二疊世—早三疊世巖基帶與早期構造單元之間的相互關系,揭示了侵入巖基具有拼合后的構造屬性(圖2).

圖2 薩彥-外貝加爾褶皺區晚古生代—中生代構造巖漿帶分布略圖(據文獻[29]修改)Fig.2 Distribution of the Late Paleozoic-Mesozoic tectonomagmatic belt in Sayan-Transbaikal fold zone(Modified from Reference[29])
肯特巖基帶是北-中蒙古晚三疊世最大的侵入巖單元.肯特巖基與杭蓋巖基一樣,也侵入了杭蓋-肯特盆地的濁積巖系及早古生代增生于西伯利亞克拉通的晚新元古代—寒武紀雜巖.肯特巖基以含鈣堿性花崗閃長巖和花崗巖為主,輝長巖、閃長巖、斜長花崗巖、英云閃長巖、奧長花崗巖和淺色花崗巖次之.花崗巖的鋯石U-Pb 年齡范圍在(207.0~227)±8 Ma,全巖Rb-Sr同位素年齡(206.2~210.7)±0.3 Ma.西部和南部北戈壁帶堿性巖和閃長巖的閃石Ar-Ar 年齡為(208~221)±5 Ma,鋯石年齡為(228~229)±6 Ma[30].雙峰式火山巖系列(玄武巖、粗面玄武巖、流紋巖、粗面英安巖、粗面流紋巖和堿性流紋巖)和堿性侵入巖中所有花崗巖、正長巖和長英質火山巖均表現為A 型花崗巖地球化學特征[30].粗面玄武巖和玄武質粗面安山巖的特征接近板內玄武巖的化學成分.
杭蓋-肯特-達斡爾褶皺帶附近發育的晚二疊世—中三疊世鈣堿性花崗巖、堿性花崗巖和雙峰式火山巖帶,圍繞杭蓋巖基產出.晚侏羅世雙峰式火山巖的發育,伴隨半地塹和變質核雜巖的形成.雙峰式伊策圖(Ichetuy)雜巖包括玄武巖、粗面玄武巖、玄武粗面安山巖、粗面流紋巖和堿性流紋巖[29],與西西伯利亞加里東—海西期褶皺基底之上的巨大裂谷系發展同步[32].
東部地區,根據地質結構特點依然可分為東、西兩段,即古生代和中生代兩個時段.西段指烏爾坎-額爾古納陸-陸碰撞帶以東,到鄂霍次克海口的上黑龍江-珊塔爾島地區.古生代褶皺系的構成,北部為阿爾丹-斯塔諾夫地盾,中部為上黑龍江-珊塔爾海西褶皺帶,南部為額爾古納-瑪門和佳木斯-興凱陸塊群.在古生代褶皺帶之上,由北向南疊加發育了中晚侏羅世—早白堊世的阿爾丹斷陷盆地帶、斯塔諾夫巖漿弧、烏達火山巖帶、上黑龍江前陸盆地逆沖褶皺帶.東段為鄂霍次克海微板塊與威爾霍揚斯克褶皺區南部陸塊群之間的中生代烏達-穆爾加-科利亞克陸緣逆沖褶皺帶.
東部地區西段的古生代褶皺帶地質特點和演化進程與西部地區類似,且發育二疊紀磨拉石.其上疊加的中生代構造格架的形成,與東段的烏達-穆爾加-科利亞克陸緣褶皺逆沖帶構造發展基本同步,反映了大陸板塊與庫拉、法拉隆洋和伊澤納奇洋盆及鄂霍次克海微板塊之間的相互作用過程.
1.2.1 東部地區西段毗鄰構造單元
東部地區西段毗鄰區構造單元,包括北部的阿爾丹-斯塔諾夫花崗綠巖區,南部的額爾古納-瑪門和布列亞-佳木斯地塊群.由于經歷了晚新元古代—奧陶紀、志留紀—二疊紀和中生代多期構造演化的疊加,其大地構造單元的結構復雜.
北部的阿爾丹地盾主體為花崗綠巖區[25],變質雜巖主要為麻粒巖和斜長角閃巖,其次為綠片巖相.通常認為麻粒巖相變質作用主要發生在古元古代,最古老的復合體(2.6 Ga)為花崗巖-綠巖組合.由于深部逆沖斷裂,構造推覆體與不同時代的大型走滑斷層切割,地盾被分為奧廖克馬、巴托姆加(Batomga)和斯塔諾夫花崗巖-綠巖區,以及阿爾丹麻粒巖-片麻巖區.
南部的陸塊群主要由額爾古納-瑪門、布列亞-佳木斯-興凱地塊構成.在陸塊的結合帶,常見含可與薩彥-阿爾泰大區對比的早中寒武世古杯和西伯利亞型三葉蟲化石的灰巖塊體.額爾古納-瑪門地塊發育晚前寒武系—下寒武統.晚前寒武系由白云巖和碳酸鎂巖石(如菱鎂礦)構成,高碳質巖石以石墨為代表,瑪門地區發育文德紀沉積.上寒武統沉積物常形成古生代或中生代侵入體的殘余部分,或夾在年輕沉積組合之間,或與逆沖斷裂帶一起產出.
邊緣拗陷沉積的志留系、泥盆系和下石炭統由陸源碎屑巖碳酸鹽巖地層組成,以石英砂巖、粉砂巖、黏土頁巖和含腕足動物(圖瓦貝)、三葉蟲、珊瑚為主的灰巖占優勢,與下伏地層之間普遍存在角度不整合.志留紀缺少火山活動產物,顯示早古生代晚期為被動大陸邊緣環境.奧樂道(Oldoy)和嘎戈(Gag)-薩嘎言(Sagayan)邊緣拗陷,最完整的組合為志留、泥盆系和下石炭統.早—晚二疊世沉積陸相地層及晚二疊或早三疊世陸相火山活動與構造活化有關[25].
1.2.2 北部上疊的中晚侏羅世—早白堊世陸緣活動帶
疊加在阿爾丹-斯塔諾夫花崗綠巖帶之上的中生代陸緣活動帶,屬烏達-穆爾加陸緣活動帶的一部分.由北向南分別為阿爾丹斷陷盆地帶、斯塔諾夫深成巖帶和烏達火山巖帶[25].
阿爾丹弧后盆地帶位于阿爾丹-斯坦諾夫地盾的阿爾丹麻粒巖-片麻巖地區,占地25 000 km2,包括丘利曼(Chulman)、伊圖姆德扎(Ytymdzha)和土克(Toko)3 個斷陷盆地,主要發育侏羅紀—早白堊世初的陸源含煤建造,厚度3 500~4 500 m.所有的斷陷盆地都具箕狀結構,南部為陡峭的近斷層邊緣,北部則為平緩的沉積邊緣.在斷陷盆地南緣,可觀察到中生代含煤沉積的最大厚度,且不整合在太古宇—元古宇結晶基底和里菲紀—寒武紀地層之上.
斯塔諾夫深成巖帶,出露寬度100~200 km,長1 000 km,包括圖庫林格瑞(Tukuringry)花崗巖、斯塔諾夫雜巖(142~138 Ma)、塔克薩坎?。═aksakandin)的S 型二云母花崗巖(133 Ma)、淺色花崗巖-花崗閃長巖基(127 Ma)和鈣堿系列火山巖.總體包含英云閃長巖-斜長花崗巖、閃長巖-花崗閃長巖、二長巖-花崗巖-花崗閃長巖和二長巖-正長巖-花崗巖組合序列.深成巖帶形成的最后階段,伴隨花崗正長巖-斑巖侵入體(101 Ma)和鉀玄巖等小脈巖群的產出.
烏達-斯塔諾夫火山巖帶寬100~120 km,沿北東方向可追蹤1 000 km,主要由熔巖、凝灰巖、玄武巖和安山巖構成,與陸相碎屑巖交替發育.剖面上部以熔巖和英安質凝灰巖、流紋巖和凝灰巖為代表,并被含貝里阿斯—瓦蘭今期植物化石的粗碎屑巖不整合覆蓋.這個火山巖帶的年齡一般確定為晚侏羅紀或晚侏羅紀—早白堊世,可能包含早、中侏羅世.火山巖的K-Ar 年齡為118~176 Ma.侵入巖以花崗閃長巖為代表,閃長巖、花崗巖、輝長閃長巖和輝長巖的K-Ar 年齡為150~190 Ma.
斯塔諾夫南、北的兩個火山帶,一般下部為熔巖、火山碎屑巖和安山凝灰巖,上部為流紋英安巖-流紋巖,頂部為安山巖-玄武巖和安山巖屬鈣堿系列,形成時代為早白堊世阿普特期.
1.2.3 南部上疊的上黑龍江中晚侏羅世—早白堊世前陸盆地
上黑龍江前陸盆地主體由前中生代變質巖基底、中—晚侏羅世淺?!懴喑练e巖和早白堊世火山-火山碎屑巖3 部分組成.中、上侏羅統沉積巖和下白堊統火山-沉積巖為兩套蓋層.盆地內,早期沉積了上侏羅統繡峰組、二十二站組、額木爾河組和開庫康組陸源碎屑巖,各期地層間未見大規模的不整合.在盆地中南部,被早白堊世火山巖角度不整合覆蓋.晚侏羅世,盆地的主體構造格局呈近東西向展布,具有南北高、中部低的分帶構造特征.這一時期形成了近東西向的基底斷裂和局部地區北東向斷裂,控制了晚侏羅世—早白堊世初前陸盆地沉積.漠河西部見下泥盆統霍龍門組變質長石石英砂巖、絹云母板巖夾泥灰巖、千枚狀細砂粉砂巖、泥灰巖,及泥鰍河組淺海相粉砂巖夾生物碎屑灰巖、結晶灰巖,呈“飛來峰”逆掩于中侏羅統之上.發育額木爾河群沖積扇相、河-湖相沉積.晚侏羅世—早白堊世期間,發生了由北向南的逆沖推覆作用,并形成大型走滑斷裂.
在俄羅斯境內,中、上侏羅統為陸相含煤沉積,上侏羅—下白堊統以雜砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、煤質泥巖和煤層為代表,總厚度從3 500~5 700 m 不等.中生代沉積蓋層與古生代和古陸塊基底之間為角度不整合.
1.2.4 東部地區褶皺帶內構造單元
東部地區,蒙古-鄂霍次克褶皺系由西段的上黑龍江-珊塔爾晚古生代—中生代褶皺帶和東段的烏達-馬佳爾中生代褶皺帶兩部分構成.
上黑龍江-珊塔爾褶皺帶也是一個多期疊加屬性的褶皺帶.褶皺帶在俄羅斯遠東地區被劃分為:西部的土庫林格勒-彥坎(Yankan)、溫雅(Unya)-包姆(Bom)、圖 克 斯(Tuksii)、蘭(Lan)、色 楞 德 扎(Selendzha)-科比(Kerbi)帶,東部的烏爾班(Ulban)、尼蘭(Nilan)、歐米爾?。∣meldin)帶,及珊塔爾海西褶皺帶的嘎拉姆(Galam)、圖古爾(Tugur)和圖依(Tuy)亞帶[25].
土庫林格勒-彥坎帶由藍閃石片巖帶和綠片巖相變質的火山-硅質-陸源碎屑建造構成.根據灰巖所含海百合及珊瑚化石,地層時代被確定為志留和泥盆紀.還發現含典型的晚前寒武紀—早寒武世的微體古植物化石的巖片.蛇綠巖由蛇紋巖、變質輝長巖、綠片巖、綠泥絹云石英片巖,夾砂巖和粉砂巖的碧玉組成.由于含中泥盆世早期的珊瑚,將該變質巖整體作為志留系—泥盆系.下部火山硅質頁巖組合與鄂嫩地體的同期地層組合特征類似.北部碳酸鹽巖沉積中,含早二疊世類和珊瑚.溫雅-包姆帶由上二疊統,上三疊統和下、上侏羅統組成.上二疊統巖性包括雜砂巖、復成分砂巖、粉砂巖和黏土板巖,夾底礫巖透鏡體.上三疊統發育厚層砂巖、粉砂巖、黏土頁巖,少量底礫巖、基性火山巖、硅質頁巖夾層和滑塌礫巖透鏡體.下侏羅統為砂巖夾粉砂巖和凝灰巖,上侏羅統為復理石沉積含少量底礫巖.圖克斯帶由上石炭統不均勻變質粉砂巖、泥質頁巖和含少量微晶石英的砂巖、灰巖和粗碎屑巖夾層構成.中部為千枚巖、綠片巖、硅質黏土巖和硅質頁巖,偶爾夾赤鐵礦、磁鐵礦和石灰巖.上二疊統為粉砂巖、砂巖和夾少量基性火山巖、硅質凝灰巖和粗碎屑夾層的泥質頁巖.蘭帶的中泥盆統發育含腕足、珊瑚和海百合化石的陸緣碎屑沉積,包括粉砂巖、砂巖夾少量沉積礫巖、基性火山巖、碧玉、石灰巖和赤鐵礦,及灰巖滑塌堆積和水下滑動角礫巖.石炭系由粉砂巖,含苔蘚蟲、腕足和海百合化石的砂巖,玄武巖和玄武凝灰巖,底礫巖和水下滑動礫巖構成.中石炭統廣泛分布砂巖和灰巖塊,灰巖塊中發現早寒武世古杯類和志留紀珊瑚化石.上二疊統由流紋巖、玄武巖、玄武凝灰巖、雜砂巖、底礫巖和夾少量玄武巖的粉砂巖構成.上三疊統由砂巖、粉砂巖、黏土頁巖夾少量底礫巖、基性火山巖、硅質頁巖夾層和水下滑動礫巖的透鏡體組成.下侏羅統為砂巖和夾粉砂巖的凝灰巖,上侏羅統為含少量底礫巖的復理石沉積.色楞德扎-科比帶由不同時代、不同變形風格和變質程度的構造雜巖構成.最老的變質建造出露于布列亞河右岸,為著名的索菲亞穹隆.從穹隆頂部到邊緣,變質程度逐漸降低.頂部的黑色泥質和凝灰質巖層含微體古生物化石,具有早寒武世底部生物帶的特點,下部變質巖系可能屬于晚前寒武紀(文德紀和上里菲期).在尼蘭河盆地的科比東部地區,出露含晚二疊世微體古生物化石的灰巖,并發育少量基性火山巖和硅泥質頁巖夾層,大的透鏡狀巖片長6.6 km,寬1.2 km,保存古生物化石和混雜堆積.
烏爾班、尼蘭和歐米爾丁帶,烏爾班剖面的上三疊統和侏羅系主要為砂巖和粉砂巖,少量韻律層硅質巖和黏土巖.尼蘭帶南側為帕烏坎(Paukan)斷裂帶,北部與色楞德扎-科比帶和梅瓦尚(Mevachan)帶鄰接.剖面底部由下泥盆統沉積巖組成,發育石英巖、長石砂巖和復成分砂巖,偶夾凝灰質黏土巖、鈉長石石英片巖和灰巖.色楞德扎-科比帶斷裂帶內形成頁巖和構造塊體帶.灰巖和陸源碎屑巖層中獲得大量泥盆紀埃姆斯期的珊瑚、腕足和海百合化石.底礫巖、粉砂巖、砂巖含少量晚二疊世腕足.在孤立的塊狀砂巖透鏡體中,鑒定出石炭紀腕足化石.底礫巖中發現來自布列亞雜巖和花崗斑巖、流紋巖的碎屑.歐米爾丁帶發育的晚三疊紀沉積層與色楞德扎-科比帶古生代的變形風格不協調,證明中生代地層疊加在古生代褶皺基底之上.
海西褶皺帶的嘎拉姆亞帶沿烏達-珊塔爾帶北西邊界分布,從舍夫利河(Shevli)流域到大珊塔爾群島北部,剖面下部由寒武系組成,含豐富的古杯類、藻類、微古植物、無絞腕足和三葉蟲化石.上、下寒武統剖面以硅質和硅質-黏土質巖石占主導,含豐富放射蟲化石,碳酸鹽巖透鏡體有的長9 km.最大巖塊為碧玉和基性火山巖夾層,出露長達14 km.在Ir 和Nimi 地區的中-上寒武統被描述為生物礁,磷塊巖礦床的成因類似海山.寒武系露頭的西北部,志留系火山巖、硅質-黏土巖和陸源碎屑巖厚達6 000 m,含少量腕足、海百合莖、珊瑚等動物化石.二疊系海相和近岸相沉積大約3 400 m,不整合在寒武系之上,泥盆系逆沖在二疊系之上.含晚二疊世植物化石的兩個大的沉積韻律都以粗碎屑巖開始,以云母砂巖和粉砂巖結束,其中含寒武紀碧玉及少量藻類和微體古植物化石的石灰巖碎塊非常普遍,整體沉積特征為磨拉石建造.圖古爾亞帶的泥盆系為滑塌堆積,發育“塊狀角礫巖”,在砂巖和凝灰巖基質中,含灰巖、硅質巖以及粉砂質、凝灰質砂巖巖塊,個別灰巖塊含早寒武世古杯和三葉蟲化石.下石炭統為基性火山巖、碧玉、砂巖和粉砂巖.圖依亞帶,下部為含早中寒武世古杯類、藻類、微體植物化石、少量三葉蟲和無絞腕足的灰巖、白云巖、碧玉和基性火山巖,厚約3 500 m.志留系由黏土頁巖、硅質黏土頁巖和硅質巖、砂巖、粉砂巖、粗碎屑夾層和石灰巖滑塌沉積組成,約2 600 m 厚.下泥盆統由砂巖、粉砂巖、硅質和硅質黏土巖,含黏土錳鐵礦、錳礦夾層及基性火山巖組成,約4 300 m 厚,形成一個緊密褶皺的構造推覆體.大約9 000 m 厚的剖面上部,由中—上泥盆統和下石炭統的砂巖和粉砂巖組成,含少量硅質和硅質黏土巖層.中泥盆統含珊瑚和海百合化石,上泥盆統和下石炭統含印痕和炭化的植物化石.
古生代構造雜巖復合體在蘭帶、圖克斯帶、彥坎-土庫力格勒帶、色楞德扎-科比帶和尼蘭帶,以及烏達-珊塔爾海西褶皺帶廣泛分布.這個構造帶被解釋為分隔西伯利亞與中國北部陸塊群的紅海型海底裂陷槽鏈.最完整的古生代剖面,下部是厚層火山硅質巖-碳酸鹽巖和標志著地殼伸展階段的火山硅質巖-陸源碎屑巖交替出現,碎屑來源于古大陸邊緣.剖面的上部,通常由厚層復理石型砂巖和硅質巖構成.在烏達-珊塔爾群島和蘭帶,古生代剖面發育有完整的二疊紀典型磨拉石沉積.
褶皺帶內上疊的中生代構造單元主要有烏達拗陷、陶魯姆(Torom)拗陷和烏達-上結雅(Verkhnezeya)拗陷.其中,陶魯姆和烏達拗陷不整合在褶皺的晚古生代烏達-珊塔爾和蘭帶之上,屬西伯利亞古陸南緣的淺水陸架沉積.陶魯姆拗陷沉積從早三疊世卡尼期開始,上疊在蒙古-鄂霍次克構造帶和早期固結地質體上.盆地演化分為晚三疊—中侏羅世和晚侏羅世—新生代兩個構造階段.蓋層(不包括火山巖)的總厚度為3 200~3 400 m.拗陷中心的交叉斷層和北東走向的左旋斷裂控制上白堊統火山巖蓋層和花崗巖侵入.烏達拗陷的覆蓋層厚度約為500 m,局部1000 m.澤龍(Zhelon)巖套(J3—K1)和包空(Bokon)巖套(K1)為含煤沉積.
烏達-上結雅中新生代沉積盆地位于西伯利亞陸臺東南邊緣的斯塔諾夫花崗綠巖區與蒙古-鄂霍次克褶皺帶的交界處.烏達和上結雅裂谷盆地被所謂的杜魯金(Durugin)單元隔開,其基底埋深大約500 m.該盆地沿緯向延伸至烏達灣,大約500 km.根據其構造演化進程,可以劃分為烏達-上結雅中生代裂谷和上結雅新生代沉積拗陷兩個發展階段.
1.2.5 烏達-穆爾加-科利亞克褶皺逆沖帶
根據俄羅斯學者對烏達-穆爾加-科利亞克褶皺逆沖帶和鄂霍次克-楚科奇大陸邊緣火山巖帶重建的研究成果[25-26,33],該褶皺帶北側為北亞克拉通(由柯西金1964 年提出,特指包括西伯利亞克拉通東部至威爾霍揚斯克冒地槽褶皺帶和斯塔諾夫地塊區域),南側為鄂霍次克海微板塊.
該褶皺逆沖帶的結構構造,從下向上大體由3 部分組成.底部為變形的晚古生代—早中生代的火山沉積巖和海相沉積,不整合在北亞克拉通基底之上;中部為中侏羅—早白堊世變形洋殼和沉積物構成的加積楔、弧火山巖(陸緣弧或島?。?、火山碎屑巖及濁積巖系;頂部被早白堊世末—晚白堊世鄂霍次克-楚科奇大陸邊緣火山巖帶不整合覆蓋.橫向上,構造單元由北向南,分別為侏羅紀—早白堊世烏達-穆爾加火山-深成巖帶,晚侏羅世—早白堊世烏達-穆爾加弧前沉積和增生楔,早白堊世—晚白堊世增生楔和疊加的晚白堊世鄂霍次克-楚科奇大陸邊緣火山-深成巖帶.烏達-穆爾加-科利亞克陸緣褶皺逆沖帶,屬東北亞活動大陸邊緣構造格架的一部分.根據各段的地層結構和主要地質構造特點,可以將烏達-馬佳爾褶皺-逆沖帶分為烏達-皮亞金(Piyagin)、泰格諾斯(Taigonos)和彭支納(Penzhina)-阿納杜爾(Anadyr)3 段.
烏達-皮亞金段下部的晚侏羅世—早白堊世酸性火山-沉積巖夾凝灰巖(含植物化石)層(500~570 m),不整合在北亞克拉通蓋層(古生代—早中生代的變形火山沉積巖)之上.其上,不整合沉積了含早白堊世阿普特期—阿爾布期早期動、植物化石的酸性-中性火山巖、凝灰巖、碎屑巖和濁積巖(850~1 050 m).頂部被晚阿爾布期—晚白堊世的鄂霍次克-楚科奇陸緣火山帶不整合覆蓋.
泰格諾斯段的底部為晚古生代—早中生代島弧火山-碎屑巖沉積.下部不整合沉積著晚侏羅世—早白堊世(貝里阿斯—瓦蘭今期)的酸性-中性火山巖、凝灰巖(300~4 500 m,含動物和植物化石)以及早白堊世歐特里夫期碎屑巖夾凝灰巖.上部為早白堊世巴雷姆—阿普特—阿爾布期碎屑沉積(含植物化石).頂部被晚阿爾布期—晚白堊世的鄂霍次克-楚科奇陸緣火山巖帶不整合覆蓋.弧前盆地為濁積巖、礫巖和碎屑巖夾灰巖(800~2 000 m);下部為變形蛇綠巖,增生楔以滑塌堆積、濁積巖夾凝灰巖(400~1 200 m)、玄武巖和遠洋燧石(20~60 m)為主.
彭支納-阿納杜爾段由北、中、南部3 個亞帶構成.北亞帶,下部為瓦蘭今—巴雷姆期酸性-基性火山巖夾凝灰巖(2 000~2 500 m),上部為早白堊世阿普特—阿爾布期碎屑巖夾凝灰巖(1 500~2 000 m),與下伏地層之間為不整合接觸.中亞帶,底部為晚古生代的島弧雜巖與增生楔雜巖,中部為貝里阿期—瓦蘭今期火山巖(600~1 200 m)、歐特里夫—巴雷姆期酸性火山-沉積巖(1 000~1 600 m),上部為阿普特期—阿爾布期細碎屑巖(含動、植物化石)和礫巖沉積,與下伏地層之間為不整合接觸.南亞帶,底部為變形洋殼,其上為瓦蘭今期—貝里阿斯期濁積巖夾碎屑巖和凝灰巖(500~700 m);中部為歐特里夫期—巴雷姆期濁積巖夾凝灰巖(900~1 400 m);上部為早白堊世阿普特—阿爾布期濁積巖(2 000~2 500 m,含動物化石).上述3 個帶的頂部,均被鄂霍次克-楚科奇陸緣火山巖帶不整合覆蓋.
鄂霍次克-楚科奇火山帶:晚白堊世的陸緣火山巖帶覆蓋在平緩的、未變質的下白堊統礫巖和砂巖(含煤層)之上.煤層中富含植物化石和孢粉組合,給出的火山活動時段從早白堊世(裸子植物和蕨類植物)晚期到晚白堊世(被子植物和花粉).
根據鄂霍次克-楚科奇火山帶活動時段的特征[33],弧火山-深成巖帶前鋒,從阿爾布期—塞諾曼期的內帶(向海側的泰格諾斯巖基帶和馬加丹巖基帶),向西北方向(向陸側)的康尼亞克期—圣通期—坎潘期阿爾曼火山和馬爾他-奧拉火山區的外帶遷移.泰格諾斯段未變形花崗巖帶的鋯石U-Pb 年齡為(106.5±1.6)~(97.0±1.1)Ma 之間[33].馬加丹巖基中最年輕的侵入單元鋯石U-Pb 年齡分別為97.4±1.0 Ma 和96.8±1.2 Ma[34].下部火山巖Ar-Ar 同位素測年結果為(85.5±1.3)~(80.7±0.8)Ma,該年齡比生物地層、K-Ar 和Rb-Sr 測年給出的時代年輕.頂部玄武巖具有板內玄武巖地球化學屬性特點,測年為(77.5±11)~(74.0±1.2)Ma[33].這些測年數據表明,鄂霍次克-楚科奇火山帶內部的巖漿活動始于阿爾布期,持續到塞諾曼期;頂蓋玄武巖噴發活動為坎潘期—馬斯特里赫特期.海上地震反射剖面數據還顯示了古近紀和新近紀的伸展歷史[33].
錫霍特-阿林火山巖帶:晚白堊紀—古近紀的錫霍特-阿林陸緣火山巖,覆蓋在東亞大陸邊緣中、晚侏羅世和晚侏羅—早白堊世初期加積楔和弧碰撞花崗巖帶(132~100 Ma)之上.火山巖和侵入巖被劃分為4 個巖漿演化階段[35-36]:1)阿爾布期—塞諾曼期,近斷裂盆地玄武安山質火山巖噴發;2)土倫期(—圣通期,斑巖-流紋巖-英安巖噴發;3)馬斯特里赫特—丹麥期,中酸性-中性火山巖和火山口相熔巖;4)古近紀,雙峰式火山巖.
佐林[37]對布拉茨克—伊爾庫茨克—烏蘭巴托—溫都爾希勒(Undurshil)剖面的地震和重力數據進了詳細的分析,通過數值模型檢驗了低速層認知的可靠性.該剖面顯示,地殼中的低速層不僅存在于貝加爾湖裂谷帶之下,也存在于早古生代的薩彥-貝加爾湖,蒙古的古生代褶皺帶,早中生代的蒙古-鄂霍次克褶皺帶和西伯利亞地臺之下.通過建模分析,認為低速層反映了地殼演化過程中形成的不均勻性.低速層所標志的向南低角度逆沖與重力數據和地質現象是一致的.根據地震、重力和地質數據的綜合分析,推測這些低速層中的大多數對應于新生代大型逆沖斷裂,證明其形成與地殼的逆沖作用有關.大型逆沖斷裂估計長達數百千米.同時證明,多通道地震剖面可以用來驗證逆沖斷層的存在和確定深斷裂的幾何形狀[33].這與我們對蒙古-鄂霍次克褶皺帶及其以南地區的中生代構造背景認識也是一致的.
通過蒙古-鄂霍次克褶皺帶與古亞洲洋和古太平洋構造域構造演化進程的特征對比,蒙古-鄂霍次克褶皺帶的演化進程與大地構造屬性具有如下特征(圖3).
根據20 世紀80 年代以來的相關研究成果,可以概略地認為,古亞洲洋構造域新元古代—古生代的大地構造演化進程經歷了晚前寒武紀的克拉通分裂和前寒武紀變質地塊的匯聚,中間地塊的聚合,及其與西伯利亞等克拉通的增生和拼合歷史.晚前寒武紀,在西伯利亞古大陸南緣的薩彥-外貝加爾地區,形成中新元古代里菲紀褶皺帶和里菲紀晚期同造山期磨拉石.新元古代—寒武紀(1 000~500 Ma)是古亞洲洋域擴張和地幔均一化的主要時段[36].早—中奧陶世的伸展和洋盆收縮,形成由蛇綠巖、OPS、濁積巖系和火山-深成巖帶構成的弧-溝系統,以及由新元古代晚期—早古生代初期蛇綠巖及巖塊為主體構成的混雜巖[27].早加里東期,中間地塊與北部大陸邊緣增生拼合的構造-巖漿事件,致使晚奧陶世—早泥盆世地層與下伏地質體之間的廣泛角度不整合.
中晚志留—早泥盆世時期,西部從東準噶爾北緣的克拉麥里斷裂以南地區向北,到阿爾泰、蒙古-圖瓦地區,東部從東烏珠穆沁旗-伊爾施、黑河地區向東北,包括額爾古納-結雅地塊的廣大地區,廣泛發育含圖瓦貝生物群化石組合的陸源碎屑沉積,揭示了這一時期西伯利亞南部被動陸緣的巨大范圍.志留紀—泥盆紀的板塊匯聚-擠壓,形成碰撞帶和大型走滑斷裂.古縫合帶“活化”形成晚古生代的烏拉爾、奧博-齋桑、南蒙古-克魯倫[27]和南興安等分支洋盆,形成由古生代洋殼殘片和OPS,常伴隨晚新元古代—早古生代初期的蛇綠巖塊或古老變質巖塊一起構成的混雜巖.
晚古生代時期,古亞洲洋構造域的持續匯聚,伴隨復合造山區的大型走滑斷裂活動,形成早石炭世的深水沉積拗陷(如南蒙古帶的索郎克爾、中蒙古帶東端的莫爾根拗陷,發育早中石炭世細碧巖和深水放射蟲硅質巖).陸塊之間的碰撞拼合,導致北部安哥拉植物群為主的晚石炭—早二疊世沉積區,出現了華夏植物群脈羊齒分子.洋盆的閉合為含華夏植物群的華北型沉積地層在南興安“縫合帶”以北的發育創造了充分必要條件.晚二疊世,古亞洲洋構造域的大面積隆升成陸,致使安哥拉植物群和華夏植物群在東部地區大范圍混生.頻繁的海陸變遷,致使晚石炭世—二疊紀殘余海盆(多為陸表海盆地)中出現冷-暖水動物群的混生(如皺紋珊瑚和等).晚古生代(超碰撞時期),造山區以陸表海和大陸地殼的垂向增生和隆起環境為主,大范圍發育以雜砂巖為代表的陸源碎屑沉積,并在俄羅斯地臺和中朝-塔里木地臺之上形成與巨型復合造山區對應的巨型前陸盆地和晚二疊世磨拉石沉積[37-39].
Parfenov 認為[40],中—晚泥盆世大陸裂解,導致威爾霍揚斯克-科雷馬造山帶的一些大型地塊裂離于北亞克拉通,這些地塊構成了奧姆勒夫(Omulevka)和阿瑪隆(Omolon)復合地體,在晚古生代期間向外移動.在晚三疊世,它們又開始朝西伯利亞克拉通方向運動,同時,形成阿拉澤雅(Alazeya)-赫塔昌(Khetachan)、考尼(Koni)-穆爾加及其他一些島弧.說明古太平洋在東北亞地區的洋盆擴張,主要發生于中—晚泥盆、三疊紀和早侏羅世,這時間段與古亞洲構造域的晚古生代古陸間碰撞-超碰撞演化的時段大體同步.東北亞威爾霍揚斯克-楚科奇造山系的威爾霍揚斯克-科雷馬陸緣增生造山始于中—晚侏羅世,北美與歐亞大陸之間的碰撞造山完成于晚侏羅世—早白堊世初[25,41].
中、晚侏羅世—早白堊世初,由于庫拉-伊澤納奇洋殼的向北俯沖,在西伯利亞古陸東部的阿爾丹-斯塔諾夫地盾和陸緣晚古生代褶皺帶基礎上,活動大陸邊緣發育了晚侏羅—早白堊世阿爾丹-亞庫提弧后斷陷盆地和烏達-斯塔諾夫陸緣火山-深成巖帶.巨大的南北擠壓匯聚,導致蒙古-鄂霍次克褶皺系、蒙古-興安褶皺區上地殼的大范圍向南逆沖[33],在額爾古納-瑪門地塊的北緣,形成上黑龍江-漠河前陸盆地[18,42],在中國的冀北-遼西形成擠壓型沉積盆地[36],沿蒙古-鄂霍次克褶皺帶形成大型走滑斷裂帶和鄂嫩構造地體.
早白堊世中晚期,沿薩哈林—北海道—三波川一線發育的大陸邊緣俯沖帶的高壓變質帶發生構造折返[43-44],錫霍特-阿林中央斷裂伴隨花崗巖形成,且花崗巖類型由S 型逐漸轉為I 型,顯示了巖漿源逐漸變深的過程[45].在大陸邊緣地殼蠕散區,形成變質核雜巖、斷陷盆地群、雙峰式火山巖、A 型花崗巖、斷塊活動和大型左行走滑斷層[36,41,46].這些現象的同期出現,說明歐亞大陸與太平洋板塊之間的動力學系統發生了改變,這一改變極有可能與蒙古-鄂霍次克褶皺帶的閉合有關.
晚白堊世—新生代初期,是東亞陸緣造山系發展的重要階段.太平洋板塊動力學系統的轉變,太平洋板塊(包括鄂霍次克海微板塊)的向西俯沖,形成巨大的北東走向的錫霍特-阿林、鄂霍次克-楚科奇火山巖帶斜截,并疊加在蒙古-鄂霍次克褶皺帶之上,標志著蒙古-鄂霍次克褶皺系發展歷史的結束.隨后,鄂霍次克微板塊與歐亞大陸之間的碰撞,形成薩哈林-北海道碰撞造山帶.
將蒙古-鄂霍次克褶皺系置于古亞洲洋和濱太平洋構造域演化進程的對比分析(圖3),可以看出,該褶皺系屬于復合褶皺系,經歷了晚新元古代—奧陶紀、志留紀—二疊紀和中生代多期構造演化的疊加.褶皺系西部區和東部區(珊塔爾群島以西)的古生代構造演化進程,與古亞洲洋構造域的古生代構造演化進程基本一致.伴隨西西伯利亞巨型裂谷系的發展,疊加發育了晚三疊世—早侏羅世的大陸地殼裂解過程,形成一條向東斷續延伸的裂陷槽(或向東開口的海灣),外貝加爾巨型堿性巖帶和面向中生代太平洋的被動大陸邊緣.晚中生代的板塊匯聚,在亞洲東部邊緣形成以加積楔、混雜巖帶、滑塌堆積、火山-深成巖帶和弧后盆地為組合特征的活動大陸邊緣構造格架.
中晚侏羅—早白堊世期間,北美板塊與歐亞板塊之間的持續擠壓,伴隨著大陸內部的大型走滑斷裂活動,形成巨型眼球狀構造地體(鄂嫩地體).晚白堊世歐亞古大陸板塊東部陸緣區地殼向東蠕散,形成以變質核雜巖、斷陷盆地群、A 型花崗巖、雙峰式火山巖、大型走滑斷裂和斷塊活動為組合特征的構造-巖漿活化.
根據蒙古-鄂霍次克褶皺帶西部區和東部區的結構特征、構造-巖漿演化和屬性特征,筆者建議將經歷了晚新元古代—奧陶紀、志留紀—二疊紀和中生代多期構造演化疊加的構造帶,統稱為蒙古-鄂霍次克復合褶皺系.將以古亞洲洋構造演化進程為主體特征的西、東兩個區段,分別稱為杭蓋-肯特-達斡爾褶皺系和上黑龍江-珊塔爾褶皺系.將中生代時段發育的大型走滑斷裂系統、鄂嫩構造地體、亞庫提中晚侏羅—早白堊世弧后盆地帶、斯塔諾夫巖基帶和烏達火山-深成巖帶,以及繼續向東延伸的烏達-穆爾加-科利亞克褶皺逆沖帶,統稱為蒙古-鄂霍次克褶皺系.后者屬于復合褶皺系的中生代部分,其地質構造演化歷史與東亞濱太平洋活動大陸邊緣演化進程相關.
早白堊世晚期—晚白堊世早期,由于鄂霍次克海微板塊、菲律賓海板塊及太平洋板塊向歐亞大陸板塊之下的斜俯沖作用,蒙古-鄂霍次克復合褶皺系閉合,伴隨亞洲東緣大陸邊緣的隆升、走滑系統發育和俯沖帶的折返.晚白堊世,錫霍特-阿林、鄂霍次克-楚科奇大陸邊緣火山巖帶斜截,并疊加在蒙古-鄂霍次克復合褶皺系之上,標志著蒙古-鄂霍次克復合褶皺系構造演化的結束.
綜上所述,蒙古-鄂霍次克構造帶是一條多期復合型褶皺系,其形成于晚新元古代—中生代早白堊世初期.晚新元古代—古生代時期的構造演化特點與古亞洲洋構造域的演化進程基本同步,揭示了西伯利亞古板塊在晚新元古代—早古生代的向南增生,以及古縫合帶在晚古生代期間的活化和閉合過程.在此基礎上,疊加了早中生代的大陸裂解、東北亞活動大陸邊緣中生代構造演化進程的影響以及早白堊世晚期的構造-巖漿活化,致使蒙古-鄂霍次克褶皺帶形成南北分帶、東西分段,以及構造-巖漿活動由西向東逐漸變新的宏觀格架與地質結構特點.