大兴安岭北段演化历史

【摘要】：大兴安岭地区位于中亚造山带东段,是中国东北地区的典型地貌标志,经历了复杂的微板块拼贴过程和中生代不同构造体系叠加与改造,其演化历史和中生代隆升机制至今仍存在争议。而该区域出露的大面积变质变形“古老基底”岩石和经历的多期次中生代岩浆事件,是揭示大兴安岭地区演化,尤其是中生代以来隆升历史的关键。本文以出露于大兴安岭北段的科洛杂岩为研究对象,综合分析科洛杂岩的宏微观变形特征、石英EBSD组构、锆石U-Pb年代学、地球化学、运动学和流变学等测试结果,查明科洛杂岩原岩属性和构造变形期次,以期探讨大兴安岭的演化历史和隆升机制,进而为揭示中国东北地区中生代多构造域叠加与改造过程提供更多的地质证据。研究结果显示科洛杂岩并不是兴安地块前寒武纪或前奥陶纪的变质基底,而是由不同时代岩石组成的“杂岩”。岩体可能最早形成于早石炭世(337 Ma),随后经历了早二叠世至中侏罗世(299.0～175.5 Ma)多期岩浆事件,最终被晚侏罗世(152.0～157.7 Ma)和早白垩世中晚期(118.3 Ma)的岩浆、构造活动叠加与改造。在地球化学组成上,早二叠世花岗质糜棱岩具有较高的Si O_2、Al_2O_3和全碱含量,较低的Mg O、TFe O、Ni和Co含量,指示其初始岩浆来源于地壳物质的部分熔融,岩石可能形成于兴安地块与松嫩地块碰撞后的伸展环境。早中生代花岗质糜棱岩和花岗质片麻岩均具有较高的Si O_2、Al_2O_3和全碱含量,显示准铝质-过铝质和高钾钙碱性特征,样品相对富集大离子亲石元素(Ba、Rb、Cs、K等)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、P、Ti等)和重稀土元素,具有较低的Cr、Co、Ni和Mg O含量,暗示其初始岩浆来自地壳物质的部分熔融,岩石可能形成于蒙古-鄂霍茨克洋南向俯冲引起的活动大陆边缘构造背景。详细的宏微观构造解析,识别出明显的两期变形事件,分别发生于晚侏罗世(152.0～157.7 Ma)和早白垩世中晚期(118.3 Ma)。早期变形为NW-SE挤压引起的SW向左旋剪切变形,属于中高温变形(500～600℃),主要发育于中、下地壳的深部韧性体系。变形具有相对较快的应变速率(4.48×10~(-12)～8.74×10~(-15) s~(-1)),以纯剪作用和单剪作用共同主导的一般剪切为主,变形岩石主要为SL和S构造岩。晚期变形为NW-SE伸展引起的双向伸展滑脱变形,变形温度(300～400℃)和应变速率(1.20×10~(-14)～4.54×10~(-20) s~(-1))明显降低,主要发育于浅部地壳的韧性体系。变形岩石主要为L=S构造岩,形成于以纯剪切为主的一般剪切作用。两期变形的变形时代、变形特征和变形机制均表现出明显差异,暗示两者可能形成于不同的大地构造背景。综合前人研究成果,本文认为早期晚侏罗世变形与蒙古-鄂霍茨克洋南向俯冲、闭合作用有关,此时岩石圈处于挤压增厚状态,伴随着深部岩浆侵位,区域开始隆升。而晚期早白垩世变形则是受到蒙古-鄂霍茨克洋闭合后伸展和古太平洋板块俯冲后撤作用的叠加影响,区域岩石圈大规模减薄,岩浆侵位,引发大兴安岭地区持续隆升。