小兴安岭-张广才岭“元古代”东风山群和塔东群变质作用及其地球动力学背景

The Dongfengshan and Tadong groups, previously considered as the most important ‘Proterozoic’ geological units in NE China, are located in the eastern margin of the Songnen–Zhangguangcai Range Massif. The identification of the metamorphic units with different properties and different types of metamorphisms with different times within them is the key to reveal the tectonic attribution of the Songnen–Zhangguangcai Range Massif and regional tectonic evolution. Based on the petrology, mineralogy, geochronology and geochemistry of metamorphic rocks from the Dongfengshan and Tadong groups, this program ① ascertains the petrogenesis of these rocks and the relationship between different types of the rock associations; ② determines not only their protolith nature and formation ages, and metamorphic type, time and P-T condition, but also the spatial-temporal evolution of different metamorphic units; and ③ reveals the protolith formation and nature of metamorphisms of these two groups. Combined with the regional magmatism, sedimentation, and tectonic evolution history, this program finally reveals the geodynamic setting of the metamorphisms within the Dongfengshan and Tadong groups, and further constrains the regional geological evolutionary history.

东风山群和塔东群位于松嫩-张广才岭地块东缘，作为该地块最重要的所谓“早期”地质单元，它们当中不同性质变质单元的识别和不同时代、不同变质作用类型的确定，是揭示松嫩-张广才岭地块的构造属性和区域构造演化历史的关键。本项目拟通过系统的岩石学、矿物学、年代学和地球化学等研究，查明东风山群和塔东群的岩石成因类型与组合关系，确定不同变质单元的原岩性质、原岩时代、变质作用类型、变质时代、变质温压条件及其时空演化规律，揭示东风山群和塔东群原岩建造和变质作用性质。结合区域岩浆作用、沉积作用以及区域构造演化历史的研究，最终揭示东风山群和塔东群变质作用的地球动力学背景，为区域地质演化提供重要约束。

东风山群和塔东群原岩性质和变质作用特征是揭示松嫩-张广才岭地块基底构造属性以及前中生代构造演化历史的关键。通过地质学、岩石学、矿物学、年代学和地球化学研究，确定东风山群和塔东群至少存在新元古代片麻状花岗质岩石、早古生代片麻状花岗岩、早古生代变基性火成岩、晚古生代变质表壳岩和早中生代低温动力变质岩五套岩石组合，基于此建议将“元古代”东风山群和塔东群解体。对新元古代片麻状花岗质岩石的研究表明，该期岩浆作用可以分为929～927Ma、917～911Ma、895～894Ma、841Ma四个阶段，它们完整地记录了一个与陆块汇聚、碰撞以及碰撞后加厚地壳裂解有关的地球动力学过程，暗示松嫩-张广才岭地块参与了Rodinia超大陆聚合与裂解过程并与塔里木克拉通具有构造亲缘性。对早古生代片麻状花岗岩的研究表明，其岩浆结晶年龄为500～479Ma，原生岩浆起源于古元古代地壳的部分熔融，表明松嫩-张广才岭地块可能存在古元古代结晶基底。结合在新元古代花岗质岩石和变基性火成岩中所获得的546～481Ma的变质年龄，可以确认松嫩-张广才岭地块与佳木斯地块共同经历了泛非期构造-热事件。对东风山群和塔东群中含石榴石的云母片岩、黑云母片麻岩和斜长角闪岩等代表性岩石类型的研究表明，其原岩主体为一套形成于岛弧或活动大陆边缘环境下的早古生代（497Ma）火山-沉积岩系，变质时代为260～251Ma，变质P-T范围为592～630℃和5.5～7.1kb，地热梯度为25～30℃/km，揭示出松嫩-张广才岭地块东部晚二叠世中压型绿帘角闪岩相-低角闪岩相变质作用的存在。结合前人研究成果认为晚二叠世中压型变质作用形成于华北板块与西伯利亚板块拼合碰撞的地球动力学背景，该期变质作用标志着古亚洲洋东段的最终闭合。上述成果对研究Rodinia超大陆的聚合与裂解过程、泛非期构造-热事件在东北地区的表现以及古亚洲洋东段的构造演化历史具有重要意义。