黑龍江東部中-新生代盆地演化

張興洲，馬志紅

（吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061）

黑龍江東部中-新生代盆地演化

張興洲，馬志紅

（吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061）

黑龍江省東部中-新生代盆地基底由佳木斯地塊和完達(dá)山地體復(fù)合而成.佳木斯地塊以加里東期變質(zhì)巖及花崗巖為主，東緣發(fā)育晚古生代和早中生代大陸邊緣沉積.完達(dá)山地體在中-晚侏羅世就位在佳木斯地塊東緣，并在早白堊世早期逆沖到佳木斯地塊之上，形成具有前陸盆地性質(zhì)的大三江盆地.大三江盆地在早白堊世晚期遭受逆沖、走滑構(gòu)造改造.敦密斷裂以北的諸多盆地均屬大三江盆地改造后的殘余盆地.這些殘余盆地和完達(dá)山地體之下可能存在隱伏的晚古生代和早中生代大陸邊緣沉積.三江盆地東部是古近紀(jì)斷陷的主要發(fā)育區(qū)，可能存在一與佳依地塹平行的深斷陷.隱伏的大陸邊緣沉積和斷陷是值得重視的油氣勘探領(lǐng)域.

中-新生代盆地；大三江盆地；黑龍江省東部

黑龍江省東部是我國(guó)東北地區(qū)中—小型盆地集中分布區(qū)域，也是我國(guó)重要的煤炭、石油、天然氣和油頁(yè)巖等多種能源資源集中區(qū).該區(qū)西以佳-依斷裂帶為界與松遼盆地毗鄰，南以敦-密斷裂帶為界與延邊盆地群相鄰.區(qū)內(nèi)面積大于2000 km2以上的盆地有7個(gè)，分別為三江盆地、勃利盆地、虎林盆地、依蘭-伊通盆地、敦化盆地、雞西盆地和寧安盆地.其中，三江盆地和虎林盆地分別與俄羅斯一側(cè)的中阿穆?tīng)柵璧睾桶柌璧叵噙B.盆地基底由佳木斯地塊和完達(dá)山地體復(fù)合而成，二者之間為同江-密山斷裂帶，其中的完達(dá)山地體是東側(cè)俄羅斯境內(nèi)巨大的錫霍特-阿林中生代增生雜巖帶的一部分（圖1）.近年來(lái)的研究表明，該區(qū)各分散孤立的中-小盆地在早白堊世早期曾是一個(gè)統(tǒng)一的近海大陸邊緣盆地，稱(chēng)為大三江盆地［1］.這一成果為重新認(rèn)識(shí)該區(qū)中新生代構(gòu)造演化，拓寬能源資源勘探領(lǐng)域提供了重要思路和證據(jù).

1 基底組成及構(gòu)造性質(zhì)

早期的研究認(rèn)為，佳木斯地塊是一個(gè)經(jīng)興凱運(yùn)動(dòng)而固結(jié)的早前寒武紀(jì)地塊［2］，由麻山群和黑龍江群兩套變質(zhì)巖系組成［3］.完達(dá)山地體是早中生代的俯沖帶，東北地區(qū)大面積的中生代火山巖與此有關(guān)［4］.上世紀(jì)90年代，曹熹等［5］和張興洲等［6］研究認(rèn)為，黑龍江群不是正常的變質(zhì)地層，而是混有解體蛇綠巖和藍(lán)片巖殘塊的構(gòu)造混雜巖，是佳木斯地塊與松嫩地塊碰撞拼合的標(biāo)志.Wilde et al.［7-8］采用單顆粒鋯石測(cè)年方法對(duì)麻山群中的硅線石榴片麻巖和與之伴生的花崗片麻巖進(jìn)行了同位素年代測(cè)試，結(jié)果顯示麻山群高級(jí)變質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)代并非是傳統(tǒng)所認(rèn)為的太古宙或古元古代［3］，而是早古生代，年齡為480～520 Ma.目前，所謂的黑龍江群不是正常的變質(zhì)地層單元，而是一套俯沖增生雜巖的認(rèn)識(shí)已基本成為共識(shí)，但對(duì)俯沖及佳木斯地塊與松嫩地塊碰撞拼合的時(shí)代等問(wèn)題仍存在較大爭(zhēng)議［9-10，12-13］.最近，筆者對(duì)樺南隆起東部近東西走向的黑龍江混雜巖中的基性和長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖進(jìn)行了白云母Ar-Ar同位素年齡測(cè)定，獲得的年齡分別為176.5±1.9 Ma和184.5±2.1 Ma.這組年齡與前人在蘿北、依蘭和牡丹江地區(qū)黑龍江混雜巖中獲得變質(zhì)-變形年齡基本一致［14-17］，表明整個(gè)黑龍江混雜巖在侏羅紀(jì)期間經(jīng)歷了一次重要的變質(zhì)-變形事件.鑒于這是一次由藍(lán)片巖相向綠片巖相轉(zhuǎn)化的變質(zhì)-變形事件，因此，所代表的應(yīng)是黑龍江混雜巖的構(gòu)造折返事件.這一事件發(fā)生的時(shí)間與完達(dá)山地體就位到佳木斯地塊東緣的時(shí)間基本一致.

完達(dá)山地體主要由一套近南北走向，向西凸出的超鎂鐵質(zhì)、鎂鐵質(zhì)堆晶巖、基性熔巖和硅質(zhì)巖及泥質(zhì)巖組成，是我國(guó)東部唯一發(fā)育早中生代深海沉積的區(qū)域.硅質(zhì)巖及泥質(zhì)巖中放射蟲(chóng)等化石為中、晚三疊世—早、中侏羅世［3］.古地磁資料表明，完達(dá)山地體在中三疊世位于赤道附近［18-21］，地體中的晚石炭世—早二疊世灰?guī)r巖塊中的竹蜓科、珊瑚以及三疊紀(jì)硅質(zhì)巖中的放射蟲(chóng)古生態(tài)均屬于低緯暖水型動(dòng)物群；而早—中侏羅世硅質(zhì)巖中的放射蟲(chóng)古生態(tài)反映此時(shí)水域緯度已經(jīng)明顯變高，具有明顯的冷水型、中高緯度生態(tài)特征［22，19-20］.晚侏羅世完達(dá)山地體已經(jīng)位于43.5°N附近［18-19，22-23］，說(shuō)明在早—中侏羅世完達(dá)山地體迅速由低緯度向中高緯度遷移，晚侏羅世已經(jīng)就位于佳木斯地塊東緣.由于完達(dá)山地體具有比較完整的洋殼層序，說(shuō)明它應(yīng)屬一個(gè)逆沖的洋殼殘片.這套蛇綠巖被含有堇青石的花崗巖侵入，花崗巖鋯石年齡131～124 Ma，這至少說(shuō)明在131 Ma之前完達(dá)山蛇綠巖巖片已逆沖到佳木斯地塊之上.值得注意的是，堇青石花崗巖具有過(guò)鋁—強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖的地球化學(xué)特點(diǎn)，屬于S型花崗巖，其中還發(fā)現(xiàn)有時(shí)代為463 Ma的捕獲鋯石［24］，這一年齡是佳木斯地塊中最為重要的高級(jí)變質(zhì)作用和巖漿作用年齡［7-8］，說(shuō)明巖漿的形成和侵位過(guò)程與佳木斯地塊有關(guān).但由于含堇青石的S型花崗巖的源巖主要來(lái)自經(jīng)歷過(guò)風(fēng)化及沉積作用的沉積巖，加之花崗巖中鋯石有較高的176Hf/177Hf比值和正的εHf（t）值，說(shuō)明堇青石花崗巖的源區(qū)不完全是基底的麻山群，可能還存在有前中生代的沉積地層.結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料［3］，佳木斯地塊東緣發(fā)育有2套大陸邊緣沉積，一套為泥盆-石炭系，另一套為上三疊-下侏羅統(tǒng).這2套組合在北部俄羅斯境內(nèi)的布列亞地塊東緣和南部興凱地塊東緣都有分布［25-26］，說(shuō)明當(dāng)時(shí)在布列亞-佳木斯-興凱地塊東緣發(fā)育較為廣泛的大陸邊緣沉積.因此，不能排除過(guò)鋁—強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖的形成與這2套沉積巖有一定聯(lián)系.根據(jù)這樣一種思路，完達(dá)山地體之下可能存在被構(gòu)造隱伏的上古生界和上三疊統(tǒng).

2 中-新生代盆地沉積-構(gòu)造層特征

吉林大學(xué)完成的“大慶探區(qū)外圍中-新生代盆地演化與油氣前景”項(xiàng)目（2004～2008）系統(tǒng)研究對(duì)比了該區(qū)各盆地的沉積充填序列，劃分出5個(gè)沉積-構(gòu)造層：晚三疊世—早侏羅世沉積-構(gòu)造層、晚侏羅世—早白堊世沉積-構(gòu)造層、晚白堊世沉積-構(gòu)造層、古近紀(jì)沉積-構(gòu)造層和新近紀(jì)沉積-構(gòu)造層（表1）.與傳統(tǒng)地層對(duì)比表相比，表1有如下變化：（1）取消了J3-K1未分的表達(dá)方式；（2）在生物地層學(xué)證據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)絕對(duì)年齡值對(duì)應(yīng)的原則，盆地底部的地層界線并不一致；（3）方正盆地原劃有晚白堊世方正組，據(jù)大慶方參1和方4井鉆探揭示，古近系之下直接為早白堊世穆棱組，因此，方正盆地取消了原方正組，增加了穆棱組；（4）勃利、雞西和虎林盆地原劃有晚白堊世松木河組（火山巖），鋯石測(cè)年結(jié)果為110 Ma和112Ma，表明為下白堊統(tǒng)，歸入下白堊統(tǒng)東山組.晚三疊世—早侏羅世沉積主要發(fā)育在佳木斯地塊東緣，以南雙鴨山組和大禿山組為代表.南雙鴨山組為一套海陸交互相沉積，火山物質(zhì)含量較高，各地巖性基本穩(wěn)定，大禿山組覆于之上，為類(lèi)磨拉石建造［3］；晚侏羅世—早白堊世沉積以早白堊世海陸交互—陸相沉積為主，各盆地內(nèi)均有分布，晚侏羅世海相沉積僅發(fā)育在三江盆地西部的綏濱拗陷內(nèi)，早白堊世晚期發(fā)育東山組火山巖，時(shí)代為110～117 Ma；晚白堊世沉積只發(fā)育佳依地塹以東的各盆地內(nèi)，北東向帶狀展布，巖性主要為一套快速堆積的陸相粗碎屑巖，以猴石溝組和海浪組為特點(diǎn)；古近紀(jì)沉積各盆地均有分布，最大特征是發(fā)育油頁(yè)巖和煤系；新近紀(jì)，雞西、寧安和勃利等中部盆地發(fā)育玄武巖，以東的盆地發(fā)育煤系.總體上，該區(qū)以佳依地塹為界，各盆地的沉積序列和充填特征與松遼盆地明顯有別，主要表現(xiàn)在：（1）各盆地沉積-構(gòu)造層清晰，間斷明顯，而松遼盆地沉積相對(duì)連續(xù)；（2）各盆地在早白堊世均發(fā)育海相—海陸交互相沉積，而松遼盆地為陸相沉積；（3）包括佳依地塹的各盆地古近紀(jì)均發(fā)育油頁(yè)巖，而松遼盆地油頁(yè)巖只發(fā)育在上白堊統(tǒng).上述特征充分說(shuō)明，松遼盆地的構(gòu)造演化及沉積環(huán)境與該區(qū)明顯不同.

表1 黑龍江省東部各盆地地層及沉積環(huán)境對(duì)比表Table1 Stratigraphic correlation of Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,China

3 中-新生代盆地構(gòu)造演化分析

黑龍江省東部中-新生代盆地演化的重要基礎(chǔ)是完達(dá)山地體與佳木斯地塊的拼合.大量的證據(jù)表明，晚侏羅世完達(dá)山地體已經(jīng)就位于佳木斯地塊東緣，三江盆地西部發(fā)育的晚侏羅世海相沉積向北東方向延入俄羅斯境內(nèi)的中阿穆?tīng)柵璧?，?gòu)成一個(gè)向北東敞開(kāi)的殘余海盆［25-26］.巖相古地理分析和地震剖面解釋顯示，早白堊世早期的城子河組-穆棱組沉積范圍達(dá)到最大，斷裂活動(dòng)對(duì)此時(shí)的盆地沉積沒(méi)有明顯的控制作用，表明目前各分散孤立的盆地在早白堊世早期曾是一個(gè)統(tǒng)一近海盆地，稱(chēng)之為大三江盆地［1］.根據(jù)勃利盆地東部、虎林盆地北部［27］以及俄羅斯一側(cè)的中阿穆?tīng)柵璧貣|部［25-26］的下白堊統(tǒng)中均見(jiàn)有含三疊世—早中侏羅世放射蟲(chóng)化石的礫石和巖屑，說(shuō)明完達(dá)山地體已逆沖到佳木斯地塊之上，并為早白堊世盆地沉積提供了物源.在雞西盆地穆棱組中選取的碎屑鋯石測(cè)年結(jié)果顯示，碎屑鋯石年齡集中在170 Ma左右，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大于400 Ma、屬于佳木斯地塊變質(zhì)基底的碎屑鋯石.結(jié)合雙鴨山盆地、前衛(wèi)盆地和勃利等盆地的早白堊世海相沉積均直接發(fā)育在佳木斯地塊變質(zhì)基底之上，說(shuō)明穆棱組沉積時(shí)期佳木斯地塊仍處于水下沉積環(huán)境.因此，大三江盆地在早白堊世早期的盆地類(lèi)型屬于斷陷的可能性不大，更可能具有前陸盆地特點(diǎn).早白堊世晚期，佳依斷裂和敦密斷裂之間的區(qū)域發(fā)育一系列逆沖構(gòu)造，使大三江盆地遭強(qiáng)烈破壞和改造.雞西地區(qū)可見(jiàn)由南東向北西逆沖的構(gòu)造將基底麻山群變質(zhì)巖系逆沖到中生代煤系地層之上（圖2），呈北東向帶狀展布的上白堊統(tǒng)猴石溝組礫巖成分復(fù)雜，不僅含有大量的變質(zhì)巖和花崗巖礫石，而且含有來(lái)自下白堊統(tǒng)的煤矸石礫石（圖3），說(shuō)明晚白堊世大三江盆地經(jīng)歷了快速的構(gòu)造褶返事件.

上述特征說(shuō)明，大三江盆地的破壞主要發(fā)生在早白堊世末期.根據(jù)盆地充填特征的對(duì)比分析，以敦-密斷裂為界，虎林盆地北部和南部明顯不同.北部的七虎林河拗陷下白堊統(tǒng)充填特征不但與大三江盆地完全可以對(duì)比，而且與東側(cè)俄羅斯境內(nèi)的阿爾昌盆地完全可以對(duì)比（表2）.虎林盆地南部的穆棱河拗陷和東林拗陷內(nèi)的白堊系以變質(zhì)巖巖屑為主，與虎林盆地中央隆起出露的基底變質(zhì)巖組成一致.這說(shuō)明，目前所稱(chēng)的虎林盆地以中央隆起為界，南北是完全不同的2個(gè)盆地.七虎林河拗陷是早期大三江盆地的一部分，其南部沿著敦密斷裂向東錯(cuò)移到俄羅斯境內(nèi).因此，敦-密斷裂大規(guī)模左行走滑的時(shí)間應(yīng)發(fā)生在大三江盆地形成之后，即早白堊世之后.

表2 虎林盆地北部與阿爾昌盆地下白堊統(tǒng)充填特征對(duì)比Table2 Stratigraphic correlation of Lower Cretaceous between Hulin Basin in Eastern Heilongjiang Province,China and Alchon Basin in Russia

古近紀(jì)，該區(qū)處于伸展構(gòu)造背景，在我國(guó)境內(nèi)發(fā)育了以佳-伊地塹和敦密-前進(jìn)地塹為代表的斷陷盆地，其中普遍發(fā)育了以煤和油頁(yè)巖為代表的能源資源.值得注意的是，三江盆地以北的俄羅斯中阿穆?tīng)柕貐^(qū)古近紀(jì)斷陷十分發(fā)育，部分已見(jiàn)油氣顯示.結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景分析，我國(guó)境內(nèi)的盆地基底主體為佳木斯地塊，而俄羅斯一側(cè)盆地基底的主體為中生代增生雜巖.基于這樣一種構(gòu)造背景，從油氣資源勘查意義上分析，除了要關(guān)注被中生代盆地和構(gòu)造巖片所掩蓋的上古生界外，應(yīng)加強(qiáng)東三江地區(qū)古近紀(jì)隱伏斷陷的研究.

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Abstract：The basement of the Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,Northeast China is composed of the Jiamusi massif and Wandashan allochthon（terrane）.The former consists of the Caledonian metamorphic rocks and granites covered by unmetamorphosed Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments in the east margin.The latter,as an allochthon,was situated on the east margin of the Jiamusi massif during Middle to Late Jurassic,and overthrusted westwards on the Jiamusi massif in initial Early Cretaceous.Therefore,an Early Cretaceous foreland basin（namely Pan-Sanjiang basin）was formed in the area.The Pan-Sanjiang basin was destroyed and reconstructed by the thrust and strike-slip faults in the later stage of Early Cretaceous.We suggest that all isolated basins to the north of the Dun-Mi Fault belong to the relict basins of the Pan-Sanjiang basin.According to the regional geological setting,it is possible that the Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments would be preserved under these relict basins and the Wandanshan terrane.The east part of the Sanjiang basin is an important area,where Paleogene faulted basins are developed and a deep major faulted basin parallel to the Jiayi faulted basin exists probably.These covered continental margin sediments and faulted basins are worthy to be considered as the new field of oil and gas exploration.

Key words：Mesozoic-Cenozoic basin;Pan-Sanjiang basin;Eastern Heilongjiang Province

EVOLUTION OF MESOZOIC-CENOZOIC BASINS IN THE EASTERN HEILONGJIANG PROVINCE,NORTHEAST CHINA

ZHANG Xing-zhou,MA Zhi-hong
（College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

1671-1947（2010）03-0191-06

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張興洲，男，1954年12月出生.1978年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院地質(zhì)系.現(xiàn)任吉林大學(xué)礦產(chǎn)資源研究院院長(zhǎng)，兼任吉林大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院院長(zhǎng)，吉林大學(xué)唐敖慶特聘教授，博士生導(dǎo)師，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任；教育部科技委資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)部委員；吉林省地質(zhì)學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)，兼秘書(shū)長(zhǎng).主要從事東北地區(qū)巖石圈結(jié)構(gòu)與演化方面的研究、教學(xué)工作.完成的代表性成果有“中國(guó)滿(mǎn)洲里-綏芬河地學(xué)斷面“”中國(guó)大陸及海域巖石圈結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)”和“興蒙-吉黑地區(qū)三維巖石圈結(jié)構(gòu)”.目前正在主持“松遼盆地及外圍上古生界油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)”國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)和“興蒙海槽晚古生代構(gòu)造演化”國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等研究工作.

馬志紅，男，1940年9月出生.遼寧興城人，碩士，1964年8月畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院（本科），1981年10月研究生畢業(yè).現(xiàn)任吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師；俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士；吉林大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院總工程師；吉林省地質(zhì)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)；中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)理事；中國(guó)黃金學(xué)會(huì)地質(zhì)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任；吉林省旅游地質(zhì)研究會(huì)名譽(yù)會(huì)長(zhǎng)；吉林省金、銀寶玉石協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng).曾任長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院副院長(zhǎng)；長(zhǎng)春科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng).長(zhǎng)期從事巖石學(xué)的教學(xué)和變質(zhì)地質(zhì)學(xué)及前寒武紀(jì)地質(zhì)與成礦作用的研究工作，主持或主要參加完成“晉東北金礦綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)”“山西五臺(tái)地區(qū)礫巖金礦研究”等省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng)，取得豐碩成果.

2010－11－29.李蘭英編輯.

國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金（40739905）、國(guó)家油氣選區(qū)專(zhuān)項(xiàng)（2009GYXQ12）資助.