吉林省加里東運(yùn)動(dòng)的新證據(jù)

聶桂娟，彭玉鯨，苑鳳華，呂 洋

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春 130022

吉林省加里東運(yùn)動(dòng)的新證據(jù)

聶桂娟，彭玉鯨，苑鳳華，呂 洋

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春 130022

依據(jù)伊通景家臺(tái)大黑山晚奧陶世陡山頭子組（原誤比用石縫組）之頂界不整合面上的大黑山礫巖+火山巖（原誤劃屬桃山組下段），于火山巖中獲鋯石U-Pb SHRIMP年齡為（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，相鄰的段家店同一地層為（415.0±6.9）Ma～（421.4±6.6）Ma；永吉張家屯生物化石定年為晚—末志留世的張家屯組底礫巖沉積覆蓋的英云閃長(zhǎng)巖獲鋯石U-Pb LA-ICPMS年齡（443±5）Ma；共同為吉林省加里東運(yùn)動(dòng)提供了有力的新證據(jù)。

吉林；大黑山；張家屯；加里東運(yùn)動(dòng)；新證據(jù)

0　引言

文獻(xiàn)檢索，吉林省加里東運(yùn)動(dòng)的提出并有簡(jiǎn)單的論證，始于吉林省地質(zhì)局1978年出版的1/20萬(wàn)長(zhǎng)春市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告和“吉林省伊通縣桃山早志留世筆石頁(yè)巖相地層的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義［1］一文，與此同時(shí)，從板塊構(gòu)造研究的角度，亦指出了吉林省存在早古生代蛇綠巖套［2］，實(shí)質(zhì)亦承認(rèn)加里東運(yùn)動(dòng)的存在，但均未能明確指出具體的剖面特征。嗣后“吉林南部加里東期花崗巖帶”一文問(wèn)世，指出：本區(qū)應(yīng)為加里東期優(yōu)地槽褶皺帶，它是吉黑古大洋板塊向古中朝板塊移動(dòng)俯沖的結(jié)果［3］。至此，吉林省加里東運(yùn)動(dòng)的存在為多數(shù)研究者接受或更多的發(fā)揮［4-10］。1988年吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局出版的1/20萬(wàn)吉林市幅的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，在描述志留系上統(tǒng)張家屯組剖面時(shí)，將其底部礫巖與下伏花崗閃長(zhǎng)巖（γ33）之關(guān)系表示成侵入接觸，是誤筆所致。因?yàn)橐殉姓J(rèn)下伏花崗巖為加里東期，它又怎么能和其上的含晚—末志留世化石的張家屯組呈侵入接觸呢？為此，趙春荊等（1996）、彭玉鯨等（1995，1997）在論述龍崗陸塊北部陸緣構(gòu)造帶（或古吉黑造山作用歷程）時(shí)，對(duì)加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)結(jié)束的時(shí)限，都特別強(qiáng)調(diào)，含有晚志留世生物化石組合的張家屯組，以底部磨拉石相堆積覆蓋（不整合）于加里東花崗閃長(zhǎng)巖之上［11.12］。盡管當(dāng)時(shí)未獲得該花崗閃長(zhǎng)巖之測(cè)年數(shù)據(jù)，但已為多數(shù)區(qū)域地質(zhì)研究者用來(lái)與內(nèi)蒙西別河組的底界不整合面——加里東運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造面［13，14］相比較。

1　迷惑

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著鋯石U-Pb高精度測(cè)年技術(shù)的改進(jìn)和推廣，有關(guān)吉林省花崗巖同位素年代學(xué)研究的論文不斷涌現(xiàn)，那些曾被定為加里東期的花崗巖體，如黃泥嶺巖體、大玉山巖體、孟山巖體等一個(gè)個(gè)被否定［15.16］，特別是在“中國(guó)東北顯生宙花崗巖類同位素年代學(xué)”一文中，作者發(fā)布433個(gè)測(cè)年數(shù)據(jù)，涉及吉林省的約149個(gè)，無(wú)一為早古生代的年齡［17］。通過(guò)碎屑鋯石的定年，過(guò)去曾作為加里東期構(gòu)造層的早古生代變質(zhì)地層，如呼蘭群、青龍村群亦被定為晚古生代地層［18-20］，乃至提出：“前石炭紀(jì)階段的構(gòu)造原型難以恢復(fù)。......原來(lái)認(rèn)為屬于早、中古生代的“呼蘭群”、“色洛河群”、“青龍村群”經(jīng)研究大都屬于晚古生代—早中生代的地層［21］；“早期構(gòu)造形跡多已甄滅在后期的構(gòu)造熱事件中......黃泥嶺裂谷帶中發(fā)育晚古生代青龍村群、色洛河群及呼蘭群......裂谷帶閉合于晚三疊紀(jì)—早侏羅世......黃泥嶺構(gòu)造帶由4～5條強(qiáng)變形帶組成，其構(gòu)造變形主要?jiǎng)澐譃閮善冢涸缙跒橛倚羟?，形成時(shí)代為晚三疊世—早侏羅世。晚期為左旋剪切變形帶，切割了中侏羅世花崗巖（157 Ma），估計(jì)主活動(dòng)期在晚侏羅世—早白堊世之前結(jié)束［22］。從而為上述前人所提出的加里東運(yùn)動(dòng)帶來(lái)了極大的迷惑？

2　新證

幸運(yùn)的是，與花崗巖大量測(cè)年資料發(fā)表的同時(shí)或稍后，火山巖、包括變質(zhì)火山巖的巖漿鋯石及變質(zhì)巖碎屑鋯石測(cè)年資料亦陸續(xù)發(fā)表，不僅為我們獲得了吉林省加里東運(yùn)動(dòng)存在的新的重要證據(jù)，而且還表明吉林省內(nèi)早古生代海相變質(zhì)火山巖和加里東期花崗巖存在的多個(gè)重要信息。現(xiàn)提供如下。

2.1伊通景臺(tái)大黑山剖面提供的新證

圖1　大黑山南坡上志留統(tǒng)大黑山礫巖實(shí)測(cè)剖面圖（據(jù)高云崗、1985、修定）Fig.1　Measured profi le of upper Silurian Series Daheishan conglomerate in Daheishan southern slope (Revised by GAO Yun-gang, 1985)

圖1為綜合1/20萬(wàn)長(zhǎng)春市幅和1/5萬(wàn)景臺(tái)鎮(zhèn)等三幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查同一位置實(shí)測(cè)剖面，經(jīng)再次實(shí)地考察修定而成。剖面圖所示不整合面雖然為次安山玢巖侵位，但仍可觀察到其下所見(jiàn)板巖、千枚巖巖石風(fēng)化破碎強(qiáng)烈，變形變質(zhì)作用明顯，糜棱巖化所示之葉理與板巖、千枚巖之原生條帶（層理）具明顯交角。不整合面之上礫巖在大黑山一帶、自主峰583.3高地至427.7高地礫巖層大體沿地形等高線展布，向北—北西緩傾斜，主峰北西坡礫巖層露頭順山延伸400余米，構(gòu)成一列狹長(zhǎng)陡坎；南坡因受后期構(gòu)造影響，礫巖層露頭作峭壁狀不整合覆于其下板巖、千枚巖之上。根據(jù)高云崗［23］對(duì)礫巖所做的統(tǒng)計(jì)分析：礫石粒度及所占百分比，2～10 mm級(jí)別10%±、10～100 mm級(jí)45%±、＞100 mm級(jí)者40%±，可見(jiàn)最大礫徑者達(dá)350 mm。礫石成分，選易采礫石18塊，經(jīng)鏡下鑒定，酸性侵入巖（變質(zhì)石英閃長(zhǎng)巖、角閃斜長(zhǎng)花崗巖、絹云母花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖等）8塊，變質(zhì)中酸性火山巖4塊、沉積變質(zhì)巖塊6塊，其中板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖、礫巖等，礫石之巖性與下伏層同類巖石巖性一致，“礫中礫”的出現(xiàn)，構(gòu)成明顯的第二代、第三代的沉積。礫石圓度及球度，以圓狀、次圓狀為主，次棱角狀、棱角狀者較少，板巖、大理巖等下伏地層形成的礫石圓度相對(duì)較低；侵入巖、火山巖礫石球度相對(duì)較好，余者差。礫石分選性：分選不明顯，不同粒級(jí)礫石摻雜堆積，但若排除較大礫石后，其余部分顯示一定的分選趨勢(shì)；受后期構(gòu)造影響，礫石排列方向具有一定規(guī)律性，壓扁拉長(zhǎng)。膠結(jié)物及膠結(jié)類型，依巖化分析資料，膠結(jié)物為正常沉積物+火山熔巖物質(zhì)；膠結(jié)類型，隨礫石含量降低，從孔隙膠結(jié)、接觸膠結(jié)變?yōu)榛啄z結(jié)，其時(shí)膠結(jié)物圍繞礫石形成中礫巖。綜上特征，該套礫巖應(yīng)為不整合面之上含有火山物質(zhì)的底礫巖，并具類磨拉石堆積的特征。

姜正龍等［24］考察該剖面時(shí)，約于10層片理化安山質(zhì)凝灰熔巖采集一樣（DHS）（E125°13′02″，N43°53′46″）。獲得其巖漿成因鋯石U-Pb SHRIMP年齡（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（428.5±7.3）Ma～（437.0±7.1）Ma、（445.2±6.9）Ma～（451.4±7.0）Ma。為檢驗(yàn)上述火山巖鋯石測(cè)年的可靠性和該期火山事件在區(qū)域上分布的重現(xiàn)性，又于放牛溝鄉(xiāng)段家店相同層位的火山巖取片理化酸性凝灰熔巖一樣（E125°01′40″，N43°53′11″），獲巖漿成因鋯石U-Pb SHRIMP年齡（392.3±6.6）Ma～（421.7±7.0）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（433.9±8.3）Ma和（448.8±8.2）Ma。二者年齡結(jié)構(gòu)十分一致，表明：不整合面之上的火山事件（即大黑山礫石+火山巖），形成于晚志留世—早泥盆世，不整合面之下的火山事件發(fā)生在早、中志留世和晚奧陶世。與該區(qū)含早志留世筆石的桃山組及整合于其下的陡山頭子組均有火山巖產(chǎn)出的實(shí)際情況相符。由此，定其為加里東運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造界面之遺跡證據(jù)是充分的。原先依據(jù)礫巖之上火山巖全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡（246±27）Ma（高云崗，1985），試剖面為晚華力西期運(yùn)動(dòng)界面應(yīng)予以修正，也許該Rb-Sr年齡是大區(qū)域晚華力西期—早印支期造山運(yùn)動(dòng)疊加其上的構(gòu)造熱事件記錄。

2.2永吉張家屯剖面提供的新證

圖2是筆者之一依據(jù)吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局1988年出版的1/20萬(wàn)吉林市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告所附張家屯組實(shí)測(cè)剖面、經(jīng)多次進(jìn)行實(shí)地觀察修定的。

該圖對(duì)底部礫巖及礫巖與下伏花崗巖之關(guān)系，在該圖幅野外驗(yàn)收時(shí)曾出現(xiàn)三種不同的認(rèn)識(shí)，一礫巖是中生代的、覆于張家屯組之上；二是礫巖為張家屯組底礫巖，但與“下伏花崗巖為侵入接觸；三是礫巖為該組底礫巖，且與下伏花崗巖為沉積（不整合）接觸。后經(jīng)探槽揭露和再觀察、現(xiàn)場(chǎng)討論，暫統(tǒng)一到第三種觀點(diǎn)。雖然依據(jù)礫巖的堆積特征：成分復(fù)雜：以火山巖、花崗巖礫石為主、次為沉積變質(zhì)巖及沉積巖；形態(tài)以次棱角-次渾圓狀為主；分選較差或極差，大、小混雜粒徑以5～10 cm居多，大者可達(dá)50 cm；礫巖厚度百余米以上；可視為磨拉石相堆積。但由于缺乏下伏花崗巖同位素測(cè)年資料，未能作為識(shí)辨加里東運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造標(biāo)志獲得廣泛的推廣。

裴福萍等［25］新近對(duì)該剖面進(jìn)行了較詳細(xì)的研究，再次肯定了張家屯組底礫巖沉積覆于下伏花崗質(zhì)巖石之上，且依據(jù)系統(tǒng)樣品（E126°17′07″，N43°41′04″）的采集，不僅通過(guò)巖漿成因鋯石LA-ICPMS U-Pb測(cè)年獲得了其形成和侵位的時(shí)代為（443±5）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（501±11）Ma，且確定其巖石類型為英云閃長(zhǎng)巖，Hf同位素單階段虧損地幔模式年齡介于567 ～674 Ma，兩階段虧損地幔模式年齡介于648～911 Ma；通過(guò)地球化學(xué)特征的判別，原始熔體可能來(lái)源于有俯沖流體參與的高溫低壓條件下大洋堆晶輝長(zhǎng)巖的部分熔融，形成于洋殼俯沖背景下的島弧環(huán)境。由此，一可以獲得一個(gè)肯定的結(jié)論，即該不整合面產(chǎn)生的時(shí)限：依據(jù)不整合面之上張家屯組所產(chǎn)海相生物化石組合為晚—末志留世［26-28］，不整合面之下英云閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb LA-ICPMS年齡為（443±5）Ma（早志留世）；與上述大黑山剖面中不整合面所形成的時(shí)限基本一致，為加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。二受到一個(gè)重要的啟迪，即從英云閃長(zhǎng)巖形成的構(gòu)造環(huán)境，使我們聯(lián)想到東鄰的永吉頭道溝鎂鐵-超鎂鐵巖曾被視為被肢解的蛇綠巖，并獲得Ⅰ號(hào)巖體（方輝橄欖巖-純橄欖巖巖塊）、測(cè)得全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡（418.4±24.1）Ma（2σ）、r=0.999 1）［11.12］似乎二者、乃至包括大黑山—放牛溝地區(qū)三者間均有著密切的聯(lián)系，表明這里早古生代發(fā)育有溝弧盆系，并以晚—末志留世形成的弧背磨拉石盆地堆積，即加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重要標(biāo)志的出現(xiàn)，宣告此階段洋盆活動(dòng)關(guān)閉或形成增生楔。

圖2　張家屯組不整合于加里東期英云閃長(zhǎng)巖之上實(shí)測(cè)剖面圖（據(jù)1/20萬(wàn)吉林市幅報(bào)告修編）Fig.2　Measured profi le of Zhangjiatun Formation unconformity on the Caledonian tonalite (After a report of 1:200 000, Jilin City sheet)

2.3其它新材料的佐證

主要有如下三個(gè)方面，可作證述之。

第一、早古生代火山事件不斷得到肯定：最有代表性者為松嫩地塊及其西北和南陸緣自西北而東南，①原大石寨組建組剖面獲其中一玄武巖樣鋯石SHRIMP U-Pb年齡（439±3）Ma（捕獲一渾圓狀巖漿成因鋯石表面年齡522 Ma±6 Ma［29］②松遼盆地西部斜坡區(qū)松南190井深部基底變流紋質(zhì)凝灰?guī)r獲鋯石LA-ICPMS U-Pb兩組諧和年齡、分 別 為（424±4.5）Ma及（448±3.5）Ma［30］。③松遼盆地東南隆起區(qū)，在農(nóng)安103井、楊205井基底巖石中獲巖漿成因捕獲鋯石LA-ICPMS U-Pb年齡（490±4.2）Ma、（470±27）Ma～（464±14）Ma；在楊205井基底變質(zhì)火山巖及黑云陽(yáng)起石英片巖獲巖漿成因鋯石LA-ICPMS年齡，前者為（445.5±9.6）Ma，后者見(jiàn)兩組諧和年齡為（427.0±3.1）Ma、（455±12）Ma［30］。④朝深4井深部變質(zhì)基底脫玻化硅質(zhì)巖產(chǎn)早志留世海綿骨針Dritonemagracile（Hinder）Raull［31］。⑤ 九臺(tái)機(jī)房溝鐵礦含鐵巖系近礦圍巖變質(zhì)火山巖一樣、鋯石SHRIMP U-Pb定年，除獲得（453.7±5.08）Ma～（454.5±4.7）Ma，（471.2±3.4）Ma～（473.4±6.02）Ma，（496.9±5.05）Ma～（504.8±5.46）Ma三組年齡，還有大量來(lái)自中寒武世、早寒武世、新元古代巖漿成因的鋯石［32］。

第二，早古生代侵入巖新的測(cè)年數(shù)據(jù)屢見(jiàn)報(bào)導(dǎo)：如在對(duì)吉黑交界張廣才嶺群剖面系統(tǒng)的研究中，于東風(fēng)林場(chǎng)附近原紅光組中見(jiàn)片麻狀黑云母花崗巖、鋯石LA-ICPMS U-Pb兩組諧和年齡、分別為（484±5）Ma和（525±6）Ma新興組中見(jiàn)兩樣英云閃長(zhǎng)巖，測(cè)年方法同前，一樣為（450±6）Ma和（485±7）Ma，另一樣（443±3）Ma、（483±4）Ma、（514±3）Ma，值得特別關(guān)注的此一英云閃長(zhǎng)巖年齡（443±3）Ma，竟然與張家屯剖面之英云閃長(zhǎng)巖的年齡（443±5）Ma完全一致。切穿上述英云閃長(zhǎng)巖的二長(zhǎng)花崗巖年齡（425±3）Ma、片麻狀二長(zhǎng)花崗巖（424±2）Ma，前者尚有捕獲巖漿成因鋯石（452±2）Ma和503 Ma的年齡數(shù)據(jù)。對(duì)塔東巖群所作的相同研究，巖漿侵入活動(dòng)與此具有相似的節(jié)律［33.34］。

第三，晚古生代火成巖中捕獲巖漿成因鋯石所揭示的早古生代火成活動(dòng)：如梅河市雙泉鄉(xiāng)西北雙鳳山基性—超基性巖（橄欖巖、橄欖輝長(zhǎng)巖和蘇長(zhǎng)巖）采橄欖輝長(zhǎng)巖樣，依鋯石LA-ICPMS U-Pb定年，巖體形成時(shí)代為（258±2）Ma、捕獲巖漿成因鋯石中早古生代年齡組為：（423±7）Ma （n=3）、（456±7）Ma和（502±7）Ma［35］。又如鄰區(qū)采自湯原地區(qū)早泥盆世寶泉流紋巖鋯石測(cè)年，其形成時(shí)代為（383±3）Ma，捕獲巖漿成因鋯石、206Pb/238U諧和年齡有（422±2）Ma（n=5）、（453±3）Ma（n=8）、（485±8）Ma［36］。均暗示出早古生代火成活動(dòng)的普遍存在，及活動(dòng)的節(jié)律性。

3　結(jié)論

（1）依據(jù)新的同位素年代學(xué)和生物地層學(xué)成果，吉林伊通大黑山剖面和永吉張家屯剖面中所出現(xiàn)的角度不整合面，其時(shí)限可界定于晚—末志留世和中、早志留世間，不整合面之上磨拉石相堆積，是加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生的重要標(biāo)志之一。吉林省加里東運(yùn)動(dòng)的存在不應(yīng)受到早期所定的加里東巖體被否定而出現(xiàn)迷惑。

（2）當(dāng)呼蘭群、青龍村群等原定之早古生代構(gòu)造層，時(shí)代出現(xiàn)大的爭(zhēng)議時(shí)，新的同位素年代學(xué)研究，肯定了吉林省早古生代火山事件有確切的存在。連同新確定的早古生代花崗巖類侵入體，共同記錄了可追溯的加里東構(gòu)造旋回的演化歷史。

（3）統(tǒng)計(jì)早古生代火山事件，早古生代花崗巖和晚古生代以來(lái)火成巖中捕獲早古生代巖漿成因鋯石，及少量碎屑巖中包含的早古生代巖漿成因鋯石的測(cè)年數(shù)據(jù)，反映出火成事件，包括噴出事件和侵入事件，具有明顯的相關(guān)性和節(jié)律性。并可在整個(gè)興蒙—吉黑造山系內(nèi)進(jìn)行比較，反映古亞洲洋在早古生代時(shí)期演化及與其兩側(cè)古陸互動(dòng)的統(tǒng)一性方向。當(dāng)然，在比較中所發(fā)現(xiàn)的一些差異，則表現(xiàn)出各自的個(gè)性（另文討論）。

由于早古生代加里東運(yùn)動(dòng)，受到晚古生代的疊覆造山和中、新生代濱太平洋陸緣疊加造山的強(qiáng)烈改造與破壞，及巨量花崗巖巖漿的侵吞，其地質(zhì)載體多以成為“花崗巖?！敝械摹爸邸薄ⅰ胺ぁ笔降臍埩魳?gòu)造巖片或構(gòu)造巖片堆集帶、構(gòu)造小巖塊，對(duì)其研究、相比晚古生代，則難之更難，也許是“物以稀為貴”。故溯其沉積盆地之原型、構(gòu)造原型，實(shí)是任重而道遠(yuǎn)。

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The new evidence of Caledonian movement in Jilin Province

NIE Gui-juan， PENG Yu-jing， YUAN Feng-hua， LV Yang
Regional Geological and Mineral Resources Survey of Jilin Province， Changchun130022，Jilin， China

Daheishan conglomerate+ volcanic rocks（ it mistakenly was divided into the Lower Section of the Taoshan Formation） unconformably overlay on Doushantouzi Formation （it mistakenly was contrasted with the Lower section Shifeng Formation） ， late Ordovician epoch， Daheishan， Jingjiatai of Yitong County； zircon U - Pb SHRIMP from the Daheishan volcanic rocks is （413.4±6.6） Ma ～ （420.3±6.6） Ma， zircon U - Pb SHRIMP from the same straturm of adjacent Duanjiadian is （415.0±6.9） Ma ～ （421.4 ± 6.6） Ma； zircon U - Pb ICPMS from the tonalite is （443±5）Ma ， the tonalite is covered by Zhangjiatun Formation basal conglomerate that is considered as late- end of Silurian epoch， according to the biological fossil dating.These provide powerful new evidences for Caledonian movement in Jilin Province.

Jilin； Daheishan； Zhangjiatun； Caledonian movement； New evidences

P542

A

1001—2427（2015）04 - 1 -6

2015-09-05；

2015-12-03

聶桂娟（1971—），女，吉林鎮(zhèn)賚人，吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所助理工程師.