南天山—北山—索倫—長春縫合帶的性質(zhì)與演化

李皓東，周建波，李功宇，王斌，陳卓，王紅燕

1)吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春，130061；2)山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東威海，264209

內(nèi)容提要:南天山—北山—索倫—長春縫合帶作為古亞洲洋的最終閉合位置，其形成與演化特征一直以來都是中亞造山帶相關(guān)研究的焦點與熱點問題。對于該縫合帶形成時代以及俯沖極性等方面的研究，有利于揭示中亞造山帶的增生與演化歷史，為古亞洲洋構(gòu)造演化模型的建立提供理論支持。筆者等依據(jù)南天山—北山—索倫—長春縫合帶內(nèi)的大地構(gòu)造背景、構(gòu)造巖石組成、閉合方式和閉合時代的差異，自西向東將其分為4段：① 南天山縫合帶位于縫合帶西段，形成于塔里木板塊向北俯沖與哈薩克斯坦—伊犁地塊發(fā)生拼貼的過程中，根據(jù)高壓變質(zhì)年齡、釘合巖體以及不整合蓋層等證據(jù)來綜合分析，其閉合時代應(yīng)為晚石炭世；② 北山縫合帶位于縫合帶中段，形成于敦煌地塊和阿拉善地塊向北俯沖與北部圖瓦—蒙古板塊發(fā)生拼貼的過程中，根據(jù)帶內(nèi)蛇綠巖的年代學(xué)證據(jù)限定其閉合時代應(yīng)為早—中二疊世。阿拉善地塊北緣的兩條蛇綠巖帶作為北山縫合帶與索倫—長春縫合帶之間的連接帶，分別代表了古亞洲洋在該區(qū)域閉合時形成的縫合帶和弧后盆地，其形成時代應(yīng)當(dāng)為中二疊世—晚二疊世早期；③ 索倫—長春縫合帶位于縫合帶中—東段，古亞洲洋在該地區(qū)同時發(fā)生了南北兩側(cè)的雙向俯沖，兩側(cè)地塊在中二疊世—早三疊世完成拼貼；④長春—延吉縫合帶形成于中三疊世前后華北板塊與佳木斯—興凱地塊的俯沖增生過程中，其較西側(cè)索倫—長春縫合帶的形成時間(270～250 Ma)晚20～30 Ma。因此長春—延吉縫合帶與索倫—長春縫合帶的形成時代與構(gòu)造背景存在顯著的差異，不屬于其東延部分。在上述分析基礎(chǔ)上，筆者等認(rèn)為古亞洲洋沿南天山—北山—索倫—長春縫合帶自西向東發(fā)生了4個階段的演化過程，閉合時代自西向東逐漸變年輕，整個過程從晚石炭世一直持續(xù)到了三疊世，其中長春—延吉縫合帶記錄了古亞洲洋和古太平洋構(gòu)造域疊加與轉(zhuǎn)換的地質(zhì)過程。

中亞造山帶是全球規(guī)模最大的增生型造山帶(Windley et al.,2007)，它西起里海,東臨西太平洋北部,位于西伯利亞克拉通、塔里木克拉通和華北克拉通之間，跨度達(dá)5500 km，最寬處超過了1100 km(Windley et al.,1990;eng?r et al.,1991;Xiao Wenjiao et al.,2003;Kr?ner et al.,2007;Jian Ping et al.,2013;楊高學(xué)等，2021)。中亞造山帶的演化是一個漫長而又復(fù)雜的過程，向前可追溯至 ～1 Ga(Khain et al.,2002)，并一直持續(xù)到 ～250 Ma(Windley et al.,2007;Xiao Wenjiao et al.,2018)。甚至有學(xué)者認(rèn)為直至白堊紀(jì)才沿狼山—陰山一線最終閉合(呂洪波等，2018)。近些年來，許多學(xué)者對中亞造山帶進(jìn)行了詳盡的研究，在構(gòu)造細(xì)分、沉積學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)、巖漿作用、變質(zhì)作用、構(gòu)造變形作用等方面取得了顯著的進(jìn)展(Khain et al.,2003;Wilde,2003;Demoux et al.,2009;Zhou Jianbo et al.,2010a;Wu Fuyuan et al.,2011a;Kr?ner et al.,2013;Xiao Wenjiao et al.,2013;Degtyarev et al.,2015;Buriánek et al.,2017;Chen Long et al.,2021)。然而由于缺乏整體性的討論，學(xué)者們對于古亞洲的閉合特征仍然有諸多爭議。南天山—北山—索倫—長春縫合帶作為中亞造山帶最南端的縫合帶，它對于限定古亞洲洋的形成和演化特征來說有著非常重要的意義。筆者等依據(jù)大地構(gòu)造背景以及閉合時代的不同，將該縫合帶自西向東分為了4段，并依次對其閉合特征進(jìn)行討論，從而為揭示中亞造山帶的增生與演化歷史、構(gòu)建古亞洲洋的構(gòu)造演化模型提供理論支持。

1 區(qū)域構(gòu)造單元

中亞造山帶同世界上其他著名造山帶一樣，不同學(xué)者給予了不同的劃分方案。筆者等為了便于論述，在結(jié)合前人劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上(Zhou Jianbo et al.,2018)，自北向南將其劃分為四個主要的拼合塊體(圖1)：圖瓦—蒙古和額爾古納塊體；準(zhǔn)噶爾和興安塊體；哈薩克斯坦—伊犁、北山和松遼塊體；以及環(huán)太平洋的佳木斯—興凱(布列亞)塊體，他們之間存在著3條大型縫合帶，從北到南依次為：額爾齊斯—南蒙古—頭道橋—新林縫合帶(ESTX縫合帶)、北天山—索倫—賀根山—黑河縫合帶(NSHH縫合帶)和南天山—北山—索倫—長春縫合帶(SBSC縫合帶)。南天山—北山—索倫—長春縫合帶位于中亞造山帶最南端，是古亞洲洋最終閉合的位置所在。

圖1 中東亞主要構(gòu)造分區(qū)示意圖(據(jù)Zhou Jianbo et al.,2018修改)Fig.1 Schematic tectonic map showing the main subdivisions of the central—eastern Asia (modified from Zhou Jianbo et al.,2018)主要縫合帶：I—南天山—北山—索倫—長春縫合帶(SBSC縫合帶)；II—北天山—索倫—賀根山—黑河縫合帶(NSHH縫合帶)；III—額爾齊斯—南蒙古—頭道橋—新林縫合帶(ESTX縫合帶) Suture zones:I—South Tianshan Mts.—Beishan Mts.—Solonker—Changchun suture (SBSC suture);II—North Tianshan Mts.—Solonker—Hegen Mts.—Heihe suture (NSHH suture);III—Erqis—South Mongolian—Toudaoqiao—Xinlin suture (ESTX suture)

依據(jù)大地構(gòu)造背景以及閉合時代的差異，又可以將南天山—北山—索倫—長春縫合帶劃分為4段(圖1)，自西向東依次為：南天山縫合帶，北山縫合帶，索倫—長春縫合帶和長春—延吉縫合帶。

2 南天山縫合帶

圖2 中亞造山帶構(gòu)造示意圖，標(biāo)注了南天山縫合帶的位置(a,據(jù)Yakubchuk,2004;Gao Jun et al.,2011修改)和南天山縫合帶及鄰區(qū)地質(zhì)圖(b,據(jù)高俊等，2009;Gao Jun et al.,2011修改)Fig.2 Tectonic sketch map of the Central Asian Orogenic Belt and the location of South Tianshan Suture (a,modified from Yakubchuk,2004;Gao Jun et al.,2011) and the geological map of the South Tianshan Suture (b,modified from Gao Jun et al.,2009&,2011)

南天山縫合帶位于中亞造山帶西南緣，呈近東西向延伸，為哈薩克斯坦—伊犁板塊與塔里木板塊之間長期俯沖—拼貼的產(chǎn)物，是一條由前寒武紀(jì)微陸塊、古生代島弧、高壓變質(zhì)巖石和增生楔等共同構(gòu)成的構(gòu)造雜巖帶(高俊等，2009；Gao Jun et al.,2011；Zhou Jianbo et al.,2018)。南天山縫合帶是古亞洲的分支—南天山洋俯沖消亡的產(chǎn)物，以保存大量的榴輝巖和藍(lán)片巖等高壓變質(zhì)巖為特征，它屬于南天山—北山—索倫—長春縫合帶的西段，代表了古亞洲洋在該區(qū)域的最終閉合位置(Gao Jun et al.,2003;艾永亮等，2005;John et al.,2008;左國朝等，2008)。

目前學(xué)者們對于南天山洋的最終閉合時間存在有爭議。部分學(xué)者認(rèn)為其最終閉合于晚泥盆世—早石炭世(Xia Linqi et al.,2008;Xu Xueyi et al.,2013;白建科等，2015)，然而縫合帶內(nèi)430～330 Ma蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)(徐學(xué)義等，2006;Jiang Tuo et al.,2014;Li Chao et al.,2015)表明南天山洋在晚志留世—早石炭世期間還未完全關(guān)閉。有部分學(xué)者認(rèn)為南天山洋的演化一直持續(xù)到了早三疊世，他們對南天山北緣高壓變質(zhì)帶內(nèi)的榴輝巖中的鋯石進(jìn)行了SHRIMP定年，獲得了230～220 Ma的鋯石邊部年齡值(張立飛等，2005;Zhang Lifei et al.,2007)，以及李曰俊等(2002)在南天山西側(cè)發(fā)現(xiàn)了被認(rèn)為來自于晚二疊世的放射蟲化石。然而也有學(xué)者認(rèn)為較年輕的鋯石的出現(xiàn)可能是由于鋯石在后期流體作用下繼續(xù)生長所造成的(Rasmussen,2005;Jong et al.,2008)，不能代表碰撞造山事件的真正年齡(高俊等，2009)。張立飛等(2013)也隨后將南天山榴輝巖的峰期變質(zhì)年齡修正為320.0 ± 3.7 Ma，與區(qū)域內(nèi)廣泛報道的310～320 Ma的榴輝巖變質(zhì)年齡達(dá)成了共識 (Su Wen et al.,2010;Klemd et al.,2011;Li Qiuli et al.,2011)。舒良樹等(2007)認(rèn)為晚二疊世放射蟲化石由于保存較差，無法準(zhǔn)確進(jìn)行種類鑒定，同樣無法作為南天山洋閉合時代判定的依據(jù)。

還有部分學(xué)者認(rèn)為南天山洋閉合時代為晚石炭世。上二疊統(tǒng)陸相磨拉石的相關(guān)報道(李向東等，2000;盧華復(fù)等，2001)以及古地磁證據(jù)(Bazhenov et al.,2003;Wang Bo et al.,2007)證明塔里木板塊和哈薩克斯坦—伊犁地塊在早二疊世就已經(jīng)拼合在了一起，自二疊紀(jì)開始南天山的區(qū)域構(gòu)造背景由匯聚碰撞變?yōu)閰^(qū)域性擴張(李錦軼等，2006)，南天山洋的閉合時代應(yīng)當(dāng)不晚于二疊世。南天山周圍地區(qū)還分布著廣泛的二疊紀(jì)陸相磨拉石沉積記錄(王作勛等，1990;王寶瑜等，1994;Gao Jun et al.,1998)，表明南天山地區(qū)在二疊紀(jì)期間已經(jīng)由海相轉(zhuǎn)變?yōu)榱岁懴?。分布于南天山地區(qū)和塔里木北緣的石炭紀(jì)淺海碳酸鹽地層沉積被二疊紀(jì)硅質(zhì)碎屑—火山沉積所覆蓋(Han Yigui et al.,2016)，記錄了晚石炭世至二疊紀(jì)南天山洋殘余洋盆向湖泊河流相過渡的過程。Gao Jun等(2011)報道了在南天山中部發(fā)現(xiàn)的年齡為285 Ma的花崗巖巖脈，其切割了南天山洋在俯沖過程中所形成的高壓—低溫變質(zhì)圍巖，地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示其形成于碰撞后地殼折返過程中，表明南天山洋的閉合應(yīng)當(dāng)發(fā)生在二疊紀(jì)之前。南天山長阿吾子地區(qū)在峰期榴輝巖相變質(zhì)之后發(fā)生了廣泛的異剝鈣榴巖化(Li Xuping et al.,2007)，后者的退變質(zhì)年齡為291 Ma(高俊等，2006)，限定了南天山縫合帶形成于早二疊世之前。在南天山高壓變質(zhì)巖中獲得的335～310 Ma的白云母Ar—Ar坪年齡(高俊等，2006)和313～302 Ma的白云母全巖等時線年齡(Klemd et al.,2005)，代表了高壓變質(zhì)巖折返到淺構(gòu)造層次(藍(lán)片巖相)的時間。筆者等支持南天山洋在晚石炭世閉合的觀點，隨后南天山地區(qū)進(jìn)入到了后造山演化階段。

對于南天山洋的俯沖極性存在有兩種觀點：一些學(xué)者根據(jù)區(qū)域性構(gòu)造特征如不整合等主張哈薩克斯坦—伊犁板塊發(fā)生了南向俯沖(Charvet et al.,2011;Wang Bo et al.,2011;Lin Wei et al.,2013;Alexeiev et al.,2015)；另外一些學(xué)者則主張塔里木板塊發(fā)生了北向俯沖(Windley et al.,1990;Gao Jun et al.,2008;Han Baofu et al.,2011;Xiao Wenjiao et al.,2013;Han Yigui et al.,2016)。區(qū)域地質(zhì)特征顯示，在泥盆世—晚石炭世期間，塔里木板塊北緣主要為被動大陸邊緣環(huán)境，以沉積巖為主，罕見弧巖漿作用(Xiao Wenjiao et al.,2013)；而同時期北側(cè)的伊犁—中天山地塊內(nèi)發(fā)育有廣泛的弧巖漿作用(Han Yigui et al.,2016)和大面積的增生雜巖(高俊等，2009)，并隨后發(fā)生了LP—HT麻粒巖相變質(zhì)作用(Lü Zeng et al.,2012;Zhang Lifei et al.,2013)，這是塔里木板塊北向俯沖的產(chǎn)物。因此我們認(rèn)為在南天山洋閉合過程中，塔里木板塊發(fā)生了北向俯沖。

3 北山縫合帶

北山縫合帶屬于南天山—北山—索倫—長春縫合帶中段，東側(cè)以巴丹吉林沙漠為界與興蒙造山帶相接，西側(cè)以星星峽斷裂為界與中天山相接，北側(cè)為圖瓦—蒙古板塊，南側(cè)為敦煌地塊，東南部為阿拉善地塊(圖3；劉雪亞等，1995;Song Dongfang et al.,2014;牛亞卓等，2018;辛后田等，2020)。北山縫合帶最初被認(rèn)為是中天山的東延部分(李春昱,1980;劉雪亞等，1995)，然而現(xiàn)在許多學(xué)者認(rèn)為北山是一個獨立的地質(zhì)單元，是不同類型和不用時期巖石混雜在一起而形成的雜巖體(Xiao Wenjiao et al.,2010a;Song Dongfang et al.,2013a;Liu Qian et al.,2015)。北山縫合帶從寒武紀(jì)開始便開始了漫長的俯沖增生造山過程(Xiao Wenjiao et al.,2010a;Song Dongfang et al.,2015)，具有多旋回復(fù)合造山帶的特點(龔全勝等，2002;聶鳳軍,2002)。

圖3 中亞造山帶構(gòu)造示意圖，標(biāo)注了北山縫合帶的位置(a,據(jù)王國強等，2021修改)和北山縫合帶區(qū)域地質(zhì)圖(b，據(jù)Song Dongfang et al.,2014修改)Fig.3 Tectonic sketch map of the Central Asian Orogenic Belt and the location of the Beishan Suture (a,modified from Wang Guoqiang et al.,2021&) and the geological map of the Beishan Suture (b,modified from Song Dongfang et al.,2014)

在北山縫合帶內(nèi)分布著四條蛇綠混雜巖帶，自北向南依次為：紅石山—百合山蛇綠混雜巖帶、芨芨臺子—石板井—小黃山蛇綠混雜巖帶、紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶、輝銅山(柳園)—帳房山蛇綠混雜巖帶，它們的形成時代差異較大，引起了學(xué)者們對于北山縫合帶演化特征的廣泛討論。左國朝等(1990)認(rèn)為芨芨臺子—石板井—小黃山一線分布的早古生代蛇綠混雜巖代表了早古生代縫合帶的位置，北山地區(qū)古洋盆在志留紀(jì)末至早泥盆世就已經(jīng)閉合了。但是該構(gòu)造帶中輝長巖的最新同位素年齡研究顯示該蛇綠巖形成年代為早石炭世(Wu Tairan et al.,2011b;李向民等，2012)，且布格重力異常(孟令順等，1995;李治等，2019)和磁測數(shù)據(jù)(余欽范等，1995)顯示其可能是一條深大斷裂而不是縫合帶，因此該帶可能與晚古生代后碰撞運動時期的陸內(nèi)伸展作用有關(guān)(Xia Linqi et al.,2003,2004,2005)。紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶內(nèi)輝長巖年齡為536～520 Ma (Cleven et al.,2015;Shi Yuruo et al.,2018)，楊合群等(2008，2010)和孫立新等(2017)認(rèn)為該帶代表了早古生代北山洋最終的閉合位置，同時也認(rèn)為較為年輕的紅石山—百合山、柳園—賬房山混雜巖帶并不代表縫合帶的位置，它們可能形成處于初始小洋盆形成之前“紅海型”海槽環(huán)境下(楊合群等，2010)。然而從北山周圍地區(qū)的大地構(gòu)造演化特征來看，北山西部的南天山縫合帶和東部的索倫—長春縫合帶均被認(rèn)為是晚古生代—早中生代的板塊拼貼的產(chǎn)物(Gao Jun et al.,2003;Xiao Wenjiao et al.,2003,2008,2010b;Zhang Lifei et al.,2005)，北山洋在早古生代完全閉合的觀點則難以解釋這一奇怪的現(xiàn)象，因此現(xiàn)在越來越多的學(xué)者認(rèn)為早古生代并不是北山地區(qū)古大洋的最終拼合年代，北山縫合帶是多期次碰撞拼合的產(chǎn)物(Xiao Wenjiao et al.,2010a;Song Dongfang et al.,2013a,b;Guo Qianqian et al.,2014;Tian Zhonghua et al.,2014)。我們認(rèn)為較晚形成的紅石山—百合山蛇綠雜巖帶和輝銅山(柳園)—帳房山蛇綠雜巖帶可能代表著古亞洲洋在北山地區(qū)的最終閉合位置。

紅石山—百合山蛇綠巖帶位于北山北側(cè)，黃增保等(2006a)對紅石山—百合山帶內(nèi)的變質(zhì)基性巖進(jìn)行了測定，其地球化學(xué)特征顯示其形成于洋中脊環(huán)境，來源于虧損的軟流圈地幔，且具有密集的重力梯度帶和局部磁力高異常，符合分割兩個大陸縫合帶的地球物理特征(何世平等，2002)，地理上該帶南側(cè)為華南生物地理區(qū)，北側(cè)為安加拉植物區(qū)(王元龍等，2001)，符合板塊縫合帶的地理學(xué)特征。紅石山蛇綠巖帶普遍被認(rèn)為形成于晚石炭世—二疊紀(jì)(龔全勝等，2002;魏志軍等，2004;黃增保等，2006a,b)，紅石山—百合山地區(qū)蛇綠巖混雜巖中的斜長花崗巖年齡為297.3 ± 1.5 Ma(牛文超等，2019)，橄欖輝長巖的鋯石加權(quán)平均年齡為281.8 ± 2.6 Ma(Ao Songjian et al.,2010)，附近坡北地區(qū)蛇綠雜巖鋯石年齡為280～270 Ma(姜常義等,2006;李華芹等，2006)，可見紅石山地區(qū)較為年輕的蛇綠雜巖主要集中在早二疊世。根據(jù)造山帶中最年輕的蛇綠混雜巖代表了洋盆最終的閉合位置與閉合時間理論(李繼亮,2004;肖文交等，2019)，紅石山洋的閉合時間應(yīng)當(dāng)為早—中二疊世。

輝銅山(柳園)—帳房山蛇綠巖帶位于北山南側(cè)，其中柳園地區(qū)輝長巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為286 ± 2 Ma (Mao Qigui et al.,2011)，272.7 ± 4.4 Ma和291.4 ± 4.9 Ma(Zhang Yuanyuan et al.,2011)，上覆流紋巖的年齡為277 ± 4 Ma(Wang et al.,2016b)，柳園枕狀玄武巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)有煌斑巖侵入體，其侵入時間為240～220 Ma，代表了巖漿巖源區(qū)由虧損地幔向富集地幔的轉(zhuǎn)變(劉暢等，2006)，柳園地區(qū)所有火山巖均被上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)砂巖不整合覆蓋(Wang Yu et al.,2016b)，因此該蛇綠巖帶同樣也被認(rèn)為形成于早—中二疊世(Xiao Wenjiao et al.,2010a,2015;Mao Qigui et al.,2011)。北山地區(qū)在晚石炭世同時存在有紅石山洋和柳園洋兩個古洋盆(Xiao Wenjiao et al.,2010a)，古亞洲洋北山段的完全閉合發(fā)生在早—中二疊世。

阿拉善地塊位于北山縫合帶東南部，其通常被認(rèn)為是華北板塊的西段。在阿拉善地塊北緣發(fā)育有兩條主要的蛇綠混雜巖帶：恩格爾烏蘇混雜巖帶與查干楚魯混雜巖帶，他們分別沿恩格爾烏蘇斷裂帶和巴丹吉林?jǐn)嗔褞С时睎|東向延伸，是連接北山縫合帶和索倫—長春縫合帶的過渡帶 (Xiao Wenjiao et al.,2018)，前者被認(rèn)為代表了古亞洲洋在該地區(qū)主要縫合線的位置，后者則代表著弧后盆地(Zheng Rongguo et al.,2014)，二者對于約束古亞洲洋的閉合特征有著重要的意義。恩格爾烏蘇蛇綠混雜巖帶主要由碳酸鹽巖基質(zhì)以及輝長巖、玄武巖等鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖構(gòu)造塊體所組成，從玄武巖中獲得的鋯石U-Pb年齡為302±14 Ma。查干楚魯蛇綠混雜巖帶主要由微碎屑巖基質(zhì)以及輝長巖、超鎂鐵質(zhì)巖構(gòu)造塊體所組成，從輝長巖樣本中獲得的鋯石U-Pb年齡為275±3 Ma (Zheng Rongguo et al.,2014)。結(jié)合從恩格爾烏蘇蛇綠混雜巖帶中發(fā)現(xiàn)的中二疊世晚期放射蟲化石證據(jù)(謝力等，2014)，以及區(qū)域內(nèi)指示碰撞后伸展構(gòu)造環(huán)境的中—晚二疊世鈣堿性花崗巖證據(jù)(Chen Yan et al.,2021;Hui Jie et al.,2021)，我們認(rèn)為古亞洲洋在阿拉善地塊北緣的俯沖閉合活動可能持續(xù)到了中二疊世—晚二疊世早期。

據(jù)前人研究結(jié)果顯示，古亞洲洋北山段的閉合是南側(cè)敦煌地塊與阿拉善地塊發(fā)生了向北的俯沖所導(dǎo)致的。在北山地區(qū)自南向北依次發(fā)育有牛圈子—洗腸井蛇綠巖帶、勒巴泉變質(zhì)雜巖和公婆泉群火山碎屑巖，它們代表著敦煌地塊向北俯沖過程中形成的洋殼殘片、弧前增生雜巖和巖漿弧(Song Dongfang et al.,2014,2015)。宋東方等(2018)觀察到北山地區(qū)的韌性變形事件自北向南逐漸變年輕，這是地體在北向俯沖過程中，其邊緣不斷發(fā)生增生作用所導(dǎo)致的。此外，北山地區(qū)的地球物理剖面顯示該地區(qū)的大部分逆沖斷層均為向南推覆的趨勢(Xiao Wenjiao et al.,2010a)，同樣表明在北山洋的閉合過程中，南側(cè)陸塊發(fā)生了向北的俯沖。

4 索倫—長春縫合帶

索倫—長春縫合帶位于南天山—北山—索倫—長春縫合帶的中—東段，它被三個構(gòu)造單元所包圍，北側(cè)為西伯利亞板塊，南側(cè)為華北板塊，東側(cè)為東北陸塊群(圖4；Natalin,1991;eng?r et al.,1993;Jahn et al.,2000;Li Jinyi,2006)，它西側(cè)與北山縫合帶相接，東部可一直延伸至東北陸塊群之內(nèi)，北側(cè)為一條長達(dá)數(shù)千千米的超巖石圈深大斷裂帶：西拉木倫河斷裂帶，南側(cè)通過一條增生雜巖帶與華北板塊相接(李益龍等，2009;Xiao Wenjiao et al.,2003)。該地區(qū)鄰近古亞洲洋構(gòu)造域和古太平洋構(gòu)造域的交匯部位，對于兩大構(gòu)造域的啟動、終止和轉(zhuǎn)換等方面的研究來說都極為重要。

圖4 中亞造山帶大地構(gòu)造背景圖，標(biāo)注了索倫—長春縫合帶的位置(a,據(jù) eng?r,1996;Han Jie et al.,2017b修改)及索倫—長春縫合帶區(qū)域地質(zhì)圖(b,據(jù) Xiao Wenjiao et al.,2003;Han Jie et al.,2017a修改)Fig.4 Tectonic sketch map of the Central Asian Orogenic Belt and the location of Solonker—Changchun Suture (a,modified from eng?r,1996;Han Jie et al.,2017b) and the regional geological map of the Solonker—Changchun Suture(b,modified from Xiao Wenjiao et al.,2003;Han Jie et al.,2017a)

對于該地區(qū)縫合帶的具體位置，目前人們存在有爭議。部分學(xué)者認(rèn)為賀根山—黑河斷裂帶代表了該地區(qū)的最終縫合帶，古亞洲洋沿該斷裂帶最終發(fā)生閉合(Zhang Yunping et al.,1989;Mueller et al.,1991;Zorin,1999;Kravchinsky et al.,2002)。然而東北地區(qū)發(fā)生了廣泛的500 Ma左右的泛非期高級變質(zhì)事件，而類似的變質(zhì)事件在華北板塊和華南板塊中沒有出現(xiàn)，中國東北地區(qū)的構(gòu)造屬性不同于華北和華南板塊的構(gòu)造屬性。賀根山—黑河斷裂帶作為松遼地塊和興安地塊之間的斷裂帶，應(yīng)當(dāng)只是東北陸塊群內(nèi)部的斷裂帶，而不具有板塊縫合帶的屬性(周建波等，2012;Zhou Jianbo et al.,2013)。在賀根山蛇綠巖帶南側(cè)發(fā)現(xiàn)的海相地層(尚慶華,2004)和在西拉木倫河北岸發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)洋古生物化石(王玉凈等，1997)也能證明真正縫合帶的位置應(yīng)當(dāng)在更南的索倫—長春一帶。板塊縫合帶還應(yīng)當(dāng)具有生物種群分割線的特征，這一點在索倫縫合帶兩側(cè)的生物分布特征中得到了體現(xiàn)(孫躍武等，2018)。因此大部分學(xué)者認(rèn)為索倫—長春縫合帶才是華北板塊和西伯利亞板塊間的縫合帶(Wang Quan et al.,1986;Xiao Wenjiao et al.,2003;Wu Fuyuan et al.,2007;Jian Ping et al.,2008;Miao Laicheng et al.,2008;Chen Bin et al.,2009;Zhang Xiaohui et al.,2009)。

對于索倫—長春縫合帶的閉合時間同樣存在爭議，具體包括泥盆—早石炭世(Tang Kedong,1990;邵濟安,1991;Hong Dawei et al.,1995;徐備等，1997)、二疊—三疊紀(jì)(eng?r et al.,1993;Robinson et al.,1999;Badarch et al.,2002;Xiao Wenjiao et al.,2003;王競繁等,2021)、中生代中期(Nozaka et al.,2002)等不同的認(rèn)識。據(jù)前人研究資料顯示，在早二疊世，區(qū)域內(nèi)巖漿弧活動發(fā)育(Xiao Wenjiao et al.,2003;Zhang Shuanhong et al.,2009;張拴宏等，2010;Shi Yuruo et al.,2016;Yuan Lingling et al.,2016;Tian Dexin et al.,2018;Wei Ruihua et al.,2018)，沉積相主要以海相和淺海相為主(朱俊賓,2015,2017;Eizenhofer et al.,2018)，表明此時古亞洲洋仍然處于俯沖消減階段，并未完全閉合。進(jìn)入晚二疊世后，區(qū)域內(nèi)進(jìn)入了洋陸轉(zhuǎn)換階段，南北兩側(cè)的板塊開始發(fā)生拼貼，在晚二疊世—早三疊世縫合帶北部地區(qū)開始有華北板塊物源記錄(趙英利等，2016)，在早—中三疊世區(qū)域內(nèi)由海相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榱撕春恿骱蜎_積扇等陸相沉積(Li Shan et al.,2014;朱俊賓,2015,2017)。在中—晚三疊世，區(qū)域沉積相全部為陸相沉積(Li Shan et al.,2014)，伸展盆地發(fā)育，華北克拉通巖石圈發(fā)生減薄(Yang Jinhui et al.,2008)，這些證據(jù)指示此時區(qū)域內(nèi)已經(jīng)進(jìn)入了后造山運動時期。

沿索倫—長春縫合帶一線分布有一系列的蛇綠雜巖，其中索倫地區(qū)弧前火山巖中的輝綠巖的年齡區(qū)間為274～250 Ma(Jian Ping et al.,2010)，堆晶輝長巖的鋯石年齡為279 ± 10 Ma(Miao Laicheng et al.,2007,2008)。溫都爾廟地區(qū)出露有260 Ma的枕狀玄武巖(Miao Laicheng et al.,2007)，變質(zhì)基性巖中較年輕的鋯石加權(quán)平均年齡為246 ± 3 Ma(Chu Hang et al.,2013)。內(nèi)蒙古東部五道石門枕狀玄武巖諧和年齡為277 ± 3 Ma(王炎陽等，2014)，半砬山堆晶輝長巖年齡為256 ± 3 Ma(Miao Laicheng et al.,2007,2008)。以上證據(jù)表明索倫—長春縫合帶的形成時間可能為中二疊世—早三疊世。Xiao Wenjiao等(2003)進(jìn)一步指出，在晚二疊世古亞洲洋東段仍然有安第斯型巖漿活動的痕跡，同時區(qū)域內(nèi)缺乏三疊紀(jì)的沉積記錄(內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991)，這可能與三疊紀(jì)區(qū)域內(nèi)的碰撞隆升活動有關(guān)。此外，種種證據(jù)表明在索倫—長春縫合帶形成過程中，西段的形成時間要略早于東段：源區(qū)為增厚地殼的高Sr/Y碰撞花崗巖在西段的年齡(264～256 Ma，柳長峰等，2011)要早于東段(251～245 Ma，Li Shan et al.,2017)；西段巖漿活動的年齡峰值要早于東段(吳迪迪等，2021)；沉積記錄顯示深海相沉積記錄在東段地區(qū)持續(xù)的時間比西段久(趙英利等，2016)；古地磁數(shù)據(jù)亦顯示在二疊紀(jì)晚期松遼地體和華北板塊之間的緯度差在逐漸縮小(Ren Qiang et al.,2020)。因此，我們認(rèn)為索倫—長春縫合帶在中二疊世—早三疊世發(fā)生了閉合。

關(guān)于古亞洲洋東段的俯沖極性，目前主要有兩種爭議：一部分學(xué)者認(rèn)為其發(fā)生了向南的俯沖，在縫合帶北側(cè)發(fā)育有雙峰式火山作用 ( Li Jinyi,2006；Jian Ping et al.,2008,2010)；另外一部分學(xué)者認(rèn)為沿索倫—長春縫合帶發(fā)生了雙向俯沖，縫合帶兩側(cè)的南、北增生帶最終于晚古生代發(fā)生拼合 (Xiao Wenjiao et al.,2003,2015；Eizenhoefer et al.,2014;Eizenhofer and Zhao Guochun,2018;Song Dongfang et al.,2021)。經(jīng)過綜合分析，我們支持第二種觀點。首先，在研究區(qū)內(nèi)沒有明顯的逆沖推覆和地殼增厚現(xiàn)象，也沒有高壓麻粒巖相變質(zhì)作用的相關(guān)報道 (Song Shuguang et al.,2016)，該特征更加符合“軟碰撞”模式，在該模式中不存在有被動大陸邊緣，大洋巖石圈兩側(cè)均發(fā)育俯沖帶 (Draut and Clift,2001,2013)。其次，在縫合帶兩側(cè)發(fā)育有大量的蛇綠混雜巖，記錄了該地區(qū)的雙向俯沖作用過程，但是，北側(cè)蛇綠混雜巖的年齡多集中在石炭世(Miao Laicheng et al.,2007,2008;Chen Bin et al.,2009;Zhang Shuanhong et al.,2014;Zhou Jianbo et al.,2015;Pei Shenghui et al.,2016;Song Shuguang et al.,2016)，而南側(cè)蛇綠混雜巖的年齡多集中在中二疊世—早三疊世(Miao Laicheng et al.,2007,2008;Jian Ping et al.,2010;Song Shuguang et al.,2016)，二者之間相差大約50 Ma,推測這可能是由于南向俯沖結(jié)束時間稍晚于北向俯沖所致。

5 長春—延吉縫合帶

長春—延吉縫合帶也被稱之為長春—延吉增生雜巖帶，它呈北西—南東向延伸，是佳木斯—興凱地塊與華北板塊之間的一條典型的增生雜巖帶(圖5；Zhou Jianbo et al.,2013)。它處于中亞造山帶的最東緣，既受到古亞洲洋構(gòu)造域的影響(eng?r,1996;Wu Fuyuan et al.,2002;Windley et al.,2007;Zhou Jianbo et al.,2013;Kr?ner et al.,2014)，又受到了古太平洋構(gòu)造域的疊加影響(Faure et al.,1992;Maruyama,1997;任紀(jì)舜等,1999;Wilde et al.,2003;Zhou Jianbo et al.,2009,2010c)，是研究古亞洲洋和古太平洋構(gòu)造域疊加轉(zhuǎn)換過程的關(guān)鍵區(qū)域。

呼蘭群雜巖、色洛河群雜巖、青龍村群雜巖和開山屯雜巖是沿長春—延吉縫合帶自西向東出露的典型增生雜巖(周建波等，2013，2020;Zhou Jianbo et al.,2017)，它們由不同時代和不同性質(zhì)的巖石混雜而成(Wu Fuyuan et al.,2007,2011a)，以發(fā)育高壓變質(zhì)礦物組合為特征，能為我們提供板塊俯沖活動的關(guān)鍵信息(周建波等，2020)。呼蘭群雜巖中的碎屑沉積物的年齡為287～237 Ma(Wu Fuyuan et al.,2007;張春艷等，2009;Lu Linsu et al.,2011;周建波等，2013;Cao Jialin et al.,2019)，其中最年輕的是從煙筒山紅簾石片巖中獲得的237±5 Ma的原巖年齡(Cao Jialin et al.,2019)，而該地區(qū)變質(zhì)巖的變質(zhì)年齡區(qū)間為229～188 Ma(郗愛華等，2003;劉金玉等，2010;劉志宏等，2016)，以上數(shù)據(jù)表明呼蘭群雜巖主要受二疊紀(jì)—早三疊世構(gòu)造活動的影響。色洛河群雜巖中碎屑沉積物的年齡為265～255 Ma(Zhang Yanbin et al.,2008;Zhou Jianbo et al.,2013)，與板塊俯沖有關(guān)的高鎂安山巖的年齡為252 ± 5 Ma(李承東等，2007)，表明色洛河群雜巖應(yīng)當(dāng)形成于晚二疊世—早三疊世。青龍村群變質(zhì)巖的原巖年齡為250～248 Ma(周建波等，2013)，開山屯雜巖中碎屑鋯石的年齡為292～234 Ma(周建波等，2013)，表明它們均形成于早三疊世。此外，在煙筒山紅簾石片巖中發(fā)現(xiàn)的未變質(zhì)長英質(zhì)侵入體的加權(quán)平均年齡為217 ± 5 Ma(Cao Jialin et al.,2019)，限定了俯沖活動年齡的上限。增生雜巖帶上覆大醬缸組地層中發(fā)育有指示陸相沉積的磨拉石建造(辛玉蓮等，2011)，從中獲得的最年輕鋯石加權(quán)平均年齡為225 ± 1 Ma(圖6b；Wang Bin et al.,2016a)，表明長春—延吉地區(qū)的古洋盆在晚三疊世就已經(jīng)關(guān)閉了，結(jié)合大醬缸組中發(fā)現(xiàn)的晚三疊世陸相植物化石(辛玉蓮等，2011)，進(jìn)而我們認(rèn)為長春—延吉縫合帶的的形成時代應(yīng)當(dāng)在中三疊紀(jì)前后(220 ～ 240 Ma)。

圖6 煙筒山雜巖鋯石諧和年齡譜(a,據(jù)Cao Jialin et al.,2019修改)和大醬缸組磨拉石諧和年齡鋯石U-Pb年齡諧和圖與概率圖(b,據(jù)Wang Bin et al.,2016a修改)Fig.6 U-Pb concordia diagram for zircon data from the Yantongshan Complex (a,modified from Cao Jialin et al.,2019);Concordia diagram and relative probability plot of all concordant zircon U-Pb ages for the Dajianggang Formation (b,modified from Wang Bin et al.,2016a)

長春—延吉縫合帶傳統(tǒng)上被認(rèn)為是索倫—長春縫合帶的東延部分(吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1988;唐克東等，1995;王玉凈等，1997;Li Jinyi,2006;Wu Fuyuan et al.,2007)，屬于古亞洲洋閉合的產(chǎn)物。然而最新的研究觀點認(rèn)為，長春—延吉縫合帶是佳木斯—興凱地塊受到古太平洋構(gòu)造域影響，與華北板塊發(fā)生拼貼的產(chǎn)物，其形成時代較西側(cè)的索倫—長春縫合帶的年齡(270～250 Ma)要晚20～30 Ma(Zhou Jianbo et al.,2009,2010b,2014)，因此長春—延吉縫合帶記錄了古亞洲洋和古太平洋構(gòu)造域疊加與轉(zhuǎn)換的地質(zhì)過程(圖7a，b)。

圖7 晚古生代—早中生代前后古亞洲洋與古太平洋構(gòu)造域疊加轉(zhuǎn)換的動力學(xué)模式(據(jù)Zhou Jianbo et al.,2018修改)Fig.7 Dynamical model of the superposition and transition of the Paleo-Asian Ocean and Paleo-Pacific tectonic domain around the Late Paleozoic—Early Mesozoic (modified from Zhou Jianbo et al.,2018)

6 結(jié)論

南天山—北山—索倫—長春縫合帶位于塔里木—中朝地塊與西伯利亞地塊之間，為兩大板塊之間古亞洲洋的最終閉合位置所在，依據(jù)縫合帶兩側(cè)的大地構(gòu)造背景、構(gòu)造巖石組成、閉合方式和閉合時代的差異，自西向東將該縫合帶分為四段：南天山縫合帶位于縫合帶西段，形成于塔里木板塊向北俯沖與哈薩克斯坦—伊犁板塊發(fā)生拼貼的過程中，根據(jù)高壓變質(zhì)年齡、釘合巖體以及不整合蓋層等證據(jù)來綜合分析，其閉合時代應(yīng)為晚石炭世；北山縫合帶位于縫合帶中段，形成于敦煌地塊與阿拉善地塊向北俯沖與圖瓦—蒙古板塊發(fā)生拼貼的過程中，根據(jù)帶內(nèi)蛇綠巖的年代學(xué)證據(jù)限定其閉合時代應(yīng)為早—中二疊世。阿拉善地塊北緣的兩條蛇綠巖帶連接了北山縫合帶和索倫—長春縫合帶，代表了古亞洲在該區(qū)域閉合時形成的縫合帶和弧后盆地，其形成時代應(yīng)當(dāng)為中二疊世—晚二疊世早期；索倫—長春縫合帶位于縫合帶中—東段，古亞洲洋在該地區(qū)同時發(fā)生了南北兩側(cè)的雙向俯沖，兩側(cè)地塊在中二疊世—早三疊世完成拼貼；長春—延吉縫合帶形成于中三疊世前后華北板塊與佳木斯—興凱地塊俯沖—增生過程，較西側(cè)索倫—長春縫合帶的形成時間(270～250 Ma)晚20～30 Ma，因此長春—延吉縫合帶與索倫—長春縫合帶形成時代與構(gòu)造背景存在顯著的差別。在總結(jié)了已有研究進(jìn)展基礎(chǔ)上，筆者等認(rèn)為南天山—北山—索倫—長春縫合帶自西向東發(fā)生了四階段的演化過程，閉合時代自西向東逐漸變年輕，整個過程從晚石炭世一直持續(xù)到了三疊世(圖7a，b)，其中長春—延吉縫合帶記錄了古亞洲洋和古太平洋構(gòu)造域疊加與轉(zhuǎn)換的地質(zhì)過程。

致謝：評審專家和編輯審閱文稿并提出了詳細(xì)的修改意見，作者謹(jǐn)致深切謝意。