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古海洋盆地的性質和消亡特征

1.古海洋盆地的時空分布特征

在西伯利亞板塊和華北-塔裏木板塊之間,有壹個新元古代末至中古生代(晚泥盆世)的復雜古亞洲洋(圖3-1),實際上是由幾個次級洋盆組合而成的大洋。有人分別將其命名為古亞洲洋壹、古亞洲洋二、古亞洲洋三、古亞洲洋四,但認為這裏沒有統壹性。大興安嶺中南段主要涉及華北大陸架北緣內蒙古發育的古海洋盆地。從時間和空間上看,蛇綠巖帶大致可分為南側的早古生代和北側的晚古生代早期(或中古生代)。

南部早古生代蛇綠巖主要分布在西拉木倫河附近的旦科山、克什克騰旗五道石門和林西巴爾地區。該區的介形類、牙形類、放射蟲等化石被安泰耀教授鑒定為更奧陶紀(何等,1983),而山蛇綠巖的同位素年齡表明古洋盆最早的開啟時間可能是可能的。標誌著古洋殼向南俯沖的藍閃石片巖(位置見圖3-1)在該區得以保存。筆者近年在溫都爾寺哈達溝西岸采集的藍閃石片巖,經國家地震局李大明測定的藍閃石Ar-Ar等時線年齡為(441.8 12) Ma(安等,2007)。與溫都爾寺烏蘭溝東岸唐克東采集並由蒙彼利埃大學H.Mulusri測定的藍閃石Ar-Ar等時線年齡(445.6 15)Ma(唐克東等,1992)非常相似。

圖3-1古生代古蒙古洋殼演化模式

(據唐克東1992,略有改動)

晚古生代早期蛇綠巖分布在東烏珠穆沁旗南部的河根山地區。河根山玄武巖與矽質巖的夾層中有含早-中泥盆世珊瑚化石的石灰巖透鏡體(唐克東等,1996),蛇綠巖Sm-Nd年齡為403Ma(鮑誌偉等,1994)。標誌弧-陸碰撞事件的左奇蘇尼特富鉀花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為423 ~ 424 Ma(史玉若等,2005)。左奇蘇尼特淖木渾呼都格藍片巖的Ar-Ar等時線年齡為383Ma,可能記錄了洋殼俯沖或碰撞的年齡(許蓓等,2001)。本區普遍發育晚泥盆世法門階下伏的不整合面。國際地層委員會2004年劃定的法門階底界年齡為(374.5±2.6)Ma,表明古洋盆閉合,進入造山演化階段,但不排除局部地區可能存在殘留洋盆。

2.古海洋盆地的性質

根據蛇綠巖的時空分布、蛇綠巖與古陸殼碎塊的關系、蛇綠巖的賦存狀態,以及蛇綠巖高鉀、輕稀土、富鋁尖晶石和橄欖石等特征,作者認為該洋盆擴張規模有限,主要在早古生代洲際小洋盆(嵇紹安等,1996;劉敦義等,2003),局部殘留至晚古生代早期或中古生代。

如上所述,古亞洲洋是幾個次級洋盆的組合。西伯利亞板塊和華北-塔裏木板塊之間有許多大小不壹的古微大陸,南盟微大陸是其中最大的壹個。在華北板塊北緣的古生代陸殼增生帶中,可以劃分出幾個小的古陸塊或古地體,它們由前寒武紀變質巖系組成。不同地塊的地層構成不同,周圍地塊往往也不同。

1984年在莫斯科召開的第27屆國際地質大會上,海恩首次提出了“洲際洋盆”(簡稱MK г)和“大洋洋盆”(簡稱OK г)的術語,闡述了十個方面的區別,其中微大陸或大陸地殼碎塊的存在是洲際洋盆的最大特征(ха洲際洋盆的特征完美地概括了古亞洲洋的特征。實際上,後來中國學者所作的壹些參考,如“有限大洋盆地”(肖旭昌等,2000)、“多島、多地形大洋”(許誌琴等,2006)、“大陸大洋盆地”(鐘大來等,2002)、“小洋盆”(李長寧等,65438+)。正是這種洲際海洋盆地的性質創造了板塊閉合階段的獨特特征。

3.古海洋盆地的衰減特征

雖然在屬於西伯利亞板塊的華北板塊與南蒙古微大陸縫合帶兩側的部分地區存在泥盆紀火山巖,但並未構成明顯的島弧火山鏈,表明洋盆在最後階段並未發生大規模的縮減。張琪曾認為內蒙古索倫山可能有博安巖(張琪等,1992)。斑巖是壹種富含玻璃的噴出巖,含有橄欖石和斜方輝石。通常認為是陸內俯沖的產物(陳郁,1996),它們存在於古亞洲洋的很多地方。

此外,在壹些地方,如河根山,玄武巖層被石灰巖、凝灰巖和含大化石的英安巖所覆蓋的現象早已引起人們的註意。更典型的現象出現在蒙古阿爾泰的塔蘭紮達嘎德(見圖3-1),塔蘭紮達嘎德的庫爾班賽罕保存著壹條序列良好、厚度較大的蛇綠巖剖面(嵇紹安等,1996)(圖3-2):自上而下是壹條巨大的含放射蟲矽質巖(。筆者曾將矽質巖樣品送到日本名古屋大學鑒定。由於化石保存不佳,無法給出早泥盆世或中泥盆世的確切層位。引人註目的是,枕狀熔巖中出現凝灰質火山巖和凝灰質火山碎屑巖夾層,夾層出現的頻率更高,尺寸更粗,最後過渡到含百合莖的陸源復雜砂巖。這壹剖面表明,大洋盆地演化的歷史是通過陸源碎屑的充填和堆積而結束的,即大洋地殼直接轉化為大陸地殼,沒有典型的過渡地殼階段。中泥盆統角礫巖見於庫爾班賽罕的另壹處,石灰巖礫石中含有珊瑚化石(圖版ⅰ-4)。在中國內蒙古左奇蘇尼特敖木根呼都格的色日班敖包發現了不整合之上的晚泥盆世底礫巖。礫石中還含有大量珊瑚和腕足動物,時代為晚泥盆世(嵇紹安,191)。通過對蒙古達蘭紮達尕德礫巖的研究,推測古洋盆具有自西向東逐漸會聚的剪刀狀趨勢。角度不整合面及其角礫巖和角礫巖中的化石年齡是確定古海洋盆地閉合時間的第壹個證據。

圖3-2蒙古庫爾班賽汗蛇綠巖剖面圖

1—蛇紋石;2-含放射蟲的紅色碧玉巖;3-輝綠巖席;4-凝灰質熔巖、粉砂巖和石灰巖;5-枕狀玄武巖;6—含海百合莖的雜砂巖。

從古洋最後階段的演化和前述富鋁尖晶石的形成條件推斷,當時古洋殼下部的軟流圈頂面相對較高,也可能正是由於軟流圈的擡升,在壹定程度上阻礙了華北板塊與南蒙古微大陸的強烈碰撞和快速對接, 導致“軟碰撞”結束,沒有引起縫合帶兩側地層的強烈變形變質。