吉林延边地区二叠纪-早三叠世沉积记录及其地质意义

Yanbian area in Jilin province, located in the eastern section of the Central Asian orogenic belt, is the eastward extending location of the terminal closure of the Paleo-Asian Ocean to join with the Solonker-Xar Moron-Changchun suture. Permian-Early Triassic sedimentary units in the area recorded the complete information of the closure of the paleo-Asian Ocean and plate collision and orogeny, but stratigraphic sequence of the strata is not clear, and the study on sedimentary records and their tectonic significance is relatively weak，with final suturing of the paleo-Asian Ocean still debated. The project selects Dasuangou Formation, Jiefangcun Formation, Kaishantun Formation and Kedao Group to identify strata occurrence and stratigraphic contact relationship by detailed field geological work; to analyse sedimentary environment and evolution law of strata based on the rock composition, sedimentary texture and structure, fossils and vertical sedimentary sequence; to confirm the formation age by detrital zircon U-Pb dating with igneous zircon U-Pb dating. Based on the analysis of whole rock major and trace elements, detrital zircon U-Pb dating, zircon Hf isotope and tourmaline B isotope with the ancient water flow data measurement, the provenance variation, the type of sedimentary basins and tectonic background of the sedimentary records can be concluded. Finally, through the regional comparison of sedimentary records with the center area in Jilin province, we can discuss the differences of orogenic sedimentary records in spaces to further constrain the evolution of the paleo-Asian Ocean.

吉林延边地区位于中亚造山带东段，是古亚洲洋闭合的缝合带东延的位置。研究区二叠纪-早三叠世的沉积地层记录了古亚洲洋闭合和板块碰撞造山的完整信息，但是地层序列不清，沉积记录及其构造意义的研究相对薄弱，关于古亚洲洋的最终闭合时限还存在争议。本课题拟通过大蒜沟组、解放村组、开山屯组和柯岛群等二叠纪-早三叠世沉积地层详细的野外地质调查，分析地层产状和地层接触关系；结合沉积结构构造特征、岩石组成、古生物化石及垂向沉积序列等，分析沉积环境和演化规律；根据砂岩碎屑锆石定年或火山岩岩浆锆石定年等，分析地层的沉积时代；结合野外古水流数据测量，对采集样品通过全岩主微量元素、碎屑锆石U-Pb年龄、锆石Hf同位素及碎屑电气石B同位素等测试分析，精细研究沉积记录的物源区变化、沉积盆地性质及其构造背景等。最终通过对比吉林中部地区的沉积记录，探讨同时期造山带沉积记录的空间差异，为古亚洲洋构造域的演化提供约束。

吉林延边地区位于中亚造山带东段，北邻佳木斯蒙古地块，南邻华北板块，是古亚洲洋闭合的缝合带东延的位置。延边地区二叠纪-早三叠世的沉积记录见证了古亚洲洋最后闭合过程中板块的汇聚作用和沉积物源方向的改变。早期地层学研究认为，柯岛群、解放村组等地层沉积于二叠纪，延边地区很少存在早中三叠世的沉积记录。本项目通过火山岩锆石年代学和碎屑锆石年代学等研究发现，研究区存在多个早中三叠世的火山岩样，柯岛群、解放村组(含解放村植物群)等地层主要形成于早中三叠世（248-233Ma），而不是二叠纪。而磨拉石地层-开山屯组的沉积时代属于晚二叠世，和开山屯植物群的形成时代相一致。火山岩全岩地球化学分析结果显示晚二叠世-早中三叠世为岛弧环境，暗示古亚洲洋这一时期存在俯冲；晚三叠世的火山岩主要形成于碰撞后伸展环境，表明古亚洲洋已经完全闭合。通过碎屑锆石U-Pb年龄谱、锆石Hf 同位素分析等，发现在晚二叠世，开山屯组主要接受来自华北板块北缘的物源，很少有来自佳木斯蒙古地块的物源；在早中三叠世，柯岛群、解放村组等地层同时接受了来自佳木斯蒙古地块和华北板块的双向物源，在靠近佳木斯蒙古地块的柯岛群沉积物含有大量的10-8亿年的物源，表明了古亚洲洋发生了最终闭合。综合吉林延边地区的早中三叠世地层中碎屑锆石物源的复杂性及含有的古植物群化石的混生特征，认为华北板块和佳木斯蒙古地块的碰撞拼贴作用持续到了早中三叠世，古亚洲洋应当最终闭合于中晚三叠世（242-227Ma）。沿着索伦-西拉木伦-长春-延吉缝合带，对比分析中国北方地层中含有的华夏植物群和安加拉植物群化石，发现两大植物群从早二叠世-早中三叠世发生逐渐混生，表明了古亚洲洋自西向东发生的剪刀式闭合作用。佳木斯蒙古地块南部和华北板块北缘同时存在的大量俯冲杂岩、同碰撞岩浆岩、岛弧岩浆岩和正常沉积岩的锆石年龄数据，指示了古亚洲洋闭合过程中具有双向俯冲的作用。