佳木斯地块东缘早中生代沉积古地理演化:对东亚陆缘构造体制转换的制约

It remains a controversial that the onset timing of the Palaeo-Pacific plate subduction beneath the Eurasian continent. The previous researches on the transition of tectonic regimes in the eastern Asian continental margin focus mainly on igneous rocks and accretionary complex, few are involved in the sedimentary formation and Palaeogeographic environments. The Jiamusi Massif is one of the important tectonic units in the East Asian continental margin. The Late Triassic Nanshuangyashan Formation and the Early Jurassic Datushan Formation occur in its eastern margin, and consist of clastic sedimentary formation of alternating marine and terrestrial to terrestrial sedimentary facies, with abundant animal and plant fossils. The further study on the dynamic mechanism of formation and evolution of these early Mesozoic sedimentary formations is of important implications for revealing transition timing of tectonic regimes in the east Asian continental margin. This program focuses mainly on the geochronology, provenance, sedimentary formation, biotic assemblages, and petrogeochemistry of the Late Triassic and the Early Jurassic strata, with the aim of constraining the depositional timing, their spatial distribution, sedimentary palaeogeographic environments, and geodynamic setting, and finally revealing the onset timing of the Paleo-Pacific plate subduction beneath the Eurasia.

古太平洋板块在欧亚大陆下开始俯冲的时间一直是地学领域争论的问题之一。前人研究主要集中在东北火成岩和构造混杂岩方面，而对沉积建造及古地理环境的研究几乎处于空白。佳木斯地块是东北亚陆缘重要的构造单元之一，其东缘发育有晚三叠世南双鸭山组和早侏罗世大秃山组，属于海陆交互相-陆相碎屑岩沉积建造，动、植物化石丰富，其沉积建造形成和演化动力学机制的深入研究是探讨东亚陆缘构造体制转换的有效途径。本项目拟通过对该区晚三叠世和早侏罗世沉积地层的形成时代、物源、建造组合、生物组合以及岩石地球化学分析，查明佳木斯地块东缘早中生代地层的时空间展布，判定沉积古地理环境及其动力学背景，最终揭示古太平洋构造体系的启动时间。

近年来，东北亚陆缘中生代构造演化受到广泛关注，以往研究主要集中在火成岩岩石成因及其与中生代构造关系上，对中生代沉积地层的关注较少。我们结合锆石U-Pb年龄、Hf同位素和生物地层数据，重建东北亚陆缘中生代古地理演化。研究表明，中国东北佳木斯地块东部中生代地层包括晚三叠世南双鸭山组（Norian期）、早侏罗世火山岩和早白垩世龙爪沟群。晚三叠世南双鸭山组为一套海陆交互相沉积建造，化石丰富，形成于被动大陆边缘。早侏罗世由一套钙碱性火山岩组成（187-184 Ma），包括玄武岩安山岩、安山岩和流纹岩等，形成于与古太平洋板块向欧亚大陆下初始俯冲有关的活动大陆边缘。早白垩世龙爪沟群为海陆交互相沉积建造，形成于与古太平洋板块持续俯冲有关的活动大陆边缘。根据上述数据，我们重建了东北亚陆缘中生代构造演史：晚三叠世被动大陆边缘，早侏罗世古太平洋板块俯冲的启动，以及早白垩世古太平洋板块的西向俯冲和回撤。. 在本项目中，关于古太平洋板块俯冲启动于早侏罗世也获得了其他证据。我们对华北克拉通东北抚松-临江地区早中生代沉积地层进行了详细的碎屑锆石U-Pb年代学与Hf同位素组成研究，结合生物地层学证据，确定该区早中生代地层包括早三叠世黑松沟组、晚三叠世小营子组和早侏罗世义和组，缺失中三叠世地层。早三叠世显示物源均来自华北克拉通，结合钙碱性安山岩的形成，可以判定此时古亚洲洋并没有闭合。晚三叠世有部分物源来自兴蒙造山带，说明古亚洲洋在晚三叠世已经闭合。相比之下，早侏罗世，沉积物源发生显著改变，主要来自兴蒙造山带，兴蒙造山带的快速隆升和东部陆缘早侏罗世钙碱性火山岩的形成，共同揭示了古太平洋板块在欧亚大陆下俯冲作用的开始。