黑龍江東部中-新生代盆地演化

張興洲，馬志紅

（吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

黑龍江東部中-新生代盆地演化

張興洲，馬志紅

（吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

黑龍江省東部中-新生代盆地基底由佳木斯地塊和完達山地體復合而成.佳木斯地塊以加里東期變質巖及花崗巖為主，東緣發育晚古生代和早中生代大陸邊緣沉積.完達山地體在中-晚侏羅世就位在佳木斯地塊東緣，并在早白堊世早期逆沖到佳木斯地塊之上，形成具有前陸盆地性質的大三江盆地.大三江盆地在早白堊世晚期遭受逆沖、走滑構造改造.敦密斷裂以北的諸多盆地均屬大三江盆地改造后的殘余盆地.這些殘余盆地和完達山地體之下可能存在隱伏的晚古生代和早中生代大陸邊緣沉積.三江盆地東部是古近紀斷陷的主要發育區，可能存在一與佳依地塹平行的深斷陷.隱伏的大陸邊緣沉積和斷陷是值得重視的油氣勘探領域.

中-新生代盆地；大三江盆地；黑龍江省東部

黑龍江省東部是我國東北地區中—小型盆地集中分布區域，也是我國重要的煤炭、石油、天然氣和油頁巖等多種能源資源集中區.該區西以佳-依斷裂帶為界與松遼盆地毗鄰，南以敦-密斷裂帶為界與延邊盆地群相鄰.區內面積大于2000 km2以上的盆地有7個，分別為三江盆地、勃利盆地、虎林盆地、依蘭-伊通盆地、敦化盆地、雞西盆地和寧安盆地.其中，三江盆地和虎林盆地分別與俄羅斯一側的中阿穆爾盆地和阿爾昌盆地相連.盆地基底由佳木斯地塊和完達山地體復合而成，二者之間為同江-密山斷裂帶，其中的完達山地體是東側俄羅斯境內巨大的錫霍特-阿林中生代增生雜巖帶的一部分（圖1）.近年來的研究表明，該區各分散孤立的中-小盆地在早白堊世早期曾是一個統一的近海大陸邊緣盆地，稱為大三江盆地［1］.這一成果為重新認識該區中新生代構造演化，拓寬能源資源勘探領域提供了重要思路和證據.

1 基底組成及構造性質

早期的研究認為，佳木斯地塊是一個經興凱運動而固結的早前寒武紀地塊［2］，由麻山群和黑龍江群兩套變質巖系組成［3］.完達山地體是早中生代的俯沖帶，東北地區大面積的中生代火山巖與此有關［4］.上世紀90年代，曹熹等［5］和張興洲等［6］研究認為，黑龍江群不是正常的變質地層，而是混有解體蛇綠巖和藍片巖殘塊的構造混雜巖，是佳木斯地塊與松嫩地塊碰撞拼合的標志.Wilde et al.［7-8］采用單顆粒鋯石測年方法對麻山群中的硅線石榴片麻巖和與之伴生的花崗片麻巖進行了同位素年代測試，結果顯示麻山群高級變質作用發生的時代并非是傳統所認為的太古宙或古元古代［3］，而是早古生代，年齡為480～520 Ma.目前，所謂的黑龍江群不是正常的變質地層單元，而是一套俯沖增生雜巖的認識已基本成為共識，但對俯沖及佳木斯地塊與松嫩地塊碰撞拼合的時代等問題仍存在較大爭議［9-10，12-13］.最近，筆者對樺南隆起東部近東西走向的黑龍江混雜巖中的基性和長英質糜棱巖進行了白云母Ar-Ar同位素年齡測定，獲得的年齡分別為176.5±1.9 Ma和184.5±2.1 Ma.這組年齡與前人在蘿北、依蘭和牡丹江地區黑龍江混雜巖中獲得變質-變形年齡基本一致［14-17］，表明整個黑龍江混雜巖在侏羅紀期間經歷了一次重要的變質-變形事件.鑒于這是一次由藍片巖相向綠片巖相轉化的變質-變形事件，因此，所代表的應是黑龍江混雜巖的構造折返事件.這一事件發生的時間與完達山地體就位到佳木斯地塊東緣的時間基本一致.

完達山地體主要由一套近南北走向，向西凸出的超鎂鐵質、鎂鐵質堆晶巖、基性熔巖和硅質巖及泥質巖組成，是我國東部唯一發育早中生代深海沉積的區域.硅質巖及泥質巖中放射蟲等化石為中、晚三疊世—早、中侏羅世［3］.古地磁資料表明，完達山地體在中三疊世位于赤道附近［18-21］，地體中的晚石炭世—早二疊世灰巖巖塊中的竹蜓科、珊瑚以及三疊紀硅質巖中的放射蟲古生態均屬于低緯暖水型動物群；而早—中侏羅世硅質巖中的放射蟲古生態反映此時水域緯度已經明顯變高，具有明顯的冷水型、中高緯度生態特征［22，19-20］.晚侏羅世完達山地體已經位于43.5°N附近［18-19，22-23］，說明在早—中侏羅世完達山地體迅速由低緯度向中高緯度遷移，晚侏羅世已經就位于佳木斯地塊東緣.由于完達山地體具有比較完整的洋殼層序，說明它應屬一個逆沖的洋殼殘片.這套蛇綠巖被含有堇青石的花崗巖侵入，花崗巖鋯石年齡131～124 Ma，這至少說明在131 Ma之前完達山蛇綠巖巖片已逆沖到佳木斯地塊之上.值得注意的是，堇青石花崗巖具有過鋁—強過鋁花崗巖的地球化學特點，屬于S型花崗巖，其中還發現有時代為463 Ma的捕獲鋯石［24］，這一年齡是佳木斯地塊中最為重要的高級變質作用和巖漿作用年齡［7-8］，說明巖漿的形成和侵位過程與佳木斯地塊有關.但由于含堇青石的S型花崗巖的源巖主要來自經歷過風化及沉積作用的沉積巖，加之花崗巖中鋯石有較高的176Hf/177Hf比值和正的εHf（t）值，說明堇青石花崗巖的源區不完全是基底的麻山群，可能還存在有前中生代的沉積地層.結合區域地質資料［3］，佳木斯地塊東緣發育有2套大陸邊緣沉積，一套為泥盆-石炭系，另一套為上三疊-下侏羅統.這2套組合在北部俄羅斯境內的布列亞地塊東緣和南部興凱地塊東緣都有分布［25-26］，說明當時在布列亞-佳木斯-興凱地塊東緣發育較為廣泛的大陸邊緣沉積.因此，不能排除過鋁—強過鋁花崗巖的形成與這2套沉積巖有一定聯系.根據這樣一種思路，完達山地體之下可能存在被構造隱伏的上古生界和上三疊統.

2 中-新生代盆地沉積-構造層特征

吉林大學完成的“大慶探區外圍中-新生代盆地演化與油氣前景”項目（2004～2008）系統研究對比了該區各盆地的沉積充填序列，劃分出5個沉積-構造層：晚三疊世—早侏羅世沉積-構造層、晚侏羅世—早白堊世沉積-構造層、晚白堊世沉積-構造層、古近紀沉積-構造層和新近紀沉積-構造層（表1）.與傳統地層對比表相比，表1有如下變化：（1）取消了J3-K1未分的表達方式；（2）在生物地層學證據基礎上，根據絕對年齡值對應的原則，盆地底部的地層界線并不一致；（3）方正盆地原劃有晚白堊世方正組，據大慶方參1和方4井鉆探揭示，古近系之下直接為早白堊世穆棱組，因此，方正盆地取消了原方正組，增加了穆棱組；（4）勃利、雞西和虎林盆地原劃有晚白堊世松木河組（火山巖），鋯石測年結果為110 Ma和112Ma，表明為下白堊統，歸入下白堊統東山組.晚三疊世—早侏羅世沉積主要發育在佳木斯地塊東緣，以南雙鴨山組和大禿山組為代表.南雙鴨山組為一套海陸交互相沉積，火山物質含量較高，各地巖性基本穩定，大禿山組覆于之上，為類磨拉石建造［3］；晚侏羅世—早白堊世沉積以早白堊世海陸交互—陸相沉積為主，各盆地內均有分布，晚侏羅世海相沉積僅發育在三江盆地西部的綏濱拗陷內，早白堊世晚期發育東山組火山巖，時代為110～117 Ma；晚白堊世沉積只發育佳依地塹以東的各盆地內，北東向帶狀展布，巖性主要為一套快速堆積的陸相粗碎屑巖，以猴石溝組和海浪組為特點；古近紀沉積各盆地均有分布，最大特征是發育油頁巖和煤系；新近紀，雞西、寧安和勃利等中部盆地發育玄武巖，以東的盆地發育煤系.總體上，該區以佳依地塹為界，各盆地的沉積序列和充填特征與松遼盆地明顯有別，主要表現在：（1）各盆地沉積-構造層清晰，間斷明顯，而松遼盆地沉積相對連續；（2）各盆地在早白堊世均發育海相—海陸交互相沉積，而松遼盆地為陸相沉積；（3）包括佳依地塹的各盆地古近紀均發育油頁巖，而松遼盆地油頁巖只發育在上白堊統.上述特征充分說明，松遼盆地的構造演化及沉積環境與該區明顯不同.

表1 黑龍江省東部各盆地地層及沉積環境對比表Table1 Stratigraphic correlation of Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,China

3 中-新生代盆地構造演化分析

黑龍江省東部中-新生代盆地演化的重要基礎是完達山地體與佳木斯地塊的拼合.大量的證據表明，晚侏羅世完達山地體已經就位于佳木斯地塊東緣，三江盆地西部發育的晚侏羅世海相沉積向北東方向延入俄羅斯境內的中阿穆爾盆地，構成一個向北東敞開的殘余海盆［25-26］.巖相古地理分析和地震剖面解釋顯示，早白堊世早期的城子河組-穆棱組沉積范圍達到最大，斷裂活動對此時的盆地沉積沒有明顯的控制作用，表明目前各分散孤立的盆地在早白堊世早期曾是一個統一近海盆地，稱之為大三江盆地［1］.根據勃利盆地東部、虎林盆地北部［27］以及俄羅斯一側的中阿穆爾盆地東部［25-26］的下白堊統中均見有含三疊世—早中侏羅世放射蟲化石的礫石和巖屑，說明完達山地體已逆沖到佳木斯地塊之上，并為早白堊世盆地沉積提供了物源.在雞西盆地穆棱組中選取的碎屑鋯石測年結果顯示，碎屑鋯石年齡集中在170 Ma左右，沒有發現大于400 Ma、屬于佳木斯地塊變質基底的碎屑鋯石.結合雙鴨山盆地、前衛盆地和勃利等盆地的早白堊世海相沉積均直接發育在佳木斯地塊變質基底之上，說明穆棱組沉積時期佳木斯地塊仍處于水下沉積環境.因此，大三江盆地在早白堊世早期的盆地類型屬于斷陷的可能性不大，更可能具有前陸盆地特點.早白堊世晚期，佳依斷裂和敦密斷裂之間的區域發育一系列逆沖構造，使大三江盆地遭強烈破壞和改造.雞西地區可見由南東向北西逆沖的構造將基底麻山群變質巖系逆沖到中生代煤系地層之上（圖2），呈北東向帶狀展布的上白堊統猴石溝組礫巖成分復雜，不僅含有大量的變質巖和花崗巖礫石，而且含有來自下白堊統的煤矸石礫石（圖3），說明晚白堊世大三江盆地經歷了快速的構造褶返事件.

上述特征說明，大三江盆地的破壞主要發生在早白堊世末期.根據盆地充填特征的對比分析，以敦-密斷裂為界，虎林盆地北部和南部明顯不同.北部的七虎林河拗陷下白堊統充填特征不但與大三江盆地完全可以對比，而且與東側俄羅斯境內的阿爾昌盆地完全可以對比（表2）.虎林盆地南部的穆棱河拗陷和東林拗陷內的白堊系以變質巖巖屑為主，與虎林盆地中央隆起出露的基底變質巖組成一致.這說明，目前所稱的虎林盆地以中央隆起為界，南北是完全不同的2個盆地.七虎林河拗陷是早期大三江盆地的一部分，其南部沿著敦密斷裂向東錯移到俄羅斯境內.因此，敦-密斷裂大規模左行走滑的時間應發生在大三江盆地形成之后，即早白堊世之后.

表2 虎林盆地北部與阿爾昌盆地下白堊統充填特征對比Table2 Stratigraphic correlation of Lower Cretaceous between Hulin Basin in Eastern Heilongjiang Province,China and Alchon Basin in Russia

古近紀，該區處于伸展構造背景，在我國境內發育了以佳-伊地塹和敦密-前進地塹為代表的斷陷盆地，其中普遍發育了以煤和油頁巖為代表的能源資源.值得注意的是，三江盆地以北的俄羅斯中阿穆爾地區古近紀斷陷十分發育，部分已見油氣顯示.結合區域構造背景分析，我國境內的盆地基底主體為佳木斯地塊，而俄羅斯一側盆地基底的主體為中生代增生雜巖.基于這樣一種構造背景，從油氣資源勘查意義上分析，除了要關注被中生代盆地和構造巖片所掩蓋的上古生界外，應加強東三江地區古近紀隱伏斷陷的研究.

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Abstract：The basement of the Mesozoic-Cenozoic basins in Eastern Heilongjiang Province,Northeast China is composed of the Jiamusi massif and Wandashan allochthon（terrane）.The former consists of the Caledonian metamorphic rocks and granites covered by unmetamorphosed Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments in the east margin.The latter,as an allochthon,was situated on the east margin of the Jiamusi massif during Middle to Late Jurassic,and overthrusted westwards on the Jiamusi massif in initial Early Cretaceous.Therefore,an Early Cretaceous foreland basin（namely Pan-Sanjiang basin）was formed in the area.The Pan-Sanjiang basin was destroyed and reconstructed by the thrust and strike-slip faults in the later stage of Early Cretaceous.We suggest that all isolated basins to the north of the Dun-Mi Fault belong to the relict basins of the Pan-Sanjiang basin.According to the regional geological setting,it is possible that the Late Paleozoic and Early Mesozoic continental margin sediments would be preserved under these relict basins and the Wandanshan terrane.The east part of the Sanjiang basin is an important area,where Paleogene faulted basins are developed and a deep major faulted basin parallel to the Jiayi faulted basin exists probably.These covered continental margin sediments and faulted basins are worthy to be considered as the new field of oil and gas exploration.

Key words：Mesozoic-Cenozoic basin;Pan-Sanjiang basin;Eastern Heilongjiang Province

EVOLUTION OF MESOZOIC-CENOZOIC BASINS IN THE EASTERN HEILONGJIANG PROVINCE,NORTHEAST CHINA

ZHANG Xing-zhou,MA Zhi-hong
（College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

1671-1947（2010）03-0191-06

P542

A

張興洲，男，1954年12月出生.1978年畢業于長春地質學院地質系.現任吉林大學礦產資源研究院院長，兼任吉林大學地質調查研究院院長，吉林大學唐敖慶特聘教授，博士生導師，吉林大學地球科學學院學術委員會主任；教育部科技委資源環境與地球科學學部委員；吉林省地質學會常務副理事長，兼秘書長.主要從事東北地區巖石圈結構與演化方面的研究、教學工作.完成的代表性成果有“中國滿洲里-綏芬河地學斷面“”中國大陸及海域巖石圈結構與動力學”和“興蒙-吉黑地區三維巖石圈結構”.目前正在主持“松遼盆地及外圍上古生界油氣資源戰略選區”國家專項和“興蒙海槽晚古生代構造演化”國家自然科學基金重點項目等研究工作.

馬志紅，男，1940年9月出生.遼寧興城人，碩士，1964年8月畢業于長春地質學院（本科），1981年10月研究生畢業.現任吉林大學地球科學學院教授，博士生導師；俄羅斯自然科學院外籍院士；吉林大學地質調查研究院總工程師；吉林省地質學會理事長；中國礦物巖石地球化學學會理事；中國黃金學會地質學術委員會主任；吉林省旅游地質研究會名譽會長；吉林省金、銀寶玉石協會副會長.曾任長春地質學院副院長；長春科技大學常務副校長.長期從事巖石學的教學和變質地質學及前寒武紀地質與成礦作用的研究工作，主持或主要參加完成“晉東北金礦綜合信息礦產預測”“山西五臺地區礫巖金礦研究”等省部級項目10余項，取得豐碩成果.

2010－11－29.李蘭英編輯.

國家自然科學重點基金（40739905）、國家油氣選區專項（2009GYXQ12）資助.