吉林省加里東運動的新證據

聶桂娟，彭玉鯨，苑鳳華，呂 洋

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

吉林省加里東運動的新證據

聶桂娟，彭玉鯨，苑鳳華，呂 洋

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

依據伊通景家臺大黑山晚奧陶世陡山頭子組（原誤比用石縫組）之頂界不整合面上的大黑山礫巖+火山巖（原誤劃屬桃山組下段），于火山巖中獲鋯石U-Pb SHRIMP年齡為（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，相鄰的段家店同一地層為（415.0±6.9）Ma～（421.4±6.6）Ma；永吉張家屯生物化石定年為晚—末志留世的張家屯組底礫巖沉積覆蓋的英云閃長巖獲鋯石U-Pb LA-ICPMS年齡（443±5）Ma；共同為吉林省加里東運動提供了有力的新證據。

吉林；大黑山；張家屯；加里東運動；新證據

0　引言

文獻檢索，吉林省加里東運動的提出并有簡單的論證，始于吉林省地質局1978年出版的1/20萬長春市幅區域地質調查報告和“吉林省伊通縣桃山早志留世筆石頁巖相地層的發現及其地質意義［1］一文，與此同時，從板塊構造研究的角度，亦指出了吉林省存在早古生代蛇綠巖套［2］，實質亦承認加里東運動的存在，但均未能明確指出具體的剖面特征。嗣后“吉林南部加里東期花崗巖帶”一文問世，指出：本區應為加里東期優地槽褶皺帶，它是吉黑古大洋板塊向古中朝板塊移動俯沖的結果［3］。至此，吉林省加里東運動的存在為多數研究者接受或更多的發揮［4-10］。1988年吉林省地質礦產局出版的1/20萬吉林市幅的區域地質調查報告，在描述志留系上統張家屯組剖面時，將其底部礫巖與下伏花崗閃長巖（γ33）之關系表示成侵入接觸，是誤筆所致。因為已承認下伏花崗巖為加里東期，它又怎么能和其上的含晚—末志留世化石的張家屯組呈侵入接觸呢？為此，趙春荊等（1996）、彭玉鯨等（1995，1997）在論述龍崗陸塊北部陸緣構造帶（或古吉黑造山作用歷程）時，對加里東構造運動結束的時限，都特別強調，含有晚志留世生物化石組合的張家屯組，以底部磨拉石相堆積覆蓋（不整合）于加里東花崗閃長巖之上［11.12］。盡管當時未獲得該花崗閃長巖之測年數據，但已為多數區域地質研究者用來與內蒙西別河組的底界不整合面——加里東運動的構造面［13，14］相比較。

1　迷惑

進入21世紀，隨著鋯石U-Pb高精度測年技術的改進和推廣，有關吉林省花崗巖同位素年代學研究的論文不斷涌現，那些曾被定為加里東期的花崗巖體，如黃泥嶺巖體、大玉山巖體、孟山巖體等一個個被否定［15.16］，特別是在“中國東北顯生宙花崗巖類同位素年代學”一文中，作者發布433個測年數據，涉及吉林省的約149個，無一為早古生代的年齡［17］。通過碎屑鋯石的定年，過去曾作為加里東期構造層的早古生代變質地層，如呼蘭群、青龍村群亦被定為晚古生代地層［18-20］，乃至提出：“前石炭紀階段的構造原型難以恢復。......原來認為屬于早、中古生代的“呼蘭群”、“色洛河群”、“青龍村群”經研究大都屬于晚古生代—早中生代的地層［21］；“早期構造形跡多已甄滅在后期的構造熱事件中......黃泥嶺裂谷帶中發育晚古生代青龍村群、色洛河群及呼蘭群......裂谷帶閉合于晚三疊紀—早侏羅世......黃泥嶺構造帶由4～5條強變形帶組成，其構造變形主要劃分為兩期：早期為右旋剪切，形成時代為晚三疊世—早侏羅世。晚期為左旋剪切變形帶，切割了中侏羅世花崗巖（157 Ma），估計主活動期在晚侏羅世—早白堊世之前結束［22］。從而為上述前人所提出的加里東運動帶來了極大的迷惑？

2　新證

幸運的是，與花崗巖大量測年資料發表的同時或稍后，火山巖、包括變質火山巖的巖漿鋯石及變質巖碎屑鋯石測年資料亦陸續發表，不僅為我們獲得了吉林省加里東運動存在的新的重要證據，而且還表明吉林省內早古生代海相變質火山巖和加里東期花崗巖存在的多個重要信息?，F提供如下。

2.1伊通景臺大黑山剖面提供的新證

圖1　大黑山南坡上志留統大黑山礫巖實測剖面圖（據高云崗、1985、修定）Fig.1　Measured profi le of upper Silurian Series Daheishan conglomerate in Daheishan southern slope (Revised by GAO Yun-gang, 1985)

圖1為綜合1/20萬長春市幅和1/5萬景臺鎮等三幅區域地質調查同一位置實測剖面，經再次實地考察修定而成。剖面圖所示不整合面雖然為次安山玢巖侵位，但仍可觀察到其下所見板巖、千枚巖巖石風化破碎強烈，變形變質作用明顯，糜棱巖化所示之葉理與板巖、千枚巖之原生條帶（層理）具明顯交角。不整合面之上礫巖在大黑山一帶、自主峰583.3高地至427.7高地礫巖層大體沿地形等高線展布，向北—北西緩傾斜，主峰北西坡礫巖層露頭順山延伸400余米，構成一列狹長陡坎；南坡因受后期構造影響，礫巖層露頭作峭壁狀不整合覆于其下板巖、千枚巖之上。根據高云崗［23］對礫巖所做的統計分析：礫石粒度及所占百分比，2～10 mm級別10%±、10～100 mm級45%±、＞100 mm級者40%±，可見最大礫徑者達350 mm。礫石成分，選易采礫石18塊，經鏡下鑒定，酸性侵入巖（變質石英閃長巖、角閃斜長花崗巖、絹云母花崗斑巖、閃長玢巖等）8塊，變質中酸性火山巖4塊、沉積變質巖塊6塊，其中板巖、千枚巖、變質砂巖、礫巖等，礫石之巖性與下伏層同類巖石巖性一致，“礫中礫”的出現，構成明顯的第二代、第三代的沉積。礫石圓度及球度，以圓狀、次圓狀為主，次棱角狀、棱角狀者較少，板巖、大理巖等下伏地層形成的礫石圓度相對較低；侵入巖、火山巖礫石球度相對較好，余者差。礫石分選性：分選不明顯，不同粒級礫石摻雜堆積，但若排除較大礫石后，其余部分顯示一定的分選趨勢；受后期構造影響，礫石排列方向具有一定規律性，壓扁拉長。膠結物及膠結類型，依巖化分析資料，膠結物為正常沉積物+火山熔巖物質；膠結類型，隨礫石含量降低，從孔隙膠結、接觸膠結變為基底膠結，其時膠結物圍繞礫石形成中礫巖。綜上特征，該套礫巖應為不整合面之上含有火山物質的底礫巖，并具類磨拉石堆積的特征。

姜正龍等［24］考察該剖面時，約于10層片理化安山質凝灰熔巖采集一樣（DHS）（E125°13′02″，N43°53′46″）。獲得其巖漿成因鋯石U-Pb SHRIMP年齡（413.4±6.6）Ma～（420.3±6.6）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（428.5±7.3）Ma～（437.0±7.1）Ma、（445.2±6.9）Ma～（451.4±7.0）Ma。為檢驗上述火山巖鋯石測年的可靠性和該期火山事件在區域上分布的重現性，又于放牛溝鄉段家店相同層位的火山巖取片理化酸性凝灰熔巖一樣（E125°01′40″，N43°53′11″），獲巖漿成因鋯石U-Pb SHRIMP年齡（392.3±6.6）Ma～（421.7±7.0）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（433.9±8.3）Ma和（448.8±8.2）Ma。二者年齡結構十分一致，表明：不整合面之上的火山事件（即大黑山礫石+火山巖），形成于晚志留世—早泥盆世，不整合面之下的火山事件發生在早、中志留世和晚奧陶世。與該區含早志留世筆石的桃山組及整合于其下的陡山頭子組均有火山巖產出的實際情況相符。由此，定其為加里東運動的構造界面之遺跡證據是充分的。原先依據礫巖之上火山巖全巖Rb-Sr等時線年齡（246±27）Ma（高云崗，1985），試剖面為晚華力西期運動界面應予以修正，也許該Rb-Sr年齡是大區域晚華力西期—早印支期造山運動疊加其上的構造熱事件記錄。

2.2永吉張家屯剖面提供的新證

圖2是筆者之一依據吉林省地質礦產局1988年出版的1/20萬吉林市幅區域地質調查報告所附張家屯組實測剖面、經多次進行實地觀察修定的。

該圖對底部礫巖及礫巖與下伏花崗巖之關系，在該圖幅野外驗收時曾出現三種不同的認識，一礫巖是中生代的、覆于張家屯組之上；二是礫巖為張家屯組底礫巖，但與“下伏花崗巖為侵入接觸；三是礫巖為該組底礫巖，且與下伏花崗巖為沉積（不整合）接觸。后經探槽揭露和再觀察、現場討論，暫統一到第三種觀點。雖然依據礫巖的堆積特征：成分復雜：以火山巖、花崗巖礫石為主、次為沉積變質巖及沉積巖；形態以次棱角-次渾圓狀為主；分選較差或極差，大、小混雜粒徑以5～10 cm居多，大者可達50 cm；礫巖厚度百余米以上；可視為磨拉石相堆積。但由于缺乏下伏花崗巖同位素測年資料，未能作為識辨加里東運動的構造標志獲得廣泛的推廣。

裴福萍等［25］新近對該剖面進行了較詳細的研究，再次肯定了張家屯組底礫巖沉積覆于下伏花崗質巖石之上，且依據系統樣品（E126°17′07″，N43°41′04″）的采集，不僅通過巖漿成因鋯石LA-ICPMS U-Pb測年獲得了其形成和侵位的時代為（443±5）Ma，捕獲巖漿成因鋯石年齡（501±11）Ma，且確定其巖石類型為英云閃長巖，Hf同位素單階段虧損地幔模式年齡介于567 ～674 Ma，兩階段虧損地幔模式年齡介于648～911 Ma；通過地球化學特征的判別，原始熔體可能來源于有俯沖流體參與的高溫低壓條件下大洋堆晶輝長巖的部分熔融，形成于洋殼俯沖背景下的島弧環境。由此，一可以獲得一個肯定的結論，即該不整合面產生的時限：依據不整合面之上張家屯組所產海相生物化石組合為晚—末志留世［26-28］，不整合面之下英云閃長巖鋯石U-Pb LA-ICPMS年齡為（443±5）Ma（早志留世）；與上述大黑山剖面中不整合面所形成的時限基本一致，為加里東構造運動的產物。二受到一個重要的啟迪，即從英云閃長巖形成的構造環境，使我們聯想到東鄰的永吉頭道溝鎂鐵-超鎂鐵巖曾被視為被肢解的蛇綠巖，并獲得Ⅰ號巖體（方輝橄欖巖-純橄欖巖巖塊）、測得全巖Sm-Nd等時線年齡（418.4±24.1）Ma（2σ）、r=0.999 1）［11.12］似乎二者、乃至包括大黑山—放牛溝地區三者間均有著密切的聯系，表明這里早古生代發育有溝弧盆系，并以晚—末志留世形成的弧背磨拉石盆地堆積，即加里東構造運動重要標志的出現，宣告此階段洋盆活動關閉或形成增生楔。

圖2　張家屯組不整合于加里東期英云閃長巖之上實測剖面圖（據1/20萬吉林市幅報告修編）Fig.2　Measured profi le of Zhangjiatun Formation unconformity on the Caledonian tonalite (After a report of 1:200 000, Jilin City sheet)

2.3其它新材料的佐證

主要有如下三個方面，可作證述之。

第一、早古生代火山事件不斷得到肯定：最有代表性者為松嫩地塊及其西北和南陸緣自西北而東南，①原大石寨組建組剖面獲其中一玄武巖樣鋯石SHRIMP U-Pb年齡（439±3）Ma（捕獲一渾圓狀巖漿成因鋯石表面年齡522 Ma±6 Ma［29］②松遼盆地西部斜坡區松南190井深部基底變流紋質凝灰巖獲鋯石LA-ICPMS U-Pb兩組諧和年齡、分 別 為（424±4.5）Ma及（448±3.5）Ma［30］。③松遼盆地東南隆起區，在農安103井、楊205井基底巖石中獲巖漿成因捕獲鋯石LA-ICPMS U-Pb年齡（490±4.2）Ma、（470±27）Ma～（464±14）Ma；在楊205井基底變質火山巖及黑云陽起石英片巖獲巖漿成因鋯石LA-ICPMS年齡，前者為（445.5±9.6）Ma，后者見兩組諧和年齡為（427.0±3.1）Ma、（455±12）Ma［30］。④朝深4井深部變質基底脫?；栀|巖產早志留世海綿骨針Dritonemagracile（Hinder）Raull［31］。⑤ 九臺機房溝鐵礦含鐵巖系近礦圍巖變質火山巖一樣、鋯石SHRIMP U-Pb定年，除獲得（453.7±5.08）Ma～（454.5±4.7）Ma，（471.2±3.4）Ma～（473.4±6.02）Ma，（496.9±5.05）Ma～（504.8±5.46）Ma三組年齡，還有大量來自中寒武世、早寒武世、新元古代巖漿成因的鋯石［32］。

第二，早古生代侵入巖新的測年數據屢見報導：如在對吉黑交界張廣才嶺群剖面系統的研究中，于東風林場附近原紅光組中見片麻狀黑云母花崗巖、鋯石LA-ICPMS U-Pb兩組諧和年齡、分別為（484±5）Ma和（525±6）Ma新興組中見兩樣英云閃長巖，測年方法同前，一樣為（450±6）Ma和（485±7）Ma，另一樣（443±3）Ma、（483±4）Ma、（514±3）Ma，值得特別關注的此一英云閃長巖年齡（443±3）Ma，竟然與張家屯剖面之英云閃長巖的年齡（443±5）Ma完全一致。切穿上述英云閃長巖的二長花崗巖年齡（425±3）Ma、片麻狀二長花崗巖（424±2）Ma，前者尚有捕獲巖漿成因鋯石（452±2）Ma和503 Ma的年齡數據。對塔東巖群所作的相同研究，巖漿侵入活動與此具有相似的節律［33.34］。

第三，晚古生代火成巖中捕獲巖漿成因鋯石所揭示的早古生代火成活動：如梅河市雙泉鄉西北雙鳳山基性—超基性巖（橄欖巖、橄欖輝長巖和蘇長巖）采橄欖輝長巖樣，依鋯石LA-ICPMS U-Pb定年，巖體形成時代為（258±2）Ma、捕獲巖漿成因鋯石中早古生代年齡組為：（423±7）Ma （n=3）、（456±7）Ma和（502±7）Ma［35］。又如鄰區采自湯原地區早泥盆世寶泉流紋巖鋯石測年，其形成時代為（383±3）Ma，捕獲巖漿成因鋯石、206Pb/238U諧和年齡有（422±2）Ma（n=5）、（453±3）Ma（n=8）、（485±8）Ma［36］。均暗示出早古生代火成活動的普遍存在，及活動的節律性。

3　結論

（1）依據新的同位素年代學和生物地層學成果，吉林伊通大黑山剖面和永吉張家屯剖面中所出現的角度不整合面，其時限可界定于晚—末志留世和中、早志留世間，不整合面之上磨拉石相堆積，是加里東構造運動發生的重要標志之一。吉林省加里東運動的存在不應受到早期所定的加里東巖體被否定而出現迷惑。

（2）當呼蘭群、青龍村群等原定之早古生代構造層，時代出現大的爭議時，新的同位素年代學研究，肯定了吉林省早古生代火山事件有確切的存在。連同新確定的早古生代花崗巖類侵入體，共同記錄了可追溯的加里東構造旋回的演化歷史。

（3）統計早古生代火山事件，早古生代花崗巖和晚古生代以來火成巖中捕獲早古生代巖漿成因鋯石，及少量碎屑巖中包含的早古生代巖漿成因鋯石的測年數據，反映出火成事件，包括噴出事件和侵入事件，具有明顯的相關性和節律性。并可在整個興蒙—吉黑造山系內進行比較，反映古亞洲洋在早古生代時期演化及與其兩側古陸互動的統一性方向。當然，在比較中所發現的一些差異，則表現出各自的個性（另文討論）。

由于早古生代加里東運動，受到晚古生代的疊覆造山和中、新生代濱太平洋陸緣疊加造山的強烈改造與破壞，及巨量花崗巖巖漿的侵吞，其地質載體多以成為“花崗巖海”中的“舟”、“筏”式的殘留構造巖片或構造巖片堆集帶、構造小巖塊，對其研究、相比晚古生代，則難之更難，也許是“物以稀為貴”。故溯其沉積盆地之原型、構造原型，實是任重而道遠。

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The new evidence of Caledonian movement in Jilin Province

NIE Gui-juan， PENG Yu-jing， YUAN Feng-hua， LV Yang
Regional Geological and Mineral Resources Survey of Jilin Province， Changchun130022，Jilin， China

Daheishan conglomerate+ volcanic rocks（ it mistakenly was divided into the Lower Section of the Taoshan Formation） unconformably overlay on Doushantouzi Formation （it mistakenly was contrasted with the Lower section Shifeng Formation） ， late Ordovician epoch， Daheishan， Jingjiatai of Yitong County； zircon U - Pb SHRIMP from the Daheishan volcanic rocks is （413.4±6.6） Ma ～ （420.3±6.6） Ma， zircon U - Pb SHRIMP from the same straturm of adjacent Duanjiadian is （415.0±6.9） Ma ～ （421.4 ± 6.6） Ma； zircon U - Pb ICPMS from the tonalite is （443±5）Ma ， the tonalite is covered by Zhangjiatun Formation basal conglomerate that is considered as late- end of Silurian epoch， according to the biological fossil dating.These provide powerful new evidences for Caledonian movement in Jilin Province.

Jilin； Daheishan； Zhangjiatun； Caledonian movement； New evidences

P542

A

1001—2427（2015）04 - 1 -6

2015-09-05；

2015-12-03

聶桂娟（1971—），女，吉林鎮賚人，吉林省區域地質礦產調查所助理工程師.