东北地区中、新生代岩浆活动频繁,无论是喷发还是侵入,随着区域地质构造的发展,均表现出多阶段多期次的特点。中生代火山岩和花岗岩的同位素年龄分别列于表2-2、2-3。
表2-2 东北地区中生代火山岩同位素年龄对比表
①按彭玉鲸等(1995)划分,略有修改;*K-Ar,**Ar-Ar,***U-Pb,其他Rb-Sr;年龄单位:Ma。
(一)关于早、中三叠世岩浆活动阶段的归属
目前已知区内早、中三叠世形成的以花岗岩类为主的侵入体,主要分布在吉黑东部,即小兴安岭-张广才岭花岗岩带中(李之彤等,1988,1991)。孕育该岩带虽有较漫长的地质历史,但其主体却是在古生代晚期至中生代早期形成的。从构造发展看,二叠纪至早三叠世形成的是同构造运动和晚运动花岗岩类,而早三叠世末至中三叠世形成的是构造运动后花岗岩类。主要是A型花岗岩类,其同位素年龄介于232~217Ma(Rb-Sr,U-Pb)间(李之彤等,1992,1994;彭玉鲸等,1995)。同时,区内有下三叠统卢家屯组(T1l)属类前陆盆地磨拉石沉积,其顶部黑色细碎屑岩年龄(239±9.5)Ma(Rb-Sr)(夏明仙等,1987),且上部岩层中石英长石细砂岩类属成熟陆壳成分,象征稳定型沉积的出现(彭玉鲸等,1995)。而偏碱性岩浆的侵入是地壳达到成熟的表现,也是造山作用结束的标志(何国琦,1989;洪大卫等,1994)。
按上述,区内早、中三叠世花岗岩类是晚古生代构造岩浆旋回的产物。辽宁赛马碱性杂岩体也是在晚古生代构造岩浆活动机制下于早、中三叠世相对稳定的拉张环境下形成的(阎国翰,1989)。因此,本文在叙述东北地区中生代岩浆活动时,就不包括这一部分了。
表2-3 东北地区中生代花岗岩同位素年龄对比表
①据彭玉鲸等(1995)划分;*K-Ar,**U-Pb,其余Rb-Sr;年龄单位:Ma。
(二)晚三叠世岩浆活动
本区晚三叠世火山岩浆活动的确立始于20世纪70年代末,在吉林延边地区发现了晚三叠世火山岩系(吴水波等,1980)。随后,在黑龙江东宁、绥芬河、密山,吉林蛟河、磐石、临江等地亦相继发现同时代火山岩类及一些印支晚期花岗岩类侵入体(刘茂强,1981;彭玉鲸,1982;王友勤等,1983;李之彤等,1988;马家骏等,1991)。资料表明,晚三叠世岩浆活动在东北地区滨太平洋构造地质发展中占有重要地位(李之彤等,1988)。
1.晚三叠世火山岩系
大兴沟火山岩群(T3d)在延边首次发现,其根据是,在火山岩系间沉积岩夹层内发现准苏铁果和双扇蕨科等植物化石(吴水波等,1980),同位素定年为196Ma(K-Ar)和210.03Ma(Rb-Sr);继之发现的老黑山火山岩群(T3l),亦含准苏铁果等化石,Rb-Sr年龄为231.03Ma。绥芬河的同层位火山岩系Rb-Sr年龄208Ma。在吉中地区,南楼山组(T3n)火山岩系Rb-Sr年龄(222±10)Ma,并被下侏罗统玉兴屯组(J1y)不整合覆盖(李之彤等,1994)。西土山组(T3x)类似,Rb-Sr年龄(210±19)Ma。前人在相应火山岩层位中曾得到21个K-Ar年龄,介于190.8~226.2Ma之间。可见Rb-Sr年龄与K-Ar年龄大体是一致的。
2.印支晚期花岗岩类
首例证据确凿的花岗岩体是闹枝沟二长花岗岩体,它侵入老黑山火山岩群(T3l)及华力西晚期七十二顶子花岗闪长岩体(锆石模式年龄254Ma),被上侏罗统东宁组(J3d)不整合覆盖,其锆石模式年龄189Ma,Rb-Sr年龄(206.7±2.4)Ma。与之处于同一构造带内的还有一些花岗岩体亦属印支晚期,如白山市老秃顶子岩体(Rb-Sr,(197±10)Ma),梨树沟岩体((215±26)Ma,Rb-Sr)抚顺南口前岩体(205.21Ma,Rb-Sr;208Ma、193.5Ma,锆石模式年龄)。这些岩体的K-Ar年龄介于186~214Ma之间。它们与相应时代的火山岩构成一条火山-花岗岩带,笔者称之为太平岭-长白山带(李之彤等,1988)。实际上该岩带向北可达黑龙江东北隅饶河一带,向南至辽宁抚顺地区。
在吉中地区夹皮沟东南的五道溜河岩体,侵入太古宙花岗岩和上三叠统小营子组(T3x),被上侏罗统石人组(J3sh)覆盖,锆石年龄201.5Ma和192Ma(刘大瞻等,1994)。磐石新开河岩体侵入南楼山组(T3n)火山岩,被玉兴屯组(J1y)砂砾岩覆盖;毛山白云母花岗岩体的白云母K-Ar稀释法年龄213.5Ma。此外,与花岗岩类侵入体伴生的还有同期辉长岩和闪长岩类小岩体产出。
3.那丹哈达饶河蛇绿岩形成时代和侵位时代
据研究(康宝祥等,1990),那丹哈达岭饶河蛇绿岩发育在中国东部那丹哈达岭中生代优地槽褶皱带中,由较完整的镁铁质和超镁铁质堆积杂岩及枕状熔岩组成(详见后述)。其位于大岭桥组(T3—J1d)砂板岩中,区域上地槽型沉积时代最晚的地层为永福桥组(J1y)。该区洋壳俯冲时代发生在早侏罗世中晚期,所以蛇绿岩侵位时代为早侏罗世,应早于大岭桥组(T3—J1d)。从枕状熔岩与优地槽沉积物(大岭桥组)中所夹基性超基性火山岩在地球化学特征上相一致来看,二者有成因联系,因此推定蛇绿岩时代为中—晚三叠世。
(三)早侏罗世岩浆活动
东北地区早侏罗世火山喷发活动微弱,火山岩分布局限;辽西地区花岗岩类侵入岩则出露较多。
早侏罗世火山岩系兴隆沟组(J1x)火山岩时代的主要依据是上覆下侏罗统北票组(J1b)中的化石;其同位素年龄为(198.5±2.5)Ma(王东方等,1984b)(Rb-Sr)、(199.5±9.8)Ma(K-Ar等时线)(刁乃昌等,1983),属早侏罗世无疑。但其K-Ar表面年龄有221.6Ma、210.8Ma、204.8Ma等数据;在葫芦岛市西南部,侵入于兴隆沟组火山岩的碱厂花岗岩体K-Ar年龄为214~196Ma;另在北票羊草沟上三叠统羊草沟组(T3y)底砾岩中含有安山岩砾石(王五力等,1989)。以上种种,有理由怀疑兴隆沟组如同邻区河北杏石口组(T3—J1x)一样(河北地矿局,1989),其时代可能为晚三叠世—早侏罗世。在吉中地区有玉兴屯组(J1y)火山碎屑岩系,含安山岩和英安岩,可视为南楼山期火山活动的余波,其Rb-Sr年龄184.7Ma,略偏低。在黑龙江东部出露高岭子组(J1g)和南大塔山组(J1n),分别为安山岩和流纹英安岩及其碎屑岩类。前者因含晚三叠世硅质岩砾石而置于早侏罗世;后者与晚三叠世地层伴生,K-Ar年龄176Ma,暂置于早侏罗世(黑龙江地质矿产局,1993)。
早侏罗世花岗岩类分布较广,往往与晚三叠世和早侏罗世火山岩系相伴。①辽西南部有碱厂、旧门、杨家杖子、圣宗庙等花岗岩类岩体,侵入的最新地层为下侏罗统兴隆沟组(J1x),年龄为214~188Ma(K-Ar)和211~185Ma(Rb-Sr)(种瑞元,1990;王世家等,1993)。②吉林中部大黑山钼矿区,长岗岭和前撮落花岗闪长岩岩体的围岩为头道沟组(Pz1t)变质岩系和南楼山组(T3n)火山岩系,年龄分别为180.8和185Ma(U-Pb等时线),大寒葱顶子岩体K-Ar年龄184.6Ma(方文昌,1992)。③延边地区,北沟和迷魂阵二长花岗岩体Rb-Sr年龄为(196.5±6.9)Ma和192.9Ma,荒沟正长花岗岩体195Ma(Rb-Sr)。从地质环境看,北沟岩体与大兴沟火山岩系(T3d)伴生,荒沟岩体被屯田营组(J2t)覆盖。其时限介于晚三叠世与中侏罗世之间。④黑龙江饶河哈玛河花岗闪长岩体侵入蛇绿岩套枕状熔岩和下侏罗统永幸桥组(J1y)粉砂岩中,K-Ar年龄189.3Ma(康宝祥等,1990)。
有人将区内晚三叠世和早侏罗世岩浆活动归为一个岩浆活动期或一个旋回,看来是有道理的(彭玉鲸等,1997)。
(四)中侏罗世岩浆活动
中侏罗世火山岩系在辽西、吉中和延边较发育,黑龙江东部和大兴安岭较少。而同期花岗岩出露较广。
中侏罗世火山岩系。髫髻山期(J2t)火山岩在辽西分布非常广泛,属中侏罗世(曹从周,1982),但有人将其置于中、晚侏罗世之间,这与现有年龄资料相一致:K-Ar等时年龄(156.3±8.5)Ma,Rb-Sr年龄(156.06±17.7)Ma(臧尧龄等,1993;郭洪中等,1992)。近年的测定结果是(167.2±9.7).Ma—(140.0±2.0)Ma(陈义贤等,1997);笔者测得中侏罗统海房沟组(J2h)火山岩系Rb-Sr年龄为177.2Ma;在大兴安岭中南段的新民组(J2x)中夹少量酸性熔岩;屯田营组(J2t)火山岩系在延边和东宁一带分布较广。在刺猬沟金矿区测其40Ar-39Ar年龄170.0~176.3Ma。在黑龙江勃利火山盆地的酸性火山岩Rb-Sr年龄162.3~173.8Ma,均为中侏罗世产物。
中侏罗世花岗岩类。在本区出露广泛,侵入于中侏罗统及更古老岩层,并有同位素年龄佐证。①在吉中,老窖沟岩体163.5Ma(U-Pb等时线);小取柴河岩体170.1Ma(U-Pb);大黑山斑岩体Rb-Sr年龄175.3Ma(方文昌,1992)。②在延边,苇子沟岩体侵位于华力西晚期岩体,被下白垩统覆盖,Rb-Sr年龄170Ma;庙岭岩体被下白垩统覆盖,161Ma(K-Ar)(方文昌,1992)。③在黑龙江东部,二股和松峰山两岩体Rb-Sr年龄分别为177.8Ma和170Ma;宁安王八脖子岩体169Ma(锆石U-Pb);小西林岩体165Ma(Rb-Sr);孙吴三岔河岩体169.5Ma(Rb-Sr)(黑龙江地质矿产局,1993)。④在辽东,新金庙岭岩体180Ma(U-Pb);⑤在辽西,肖家营子闪长岩体176.1Ma(K-Ar);沙金沟岩体K-Ar年龄163.6、161.2Ma。⑥在大兴安岭,板山吐岩体169Ma(K-Ar);布敦花和乌奴克吐两岩体Rb-Sr年龄分别为166和164Ma。
(五)晚侏罗世—早白垩世岩浆活动
晚侏罗世至早白垩世是东北地区中生代岩浆活动最强烈时期,其喷发或侵入产物分布亦最广泛。含丰富的动植物化石,表明其生物地层时代为晚侏罗世至早白垩世早期。从火山岩系来看,其形成具有穿时性,并反映出连续演化的特点。
1.辽西地区晚侏罗世—早白垩世火山岩系
义县组(J3—K1y)火山岩的层位历来有争议(辽宁地矿局,1989;王五力等,1989;曹从周,1982;臧尧龄等,1993),大量年龄资料表明其时代确属晚侏罗至早白垩世:Rb-Sr年龄142.5Ma、127.0Ma和125.9Ma,K-Ar等时年龄139.2Ma、136.9Ma、117.1Ma(王东方等,1984b;刁乃昌等,1983;张招崇等,1993),40Ar/36Ar等时年龄144.0Ma、115.0Ma[43]。目前,该区1/5万区调已将义县组以J3—K1y表示。
2.大兴安岭晚侏罗世—早白垩世火山岩系
在中南段,晚侏罗世兴安岭下亚群满克头鄂博组的Rb-Sr年龄160Ma,玛尼吐组149.5Ma(Rb-Sr)、145.55Ma(U-Pb),白音高老组147Ma(Rb-Sr)、150.0Ma(U-Pb一致线)。在北段,晚侏罗世火山岩144.64Ma(Rb-Sr)、144.5Ma(K-Ar等时线),早白垩世火山岩Rb-Sr年龄113.57Ma,K-Ar等时年龄为110Ma(蒋国源等,1988)。
3.吉黑东部的晚侏罗世—早白垩世火山岩系
延边的刺猬沟和地荫沟晚侏罗世火山岩Rb-Sr年龄149Ma和144Ma,早白垩世火山岩Rb-Sr年龄130Ma;吉中的早白垩世营城子组(K1y)火山岩系Rb-Sr年龄130Ma和125Ma(Rb-Sr)(赵春莉等,1996);鸡西滴道组(J3d)上部和城子河组(K1c)底部火山岩系146.7Ma和144.2Ma(K-Ar)、139.4Ma(Rb-Sr),城子河组上部火山岩Rb-Sr年龄124.98Ma,其时代亦分属晚侏罗世和早白垩世;滨东的同时代火山岩K-Ar稀释法年龄139.4Ma(黑龙江地矿局,1993)。
4.晚侏罗世—早白垩世花岗岩类
与同时代火山岩类伴生或侵入其中,广泛分布。①在辽西,虹螺山岩体Rb-Sr年龄154.0Ma,下兰家沟岩体148.4Ma(K-Ar),闾山岩体153.8Ma(U-Pb一致线)(种瑞元,1990;苏传玉等,1994)。②在大兴安岭,中南段的马鞍子、二〇四、白石砬子、白音诺、东山湾等岩体的Rb-Sr年龄分别为155.4、142、142.05、148、134.7Ma,著名的黄岗山和巴尔哲岩体年龄为128.9Ma(K-Ar)和125Ma(Rb-Sr);在北段,额尔古纳右岸和碾子山岩体Rb-Sr年龄154.5Ma和139Ma(张保成,1989;李培忠等)。③在吉中,双鸭子和大架山两岩体的U-Pb等时年龄为147.8Ma和150Ma,东两家子岩体159.5Ma(K-Ar)(方文昌,1992)。④在吉南—辽东,蚂蚁河和拦河山岩体的U-Pb年龄分别为147.7Ma、142Ma;华铜和龙脖子岩体的K-Ar年龄为154.2Ma和135.2Ma。⑤在滨东,弓棚子、二龙山两岩体Rb-Sr年龄为148Ma和138Ma,三清和黑龙宫两岩体的K-Ar年龄为153Ma和131Ma。⑥在黑龙江北部,逊克、嫩江和塔源的一些花岗岩体的K-Ar年龄为149Ma、140Ma和130Ma。
(六)白垩纪岩浆活动
包括早白垩世中晚期至晚白垩世的岩浆活动,其时限在120~65Ma之间。
1.白垩纪火山岩类
在辽西相当于中晚白垩世大兴庄旋回的火山岩K-Ar年龄115~80Ma(张招崇等,1993);在辽东早白垩世火山岩小岭组(K1x)Rb-Sr年龄98.9Ma,相当层位在吉南划分为晚白垩世三棵榆树组(K2s),K-Ar年龄77.91Ma、84.85Ma;吉中的英安-流纹岩有Rb-Sr年龄值108Ma;延边地区地荫沟火山颈相岩石4个K-Ar年龄分别为117.95、102.56、97.3Ma和95.25Ma;在黑龙江东部,早白垩世火山岩东大岭组(K1d)K-Ar年龄107、104、101Ma和96Ma。大兴安岭北段欧肯河组(K2o)为晚白垩世酸性火山岩。
2.白垩纪花岗岩类
与白垩纪火山岩伴生或侵入其中,在辽西烧锅营子,黑云母花岗岩体K-Ar年龄116.0、101.5Ma和91.8Ma;在吉南—辽东,抚顺三块石碱性花岗岩体锆石U-Pb年龄107、96Ma(全国同位素地质年龄数据汇编小组,1983),纪家堡子碱长花岗岩体U-Pb年龄99Ma,丹东丁岐山碱性花岗岩体锆石U-Pb年龄116.9Ma,通化岗山碱性花岗岩体Rb-Sr等时年龄111.9Ma;在黑龙江佳木斯地区,一些超浅成相小岩体亦是这一时期的产物,萝北花泡石英闪长斑岩K-Ar年龄92Ma,嘉荫团结沟金矿区花岗闪长斑岩体锆石U-Pb年龄114Ma、105Ma,共生的英安斑岩的锆石U-Pb年龄亦为105Ma(叶伯丹等,1986);饶河小别拉坑二长花岗岩Rb-Sr等时年龄118Ma,在牡丹江东部,虎林沟中正长花岗岩体独居石Th-Pb年龄103.8、89.3Ma,宝清永丰正长花岗岩体独居石Th-Pb年龄98Ma。
(七)新生代岩浆活动
东北地区新生代岩浆活动同样非常活跃。已有的地质和同位素年龄资料表明,从古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世至更新世、全新世均有火山喷发活动,甚至在15~17世纪长白山和五大连池还有火山喷发的记载。刘嘉麒(1988)将其划分出10个幕:①大屯火山幕(βK2-E1,86~61Ma)、②双辽火山幕(βE1,49~39Ma)、③下辽河火山幕(βE2,38~27Ma)、④曾瓦峰山火山幕(