研究区位于黑龙江省东部,北部和东部分别隔黑龙江和乌苏里江与俄罗斯接壤,地理坐标范围E132°00′-E134°,N46°-N48°,面积约25000km2。区域构造上,该区以近南北向展布的同江-密山断裂为界分为西部佳木斯地块和东部完达山(那丹哈达)杂岩或地体两个构造单元。前者向北与俄罗斯境内的布列亚地块相连,后者是东侧俄罗斯境内锡霍特-阿林中生代增生杂岩的一部分。由于佳木斯地块地处中亚构造带东端,完达山杂岩处于西太平洋大陆边缘,其大地构造意义一直为人们所关注。虽然众多研究者对这两个单元内部的基础地质问题做过较为深入的研究,积累了丰富的实际资料,但对二者之间的关系缺少深入的调查研究,致使长期以来对二者关系的认识仍限于佳木斯地块是一个长期稳定的前寒武纪地块,完达山杂岩是一套就位到佳木斯地块东缘的中生代增生杂岩或外来地体。近十几年来,围绕佳木斯地块组成、时代及构造性质研究取得了两项重要进展,一是确定了佳木斯地块的麻粒岩相高级变质结晶岩系的形成时代为早古生代,而非传统所认为的古元古代或太古代;二是在佳木斯地块内部及其东缘分别发现了与板块俯冲作用有关的二叠纪活动大陆边缘型花岗岩和火山岩。这些进展不但揭示了佳木斯地块并非是一个长期稳定的地块,二叠纪曾处于活动大陆边缘环境,同时也提出了两个值得深入研究的新问题:一是佳木斯地块以东地区是否有二叠纪洋壳存在的证据;二是所谓的完达山杂岩是否都由中生代杂岩构成或是一个外来地体。本文以大陆边缘构造演化理论为指导,针对上述主要问题以解决佳木斯地块与完达山杂岩的关系及其构造演化为论文选题开展研究工作。通过细致的野外地质调查工作,获得了若干重要的地质发现,并以这些地质发现为基础,通过相关的测试分析与综合研究,对佳木斯地块与完达山杂岩的构造性质及其演化关系提出了新的认识和解释。研究过程中取得的主要地质发现有:(1)在佳木斯地块东缘发现了二叠纪活动大陆边缘成因的花岗岩,锆石年龄介于268ma-288ma之间;(2)在佳木斯地块东侧的完达山杂岩西部发现了二叠纪玄武岩(部分具有枕状构造),锆石年龄为270ma~279ma,普遍具有n-morb特征:(3)发现并确定了一套晚三叠世海陆交互相沉积分别不整合在二叠纪花岗岩和含有二叠纪玄武岩的混杂岩之上;(4)在完达山杂岩的中生代硅质岩及泥质硅质岩中发现广泛发育尖棱褶皱构造(chevronfold),这是大陆边缘逆冲推覆构造前端典型的构造形迹。以上述地质事实为基础,对佳木斯地块与完达山杂岩的关系及其构造演化提出如下主要认识和解释。1、佳木斯地块东缘在二叠纪和晚三叠世期间分别处于活动大陆边缘和被动大陆边缘构造背景作者在佳木斯地块东缘的南部虎林市方山林场和北部富锦福泉村地区分别发现存在二叠纪花岗岩,获得的锆石加权平均年龄介于268ma-288ma之间,地质年代为早-中二叠世,这些花岗岩普遍具有活动大陆边缘岩浆弧成因的地球化学特点,与前人在佳木斯地块内部发现的二叠纪花岗岩和东缘发育的二叠纪火山岩的时代及成因特点一致。这些证据共同预示了佳木斯地块在二叠纪期间经历过与洋壳西向俯冲作用有关的活动大陆边缘演化过程。在佳木斯地块东缘南部的方山林场发现一套砾岩-长石砂岩组合,不整合在二叠纪花岗岩之上。对其中长石砂岩进行的碎屑锆石测年结果显示,4件岩石样品中的碎屑锆石均具有相同的四组峰值年龄,分别为>800ma、500-494ma、269-250ma和221-218ma。前三组年龄是佳木斯地块中记录最为普遍而重要的三次构造热事件;后者为最小年龄组,目前这组年龄只记录在佳木斯地块以西的小兴安岭-张广才岭早中生代花岗岩带中。由此表明,这套不整合在二叠纪花岗岩之上的砾岩-长石砂岩地层的沉积时代下限为晚三叠世,与这套地层之上的一套富含晚三叠世化石的海陆交互相粉砂岩-泥岩地层(南双鸭山组)的沉积时代一致。这些证据显示,佳木斯地块东缘在晚三叠世处于渐趋稳定的被动大陆边缘沉积环境,晚三叠世的沉积物源主要来自佳木斯地块,部分来自西部的小兴安岭-张广才岭地区。该证据也从新的角度说明,至少在晚三叠世之前,佳木斯地块与西部的松嫩地块已经成为一个统一的陆块。2、将完达山(那丹哈达)杂岩解体为跃进山杂岩和饶河杂岩两部分以往的研究不论是外来地体观点还是增生杂岩观点,都认为这套杂岩主要由中生代洋壳组合所构成,并作为一个统一的构造单元。本次研究在这套杂岩的西部发现广泛存在一套由玄武岩(部分具枕状构造)、辉长岩、大理岩及硅质岩等岩块组成的强烈变形、轻微变质的构造杂岩,它们广泛出露在在南部的蛤蟆通水库、东方红和北部的同江勤得利等地。获得的玄武岩及辉长岩的锆石年龄分别为270ma~279ma和287ma,其形成时代为早-中二叠世,其中的玄武岩普遍具有n-morb特征。这表明佳木斯地块东侧存在以二叠纪n-morb为代表的洋壳组合,这一证据为合理解释佳木斯地块东缘二叠纪岩浆弧的形成提供了有力证据。上述变质-变形杂岩之外的所谓完达山(那丹哈达)杂岩前人做过大量的研究,积累了丰富的资料。主要是一套橄榄岩、辉石橄榄岩、角闪辉石岩、堆晶辉长岩、辉绿岩、枕状玄武岩组成的超镁铁质-镁铁质岩组合及放射虫硅质岩,前者集中分布在东部的饶河地区,后者主要分布在西部。前人的研究成果表明,其中玄武岩及辉长岩的锆石年龄为166-167ma,具有洋岛玄武岩特征,与之伴生的硅质岩中的化石时代最新为中侏罗世。本文在枕状玄武岩中再次获得了同样的锆石年龄(168±2ma)和同样属于洋岛玄武岩的地球化学证据。这套岩石组合以脆性褶皱变形为主,没有变质现象,总体呈南北走向,向西突出的弧状展布。其中最为显著的变形特征是在靠近佳木斯地块东缘的硅质岩及泥质硅质岩中普遍发育有尖棱褶皱(chevron-fold),尖棱褶皱枢纽总体近南北走向,产状多数近直立,部分近平卧。国际上已有大量的研究表明,这种构造样式是大陆边缘逆冲推覆构造前端最为典型的变形样式。根据枕状玄武岩的年龄和与之伴生的硅质岩中的化石时代,可以确定这是一套中生代期间形成的洋壳组合,与前述二叠纪洋壳组合明显不同。鉴于这两套杂岩在形成时代、变质-变形样式等方面存在的巨大差异,本文将以往所说的完达山(那丹哈达)杂岩解体为两部分,为了沿袭主要分布区的名称,将类似跃进山地区的一套含有二叠纪洋壳组合的混杂岩称为“跃进山杂岩”,将类似饶河地区的一套中生代洋壳组合称为“饶河杂岩”。3、对跃进山杂岩和饶河杂岩的构造性质及侵位时代提出了新的解释研究中发现,晚三叠世海陆交互相地层不但在佳木斯地块东缘存在,并不整合在二叠纪花岗岩之上,在跃进山杂岩分布区也确定了一套砾岩-砂岩地层不整合在跃进山杂岩之上。这套砾岩-砂岩中的碎屑锆石峰值年龄也明显为219-221Ma、255-268Ma、494-500Ma和>800Ma四组,与前述不整合在佳木斯地块东缘二叠纪花岗岩之上的砾岩-长石砂岩中的碎屑锆石年龄组完全一致,表明至少在晚三叠世之前,跃进山杂岩已经增生就位成为佳木斯地块东部大陆边缘的一部分,同时接受了物源主要来自佳木斯地块,部分来自西部松嫩地块的晚三叠世沉积。饶河杂岩主要由一套中生代的超镁铁质-镁铁质岩和硅质岩及泥质硅质岩组成。野外证据表明,它们彼此呈相互叠置的构造岩片,总体呈南北走向向西突出的弧形展布,其西部靠近佳木斯地块东缘的硅质岩及泥质硅质岩中尖棱褶皱构造发育,褶皱轴走向与整体岩片产状一致,表明这是一套中生代洋壳组合,后期经历了向西逆冲推覆构造的改造,部分叠置到跃进山杂岩之上。近年来在饶河杂岩分布区发现了赋含堇青石的花岗岩侵入到超镁铁质-镁铁质岩中,花岗岩的锆石年龄为131-128 Ma。鉴于堇青石花岗岩源于富铝质陆壳的成因特点,说明饶河镁铁质岩之下应存在有富铝质的陆壳。根据该区构造背景分析,这种富铝质的陆壳最可能是佳木斯地块前中生代大陆边缘的东延部分。这一证据从岩石成因环境上进一步验证了饶河杂岩是一套逆冲推覆到大陆边缘之上的逆冲岩片。根据这套玄武岩、辉长岩及硅质岩岩片中的同位素年龄及化石所显示的最新时代均为中侏罗世,并被131 Ma的堇青石花岗岩所侵入的特点分析,逆冲推覆构造的发生时间一定在中侏罗世之后,131 Ma的早白垩世早期之前。