中亚造山带(caob)是世界上最大的增生造山带,是古亚洲洋自西向东俯冲闭合的产物,以俯冲增生杂岩、弧岩浆岩、微陆块碰撞、蛇绿岩以及缝合线为典型特征。兴安地块和松嫩地块是中亚造山带东段存在争议较大的两个地块,在古生代-早中生代处于古亚洲洋构造带,在之后转换到蒙古-鄂霍茨克洋和西太平洋构造带,受到三大构造体系的叠加复合影响,记录了从古生代到中生代的构造体制转变。地质上依据古生代多宝山岛弧的分布,划定了黑河-贺根山一线作为兴安地块与松嫩地块之间的缝合线(图1),但由于该线北段蛇绿岩的相关证据不足以及中生代嫩江-八里罕走滑断裂的叠加改造作用,缝合线深部位置和地质演化过程一直存在争议。此外,缝合线北段匮乏的地球物理数据导致对深部结构的认识严重不足,限制了对缝合线以及地质过程更深一步的认识。

图1 中国东北的构造位置与划分简图

图2 测点位置分布和研究区地质图
针对以上问题,吉林大学地球探测科学与技术学院韩江涛教授课题组中的孟凡文博士基于过兴安地块和松嫩地块北段的大地电磁数据(图2),利用三维反演的方法获得可靠的电阻率模型(图3),结合前人的研究,得到以下认识:

图3 三维反演结果模型
1. 兴安地块与松嫩地块整体呈现高阻的特征,电性结果在多宝山岛弧东侧发现了深大的高导异常体c2,其东侧出露了碰撞前相关的石炭纪岩浆岩,西侧出露了碰撞后造山环境相关的二叠纪花岗岩,c2分割了地表岩性和高阻的岩石圈,为兴安地块与松嫩地块北段缝合线的延伸位置;
2. 在兴安地块内发现了高导体c1,地表出露大范围的侏罗纪侵入岩,表明了c1经历了强烈的岩浆侵入。根据前人研究,侏罗纪的侵入岩受蒙古-鄂霍次克构造作用的影响(li et al., 2018),而岩浆的侵入更容易受到岩石圈早期存在的薄弱带的控制(koptev et al., 2016;clutier et al., 2021),因此,c1为更早期的构造,受到蒙古-鄂霍茨克洋构造体制的改造作用表现为现今的残留痕迹;
3. 松嫩地块内的高导体c3对应了地震反射特征的转变,表明了地壳的形变与应力的积累,我们认为c3代表了地壳内的剪切带,与古太平洋的俯冲转向引起的应力转变有关,体现了古太平洋构造体制对研究区的影响;
这项工作得到了中国地质调查局(dd20190010)、国家重点研发计划(2017yfc0601305)、国家自然科学基金(41504076)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号jluxkjc2021zz11)的共同资助。研究成果发表在国际权威地学期刊tectonophysics上,论文信息如下:
meng, f.w. (孟凡文), liu, y.h. (刘云鹤), han, j. t*. (韩江涛,通讯作者), hou, h.s. (侯贺晟), liu, l. j. (刘立家), kang, j.q. (康建强), guo, z.y. (郭振宇), wu, y.h. (吴懿豪), 2022. paleozoic suture and mesozoic tectonic evolution of the lithosphere between the northern section of the xing'an block and the songnen block: evidence from three-dimensional magnetotelluric detection. tectonophysics, 823, 229210. 全文链接: