楊曉平 馬江水 龐雪嬌 楊雅軍 江斌 付俊彧

1. 中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽 110034 2. 東北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，沈陽 110034 3. 黑龍江省自然資源調(diào)查院，哈爾濱 150036

溝-弧-盆體系是指位于匯聚板塊邊緣，由大洋板塊向大陸板俯沖形成的海溝、島弧和弧后盆地等具有成生聯(lián)系的構(gòu)造-地貌體系，一般由大洋向大陸依次形成有海溝、弧前盆地、島弧(包括弧間、弧背盆地)、弧后盆地等，具有特定時(shí)空結(jié)構(gòu)演化并通常構(gòu)成增生造山帶主體(張克信等，2014；潘桂棠等，2019)，溝-弧-盆體系恢復(fù)對(duì)于研究增生造山帶和解析成礦作用具有重要指示意義。多寶山島弧帶是大興安嶺弧盆系的重要組成部分，也是我國重要的銅鉬多金屬成礦區(qū)帶。其主要由早古生代火山-沉積巖系組成，以盛產(chǎn)有銅、鉬、金等礦產(chǎn)著稱，目前已發(fā)現(xiàn)有多寶山、銅山(特)大型銅鉬礦和爭光大型巖金礦，吸引了眾多學(xué)者開展成礦地質(zhì)背景和成礦作用研究(葛文春等，2007；向安平等，2012；Wuetal.，2015；車合偉等，2015；楊永勝等，2016；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019；馮志強(qiáng)等, 2019；劉永江等，2019)。

目前地學(xué)界基本認(rèn)同多寶山島弧主體是一個(gè)奧陶紀(jì)形成的巖漿弧，早古生代銅、鉬、金成礦作用主要與多寶山島弧巖漿作用有關(guān)(Liuetal.，2012；Haoetal.，2015；Gaoetal.，2017)。關(guān)于多寶山島弧與俯沖洋盆的時(shí)空關(guān)系研究也取得一些重要進(jìn)展：Zengetal.(2014)、Wuetal.(2015)、車合偉等(2015)依據(jù)多寶山島弧的時(shí)空分布提出多寶山島弧是在嫩江洋向北西側(cè)興安地塊俯沖背景下形成的島?。籉engetal.(2017)、Wangetal.(2018)、Zhaoetal.(2018，2019)、Zhangetal.(2020)基于蛇綠巖和多寶山島弧的時(shí)空分布等研究認(rèn)為多寶山島弧由興安地塊東南緣的古亞洲洋盆向北西向俯沖形成的；劉永江等(2019)提出早奧陶世在嫩江分支洋消減過程中多寶山-阿爾山洋內(nèi)島弧增生就位于額爾古納地塊東緣，形成寬闊增生雜巖帶(興安增生地體)，葛文春等(2007)認(rèn)為與多寶山斑巖銅礦有關(guān)的花崗閃長巖可能是在興安地塊與額爾古納地塊拼合的過程中產(chǎn)生的。

以往地質(zhì)工作對(duì)多寶山島弧帶內(nèi)和兩側(cè)的奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)沉積盆地性質(zhì)進(jìn)行了研究，將位于多寶山島弧帶西北側(cè)的早古生代沉積盆地稱為呼瑪弧后盆地(潘桂棠和肖慶輝，2015)，或稱為新林-興隆-呼瑪-海拉爾-伊爾施弧后盆地(劉永江等，2019)；將多寶山島弧帶南東側(cè)的早古生代沉積盆地稱為罕達(dá)氣弧背盆地(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020(1)黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所. 2020. 黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志. 哈爾濱: 黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所, 64-124)。筆者等在野外調(diào)研和系列編圖過程中在多寶山島弧帶西北側(cè)劃分出早古生代多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶，其內(nèi)發(fā)育洋殼、洋中脊、洋內(nèi)弧、洋島殘片，與多寶山島弧帶具有很好的時(shí)空對(duì)應(yīng)關(guān)系，指示與多寶山島弧成因有關(guān)的洋盆可能在多寶山島弧的西北側(cè)，并在多寶山島弧帶內(nèi)部劃分出弧間盆地，在多寶山島弧帶西北側(cè)劃分出殘余盆地(楊曉平等，2022)。這些盆地在時(shí)空上與多寶山島弧密切伴生，并主要以多寶山組島弧火山巖為基底，向上依次接受中奧陶世-中泥盆世海相沉積。

綜上，多數(shù)學(xué)者傾向于多寶山島弧是興安地塊(興安增生地體)東南緣的增生島弧，并受東南側(cè)嫩江洋西北向俯沖作用控制。但在多寶山島弧帶的東南側(cè)尚未發(fā)現(xiàn)與之匹配的早古生代蛇綠巖和增生雜巖，同時(shí)劃分出的弧盆單元多是基于嫩江洋西北向俯沖而厘定，由于對(duì)約束多寶山島弧帶的俯沖洋盆存在分歧，導(dǎo)致與島弧配套的弧盆系極性難以確定，由此制約了其成礦地質(zhì)背景研究和找礦方向的確立，因此，多寶山島弧帶的成因尚需重新認(rèn)識(shí)。

地層劃分對(duì)比是恢復(fù)盆地沉積環(huán)境的基礎(chǔ)，多寶山島弧帶內(nèi)發(fā)育大量早古生代海相火山-沉積巖系，以往地質(zhì)工作進(jìn)行了詳細(xì)的巖石地層劃分(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993，1997；黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020)，其中將奧陶系劃分為銅山組(O1-2t)、多寶山組(O2d)、裸河組(O3l)、愛輝組(O3a)；在志留系劃分出黃花溝組(S1h)、八十里小河組(S2b)、臥都河組(S3w)及志留-泥盆紀(jì)泥鰍河組(S3D2n)，并認(rèn)為其整體是一套連續(xù)沉積的地層系統(tǒng)。而實(shí)際上地層之間接觸關(guān)系多為斷層接觸，巖石多發(fā)生動(dòng)力變質(zhì)，部分老地層逆沖在新的地層之上，地層關(guān)系多被改造，巖層之間以平行化的構(gòu)造剪切面接觸現(xiàn)象普遍，原始沉積層多被后期構(gòu)造面理置換，表現(xiàn)為“構(gòu)造地層”特征，而非以往認(rèn)為的“史密斯地層”。

早古生代火山-沉積地層內(nèi)典型的古生物化石組合只發(fā)育在部分地層單位內(nèi)，化石的時(shí)代延伸較長，且缺少標(biāo)志性化石，不能有效地佐證地層的連續(xù)性。由于缺少相應(yīng)的高精度的測年數(shù)據(jù)，導(dǎo)致多寶山地區(qū)的早古生代地層的時(shí)代劃分長期沒有更新。銅山組(O1-2t)和多寶山組(O1-2d)為多寶山島弧帶的代表性巖石建造(潘桂棠和肖慶輝，2015；張克信等，2017)，兩者伴生產(chǎn)出，以往工作認(rèn)為銅山組伏于多寶山組之下(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993，1997；黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020)，近年來對(duì)其成因和年代學(xué)開展一系列研究(車合偉等，2015；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019；Zhangetal.，2020)，證實(shí)多寶山組的年齡(鋯石U-Pb年齡集中在 489～479Ma)普遍大于銅山組(本文：鋯石U-Pb年齡集中在 466～458Ma)，兩組之間均為構(gòu)造接觸(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1997)，兩組上下層位需重新認(rèn)識(shí)。由于多寶山組是多寶山礦集區(qū)最重要的成礦母巖，其空間展布對(duì)進(jìn)一步找礦意義重大，如果銅山組伏于多寶山組之下，銅山組產(chǎn)出地表，說明成礦母巖多寶山組保存較少，深部找礦前景不大；如果銅山組覆于多寶山組之上，可拓寬礦源層的規(guī)模，并能有效擴(kuò)大深部找礦空間。

基于多寶山島弧帶早古生代地層劃分、溝-弧-盆配置存在的分歧，俯沖洋盆與島弧成生聯(lián)系研究薄弱等，本文根據(jù)獲得的新的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)等數(shù)據(jù)，對(duì)多寶山地區(qū)早古生代地層層位進(jìn)行了重新厘定，采用洋板塊地質(zhì)學(xué)術(shù)思想(李廷棟等，2019)，結(jié)合島弧帶、俯沖增生雜巖帶和弧盆體系的物質(zhì)組成和時(shí)空展布，重新恢復(fù)了多寶山地區(qū)早古生代溝-弧-盆體系，建立了多寶山地區(qū)早古生代溝-弧-盆體系模型，試圖為多寶山島弧成因及成礦作用研究提供新證據(jù)。

1 地質(zhì)背景

多寶山島弧帶位于興蒙造山帶東段(李錦軼等，2004；張興洲等，2006)，為東烏旗-多寶山島弧帶的北段部分(潘桂棠和肖慶輝，2015)，呈北東向展布于興安地塊(造山帶)與松嫩地塊之間(圖1)，西北側(cè)以伊爾施-三卡結(jié)合帶為界與興安地塊(造山帶)相接，東南側(cè)以突泉-黑河結(jié)合帶為界與松嫩地塊相接(楊曉平等，2022)。在多寶山地區(qū)零星發(fā)育有前寒武紀(jì)變質(zhì)地質(zhì)體，古生代經(jīng)歷了古亞洲洋構(gòu)造體系的演化，形成了以地塊和島弧之間的拼合為主體的弧盆體系——多寶山島弧帶，總體上表現(xiàn)奧陶紀(jì)和泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)兩期強(qiáng)烈的島弧巖漿活動(dòng)，伴生有奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)沉積作用。該島弧帶與周邊地塊、弧盆系的拼接時(shí)限上存在明顯的差異性，與西北側(cè)興安地塊的拼合主要發(fā)生于奧陶紀(jì)(楊曉平等，2022)，在島弧帶內(nèi)部形成大量的奧陶紀(jì)島弧火山巖及零星侵入巖(Haoetal.，2015；Zhaoetal.，2019)，并伴有大量弧盆沉積(潘桂棠和肖慶輝，2015；黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020)；與東側(cè)松嫩地塊拼接始于晚泥盆世，結(jié)束于石炭紀(jì)，局部地區(qū)可延伸至早二疊世(楊曉平等，2022)，在早古生代弧盆系之中疊加有晚古生代-中生代巖漿活動(dòng)(杜琦等，1988；楊賀等，2020)。

島弧帶兩側(cè)出露有興安地塊(造山帶)和松嫩地塊基底變質(zhì)巖系。興安地塊(造山帶)基底殘塊主要出露在臥都河北西一帶，由新元古代鐵帽山巖組淺粒巖、變粒巖、黑云斜長片巖、斜長角閃巖、斜長角閃片巖、石英片巖、陽起片巖組成。松嫩地塊基底殘塊主要出露在科洛鎮(zhèn)一帶，由中元古代新開嶺巖群黑云斜長片麻巖、黑云角閃斜長變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、黑云片巖等組成，巖石普遍遭受角閃巖相變質(zhì)作用。

多寶山島弧帶內(nèi)的地質(zhì)建造主要由古生代火山-沉積巖系和島弧巖漿巖組成。發(fā)育的地層主要有：中奧陶世多寶山組大面積分布，由島弧鈣堿性中性-中酸性火山巖組成，夾玄武巖、沉積巖，為銅鉬、金礦床成礦的主要母巖(葛文春等，2007；向安平等，2012；宋國學(xué)等，2015)；早-中奧陶世銅山組分布于多寶山島弧內(nèi)部及邊部，由淺海相-半深海相中細(xì)粒砂巖、變粉砂巖、板巖組成，夾中性-中酸性火山碎屑巖；晚奧陶世裸河組、愛輝組、志留紀(jì)蘭多維列統(tǒng)黃花溝組為一套連續(xù)沉積地層，分布于多寶山島弧邊部，主要由淺海-半深海相砂巖、粉砂巖、板巖組成；中志留世八十里小河組為一套雜色海相碎屑巖組合；晚志留統(tǒng)-中泥盆世臥都河組、泥鰍河組、罕達(dá)汽組、腰桑南組為一套火山-沉積巖系；晚泥盆世根里河組、早石炭世花達(dá)氣組為一套濱淺海相-陸相沉積巖。

島弧帶內(nèi)侵入巖主要有奧陶紀(jì)花崗閃長(斑)巖(佘宏全等，2012； Zengetal.， 2014；黃道袤等，2014；Haoetal.，2015；Huetal.，2017；Zhaoetal.，2018)和英云閃長巖(Gaoetal.，2017；Liuetal.，2017；蔡文艷，2020)。奧陶紀(jì)花崗閃長(斑)巖、英云閃長巖分布面積較大，有多個(gè)巖體侵入多寶山組，是銅鉬礦成礦的主要巖漿巖(葛文春等，2007；向安平，2012)；閃長巖、閃長玢巖、輝長巖規(guī)模較小，呈巖株和巖脈狀侵入多寶山弧盆系。奧陶紀(jì)侵入巖的形成時(shí)代從早奧陶世-晚奧陶世均有，以早奧陶世為主。

2 多寶山島弧帶早古生代地層序列重建

依據(jù)古生物組合、同位素測年及新的年代地層表，重新厘定了多寶山地區(qū)早古生代火山-沉積地層序列、時(shí)代(圖2)。為提高地層劃分對(duì)比精度，本次研究采集了一批鋯石U-Pb測年樣品(LA-MC-ICP-MS)，共獲得了19個(gè)年齡數(shù)據(jù)，為多寶山地區(qū)早古生代火山-沉積地層時(shí)代劃分提供了年代學(xué)支持，由于數(shù)據(jù)較多，本文只附2件銅山組凝灰?guī)r年齡數(shù)據(jù)，其余待另文發(fā)表。文中加注“<”者年齡數(shù)據(jù)為沉積巖中碎屑鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)中最小峰值年齡；其余為巖漿鋯石諧和年齡。

2.1 晚寒武-早奧陶世多寶山組(∈4O1d)

多寶山組(∈4O1d)是多寶山島弧帶標(biāo)志性和最底部地層單位，主要由鈣堿性島弧火山巖(葛文春等，2007；Wuetal.，2015)組成，地表未見底，物探解釋深部覆蓋在前奧陶系之上(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021(2)沈陽地質(zhì)調(diào)查中心. 2021. 多寶山地區(qū)古生代島弧火山-沉積建造形成演化專題成果報(bào)告: 北方東部復(fù)合造山成礦系統(tǒng)深部結(jié)構(gòu)與成礦過程. 沈陽: 中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心, 4-43)，上部與銅山組、裸河組等呈斷層接觸或被更晚地層不整合覆蓋，局部見多寶山組逆沖在銅山組、裸河組之上。前人曾根據(jù)上下構(gòu)造層關(guān)系，將多寶山組置于銅山組之上(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1997)。以往地質(zhì)工作依據(jù)產(chǎn)有腕足、三葉蟲等化石將其時(shí)代歸屬為中奧陶世(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1997)，但化石保存較差，很少能鑒定到種，其時(shí)代基本為中奧陶世，但大部分化石并不是在多寶山組剖面上采集的，層位歸屬存在不確定性，本文根據(jù)巖石組合和地層對(duì)比，將含中奧陶世化石組合的火山-沉積地層部分暫歸屬銅山組(O1-2t)。

近年來研究者在多寶山組火山巖中獲得了大量的晚寒武-早奧陶世鋯石U-Pb年齡(506～473Ma)(車合偉等，2015；孫巍等，2017；Wangetal.，2018；Zhaoetal.，2019)，在多寶山礦區(qū)內(nèi)可見早奧陶世花崗閃長巖(U-Pb同位素年齡484～474.4Ma)(Huetal.，2017；Liuetal.，2017； Zhaoetal.，2018)侵入多寶山組，指示多寶山組形成時(shí)代不晚于早奧陶世，筆者等在多寶山組安山巖、變玄武安山巖、變英安巖中新獲取了485.6±2.5Ma(n=35)、488.76±3.9Ma(n=26)、479.18±1.1Ma(n=17)、 482±4Ma(n=35)巖漿鋯石U-Pb年齡，也進(jìn)一步佐證了多寶山組主體形成時(shí)代為晚寒武-早奧陶世。也有學(xué)者在多寶山礦區(qū)內(nèi)獲得過少量偏小年齡(447～450Ma，Wuetal.，2015)，說明在多寶山島弧主體火山噴發(fā)之前和之后存在較弱的火山活動(dòng)。本文按火山噴發(fā)階段性和巖石地層劃分的優(yōu)勢性，將晚寒武-早奧陶世火山巖地層歸入多寶山組，將中奧陶世火山地層歸入銅山組，將晚奧陶世火山巖地層歸入裸河組。

2.2 中奧陶世銅山組(O1-2t)

銅山組(O1-2t)常與多寶山組(∈4O1d)伴生，分布在多寶山組內(nèi)部和邊部(圖3)，與多寶山組、裸河組呈構(gòu)造接觸，主要由海相沉積碎屑夾中酸性凝灰?guī)r等組成，產(chǎn)腕足類、三葉蟲、筆石等化石。化石組合中出現(xiàn)有早奧陶世新廠階上部的典型分子Tritoechia、益陽階典型分子Sinorthis及早-中奧陶世重要化石Didymograptussp.，但也出現(xiàn)了Virgoria，Christiania，Dicellograptussextens，Glyptograptussp.，Climacograptus等中-晚奧陶世分子，據(jù)此，前人將銅山組時(shí)代厘定為早-中奧陶世(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993；唐蘭，2005；張?jiān)獎(jiǎng)拥龋?019)?；阢~山組化石層序上存在的矛盾，本文對(duì)廣義的銅山組進(jìn)行了解體，將多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶附近(窩理河-關(guān)鳥河)含大理巖巖塊(含有早奧陶世化石)、且變形強(qiáng)烈的巖石組合歸入多寶山-三卡俯沖增生雜巖中，作為奧陶紀(jì)增生雜巖中的基質(zhì)，其時(shí)代和構(gòu)造巖石組合與多寶山-三卡俯沖增生雜巖的物質(zhì)組成和形成時(shí)代(O1-3)吻合；將分布在島弧附近具有早-中奧陶世化石組合特征的狹義銅山組保留。

物質(zhì)成份上，銅山組沉積巖中砂巖類以巖屑砂巖為主，巖屑成分中以流紋巖、英安巖、安山巖、玄武巖為主，表明物質(zhì)來源于火山巖區(qū)，且?guī)r屑及礫石成分與多寶山組的巖石組合相似，暗示沉積物源可能來自多寶山組弧火山巖；銅山組變質(zhì)變形較弱，較多寶山組變火山巖的變質(zhì)程度低，變質(zhì)作用與下伏于多寶山組構(gòu)造機(jī)制不匹配，暗示銅山組層位高于多寶山組。因銅山組以碎屑沉積巖為主，以往工作對(duì)其同位素年代學(xué)方面研究較少，目前尚沒有同位素年齡數(shù)據(jù)約束。

筆者等在多寶山地區(qū)星火鎮(zhèn)-關(guān)鳥河一帶銅山組火山巖夾層中采集了2個(gè)鋯石U-Pb年齡樣品(圖3)，巖性均為流紋質(zhì)凝灰?guī)r，層厚5.2m、1.1m，夾于變粉砂巖和巖屑長石砂巖之間。樣品鋯石挑選、制靶及陰極發(fā)光圖像由河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，年齡數(shù)據(jù)由天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素實(shí)驗(yàn)室完成，測試方法采用激光燒蝕多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)進(jìn)行鋯石微區(qū)原位U-Pb同位素測定。2個(gè)樣品鋯石多呈自形-半自形粒狀，均發(fā)育明顯振蕩環(huán)帶，個(gè)別鋯石具有巖漿核(圖4)，鋯石的長寬比介于2:1～3:1之間，Th/U比值多在0.3～0.8之間，最小0.13，最大1.37(表1)，具巖漿鋯石特征，結(jié)合巖石產(chǎn)狀和巖石成因分析，該類鋯石為火山巖漿鋯石。對(duì)振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)明顯的50顆鋯石(樣品17108B4)和35顆鋯石(樣品17110B2)進(jìn)行了個(gè)測點(diǎn)分析(表1)，獲得了2組諧和的206Pb/238U年齡，其中17108B4樣品206Pb/238U諧和年齡為458.4±1.8Ma(n=50)，17110B2樣品206Pb/238U諧和年齡為466.1±2.1Ma(n=34)(圖4)，為巖漿鋯石結(jié)晶年齡，代表了銅山組中上部沉積年齡。同時(shí)在銅山組巖屑砂巖和變粉砂巖中采集了3個(gè)碎屑鋯石U-Pb年齡樣品(選擇巖漿型鋯石測點(diǎn))，3個(gè)樣品中最小年齡峰值分別為460.5±1.8Ma(n=53)、466.1± 2.1Ma(n=34)、466.5±1.8Ma(n = 50)，暗示銅山組沉積不早于中奧陶世。但在清水河一帶見有早奧陶世花崗閃巖侵入(圖3)，指示銅山組的形成時(shí)代早于早奧陶世。從同位素年齡值上分析，銅山組與多寶山組之間應(yīng)存在5～7Myr左右的沉積間隔，指示其主體形成于多寶山島弧主期火山活動(dòng)之后，即總體晚于多寶山組，下部與多寶山組上部存在同時(shí)異相關(guān)系，結(jié)合古生物化石、物質(zhì)組成，銅山組主體形成于多寶山組之后，時(shí)代為早-中奧陶世，在早奧陶世二者具等時(shí)異相關(guān)系。

表1 銅山組流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb測年數(shù)據(jù)Table 1 La-MC-ICP-MS U-Pb zircon dating data of rhyolite tuff from Tongshan Formation

續(xù)表1Continued Table 1

2.3 晚奧陶世裸河組(O3l)、愛輝組(O3a)及早志留世黃花溝組(S1h)

裸河組(O3l)、愛輝組(O3a)、黃花溝組(S1h)是發(fā)育在銅山組和多寶山組之上的一套海相沉積地層，以暗色弱變質(zhì)的砂巖、粉砂巖、泥巖等為主，夾少量凝灰砂巖、中酸性凝灰?guī)r。3個(gè)地層單位基本為一套連續(xù)沉積層序，從裸河組→愛輝組→黃花溝組呈現(xiàn)向上變細(xì)再變粗型沉積旋回特征(圖2)，裸河組底部發(fā)育雜色礫巖，向上漸變細(xì)，為一套海進(jìn)體系，至愛輝組巖石粒度最細(xì)，以泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，代表最大海泛期凝縮段，黃花溝組總體為向上變粗進(jìn)積型結(jié)構(gòu)，為一套高水位海退沉積體系。

3個(gè)組均含有豐富的海相化石，裸河組產(chǎn)牙形石、腕足、三葉蟲、苔蘚蟲、珊瑚、腹足類、筆石等化石，但保存較差，多數(shù)分子只能鑒定到屬，大多數(shù)為中晚奧陶世常見屬(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2020(3)沈陽地質(zhì)調(diào)查中心. 2020. 大興安嶺區(qū)域地質(zhì)調(diào)査片區(qū)總結(jié)與服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)成果報(bào)告(大興安嶺地質(zhì)志). 沈陽: 中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心, 36-60)；愛輝組發(fā)育筆石化石Orthograptussp.、cf.Orthograptustruncatus、Pseudoclimacograptuscf.scharenbergi、Pleurograptussp.等，大致可以與英國的Pleurograptuslinearis帶相當(dāng)，即卡拉道克末期-阿什極爾初期；黃花溝組產(chǎn)腕足化石Chonetoidealuoheensis、Meifordiasp.、Hindellasp.、Atrypasp.、Tuvaellarackovskii及竹節(jié)石化石，其中Chonetoidea、Meifordiasp.是下志留統(tǒng)代表性化石，基本可確定該組時(shí)代為早志留世(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2020)。

該套地層系統(tǒng)近年來研究較少，時(shí)代歸屬無明顯爭議，尚未有測年數(shù)據(jù)約束。筆者等在星火一連東裸河組火山巖夾層(流紋質(zhì)凝灰?guī)r)中獲得一組454.0±1.8Ma(n=30)巖漿鋯石U-Pb諧和年齡，佐證了裸河組形成于晚奧陶世早期；在多寶山銅礦東黃花溝組細(xì)中粒巖屑砂巖中獲得一組碎屑鋯石U-Pb最小年齡峰值452.5±2.3Ma(n= 32)，反映黃花溝組沉積不早于晚奧陶世中期，與生物時(shí)限基本吻合。

2.4 中志留世八十里小河組(S2b)

八十里小河組(S2b)為一套雜色海相碎屑巖組合，自下而上顯示向上變粗的海退型地層結(jié)構(gòu)，由紫色-灰綠色互層的砂巖、粉砂巖組成，下部發(fā)育礫巖層，為氣候偏干旱環(huán)境的高水位沉積產(chǎn)物。以往認(rèn)為與下伏黃花溝組為整合接觸。但從成因上分析，兩者屬不同氣候環(huán)境產(chǎn)物，下伏黃花溝組為一套還原背景下水量充沛的高水位沉積，兩者地層界面具明顯突變，應(yīng)為兩個(gè)不同盆地或階段的沉積產(chǎn)物，之間存在沉積間斷或構(gòu)造不整合界面，多處與多寶山島弧火山巖接觸，物質(zhì)組成和空間分布顯示高地貌弧背盆地沉積特征。八十里小河組產(chǎn)有化石Tuvaellarackovskii-T.minuta組合，其中以Tuvaellarackovskii的大量出現(xiàn)為特征，Chonetoidea、Meifordia基本消失，伴生的Tuvaellacf.rackovskii.、T.minuta.、Meristinasp.、Leptostrophiasp.等主要出現(xiàn)在俄羅斯圖瓦盆地，時(shí)代限于下志留統(tǒng)蘭多維列階頂部至上志留統(tǒng)羅德洛階的底部。筆者等在多寶山北西窩里河口西八十里小河組頂部英安質(zhì)凝灰?guī)r中獲得一組430.0±9.3Ma(n=13)巖漿鋯石U-Pb諧和年齡，顯示了中志留世成巖特征，與古生物化石反映的時(shí)代一致。

2.5 志留紀(jì)-普里道利世臥都河組S3-4w)、早泥盆世泥鰍河組(D1n)和罕達(dá)汽組(D1h)及中泥盆世腰桑南組(D2y)

臥都河組(S3-4w)、泥鰍河組(D1n)、罕達(dá)汽組(D1h)、腰桑南組(D2y)大面分布在多寶山島弧的兩側(cè)及內(nèi)部，超覆沉積在八十里小河組及更老地質(zhì)體之上。以往工作曾認(rèn)為兩者為整合接觸關(guān)系，本次研究發(fā)現(xiàn)上下兩套地層巖性、分布面積差異性大，顯示兩種不同氣候、沉積環(huán)境的成因特征，且兩套地層的接觸界線具明顯的大角度斜交，指示兩者為分屬不同沉積盆地或不同構(gòu)造演化階段的沉積產(chǎn)物，尤其是底部層位臥都河組中發(fā)育多層石英砂巖，暗示源區(qū)有豐富的花崗質(zhì)巖石出露，證明其底界存在區(qū)域性不整合。該套地層由淺海相的沉積巖夾火山巖組成，4個(gè)組基本連續(xù)沉積，構(gòu)成一個(gè)向上變細(xì)再變粗型海進(jìn)-海退沉積旋回。下部臥都河組粒度最粗，底部發(fā)育礫巖，與下伏紅層(八十里小河組)為不整合接觸，向上發(fā)育石英砂巖，逐漸與泥鰍河組過渡；泥鰍河組粒度最細(xì)，具深水相沉積特點(diǎn)，分布面積最廣，顯示最大海泛期沉積特征，主要由板巖、粉砂巖、結(jié)晶灰?guī)r組成，夾中酸性火山巖；罕達(dá)汽組以海相火山巖為主，與上下地層呈突變接觸，但未見明顯間斷，主要由細(xì)碧巖、角斑巖、板巖夾灰?guī)r透鏡體組成，為盆地伸展作用最強(qiáng)階段拉張背景產(chǎn)物，向上突變?yōu)檠Ｄ辖M；腰桑南組以灰紫色、灰綠色雜砂巖、凝灰砂巖、板巖夾灰?guī)r凸鏡體為主，為一套高水位干旱環(huán)境下紅層沉積。該旋回地層中產(chǎn)有豐富的古生物化石，臥都河組以發(fā)育產(chǎn)Tuvaellagigantea、T.rackovskii及Leptocoelia為特征，時(shí)代相當(dāng)于晚志留世-頂志留世高斯特階；泥鰍河組化石極為豐富，主要有腕足化石：Coelospiraconcave(Hall)、Aulacellasp.、Lingullasp.；四射珊瑚Protozaphrentis(?)sp.；床板珊瑚Trachypora(?)sp.、Squameofavositessp.；苔蘚蟲化石：Leioclemasp.、Dyscrieellasp.；雙殼化石：Conocardiumsp.、Leptodesmasp.、Megamboniakazakhstanica，但化石組合中廣泛分布的屬種極少，地方色彩較濃，其時(shí)代相當(dāng)于早泥盆世(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2020)。筆者等在江源一帶臥都河組變石英砂巖中獲得的最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值420Ma(n = 5)，指示沉積下限不早于中晚志留世；在臥都河南泥鰍河組流紋質(zhì)凝灰?guī)r中獲得的巖漿鋯石U-Pb諧和年齡409.9±2.0Ma(n=18)，在寬河電站泥鰍河組安山巖獲得的巖漿鋯石U-Pb諧和年齡414.3±2.5Ma(n=19)，顯示成巖時(shí)代為早泥盆世早中期；在罕達(dá)氣村東山罕達(dá)氣組流紋巖中獲得的巖漿鋯石U-Pb諧和年齡408.0±3.3Ma(n=33)，顯示成巖時(shí)代為早泥盆世中期；在窩里河口西腰桑南組巖屑長石砂巖中獲得的最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值429.9±1.7Ma(n=48)，指示沉積下限不早于中志留世。5組年齡數(shù)據(jù)與4個(gè)組的生物時(shí)代基本吻合，以往工作將泥鰍河組時(shí)代置于中晚志留世-中泥盆世(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993，1997)，時(shí)間跨度較大，本文依據(jù)最新鋯石U-Pb測年結(jié)果，將其時(shí)代進(jìn)一步細(xì)劃到早泥盆世。

2.6 晚泥盆世根里河組(D3g)和早石炭世花達(dá)氣組(C1h)

根里河組(D3g)、花達(dá)氣組(C1h)2個(gè)組分布局限，垂向上構(gòu)成了一個(gè)海進(jìn)-海退沉積旋回，不整合在多寶山早古生弧盆系之上。根里河組為一套以黑色雜砂巖為主的濱淺海相沉積巖，總體表現(xiàn)向上變細(xì)退積型地層結(jié)構(gòu)，下部發(fā)育礫巖，與下伏腰桑南組紅層之間為不整合接觸；產(chǎn)腕足化石：Acrospiriferpseudochechiel、Archaeopterisfimbriata、Sublepidodendron，時(shí)代指示中晚泥盆世(黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1997)?；ㄟ_(dá)氣組由灰褐色礫巖、黑色凝灰砂巖夾板巖組成，總體表現(xiàn)向上變粗進(jìn)積型地層結(jié)構(gòu)，與下伏根里河組為整合接觸；含有較豐富的植物化石：Cardiopteridiumsp.、Angaropteridiumsp.、Rhodeasp.、Sublepidodendronsp.，化石組合顯示早石炭世。筆者等在小新屯一帶根里河組變砂巖中獲得的最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值374 ± 3.3Ma(n=5)，指示沉積下限不早于晚泥盆世；在江源一帶花達(dá)氣組凝灰質(zhì)巖屑砂巖中獲得的最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值340Ma(n = 11)，指示沉積下限不早于早石炭世，2組測年數(shù)據(jù)與生物時(shí)代基本吻合。

3 早古生代巖漿弧時(shí)空展布

多寶山早古生代巖漿弧呈北東向展布在嫩江北東多寶山-三卡一帶，與多寶山-三卡俯沖增生雜巖為斷層接觸，多被中奧陶世及以后沉積物覆蓋(圖5)。主要由島弧侵入巖和火山巖組成(Haoetal.，2015；Zhaoetal.，2019)，總體以鈣堿性中性-中酸性火山巖為主，侵入巖出露較少，多以小巖體和巖脈狀侵入弧火山巖中。侵入巖與火山巖的巖石化學(xué)成份和巖石系列基本對(duì)應(yīng)，巖石成份上具有連續(xù)演化特征，從基性、中基性、中性、中酸性、酸性均有不同程度產(chǎn)出，共同構(gòu)成了早古生代多寶山島弧。表2中可見，島弧的巖漿活動(dòng)開始于寒武紀(jì)芙蓉世(489～486Ma)，火成巖分布較少，說明俯沖初期巖漿活動(dòng)較弱；大規(guī)模的火成巖形成時(shí)代集中在早奧陶世(485～470Ma)，表明早奧陶世為俯沖作用高峰期；中奧陶世(470～458Ma)、晚奧陶世(458～443Ma)、早志留世(443～433Ma)火成巖分布零星，顯示巖漿活動(dòng)趨弱，指示洋向陸俯沖作用逐漸減弱或俯沖板塊發(fā)生后退。

3.1 奧陶紀(jì)火山弧

多寶山一帶的早古生代火山弧集中分布在多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶東南側(cè)(圖5)，是多寶山島弧的重要組成部分，火山活動(dòng)時(shí)間主要集中在早奧陶世-晚奧陶世(表2)，弧火山巖主要由早奧陶世多寶山期玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖等熔巖及其火山碎屑巖組成，少量晚奧陶世-早志留世中-中酸性火山(碎屑)巖，與銅山組、裸河組、八十里小河組同期沉積作用伴生，分布在火山弧周邊盆地中。總體為一套鈣堿性中酸-中基性火山巖系列，屬島弧火山巖建造(葛文春等，2007；Wuetal.，2015；宋國學(xué)等，2015)。巖石普遍遭受變質(zhì)作用改造，發(fā)育片理和糜棱葉理構(gòu)造?；鹕交〕时睎|向展布，空間由南、北二條火山弧構(gòu)成，二條火山弧之間發(fā)育弧間盆地，接受了早奧陶-中志留世海相沉積。 西北部火山弧的巖石主要由基性-中基性-中性火山巖組成，中基性組份較多，中酸性組份較少；東南部火山弧的巖石主要由中性-中酸性-酸性火山巖組成，中性-中酸性組份較多，基性-中基性組份較少；火山巖由西北向東南總體具有由基性→中基性→中性→中酸性火山巖遞變特征，反映北西部靠近前弧的極性變化特征(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021)。

表2 多寶山地區(qū)早古生代弧盆體系各類巖石同位素測年結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 2 Isotopic dating statistics of various rocks in the Early Paleozoic arc-basin system in Duobaoshan area

3.2 奧陶紀(jì)侵入弧

侵入弧主要分布在多寶山一帶，位于多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶的南側(cè)(圖5)，巖石類型由花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、石英閃長巖、閃長巖等組成，為一套鈣堿性I型侵入巖系列，屬典型巖漿弧侵入巖(葛文春等，2007；Huetal.，2017；Liuetal.，2017；Zhaoetal.，2018)。巖體侵位時(shí)代集中于早奧陶世-晚奧陶世(表2)，早志留世有小規(guī)模巖體(脈巖)侵入，表明弧巖漿作用從早奧陶世持續(xù)到早志留世。主體巖石為早奧陶世花崗閃長巖，分布在多寶山和三岔河、清水河一帶，由5個(gè)侵入體組成。多寶山侵入體長軸總體呈北西向，侵入多寶山組弧火山巖中，清水河一帶侵入銅山組，巖體內(nèi)多見弧火山巖捕擄體，深度幾百米均見有捕擄體存在。

3.3 奧陶紀(jì)火成巖地球化學(xué)背景

關(guān)于多寶山地區(qū)奧陶紀(jì)火成巖的構(gòu)造背景，前人作了大量研究，目前基本形成了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，即形成于洋-陸轉(zhuǎn)換階段的島弧環(huán)境。筆者等也系統(tǒng)采集了多寶山地區(qū)奧陶紀(jì)火成巖的巖石地球化學(xué)樣品(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021)，對(duì)不同巖石類型的地球化學(xué)背景進(jìn)行了研究，從基性到酸性火成巖總體顯示了島弧巖漿巖特征。在中酸性火成巖Rb-Y+Nb圖解(圖6a)、Rb-Yb+Ta圖解(圖6b)中，安山巖、英安巖、流紋巖及花崗閃長巖等巖石樣品點(diǎn)均落入火山弧區(qū)；在中基性火山巖Ti/100-Zr-3×Y圖解(圖7a)和Ti/100-Zr-Sr/2圖解(圖7b)中，玄武質(zhì)、玄武安山質(zhì)、安山質(zhì)火山巖樣品點(diǎn)主要落入鈣堿性島弧區(qū)，少量進(jìn)入洋中脊與島弧過渡區(qū)和島弧拉斑玄武巖區(qū)?？傮w上多寶山地區(qū)奧陶紀(jì)火成巖無論在巖石類型上還是在巖石化學(xué)成份上均具有基性→中性→酸性連續(xù)演化特征，與典型島弧環(huán)境火成巖特征一致。

4 早古生代俯沖增生雜巖

筆者等通過綜合編圖和野外地質(zhì)調(diào)查研究，在多寶山島弧帶北西側(cè)劃分出一條與洋-陸轉(zhuǎn)換有關(guān)的俯沖增生雜巖帶，命名為伊爾施-三卡俯沖增生雜巖帶(楊曉平等，2022)，劉永江等(2019)稱為多寶山-阿爾山蛇綠混雜巖帶。本文主要介紹多寶山-三卡一帶增生雜巖特征。多寶山-三卡一帶增生雜巖位于興安地塊(增生造山帶)和松嫩地塊之間(圖5)，相當(dāng)于興安地塊(增生造山帶)和松嫩地塊之間結(jié)合帶。俯沖增生雜巖帶主要產(chǎn)出在關(guān)鳥河-窩理河-三卡一帶，延長270km左右，寬度10～42km，呈北東向展布于多寶山島弧帶的西北緣，與多寶山島弧帶之間為斷層接觸，兩側(cè)多被晚古生代之后地層不整合覆蓋或巖體侵入。俯沖增生雜巖主要在原新元古代-奧陶紀(jì)變質(zhì)巖系中解體出來，由變形基質(zhì)和巖塊組成。

4.1 俯沖增生雜巖中基質(zhì)

俯沖增生雜巖中基質(zhì)主要由變形較強(qiáng)的細(xì)碎屑沉積巖組成，巖石類型有片巖、千枚巖、板巖、變砂巖、變粉砂巖、變凝灰?guī)r等，發(fā)育片理、糜棱葉理及線理和S-C組構(gòu)。原巖主要為深海相沉積的硅泥質(zhì)巖、泥巖和濁積相沉積的砂巖、粉砂巖等(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021)。筆者等通過野外地質(zhì)調(diào)研和綜合編圖，在其內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量巖塊，基質(zhì)與巖塊間多為構(gòu)造環(huán)繞關(guān)系，巖性差異較大，分屬不同構(gòu)造環(huán)境和時(shí)代，具典型混雜巖特征?；|(zhì)成份在不同地區(qū)巖性略有變化，在呼瑪老道店-十站河一帶，基質(zhì)主要由片巖、千枚巖、片理化砂巖等組成，包卷有硅質(zhì)巖、大理巖、變玄武巖、輝長巖等巖塊(圖5)。在石英片巖中獲得的最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值分別為470Ma、480Ma(孫巍等，2017)，指示基質(zhì)沉積時(shí)間上限不早于早奧陶世。在多寶山關(guān)鳥河、窩里河一帶，基質(zhì)主要由石英片巖、片理化蛇紋巖、變粉砂巖、千枚巖、板巖等組成，夾中酸性凝灰?guī)r，包卷有大理巖、苦橄巖、輝石橄欖巖、蛇紋巖、玄武巖、輝長巖等巖塊；筆者等在凝灰質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、變砂巖中獲得最小碎屑鋯石U-Pb年齡峰值為485Ma、502Ma(表1)，指示基質(zhì)沉積時(shí)間上限不早于寒武紀(jì)芙蓉世、早奧陶世，同時(shí)在其內(nèi)變流紋質(zhì)凝灰?guī)r、變英安質(zhì)凝灰?guī)r夾層中獲得巖漿型鋯石U-Pb年齡為460Ma、461Ma，顯示沉積時(shí)間為中奧陶世，兩類測年結(jié)果表明該地段卷入增生時(shí)間在早-中奧陶世。俯沖增生雜巖帶中基質(zhì)的形成時(shí)代可以限定俯沖時(shí)間，尤其最小年齡值更能有效確定俯沖就位時(shí)間，從目前獲得的年齡數(shù)據(jù)分析(表2)，多寶山-三卡一帶的俯沖增生作用主要發(fā)生在早-中奧陶世，與巖漿弧形成時(shí)代一致。

基質(zhì)在增生楔中所處位置不同，表現(xiàn)的變質(zhì)變形作用也不盡相同，從原北寬河組解體出的基質(zhì)主要為片巖和千枚巖，變質(zhì)程度較高，可能為洋盆或海溝盆地沉積產(chǎn)物；從原銅山組中解體出的基質(zhì)主要為板巖、凝灰質(zhì)板巖、變砂巖、變粉砂巖，變質(zhì)程度偏低，可能為弧前盆地沉積產(chǎn)物。筆者等利用多寶山一帶基質(zhì)中變砂巖、變粉砂巖的巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021)進(jìn)行了巖石化學(xué)構(gòu)造背景判別，在TiO2-(Fe2O3+MgO)圖(圖8a)、Al2O3/SiO2-(Fe2O3+MgO)圖(圖8b)中樣品點(diǎn)主要投入大洋島弧、大陸島弧區(qū)，少量進(jìn)入二者過渡區(qū)和被動(dòng)陸緣，顯示了沉積物分別來自大洋盆地和活動(dòng)大陸島弧的雙物源特征，與基質(zhì)原巖形成于海溝盆地或大洋盆地環(huán)境吻合。

4.2 俯沖增生雜巖中巖塊

俯沖增生雜巖中巖塊的巖石類型主要有硅質(zhì)巖、大理巖、變玄武巖、細(xì)碧巖、角斑巖、斜長角閃巖、苦橄巖、輝石橄欖巖、蛇紋巖、輝長巖及島弧火山巖和基底變質(zhì)巖等(楊曉平等，2022)。巖塊組份中可恢復(fù)出洋殼殘塊、洋中脊殘塊、洋內(nèi)弧殘塊、洋島(海山)殘塊、島弧殘塊。筆者等通過野外調(diào)查和綜合研究，在原前奧陶紀(jì)變質(zhì)巖系中識(shí)別出一系列不同組份的巖塊。在零點(diǎn)-老道店一帶俯沖增生雜巖基質(zhì)中識(shí)別出玄武巖、硅質(zhì)巖巖塊，玄武巖巖塊呈團(tuán)塊狀被包卷在變形基質(zhì)中，基質(zhì)為變形較強(qiáng)的泥質(zhì)板片巖和粉砂質(zhì)板巖，總體表現(xiàn)為深海硅泥質(zhì)巖和洋殼玄武巖、硅質(zhì)巖混雜特征；在小多寶礦坑內(nèi)發(fā)育有洋島巖石殘塊，殘塊由洋島變玄武巖(SiO2含量47.15%)和大理巖組成，兩者被多寶山組弧安山巖(479.18±1.1Ma)不整合覆蓋；窩里河一帶發(fā)育蛇綠巖，由蛇紋巖片巖基質(zhì)和輝石橄欖巖、苦橄巖、枕狀玄武巖、輝長巖、弧安山巖等巖塊組成，巖塊呈大小不一(0.15～ 20m)的團(tuán)塊狀和透鏡體包卷在蛇紋石片巖基質(zhì)中，玄武巖巖塊數(shù)量最多，并發(fā)育有枕狀構(gòu)造(圖9)，蛇綠巖上部與早奧陶世多寶山組安山巖為斷層接觸，多寶山組安山巖逆沖在蛇綠巖之上，蛇紋巖基質(zhì)多發(fā)生片理化，片理多環(huán)繞巖塊分布。

關(guān)鳥河一帶原銅山組中產(chǎn)有大量的大理巖，曾被認(rèn)為是成層有序地層，前人發(fā)現(xiàn)共有5～7層大理巖，筆者等野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)大理巖均呈巖塊賦存在變質(zhì)砂泥質(zhì)巖中(圖10)，大理巖與變質(zhì)砂泥質(zhì)巖之間均為構(gòu)造接觸，在大理巖巖塊中產(chǎn)化石CyrtonotellanenjiangensisSu、OrthambonitesparvicrassicostatusCooper；三葉蟲：Amphilichassp.、Uralichassp.；海林檎：Echinosphaeritessp.indet.，頭足類：Michelinocerassp.；腹足類：Ptychospirinasp.；海百合莖：Cyclocyclicussp.，化石組合顯示早中奧陶世(唐蘭，2005；張?jiān)獎(jiǎng)拥龋?019)。在呼瑪寬河電站一帶原劃多寶山組火山巖解體出了洋內(nèi)弧高鎂安山巖(SiO2含量為54.5%～54.4%；MgO含量6.7%～11.4%)，佐證了多寶山島弧帶北側(cè)存在有早古生代洋內(nèi)俯沖作用。

巖塊中巖石SiO2的含量在一般為34.24%～57.20%之間：蛇紋巖為34.24%～40.96%，玄武安山巖為56.13%～57.20%，輝長巖和玄武巖為47.03%～ 51.25%；巖石普遍富 Fe2O3、 FeO、MgO、Al2O3，貧P2O5、K2O、TiO2，Na2O普遍大于K2O(表3)，具有海相火山巖特征，大部分巖富集Sr、Ba、U、La、Sm等大離子親石元素(表3)，具有洋中脊和消減帶高鋁玄武巖過渡的特性。在巖石FeOT/MgO-TiO2構(gòu)造環(huán)境圖(圖11a)和Hf/3-Th-Nb/6構(gòu)造環(huán)境圖(圖11b)中多寶一帶的基性、超基性樣品點(diǎn)主要投入洋中脊區(qū)和島弧玄武巖區(qū)，反映多寶山地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖石成因與俯沖作用有關(guān)，并有部分島弧火山巖和基底殘塊卷入增生雜巖中。

表3 多寶山地區(qū)俯沖增生雜巖中各類巖塊主量元素(wt%)、稀土和微量元素(×10-6)分析結(jié)果Table 3 Analysis results of major elements (wt%) and trace elements (×10-6) of various rocks from subduction accretion complex in Duobaoshan area

續(xù)表3Continued Table 3

5 早古生代溝-弧-盆體系恢復(fù)

結(jié)合島弧帶、俯沖增生雜巖帶和伴生弧盆的物質(zhì)組成和時(shí)空展布，恢復(fù)了多寶山地區(qū)早古生代溝-弧-盆體系。劃分出奧陶紀(jì)多寶山-三卡俯沖增生雜巖(海溝及大洋盆地)、晚寒武世-早志留世多寶山島弧帶、早奧陶世-中志留世弧前盆地、早奧陶世-中志留世弧間盆地、晚志留-早泥盆世殘余盆地、晚泥盆-早石炭世前陸盆地等構(gòu)造單元(圖5、圖12)。

5.1 早奧陶世-晚奧陶世海溝及大洋盆地

在造山帶中古老海溝及大洋盆地沉積物多被卷入俯沖增生雜巖中以基質(zhì)形式保存(張克信等，2014)。多寶山地區(qū)早奧陶世-晚奧陶世增生雜巖斷續(xù)展布于多寶山島弧帶北西側(cè)(圖5)，雜巖中的基質(zhì)以深海相細(xì)碎屑沉積巖為主，其中石英片巖較多，指示原巖中含有較多硅泥質(zhì)巖，反映了海溝及大洋盆地深水相沉積特點(diǎn)；其內(nèi)變砂巖的巖石化學(xué)特征反映了源區(qū)具有大洋島弧和大陸島弧雙重特征(圖8)，指示沉積場所位于海溝及大洋盆地內(nèi)；基質(zhì)中伴生有火山碎屑巖，顯示沉積盆地距火山活動(dòng)強(qiáng)烈的大洋島弧和大陸島弧較近，與海溝地理位置吻合。雜巖中巖塊主要有洋殼殘塊、洋中脊殘塊、洋內(nèi)弧殘塊、洋島殘塊、島弧殘塊，指示物質(zhì)來自大洋板內(nèi)和陸緣島弧，巖塊與基質(zhì)的混雜和構(gòu)造變形特征很好的響應(yīng)了洋殼在海溝附近向陸緣(島弧)俯沖機(jī)制。

巖塊中洋殼巖石的形成時(shí)代在526～482Ma(表1)，指示洋殼形成于早寒武世-早奧陶世；基質(zhì)中鋯石U-Pb年齡記錄了沉積(上限)時(shí)代在485～460Ma之間(表2)，指示海溝盆地沉積和洋盆俯沖時(shí)代主要發(fā)生在早奧陶世-晚奧陶世，526～482Ma的洋盆沉積記錄較少，可能隨著洋殼消減進(jìn)入增生楔深部，淺層次增生雜巖中更多的保存了俯沖作用中晚期海溝盆地沉積。

5.2 早奧陶世-中志留世弧前盆地

分布在多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶的東南側(cè)和多寶山島弧西北側(cè)早奧陶世-中志留世沉積建造(圖5)，以往工作認(rèn)為是呼瑪弧后盆地的一部分(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020)，介于俯沖增生雜巖帶與多寶山島弧之間，處在多寶山島弧弧前位置，與俯沖增生雜巖之間多為構(gòu)造接觸，并呈不整合覆蓋在早奧陶世火山弧之上。盆地主要由早中奧陶世銅山組、晚奧陶世裸河組、愛輝組、早志留世黃花溝組、中志留世八十里小河組變質(zhì)砂巖、粉砂巖、泥巖等組成，構(gòu)成較完整的海進(jìn)-海退沉積旋回，之上疊加有晚志留紀(jì)-中泥盆世殘余盆地。物質(zhì)成份上，盆地砂巖的巖屑及礫石成分以流紋巖、硅質(zhì)巖、英安巖、安山巖、玄武巖為主，物質(zhì)主要來源于火山巖區(qū)，巖屑成分與多寶山組的巖石組合相似，暗示沉積物源可能為多寶山弧火山巖；硅質(zhì)巖礫石可能來自于增生雜巖中洋殼殘塊，指示物源來自增生楔或洋盆內(nèi)；盆地內(nèi)巖石成分中砂屑分選性和成分成熟度較低，也反映了弧前位置近物源沉積特點(diǎn)(島弧和增生雜巖之間)。從空間展布上看(圖5)，早奧陶世-中志留世沉積盆地主要集中分布在多寶山島弧帶與俯沖增生雜巖帶之間，巖石組合、形成時(shí)代和空間展布顯示弧前盆地(張克信等，2014)特點(diǎn)，指示洋盆具南東向俯沖特征，與南東側(cè)發(fā)育巖漿弧匹配。

5.3 早奧陶世-中志留世弧間盆地

早奧陶世-中志留世沉積盆地分布在多寶山島弧之間，與兩側(cè)島弧火山巖多為斷層或不整合接觸(圖5)。主要由早中奧陶世銅山組、晚奧陶世裸河組、愛輝組、早志留世黃花溝組、中志留世八十里小河組變砂巖、變粉砂巖、變硅泥質(zhì)巖組成，夾少量硅質(zhì)巖、灰?guī)r，含筆石等化石，反映深水沉積特征，從銅山組→愛輝組構(gòu)成向上變細(xì)型層序，愛輝組為最高水位凝縮段沉積，銅山組→愛輝組總體顯示擴(kuò)張型海盆特征，至黃花溝組出現(xiàn)反旋回地層結(jié)構(gòu)，指示盆地進(jìn)入萎縮階段，中志留世八十里小河組紅層沉積超覆于黃花溝組之上，顯示水體較淺的干旱的環(huán)境，總體為一套濱淺海-半深海相沉積。盆地下部和上部巖石組合中巖屑砂巖和含礫砂巖較多，礫石和巖屑中含有大量安山巖、玄武巖、英安巖等火山巖組份，指示物源來自周緣火山巖區(qū)，巖屑成分與多寶山組的弧火山巖巖石類型相似。物質(zhì)組成、形成時(shí)代及空間展布與弧間盆地(張克信等，2014)的屬性吻合。銅山組-八十里小河組在構(gòu)造變形后呈“夾層”狀產(chǎn)出在島弧火山巖之間，以往工作認(rèn)為是大型褶皺構(gòu)造(杜琦等，1988)，筆者等將弧間沉積巖系從原島弧火山地層中單獨(dú)劃出，作為弧間盆地?；￠g盆地之上疊加晚志留紀(jì)-中泥盆世殘余盆地和晚泥盆世-早石炭世前陸盆地。

5.4 晚志留世-中泥盆世殘余盆地

晚志留世-中泥盆世沉積建造區(qū)域上主要分布于興安地塊(造山帶)內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)主要分布在多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶的兩側(cè)(圖5)。由臥都河組、泥鰍河組、腰桑南組淺海相沉積巖組成。臥都河組富含Tuvaellagigantea化石，對(duì)于區(qū)域地層和構(gòu)造分區(qū)具有重要指示意義，多被認(rèn)為是南北兩大板塊分區(qū)的主要標(biāo)志。有研究者認(rèn)為額爾古納-興安地塊之間泥盆紀(jì)發(fā)育陸間洋盆(馬文昭等，2014；鄧晉福等，2015a)或類似的弧后盆地(許文良等，1999)，在呼瑪一帶多被認(rèn)為是呼瑪弧后盆地的重要組成部分(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，2020)，Zhangetal.(2020)研究認(rèn)為多寶山地區(qū)在426Ma以后發(fā)育磨拉石沉積，指示晚志留世以后，多寶山地區(qū)早古生代盆地發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。晚志留世-中泥盆世沉積在多寶山地區(qū)主要分布在臥都河?xùn)|、三卡、張地營子、三峰山、星火東等地區(qū)(圖5)，下部臥都河組不整合于奧陶紀(jì)-中志留世多寶山弧盆系之上，底部發(fā)育近源堆積礫巖，內(nèi)部發(fā)育大量石英砂巖，礫巖和砂巖的礫石和巖屑成分有變流紋巖、變基性火山巖、花崗巖、石英砂巖、安山巖、脈石英和結(jié)晶灰?guī)r等，具底礫巖特征，高含量的石英砂巖指示物源區(qū)有較多的花崗巖，碎屑的成份反映源區(qū)主要為多寶山弧盆系和巖漿弧，其下伏八十里小河組為一套弧背盆地紅層沉積，與之上臥都河組底礫巖之間形成了構(gòu)造不整合面，表明與中志留統(tǒng)之間存在明顯的沉積間斷。整體巖石構(gòu)造變形較弱，但臥都河組之下的巖石多發(fā)生變質(zhì)變形，局部變質(zhì)基底出露，從臥都河組-泥鰍河組-腰桑南組的淺海相沉積序列、巖石建造及構(gòu)造層位分析，具有陸塊間殘余洋盆(李江海等，2009)特點(diǎn)，相當(dāng)于多寶山洋盆俯沖后的殘余洋盆，位于多寶山島弧帶東南側(cè)的晚志留世-中泥盆世沉積建造相當(dāng)于弧后殘余盆地或弧間殘余盆地。該套沉積建造標(biāo)志多寶山一帶早古生代早期洋盆俯沖作用結(jié)束，晚志留世轉(zhuǎn)為陸表海盆地沉積，之上被晚泥盆-早石炭世前陸盆地不整合覆蓋，暗示興安地塊(造山帶)與松嫩地塊拼貼結(jié)束時(shí)限大致為中志留世末期。

5.5 晚泥盆世-早石炭世前陸盆地

晚泥盆世-早石炭世沉積建造分布在多寶山島弧早古生代弧間盆地及東部島弧基底之上(圖5)，由晚泥盆世根里河組和早石炭世花達(dá)氣組海相-海陸交互相沉積巖組成，總體呈退積型-進(jìn)積地層結(jié)構(gòu)，形成較完整的海進(jìn)-海退沉積旋回，由早期海相向晚期海陸交互相演變特征，沉積建造以粗碎屑沉積巖為主，不發(fā)育火山巖，晚期出現(xiàn)陸生植物化石，底部發(fā)育礫巖，不整合在早古生弧盆系及島弧基底之上，具有磨拉石建造(辛玉蓮等，2011)特征。巖石建造、形成時(shí)代、構(gòu)造層位上與多寶山早古生代弧-盆系具明顯間斷性，從與其伴生地質(zhì)建造上分析，盆地的形成主要受控于多寶山島弧南東側(cè)嫩江洋的北西向俯沖作用，在晚泥盆世-晚石炭世嫩江洋向北西向早古生代多寶山島弧俯沖作用下，在多寶山島弧西側(cè)的新生地區(qū)和內(nèi)部的三峰山東部地區(qū)形成晚泥盆世-早石炭世弧后前陸盆地，導(dǎo)致早古生代弧間盆地和殘余海盆相繼關(guān)閉，并形成區(qū)域不整合面，在撓曲的前陸盆地中接受了根里河組和花達(dá)氣組類磨拉石沉積(沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，2021)。在多寶山島弧南部發(fā)育早石炭世莫爾根河組中基性-酸性弧火山巖，在多寶山北部和南部的前寒武紀(jì)基底出露區(qū)附近發(fā)育早石炭世花崗閃長巖和二長花崗巖等弧侵入巖建造也佐證了這一時(shí)段的俯沖作用。晚泥盆世-早石炭世前陸盆地的出現(xiàn)標(biāo)志多寶山早古生代弧-盆系演化結(jié)束。

6 多寶山地區(qū)早古生代洋-陸轉(zhuǎn)換過程及成礦作用

多寶山島弧兩側(cè)的興安地塊(造山帶)和松嫩地塊保存有基底變質(zhì)表殼巖，筆者等在開展多寶山地區(qū)古生代島弧火山-沉積建造形成演化專題研究中，在變中基性火山巖、變中酸性凝灰?guī)r中獲得了2組巖漿型鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)(546Ma、541Ma)，代表了基底中火山巖成巖年齡，時(shí)代為新元古代晚期，表明多寶山島弧兩側(cè)存在前寒武紀(jì)地塊基底。多寶山-三卡俯沖增生雜巖記錄了興安地塊(造山帶)和松嫩地塊之間洋盆(多寶山洋)演化過程，俯沖增生雜巖中發(fā)育的洋殼殘片、洋內(nèi)弧、洋島殘塊等指示了古大洋的存在，其內(nèi)巖塊年代(526～482Ma)學(xué)資料顯示洋盆形成于寒武紀(jì)紐芬蘭世-早奧陶世，具洋中脊(526～497Ma)屬性的巖塊記錄了寒武紀(jì)紐芬蘭世-芙蓉世洋盆擴(kuò)張事件，具洋島(486Ma)屬性的巖塊記錄了早奧陶世洋盆內(nèi)的地幔柱活動(dòng)；代表海溝盆地沉積的基質(zhì)形成時(shí)代485～460Ma，表明洋盆至少演化到晚奧陶世及以后，從俯沖增生雜巖代表的多寶山洋分布位置和時(shí)間上分析，洋盆形成興安地塊和松嫩地塊之后，多寶山洋盆相當(dāng)于兩地塊之間的分割洋盆。

巖漿弧是反映洋-陸俯沖最直接的地質(zhì)建造(鄧晉福等，2015b)。多寶山銅鉬礦礦區(qū)內(nèi)保存的506～485Ma洋內(nèi)弧高鎂玄武巖、高鎂玄武安山巖(Zhaoetal.，2019)記錄了洋盆內(nèi)初始俯沖時(shí)間為寒武紀(jì)第三世-芙蓉世；多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶南東側(cè)早奧陶世巖漿弧，記錄了洋盆向東南側(cè)地塊邊緣的俯沖時(shí)間始于早奧陶世，早奧陶世-早志留世巖漿弧、早奧陶世-中志留世弧前盆地、弧間盆地暗示俯沖增生作用持續(xù)到中志留世。晚志留世-中泥盆世殘余盆地大面積不整合覆蓋在早奧陶世-中志留世弧盆系之上，表明洋盆在中泥盆世俯沖作用結(jié)束；晚志留世可能受洋島或洋底高原的阻止俯沖作用，消減作用減弱，增生楔處發(fā)生阻塞導(dǎo)致俯沖作用減弱或停滯，兩側(cè)地塊未發(fā)生碰撞對(duì)接，局限洋盆殘余在地塊之間，殘余洋盆和早期弧盆之上接受殘余海盆沉積，至中泥盆世殘余海盆相繼關(guān)閉。晚泥盆世-早石炭世受嫩江洋的北西向俯沖作用影響，多寶山島弧區(qū)遭受擠壓，在多寶山早古生代弧盆系之上疊加前陸盆地沉積，結(jié)束了多寶山地區(qū)早古生代弧盆系演化。

從俯沖增生雜巖、巖漿弧、弧前盆地、弧間盆地、殘余海盆及地塊殘塊的空間分布上分析，早古生代巖漿弧、弧前盆地、弧間盆地主要分布在多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶的南東一側(cè)(圖5、圖12)，說明多寶山洋盆以向南東松嫩地塊俯沖增生作用為主，仰沖板塊(松嫩地塊北西緣)基底變質(zhì)巖的大面積出露及弧盆系的發(fā)育，響應(yīng)了仰沖板塊受俯沖抬升特點(diǎn)。殘余海盆大面積分布在多寶山-三卡俯沖增生雜巖帶和多寶山島弧帶的西北側(cè)，進(jìn)一步佐證早期俯沖洋盆位于多寶山島弧帶的西北側(cè)。早古生代弧盆系空間關(guān)系指示多寶山島弧帶是發(fā)育在松嫩地塊北緣的巖漿弧帶，其形成和演化主要受北西側(cè)的多寶山洋的南東向俯沖作用；而東南側(cè)的晚古生代嫩江洋的北西向俯沖作用再次疊加改造了多寶山早古生代島弧，與多寶山早古生代島弧的形成和演化無直接關(guān)系。

多寶山島弧帶早古生代溝-弧-盆體系恢復(fù)，進(jìn)一步解釋了多寶山島弧帶的成因和成礦作用，可重新認(rèn)識(shí)成礦地質(zhì)背景和成礦地質(zhì)條件，為確立找礦方向和深部地質(zhì)勘查提供新依據(jù)。原認(rèn)為的“多寶山復(fù)背斜”構(gòu)造(杜琦等，1988)，大體相當(dāng)于多寶山早古生島弧中弧-盆體系形成的火山穹隆與弧間盆地和弧前盆地構(gòu)造組合，原背斜核部弧巖漿巖中斑巖型銅鉬礦，相當(dāng)于弧火山噴發(fā)中心(火山通道)位置深部巖漿上侵與弧火山巖交代形成斑巖型礦；原銅山銅礦的賦存層位(銅山組火山沉積巖系)應(yīng)為以弧火巖為主的多寶山組，成礦時(shí)代為早奧陶世(Liuetal.，2017)。從板塊構(gòu)造理論分析，島弧靠近增生楔附近是流體和熱源發(fā)育區(qū)，洋、陸物質(zhì)交換后成礦物質(zhì)得到富集，是成礦有利部位。多寶山地區(qū)的奧陶紀(jì)銅鉬金礦床及礦點(diǎn)主要集中分布島弧西北部，由西北向東南依次分布多寶山銅鉬礦、銅山銅鉬礦、爭光巖金礦，三者均產(chǎn)于島弧火成巖中，成礦規(guī)模從多寶山銅鉬礦→銅山銅鉬礦→爭光巖金礦依次變小，也證實(shí)了由東南向西北方向成礦作用增強(qiáng)特點(diǎn)?？拷_增生雜巖帶附近受洋殼俯沖作用影響，仰沖板塊抬升，巖漿弧和地塊基底也相應(yīng)隆起，并向陸緣方向傾斜，同時(shí)來自深源的巖漿上侵動(dòng)能向巖漿弧后緣逐漸減弱，侵入火山弧內(nèi)的高位巖漿房的規(guī)模和高度也隨著減小，巖漿成礦作用隨之減弱，深度相對(duì)增加，導(dǎo)致成礦深度向火山弧后緣增大。從多寶山銅礦→銅山銅礦→爭光金礦依次成礦深度增大，這種礦化深度變化恰好吻合西北側(cè)洋盆向東南方向俯沖機(jī)制。仰沖板塊抬升，導(dǎo)致高位巖漿弧含礦侵入巖出露地表(多寶山銅礦)，上覆成礦火山巖被剝蝕到兩側(cè)盆地中，在盆地沉積巖系中顯示銅等多金屬地球化學(xué)富集異常；就位較低的巖漿弧，比降小剝蝕作用弱，含礦侵入巖和上覆成礦火山巖均得以保存(銅山銅礦、爭光金礦)，并具有淺部成金礦深部成銅鉬礦特點(diǎn)。

7 結(jié)論

(1)厘定了多寶山島弧帶內(nèi)的早古生代火山-沉積地層的時(shí)代和層位，重建了多寶山地區(qū)早古生代地層序列，將多寶山組形成時(shí)代確定為寒武紀(jì)芙蓉世-早奧陶世，將銅山組時(shí)代確定為早-中奧陶世，將銅山組層位總體置于多寶山組之上，確立了兩組在早奧陶世等時(shí)異相關(guān)系。銅山組的上覆，指示了下伏多寶山組火山巖有大量保存，拓寬了礦源層的規(guī)模，擴(kuò)大了深部找礦空間，為多寶山早古生代島弧演化及成礦作用研究提供了新證據(jù)。

(2) 恢復(fù)了多寶山島弧帶早古生代了溝-弧-盆體系，劃分出海溝盆地、弧前盆地、弧間(弧背)盆地、殘余盆地、前陸盆地等構(gòu)造單元。提出銅山組為多寶山組島弧火山活動(dòng)之后的弧間盆地或弧前盆地沉積，臥都河組-泥鰍河組-腰桑南組為洋盆消減后的殘余盆地沉積、根里河組-花達(dá)氣組為弧間盆地閉合后的前陸盆地沉積的新認(rèn)識(shí)。

(3)建立了多寶山島弧帶早古生代溝-弧-盆體系模型，確定了多寶山洋盆南東俯沖極性，重新認(rèn)識(shí)了多寶山島弧帶的成因和演化，指出島弧靠近增生雜巖帶附近是流體和熱源發(fā)育區(qū)，為成礦有利部位，為在多寶山島弧帶內(nèi)尋找斑巖型銅多金屬礦提供了新認(rèn)識(shí)。

謹(jǐn)以此文慶?！吧蜿柕刭|(zhì)調(diào)查中心”成立60周年。

致謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所李錦軼研究員，沈陽地質(zhì)調(diào)查中心朱群、張立東、汪巖教授等，在文章成文過程中給予諸多指導(dǎo)；主編及審稿人審閱了全文，提出了寶貴的意見；在此一并致以誠摯的感謝。