地质块体划分

地球化学块体概念的外延~

地球化学块体的概念出现于地质学界对巨型矿床与普通矿床关系大讨论的背景之下，它为解释巨型矿床的成因提供了富有建设性的意见。同时，它用元素含量这一数字式参数为量化巨大“岩块”使地质科学向量化方向发展提供了具有启迪意义的线索。
启示一：描述地质块体的数字化方向与解构方向。
对于大地构造单元、地层区划单元、岩浆岩带的划分与描述，过去往往通过深大断裂来确定其边界，通过岩石组合来表示其主要物质构成而达到。这属于定性的描述。近来，地球化学块体-巨大“岩块”关系模型的建立，并用套合结构来追踪“岩块”的内部结构，这为“数字地球”时代提供了一条重要的线索：我们能否应用定量化的指标以数字形式来表达、区分地质块体?并且对地质块体的内部进行解构?
启示二：描述地质块体的数字化指标。
区域地球化学扫面计划的实施，积累了全国大部分地区海量的元素数据，通过地球化学块体这一工作模型的指导，已成功地对华南地区地球化学块体进行数字化描述（谢学锦等，2002）。元素含量成为描述区域地质块体的可利用性指标。
区域地球物理调查中，如大面积的航空磁测、1∶20万及1∶50万区域重力调查，均通过物理场强弱与变化来划分构造单元，著名的例子如利用航磁资料确定郯庐断裂带等，实质上就是通过物理场进行地质块体的数字化描述。
物理场和元素含量是描述地质块体的较为两种极端的指标。元素含量提供的是一个质量很小的样品的属性，而地球物理场则是对从地表到一定深度甚至到地幔、地核的质量巨大的“物理点”的属性。元素含量属微观层次，是对人类习以为常的手标本的“无限”分析；而地球物理场则属宏观层次，则是对“无数”手标本样品的“无限”综合。
那么，是否存在着介于元素含量与地球物理场之间的可以用于描述地质块体的指标呢?我们认为有：岩石手标本的综合属性如物理属性就有可能成为集元素含量与地球物理场双方优点的指标。
启示三：数字化地质块体的解构。
地球化学块体或地球物理区域场均已进行了地质块体结构的解构工作——从背景中根据“套合结构”逐步划分出异常。从背景到异常的确定就是一种对区域地质块体的解构过程。但是，目前地球化学块体基本上是用次生晕（由非基岩样品分析得到）的元素含量进行地表的二维平面的地质块体的解构，地球物理场是用重磁场、波速场等进行三维地质块体的解构，均属“地球形成与演化至今”的物质（元素、矿物、岩石组分）的现时的空间解构。
地质块体是由一个漫长演化过程而形成的，其经历了时间的流逝、空间的变换、能量的涨落，具有极其复杂性。并非一个“物质”所能包容它的万象。可能需要用地质块体的所有属性才能完整地加以描述。这样，有必要使用描述地质块体的非相关性指标进行块体的解构。如使用时间的指标，可以区分出地质块体的演化各阶段直至终止的全过程，即历史解析方法的应用，以进行某一时间阶段的空间解构。使用温度的指标则可确定块体形成的背景，如沉积岩的水成与岩浆岩的火成环境可以用温度来区分等。因此，对块体的解构是多样的，不一定仅局限于“元素”或“地球物理”的样式，即不一定仅局限于现时的对物质的空间解构。
地球化学块体概念的外延，或者说向地球化学块体的概念和地球物理区域场划分的方法借鉴思想，目的是发展定量化数字式的地质科学，可能具有一定的补益。
岩石物性块体的研究，就是基于这个想法逐步展开的。

　　块段是矿体资源/储量估算的基本单元。资源/储量类别、矿体特征、勘查手段、块段边界等项因素，在块段划分时应综合考虑。
　　（1）资源/储量类别：同一块段资源/储量类别应相同。
　　（2）矿体特征：同一块段工业品级应相同（故要求各工程工业品级应尽量相同，每个块段允许携带一个低品位矿工程，但应保证块段平均品位达到块段工业品位要求）；矿石体重应相同；块段形态较规则；矿体厚度、产状较稳定。
　　（3）勘查手段：块段两侧边界线上的勘查工程类别应基本相同。 上述三项中的类别、品级、体重、手段的同一性，是块段的基本属性。
　　（4）块段边界：块段边界一般以工程连线为分界线。但有例外：①矿体边部以外推边界为块段边界；②个别块段边界是两工程中点的连线；此时的两个工程，一为工业矿，一为低品位矿，在剖面图上两者互为对角线连接，但在垂直纵投影图上取中点的连线作为块段边界（类似于1/2板推）；③矿体被断层错断时，矿体厚度的中心面与断层上下盘的交线应作为块段边界；此时的矿体重叠或缺失，会造成块段边界的重叠或分离，需特别注意；④剖面法是以剖面线（而不是工程连线）为块段边界，偏离的工程垂直于剖面线的投影点可作为边界基点。 （5）垂直纵投影图上块段的划分：是在矿体连接基础之上进行的；首先连接矿体外围见矿工程，以确定矿体内部边界，然后外推以确定外部边界。然后依据上述原则逐步确定各块段边界。

晚古生代本区大体经历了西伯利亚板块与华北板块之间的碰撞与拼贴，碰撞后阶段（Post-Collision）的造山作用可能延续到了中生代早期，从而基本结束了南北亚构造域块体之间构造运动的发展演化史。

从晚三叠世至中侏罗世阶段，本区东南一带可能处于大陆边缘构造-岩浆活动带，推测为从古亚洲构造域向滨太平洋构造域演化和过渡阶段，主要受南北古板块之间的超碰撞及法拉隆、伊泽纳吉洋板块对本区陆块的影响。

大约从晚侏罗世以来，因受库拉-太平洋板块向欧亚大陆俯冲影响，出现新的应力场和构造格局，从而转为滨太平洋构造域，形成了我国东部巨大的滨太平洋中、新生代火成岩带。

从本文研究的需要出发，首先把前中生代块体的展布与轮廓进行简要叙述，然后提出中生代以来块体划分的初步意见。前者主要以地层展布和物化探资料为依据，后者主要以边界断裂构造活动和壳幔结构为依据。

（一）前中生代块体

1.基底块体

观点各异，在此不一一举例。

（1）额尔古纳-兴安块体（EX）

是指额尔古纳隆起及大兴安岭北段，即东乌珠穆沁旗-布特哈旗-黑河断裂以北地区，包括额尔古纳-兴安北段加里东-中华力西褶皱带、内蒙古-兴安南段晚华力西褶皱带。区内前寒武纪地层有兴华渡口群（Pt₁x）和佳疙瘩群（Pt₃j），呈零星展布，且遍布全区，主要岩性为混合岩、片麻岩、变粒岩和浅粒岩，夹磁铁石英岩、大理岩，以及各种片岩、千枚岩等，具有明显的前寒武纪块体的地质特征。从寒武纪以来，本区普遍处于浅海相沉积环境；晚古生代早期，得尔布干断裂以东至塔源-乌奴尔断裂一带，处于海相裂谷环境；华力西期侵入岩浆活动表现得十分强烈，花岗岩类岩石大片出露，主要为二长花岗岩和花岗闪长岩岩基及闪长岩岩株等。

（2）佳木斯-兴凯块体（JX）

位于黑龙江省东部地区，根据前寒武系的展布特征，本块体的西界为乌伊岭—一面坡一线，即萝北-四平断裂北段部分，东界为同江-当壁断裂。区内前寒武系主要为麻山群（Arms）、一面坡群（Pt₃ym）及黄松群（Pt₃hs）等。麻山群以角闪岩相-麻粒岩相层状变质岩系为特征，以含石墨和夹大理岩及磁铁矿透镜体为特色，测得同位素年龄为2251～2539Ma；一面坡群、黄松群等，主要由绿片岩系组成，很可能属于地槽发展阶段早期产物。寒武纪以来，本区局部地区处于海相沉积环境；晚古生代早期基本处于海相火山-沉积环境，晚古生代晚期为局部陆源沉积。

（3）华北-燕辽块体（HY）

位于赤峰-开原断裂以南，华北陆块郯庐断裂以西地区。区内前寒武系主要为河北省境内的迁西群、单塔子群下亚群和辽宁境内的小塔子沟组（Arx）、大营子组（Pt₁d）、瓦子峪组（Pt₁w），此外有长城系、蓟县系和青白口系等。太古宇以角闪岩相-麻粒岩相变质岩系为主（TTG）；古元古界为低角闪岩相—高绿片岩相层状变质岩系；中-新元古界以轻微变质的海相沉积岩为主。寒武-奥陶系为海相碳酸盐岩系。石炭—二叠系主要为陆相碎屑岩系。

（4）辽-吉块体（LJ）

指沈阳-敦化断裂以东和古洞河断裂以南，华北陆块郯庐断裂的以东地区。唐克东等认为辽-吉块体（渤海块体）构造演化史不同于华北-燕辽块体。区内前寒武系有鞍山群（Aras）、龙岗群（Arlg）、夹皮沟群（Arjp），主要由辉石角闪岩相-麻粒岩相“TTG”变质岩系组成，可与朝鲜境内狼林陆块基底岩系类比；古—中元古代地层主要是辽河群、集安群、老岭群和色洛河群等。辽-吉块体从元古宙以来的构造演化明显区别于华北-燕辽块体，主要表现在①古元古界，前者为陆内裂谷岩系，后者为大陆边缘凹陷优-冒地槽相火山-沉积岩系；②中元古界，前者为大陆边缘凹陷火山-沉积岩系，后者为陆内裂谷海相碳酸盐岩系。古生代以来的地层层序及大地构造环境同华北-燕辽块体基本类似。

2.古生代增生块体

本区古生代增生块体是指锡林浩特中间陆块、嫩松陆块、伊春-延寿加里东褶皱带等较广阔地带，可划分为两个块体，大体以贺根山—突泉—长春—图们一带的碰撞对接带为界，北部为兴安-佳木斯增生块体，南部为华北增生块体。

（1）兴安-佳木斯增生块体（XJZH）

该增生块体北部收敛向南开阔，大部被松辽盆地所占据。如果说松辽盆地是拉张盆地，那么上述两个基底块体之间原来的距离一定会比现在的距离缩小得很多，或许上述两个基底块体本属同一基底块体。

从古生代地层的展布特征看，在额尔古纳-兴安块体的向SE方向和佳木斯-兴凯块体的西缘向SW方向，地层时代呈由老变新的趋势。换句话说，地层时代北老南新，即从北部的高力沟组（

）、宝泉组（O₁b）等火山岩-碎屑岩-碳酸盐岩建造和向南到哈尔滨以东地区的黑龙宫组（D₁h）、杨木岗组（C₂-P₁y）、哲斯组（P₁z）等浅海相沉积-火山岩。大兴安岭中段也是由北向南依次变新。延边地区为石炭-二叠系。晚古生代火山-侵入岩浆活动加剧。

（2）华北增生块体（HZH）

位于赤峰—开原断裂以北，近EW向展布。古生代地层由南向北依次变新，南部主要为下古生界，如内蒙古的包尔汉图组、杏树洼组；辽宁境内的盘岭组、吉林省的黄莺屯组、二道沟组等，主要为海相火山-沉积岩建造，部分地区见有蛇绿岩套，为弧前、弧后夹岛弧带的构造环境（唐克东等，1992）。上古生界主要展布于北侧，如内蒙古的查干哈布组、本巴图组、大石寨组；辽宁的磨盘山组、青凤山组；吉林的王家街组、鹿圈屯组、柯岛组等，它们以火山岩、海相细碎屑岩和碳酸盐岩为主，代表了活动大陆边缘的构造环境。

关于上述两个古生代增生块体之间的碰撞拼接问题，主要依据有两点：一是沿拼接带见有蛇绿岩（套）残片、混杂堆积及超基性岩；二是拼接带两侧古生代增生块体在地层时代及岩性、岩相等方面呈对称关系。从该拼接带的演化特征看，西部的碰撞时间可能较早，为D₃—C₁（唐克东等，1992），东部较晚，为P₁—P₂（张允平等，1994），碰撞后的造山活动可能持续到了印支期。

该拼接带在布格重力异常图上也反映得比较清楚：①内蒙古贺根山—甘珠尔庙一带，△g等值线由NEE向转为近EW向，然后被大兴安岭△g梯度带所斜接；②吉林白城以南的突泉一通榆—长岭—长春一线表现为NW—SE向，然后被依兰-伊通梯度带所叠加；③永吉—敦化一线及古洞河断裂北侧仍表现为NW—SE向构造，然后被日本海△g梯度带所取代。

3.各块体地球化学场特征

本区属中生代活化区，因而各块体前中生代的原始地球化学场特征是难以描述的。因此我们根据1/20万区域地质调查资料，统计了各块体的常量元素和金属成矿的异常元素，列于表2-1。表2-1所列元素，虽然不是定量的，但可显示各块体的地球化学场特征，并反映出各块体之间的差异，如各基底块体w（K₂O）/w（Na₂O）值小于1，而增生块体则相反，前者基本以富Fe、Mg为其特征，而后者富Ca；异常元素特征也是如此，大体符合该块体中所发育的矿化与成矿的基本特征。

（二）中、新生代块体

对中生代以来块体划分有如下考虑。

表2-1　各块体地球化学场特征

a.从法拉隆-伊泽纳吉至库拉-太平洋板块对本陆块的作用是连续的，不是突变的。然而应力场发生了根本变化。因此前中生代块体和块体间的运动，已不再是控制晚侏罗世以来岩浆作用的主要因素，显然也不是划分中生代以来块体划分的主要依据。

b.岩浆作用主要受控于深部软流圈地幔的运动和超岩石圈及岩石圈断裂活动，如大型走滑断裂。壳幔结构及深断裂带，是划分中生代以来块体的主要依据。

c.软流圈地幔的相变流变层及热对流，可使上地幔上隆；地壳迅速变薄而伸展；形成裂谷盆地，甚至使下地壳发生破裂拆离（A.Kroner,1985），导致上地幔或地壳发生部分熔融；形成岩浆；喷出或侵入。

d.本区地质工作实践表明，至少从晚侏罗世以来的块体运动变化不大（如煤田盆地仍处于负地形），因此通过目前所测得的深部物探资料，来探讨中生代以来的构造-岩浆活动或岩浆作用的地质背景是有可能的。

1.地球物理场特征

海拉尔—孙吴EW向断裂以南和赤峰—开原EW向断裂以北的松辽盆地，其航磁异常轴线以SN向为特点，这与其周边地区的NE向异常轴线呈鲜明对照。也就是说，SN向磁异常轴线区大体构成了松辽盆地，呈平行四边形块体的几何图形。

在本区的布格重力图上，松辽盆地一般在-10×10^-5m·s^-2以上，异常等值线显得疏缓，盆内线性构造不明显。然而双辽—北安及阜新—林甸一线出现了一条（+10～＋30）×10^-5m·s^-2的正异常带，呈SSW方向继续延伸至渤海和兴城一带，似乎表现出地幔上涌带的峰脊特征，并以此峰脊带为轴线，向东西两侧逐渐下降，该峰脊带可视为东部与西部火山-侵入岩带的分界。

众所周知的大兴安岭重力梯度带，由东往西下降幅度达-1×10^-5m.s^-2/km以上，说明了大兴安岭地区正处在地幔斜坡带上。同时在依兰-伊通和敦化-密山断裂带上也出现重力值的线性排列和对称分布特点，这同样表现出了地幔的局部线性上涌特征，如图2-1。

由此可见，松辽盆地莫霍面深度大体为33km左右，西部大兴安岭主峰一带，可达到40～42km；东部大部分地区为37km左右，局部达到38km、40km。从这个意义上看，东北区莫霍面的起伏，以松辽盆地莫霍面峰脊带为界，东部和西部是不对称的，西部莫霍面向西倾伏，似乎像太平洋西岸消减-俯冲洋壳，东部莫霍面较平缓，像大西洋东岸增生-被动洋壳。我们认为，大兴安岭晚侏罗世—早白垩世期巨大的火成岩带的形成，可能与大兴安岭重力梯度带有内在联系（Гοрдиенκο，2000）。

图2-1　伊尔施—延吉莫霍面深度变化图

2.中、新生代构造-岩浆活动

需要指出，中生代以来块体活动及其演化是随时间而变化的，主要由各期的构造-岩浆活动反映出来。

（1）T₃—J₁期

大约在目前的赤峰-开原断裂以南地区和依兰-伊通断裂以东地区，T₃—J₁期处于大陆边缘构造-岩浆活动带，包括此时的完达山板片（拼贴地体）。我们称之为饶河-汪清-北票块体，该块体的部分地区控制了该期的火山-侵入岩浆活动（图2-2A）。

该期的主要特征是在全球范围内开始进入了近代板块的演化阶段。对本区而言，此时欧亚大陆已形成，滨太平洋构造域尚未形成或向滨太平洋构造域开始演化的阶段。必须承认，此时的西伯利亚板块与华北板块的超碰撞作用还在继续，使处在大陆边缘的华北板块和佳木斯块体产生近EW或NE向走滑断裂，在其拉分阶段喷出火山岩。从总体而言，此时的华北板块继续向北左旋移动，日本地体可能向华南、华北俯冲挤压，向雏形的欧亚大陆俯冲等，基本处于SN方向和NW—SE方向的挤压环境。因此该期饶河-汪清-北票块体的西北广阔地区则处于稳定隆起环境，其中局部地带（扎鲁特旗、巴林左旗及柴河一带）形成凹陷盆地，沉积有含煤岩系，如红旗组（J₁h）、原查伊河组（T₃—J₁ch）等。另外由于受蒙古-鄂霍次克构造带影响，本区北部上黑龙江地区也发生了局部沉降。

（2）J₂期

经分析认为，该期总的特征与T₃—J₁期类似，构造—岩浆活动主要表现在本区的东部和南部地区。南部的辽西地区火山活动比较强烈，而且向北越过赤峰-开原断裂至西拉木伦河断裂一带。此时库拉或Izanagi板块可能向欧亚大陆的俯冲作用开始，新的力学场使岩石圈结构部分发生变化，走滑断裂的拉分作用加大等。

我们认为此时的深部构造活动（如幔隆、幔坳、深断裂活动等）是由南向北依次进行的，也就是说从南部的郯庐断裂系向北部逐渐扩展，首先冲入的是郯庐断裂系在本区的南部基底刚性“块体”，然后逐渐向北扩展到松辽盆地等古生代增生块体的塑性褶皱带。需要指出，此时的大兴安岭东麓山前断裂在本区的南部老哈河地带已经形成，并向北部延伸；而辽吉块体、佳木斯-兴凯块体及张广才岭加里东—印支期花岗岩带等，均表现为刚性“块体”。因此J₂期火山活动在辽西地区表现得强烈，而东部地区只在敦化-密山断裂以南的部分地区有表现。因此把该期块体划分为冀北-辽西块体和延吉-通化块体。冀北—辽西地区所以岩浆活动较强烈，是与下辽河郯庐断裂系深部构造活动有关（图2-2B）。

图2-2　东北地区中生代以来的块体活动示意图

1—岩浆活动；2—断坳陷；3—拼贴地体；4—上地幔隆起；5—断裂活动

由于岩石圈结构由南向北发生变化的结果，大兴安岭南段局部拉分—沉降，沉积新民组（J₂x）、万宝组（J₂w），主要岩性为含煤岩系和火山碎屑岩；而大兴安岭中段主要表现为升降，沉积了太平川组（J₂t）和南平组（J₂n），主要岩性为含煤岩系和类磨拉石建造砂砾岩。此时的大兴安岭已开始打破前期较宁静局面，断裂构造和地壳升降运动开始加剧。上黑龙江凹陷继续下沉，沉积了二十二站组（J₂er）碎屑岩，主要与蒙古-鄂霍次克海构造活动有关。

（3）J₃—K₁期

该期是本区火山-侵入岩浆活动强盛期，火山-侵入岩遍布全区。然而以松辽盆地—下辽河盆地为界，东西两侧岩浆活动的强弱表现得截然不同，西部的大兴安岭和辽西地区表现得十分强烈，而东部的小兴安岭、张广才岭及辽东—吉南地区表现得相对较弱。

众所周知，J₃—K₁期滨太平洋构造域构造-岩浆作用在我国东部表现得十分强烈，规模很大，主要以大兴安岭和我国东南沿海地区为代表，其中对大兴安岭J₃—K₁期火山-侵入岩浆作用的成因机制目前尚有较大争议。有认为主要与裂谷作用有关（蒋国源，1988；王东方，1984）；认为与南北向继承性活动和太平洋板块的俯冲、幔隆、部分熔融有关（赵国龙，1989）；认为是边缘陆块型火山岩（夏军等，1993）。

库拉-太平洋板块此时对欧亚大陆的俯冲作用可能达到了最强烈阶段。我们认为可能J₂期形成的兴城—双辽一线NE向地幔上涌峰脊带，在J₃—K₁期呈NNE向往北延伸，并贯穿了目前的整个松辽盆地乃至俄罗斯境内的结雅盆地（当时的地幔上涌峰脊带可能处于目前峰脊带的西侧），此时的大兴安岭东麓山前断裂或大兴安岭主脊断裂已成为大型走滑断裂，呈NNE向贯穿了整个大兴安岭地区。此时的岩浆作用主要与大型走滑断裂的拉分阶段岩浆侵位有关，这种岩浆也可以是在大型走滑断裂的挤压阶段地壳的部分熔融产生的（И.B.ГοрдиенΚο，2000）。

如前所述，即以松辽盆地为界，东部和西部无论是火山-侵入岩浆活动的规模还是岩浆作用的强度，差别都很大。那么J₃—K₁期的活动块体，大体以松辽-下辽河盆地为界，划分为东西两块是合理的，即西部大兴安岭块体（含冀北、辽西）和东部小兴安岭-张广才岭-长白山块体（图2-2C）。

（4）K₂—E期

该期的壳幔结构，与目前所测得的结果更接近，主要表现为拉伸作用及裂谷-地堑盆地。

当时太平洋板块向欧亚大陆进行正向俯冲，松辽盆地以地幔上涌和陆壳减薄、裂解及拉伸为特征，△g值约（-10～＋30）×10^-5m/s²，陆壳厚度为33km左右，个别地段为小于30km，△T异常轴线为SN向，反映E—W向拉伸特征。目前松辽盆地的范围，主要是在K₂—E期因陆壳减薄、拉伸和裂解的结果，也就是说，在海拉尔-孙吴EW向断裂与赤峰-开原断裂及西拉木伦河EW向断裂之间向东-西伸展的结果。假设把大兴安岭地壳最厚的43km视为地幔上涌前松辽盆地的地壳厚度，同时从松辽盆地目前地壳厚度中再减去K₂—Q期沉积厚度（均3000m），那么松辽盆地的目前地壳厚度比地幔上涌前的地壳厚度减薄约12km。如果按减薄的12km计算松辽盆地向EW方向伸展的宽度，则为目前300km宽度的约1/3.5，接近100km。实际上地幔上涌不只是在松辽盆地的范围，而是在大兴安岭地幔斜坡带中已经开始，那么因地壳减薄引起的松辽盆地EW方向伸展的宽度远不止100km。

总之，K₂—E期本区块体活动主要表现为隆起和断陷作用，岩浆活动只体现在断陷区边界断裂或深断裂附近，为少量的玄武质岩浆和酸性岩浆。因此把该期块体划分为松辽-下辽河裂陷块体、依兰-伊通裂陷块体、海拉尔地堑块体、三江平原地堑块体等（图2-2D）。其余为稳定隆起区，见有少量酸性火成岩。

（5）N—Q期

该期的块体活动有如下特点：K₂—E期断陷块体继续下沉；N期敦化-密山断裂带的火山-裂谷作用加剧；Q期的宽甸—白头山—延吉—线雏型裂谷作用开始。但是该期的岩浆作用与其说受块体影响，不如说受断裂活动的控制或受日本海弧后拉张作用的影响更切合实际些，因此划分块体的意义不大。

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