大興安嶺烏奴耳地區構造混雜巖的組成及地質意義

李利陽，白志達，伍光英，侯紅星，韓 瑤，劉 博

1.中國地質調查局 廊坊自然資源綜合調查中心，河北 廊坊 065000；

2.中國地質大學 地球科學與資源學院，北京 100086；

3.山東省地質環境監測總站，山東 濟南250014

中亞造山帶從西部的烏拉爾山脈延伸到東部的哈薩克斯坦、天山、阿爾泰山和蒙古，直至太平洋，是研究古生代大陸地殼增生和改造的一個重要的窗口，其構造演化在過去幾十年得到了深入研究.中國東北地區位于中亞造山帶東部，傳統上認為中國東北地區的古生代構造格局是由幾個微陸塊沿主要縫合帶組合而成.從東南到西北，佳木斯區塊（或稱布列亞-佳木斯-坎卡區塊）與松遼區塊（或稱松嫩區塊）被牡丹江縫合帶隔開；松遼和興安斷塊被黑河-嫩江-賀根山縫合帶隔開；興安地塊和額爾古納地塊被新林-喜桂圖縫合帶分隔開［1-17］.位于大興安嶺北部的新林-喜桂圖縫合帶上，分布著新林蛇綠混雜巖、噶仙蛇綠混雜巖、環二庫蛇綠混雜巖、烏奴耳北蛇綠混雜巖等［5-10］.近年來，我們在烏奴耳地區開展1 ∶5 萬區域地質調查工作中，發現了泥沙質構造混雜巖，豐富了新林-喜桂圖縫合帶的物質組成.

1 區域地質概況

研究區位于大興安嶺北部牙克石市烏奴耳鎮，構造上處于新林-喜桂圖拼合帶，北部與額爾古納地塊相鄰，南部與興安地塊相鄰（圖1）.區內出露的地層主要為奧陶系多寶山組和裸河組，為一套島弧-弧后盆地火山沉積建造［18-20］；普遍缺失志留紀地層；泥盆系出露地層主要為泥鰍河組和大民山組，泥鰍河組為一套陸緣碎屑巖［21］，大民山組為一套具有島弧性質的中酸性火山巖與火山碎屑巖互層［22］.以上地層在研究區內多以斷層接觸，呈斷片狀產出.中生代地層為一套中酸性火山巖，主要有滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組.本次研究的泥沙質構造混雜巖與兩側地層呈斷層接觸，被第四系覆蓋（圖1）.

圖1 研究區位置及地質圖Fig.1 Location and geological map of the study area1—蛇綠巖（ophiolite）；2—藍片巖（blueschist）；3—輝長巖（gabbro）；4—拼合帶（suture zone）；5—中新生界（Mesozoic-Cenozoic）；6—大民山組（Daminshan fm.）；7—泥鰍河組（Niuqiuhe fm.）；8—裸河組（Luohe fm.）；9—多寶山組（Duobaoshan fm.）；10—石炭紀正長花崗巖（Carboniferous syenogranite）；11—石炭紀二長花崗巖（Carboniferous monzogranite）；12—石炭紀花崗閃長巖（Carboniferous granodiorite）；13—石炭紀石英閃長巖（Carboniferous quartz diorite）；14—志留紀輝長巖（Silurian gabbro）；15—奧陶紀花崗閃長巖（Ordovician granodiorite）；16—奧陶紀二長花崗巖（Ordovician monzogranite）；17—蛇綠混雜巖（ophiolite melange）；18—泥沙質構造混雜巖（sandy tectonic melange）；19—斷層（fault）；20—研究區（study area）

2 烏奴耳泥沙質構造混雜巖

2.1 空間位置及展布

烏奴耳地區泥砂質混雜巖斷續分布在烏奴耳南、六十四米橋和六十四米橋南等地（圖1）.一般寬100～1000 m，最寬者將近2 km，構造位置處于新林-喜桂圖構造帶的中段，與周圍奧陶系多寶山組及泥盆系泥鰍河組、大民山組均為斷層接觸.本研究對六十四米橋約2.5 km2的區域進行了大比例尺詳細構造地質填圖，系統解剖帶內巖石構造組成（圖2）.研究區巖石構造組合復雜，總體都屬構造混雜巖帶.奧陶紀多寶山組、裸河組和泥盆紀泥鰍河組、大民山組等均呈斷塊產出.帶內變形強烈，脆性、脆韌性和韌性變形產物均有出露，不同層次的變形產物出現在六十四米橋地區，反映該區經歷了多期次變形和不同的構造運動機制，使相對深層次韌性變形的糜棱巖褶返到地表.巖塊均發生強烈的變形，相對能干巖層形成轉折端圓滑、頂厚斜歪褶皺，軟弱地層形成復雜的柔流褶皺（圖3）.帶內逆沖斷裂發育，形成逆沖疊瓦狀構造以及對沖、反沖、沖起構造等多種構造樣式（圖3）.這些構造樣式清晰地反映了新林-喜桂圖拼貼帶俯沖-碰撞的變形過程.

圖2 牙克石烏奴耳鎮六十四米橋泥沙質構造混雜巖帶地質圖Fig.2 Geological map of sandy tectonic melange belt in Liushisimiqiao area，Wunuer Town1—全新統沖積砂礫、沼積淤泥（Holocene alluvial gravel and marsh mud）；2—上更新統殘、坡積物（Upper Pleistocene residual slope wash）；3—大民山組英安質含角礫凝灰巖（dacite breccia-bearing tuff of Daminshan fm.）；4—烏奴耳礁灰巖（Wunuer reef limestone）；5—泥鰍河組褐色含礫砂巖（brown pebbly sandstone of Niqiuhe fm.）；6—灰色千枚狀板巖（gray phyllite slate）；7—變流紋質熔結凝灰巖、綠色硅質泥巖、硅質巖（metamorphic rhyolitic tuff lava，green siliceous mudstone and silicalite）；8—霏細巖（felsite）；9—石英脈（quartz vein）；10—灰色微晶灰巖（gray microcrystalline limestone）；11—白色大理巖（white marble）；12—灰黃色含礫粗砂巖、礫巖（grayish yellow gravel-bearing coarse sandstone，conglomerate）；13—硅質巖、硅質泥巖（silicalite and siliceous mudstone）；14—千枚狀板巖（phyllite slate）；15—深灰色含三葉蟲變質石英砂巖（dark gray trilobite-bearing metamorphic quartz sandstone）；16—片理化千枚狀板巖（foliated phyllite slate）；17—英安質含角礫凝灰巖（dacite breccia-bearing tuff）；18—變流紋質熔結凝灰巖（metamorphic rhyolitic tuff lava）；19—地質界線（geological boundary）；20—巖性界線（lithologic boundary）；21—逆斷層（reverse fault）；22—正斷層（normal fault）；23—性質不明斷層（unidentified fault）；24—硅質角礫巖帶（siliceous breccia zone）；25—韌性變形帶（變余糜棱巖）（ductile shear zone）；26—地層產狀（stratigraphic attitude）；27—變形帶面理產狀（foliation attitude of deformation zone）；28—剖面線（section line）

圖3 烏奴耳鎮六十四米橋構造混雜巖剖面圖Fig.3 Profile of tectonic melange in Liushisimiqiao area，Wunuer Town1—泥鰍河組（Niuqiuhe fm.）；2—大民山組（Daminshan fm.）；3—烏奴耳礁灰巖（Wunuer reef limestone）；4—多寶山組（Duobaoshan fm.）；5—裸河組（Luohe fm.）；6—變英安質含角礫熔結凝灰巖（metamorphic dacite breccia-bearing tuff lava）；7—變流紋質熔結凝灰巖（metamorphic rhyolitic tuff lava）；8—泥質巖、含泥硅質巖、硅質巖與變流紋質含角礫熔結凝灰巖互層（mudstone，argillaceous silicalite and siliceous rock interbedded with metamorphic rhyolitic breccia-bearing tuff lava）；9—灰色含三葉蟲石英砂巖（gray trilobite-bearing quartz sandstone）；10—韌性剪切帶（變余糜棱巖）（ductile shear zone）；11—片理化千枚狀板巖（foliated phyllite slate）；12—硅質巖（siliceous rock）；13—微晶灰巖（microcrystalline limestone）；14—千枚狀板巖（phyllite slate）；15—變余含礫砂巖、粉砂巖（metamorphic pebbly sandstone and siltstone）；16—正斷層、逆斷層（normal/reverse fault）

2.2 巖石學特征

混雜巖由巖塊和基質兩部分組成.巖塊包括外來和原地兩類，來自不同時代，巖性差異較大，主要為灰巖、灰黃色含礫變質粗砂巖.巖塊大小不一、分布較亂，長軸總體平行于拼貼帶走向.對混雜帶局部進行大比例尺填圖解剖（圖4），清晰地再現了塊體的特征，下面對各個巖塊及基質進行介紹.

圖4 六十四米橋泥砂質構造混雜巖大比例尺地質圖Fig.4 Large scale geological map of sandy tectonic melange in Liushisimiqiao area1—變質石英砂巖（O1h，metamorphic quartz sandstone）；2—角礫狀灰巖（Dwrl，brecciated limestone）；3—變英安質含角礫熔結凝灰巖（D2-3d，metamorphic dacite breccia-bearing tuff lava）；4—白色大理巖（Qnj，white marble）；5—片理化千枚狀板巖（D1-2n，foliated phyllite slate）；6—微晶灰巖（Dwrl，microcrystalline limestone）；7—黃褐色變含礫砂巖（D1-2n，yellowish brown metamorphic pebbly sandstone）；8—變細?；◢忛W長巖（γδO，metamorphic fine granodiorite）；9—變花崗斑巖（γπ，metamorphic granite porphyry）；10—地質界線（geological boundary）；11—逆斷層（reverse fault）；12—三葉蟲化石點（fossil site of trilobite）

變石英砂巖塊：與大民山組呈斷層接觸（圖4）.巖石風化面為褐黃色，新鮮面為灰白色，變余細粒砂狀結構，層理構造.砂顆粒主要為石英，由于后期重結晶作用影響，部分石英顆?？梢姶紊哟?巖塊大小不一，多呈透鏡狀產出，大者長軸約130 m，短軸約30 m，小者長軸約20 cm，短軸5 cm.含有三葉蟲化石，野外發現兩塊，主要尾部清晰，經鑒定為Neseuretus？sp.，時代為早、中奧陶世.據巖性和化石特征，經區域對比，該巖塊應屬早奧陶世哈拉哈河組.

礫巖、粗砂巖巖塊：巖塊大小不一，呈透鏡體或橢球形，大者長軸約40 m，短軸約20 m，小者長軸約30 cm，短軸約15 cm，分布雜亂，被變質粉砂質板巖所包圍.變礫巖、含礫粗砂巖多呈灰黃色，碎屑成分相對復雜.巖性與泥鰍河組一段相同，故推斷該巖塊隸屬泥鰍河組.

灰巖巖塊：巖性主要為微晶灰巖、角礫狀灰巖，偶見生物碎屑灰巖.巖塊大小不一，呈透鏡體，大者長軸約50 m，短軸約25 m，小者長軸約10 cm，短軸約5 cm，分布雜亂，被變質粉砂質板巖所包圍.巖性與烏奴耳礁灰巖基本一致，為原地巖塊，應屬烏奴耳礁灰巖.

火山巖巖塊：主要為流紋質熔結凝灰巖和英安質含角礫熔結凝灰巖.流紋質熔結凝灰巖是多寶山組的主要巖石，英安質含角礫熔結凝灰巖則是大民山組的主要巖石類型.呈透鏡體或橢球形，大者長軸約60 m，短軸約20 m，小者長軸約25 cm，短軸約10 cm，分布雜亂，被變質粉砂質板巖所包圍.

細粒閃長巖巖塊：出露零星，呈透鏡狀被片理化泥質巖包裹，透鏡體長軸約20 m，短軸約10 m.巖石普遍碎裂，蝕變較強，其時代不祥.巖性特征與奧陶紀侵入體相似，推測為奧陶紀.

大理巖塊：塊體較大，地貌上為石砬子，呈孤島狀產出，呈透鏡狀，長軸約60 m，短軸約30 m.巖石呈灰白色、白色，鑲嵌粒狀變晶結構，塊狀構造，局部見紋層和條帶狀構造.主要由結晶較粗的方解石組成，因受強烈擠壓，巖石具破碎結構.研究區地層主要為奧陶系和泥盆系，這些地層中均無大理巖產出.區域上在頭道橋東青白口系佳疙疸組產這種特征的大理巖，另外在南部妞妞德古古塔和塔馬林扎拉格一帶古生代侵入巖與多寶山組外接觸帶中，有少量夕卡巖化條帶狀大理巖出露.故推斷此大理巖來源于佳疙疸組，經構造作用卷入混雜.

基質：主要為泥盆系泥鰍河組片理化灰色泥巖，泥巖遭受強烈的擠壓變形，面理變化大，總體隨“構造巖塊”的形態而變化，構造變形強烈，壓剪切面理異常發育，多繞巖塊而變形.

3 混雜巖成因及形成時間

混雜巖的成因研究是一個重要且關鍵的內容，是構造成因混雜巖還是沉積成因的滑塌堆積，這直接影響到混雜巖的性質和構造意義.通過構造巖塊、基質性質、與上下地層接觸關系及產出構造位置等，可區分構造混雜巖和沉積滑塌堆積：1）構造混雜巖中的構造巖塊一般為菱形、扁豆狀，時代可老于基質，也可以新于基質；而沉積滑塌堆積中構造巖塊多為渾圓狀，時代多老于基質.2）構造混雜巖基質普遍受到剪切作用，是固化的巖石在巨大剪切作用下的結果；沉積滑塌堆積基質不一定被剪切，一般是由未固結的沉積物在水介質條件下形成.3）構造混雜巖與上、下地層為構造接觸；沉積滑塌堆積與上、下地層為沉積接觸.4）構造混雜巖主要產出在板塊邊界部位，形成時間與板塊縫合帶剪切時間一致；而沉積滑塌堆積分布范圍則較廣，在合適的古地理環境下都能形成，一般時間較短［23］.

對比以上特征，烏奴耳混雜巖屬于構造混雜巖無疑：在強烈的剪切作用下，與上、下地層呈構造接觸，構造巖塊與基質之間也呈構造接觸；能干性較強的碳酸鹽巖、火山碎屑巖、砂巖等一般呈獨立塊體出現，多為菱形、扁豆狀；能干性較弱的泥質巖受到擠壓而強烈變形，片理化發育，圍繞巖塊分布.混雜巖在位置上分布于新林-喜桂圖縫合帶上，與烏奴耳蛇綠混雜巖伴生，進一步說明是構造混雜巖，而非其他成因的沉積滑塌堆積.

由上可知，混雜巖中年齡最年輕的構造巖塊為中-晚泥盆世大民山組火山巖巖塊（382.4±3.7 Ma）?李利陽，等.內蒙古高吉山林場、哈拉溝幅1∶5 萬區域地質礦產調查報告.武警黃金第四支隊，2019.，混雜巖中基質為早-中泥盆世的泥鰍河組片理化灰色泥巖，限定了混雜巖形成時代的下限，研究區早石炭世的花崗巖（329.7±5.0 Ma）?李利陽，等.內蒙古高吉山林場、哈拉溝幅1∶5 萬區域地質礦產調查報告.武警黃金第四支隊，2019.未發生變質變形，限定了混雜巖形成時代的上限.因此，混雜巖的時代被限定為382～329 Ma.

4 結論

（1）烏奴耳泥沙質構造混雜巖由構造巖塊和基質兩部分構成，其中構造巖塊包括原地巖塊和外來巖塊，形態多呈菱形、扁豆狀，基質多為泥質巖，構造變形強烈，片理化發育，呈圍繞巖塊分布.

（2）烏奴耳泥沙質構造混雜巖與上、下地層呈構造接觸，內部構造巖塊與基質呈構造接觸.

（3）烏奴耳泥沙質構造混雜巖與烏奴耳蛇綠混雜巖伴生，是新林-喜桂圖縫合帶主要組成部分，豐富了新林-喜桂圖縫合帶的物質組成.