晚侏罗纪以来的地质演化

很显然，上述大地构造单元在晚侏罗世以前，属于性质截然不同的地质发展区。可是大约到了距今190Ma前，太平洋板块生成，并逐渐向西北方向迁移。到晚侏罗世，其作用明显加强，板块作用逐渐成为亚洲大陆东部边缘地质发展的主宰。伴随板块作用而发展起来的燕山运动，使已经稳定了的东北大陆再度活动起来，打破了原来的构造格局，开始了滨太平洋构造域的发展时期。纵观这个地质历史时期的特点是：在不同的地质背景上出现了性质相似、方向相同（北北东向），具有统一的、各自独立而又互相制约的构造局面。这个时期，松辽—捷雅地堑及其邻近盆地（三江—阿穆尔地堑）开始下沉，地幔上拱，两侧山地强烈褶皱伴有挤压推覆，岩浆活动加剧，并有断裂发生。

到了晚白垩世，大约距今85Ma，由于太平洋板块库拉脊的强烈扩张，更加剧了断裂复活和裂谷生成。随着板块作用的弧后扩张的继续发展，上述盆地与断裂逐步发展成地堑和裂谷。目前东北地区被公认的裂谷有：松辽—捷雅地堑、伊通—依兰裂谷、敦化—密山裂谷、三江—阿穆尔地堑。这些方向一致、近于平行的裂谷，包括邻近断陷盆地，统称东北大陆裂谷系（图1-4、图1-5）

图1-4　东北大陆裂谷系与莫霍面厚度图

（一）裂谷系概述

东北大陆裂谷系是一个整体，其形成与演化如下。

1.松辽—捷雅地堑

位于大兴安岭、辽西山地以东，小兴安岭、东部山地和辽东山地以西，长约1400km，东西宽20～350km。以松嫩盆地为主体，向北过孙吴地堑与俄罗斯境内的捷雅盆地相通，向南越松辽分水岭与下辽河盆地相连。南端与华北裂谷系的渤海湾—中原裂谷相接。大约在晚侏罗世到早白垩世发生强烈拗陷，并接受厚达6～7km河湖相沉积。晚白垩世末到古新世发生了大量的火山喷发（距今60～86Ma），说明地堑已经裂开。这一地质事件发生的时间恰好与太平洋板块库拉脊的强烈扩张相对应（距今80～85Ma）。距今49～27Ma在双辽与下辽河一带均有强烈火山喷发，表明地堑活动加剧，裂谷发展到高潮。到新近纪以来，火山活动基本平息，表明裂谷开始收缩封闭。进入第四纪早、中期，松嫩平原以孙吴—安达深断裂为界，以东强烈收缩抬升，以西断陷下沉接受约200m厚的第四系沉积。

图1-5　东北大陆裂谷系演化过程图

（刘嘉麒，1985）

2.伊通—依兰裂谷

位于松辽—捷雅地堑东侧，大约在白垩纪开始活动，但仍与松辽—捷雅地堑相通。到中新世早期独立成谷，距今14～13Ma，火山喷发达到高峰，裂谷由南向北都有含超铁镁质包体的碱性玄武岩浆喷溢。证明裂谷活动极强烈，裂开最深。其后，距今11～7Ma，喷发的玄武岩一般不含深源包体，表明裂谷活动趋于减弱。此后再无火山喷发，裂谷封闭。

3.敦化—密山裂谷

位于伊通—依兰裂谷东侧，大约距今45Ma开始活动。裂谷存在的直接证据是此期有规模不大的玄武岩喷溢。到了距今16～14Ma和11～7Ma裂谷活动出现两个高峰，但后者含深源包体较多，表明裂谷活动时间又向后推移。到第四纪仍有强烈的火山喷发，证明裂谷仍在继续活动。

4.三江—阿穆尔地堑

由三江平原和俄罗斯境内的阿穆尔平原组成。呈北北东向伸展，西侧为伊通—依兰裂谷向北延伸部分，东侧为敦化—密山裂谷。裂谷存在的证据如下：

（1）三江盆地同阿穆尔盆地构成了北北东向伸展的巨形凹陷带。总面积达8.9万km2。又是地幔隆起带（莫霍面深度在32～33km）。而其两侧隆起带莫霍面深度35～37km。

（2）盆地两侧均受岩石圈断裂控制，皆为拉张而引起的正断层。

（3）均有较强的火山活动与地震发生。

（4）盆地中有较厚的内陆河湖相沉积。

（5）具有较高的重磁异常。

三江—阿穆尔地堑既然是东北大陆裂谷系的一个成员，那么它的形成及发展必然受裂谷系所制约。

它大约在晚侏罗世末开始活动，接受了近2000～2500m的侏罗—白垩系沉积。由于后期日本海的强烈扩张（后述），裂谷发展受到限制，直至日本海盆开始收缩，三江—阿穆尔地堑复活，大约距今13～10Ma，有大量玄武岩喷溢。在三江平原的绥滨凹陷和前进凹陷中钻遇此期玄武岩。一般被新近纪富锦组所超覆，以碱性玄武岩为主，含有大量深源包体。表明这一时期裂谷发展达到高潮，随后活动减弱，进入第四纪仍有玄武岩浆喷溢，证明裂谷还有间歇性活动。

应当指出，区内东南部的兴凯湖盆地（虎林盆地），火山活动十分强烈，主要发生在第四纪。如果把它和南部的长白山联系起来看待，又构成一条平行于敦化—密山裂谷的北东向火山带。长白山火山喷发十分强烈，最早始于渐新世（距今28.4Ma），中新世喷发规模较小，上新世—早更新世火山活动达到高峰（距今4.2～2.0Ma），中、晚更新世、全新世至1702年仍有强烈喷发。这样，把长白山脉、东宁、兴凯湖一带分布的晚新生代火山岩和一些断陷盆地联系起来分析，可能存在一个正在发育的裂谷。

（二）裂谷系的形成机制与演化

综上可知，东亚地区由于晚侏罗世以来，受太平洋板块俯冲作用而发展起来的裂谷系（东北大陆裂谷系和华北大陆裂谷系），经历了拉张、拗陷、挤压；拉张、裂陷、收缩的交替演化过程。随着弧扩张作用继续发展，岛弧渐渐远离大陆，使太平洋板块俯冲带向东南遇移，其结果导致板块俯冲对大陆作用减弱了。事实上岛弧已起到了屏蔽大陆的作用，而裂谷本身作用显露出来，裂谷间的相互影响明显加强了，控制了区内晚新生代以来的地质演化。

1.松辽裂谷形成机制与演化

东亚地区裂谷系的伸展方向与大陆边缘平行，换言之，与板块俯冲带走向一致。这不是偶合的地质现象。它指示了地幔上拱的动力来源（图1-6）。当太平洋板块的贝尼奥夫带俯冲到上地幔之后，一方面给予上地幔强大压力，同时俯冲带前端由于温度升高而被熔融，熔融后的岩浆较地幔物质密度低，必然向上移动，驱使地幔上拱。随着板块的继续俯冲，强大的挤压应力很容易在地幔上拱部位释放，从而加剧了地幔上拱。这样，上地幔的高热能和上拱挤压力传入地壳，由于地壳属于结晶的刚性岩石，受到来自深部垂向挤压后，产生了水平引张应力，使地壳破裂或老断裂复活。拉张作用继续发展，凹陷盆地逐渐形成。松辽—捷雅平原在晚侏罗世—早白垩世的拉张盆地，就是在这种背景下形成的。由于莫霍面起伏不平和上地幔物质不均一性，致使松辽—捷雅地堑由三个相对独立盆地构成（由北向南捷雅盆地、松嫩盆地、下辽河盆地）。随着俯冲带前端继续熔融，岩石圈深部热运动不断进行，低密度、高热能的地幔物质持续流向莫霍面隆起部位，最终导致地幔断裂发生。这个时期约相当于晚白垩世至古新世，即距今85～70Ma。

图1-6　三江平原构造略图

上地幔发生断裂之前，地壳始终处在膨胀、挤压和高热流作用状态。其水平运动是深部上拱挤压引起的。这是裂谷形成前期阶段，可称拉张、凹陷、挤压阶段（图1-7a）。

当地幔断裂发生后，上地幔物质大量急剧上涌，引起底劈和侧向扩张，使前期的总体挤压转化为总体拉张。这个时期总的特点是：基性玄武岩浆沿上地幔断裂带大量喷溢，盆地裂陷加剧，裂谷形成。由于上地幔岩浆大量涌出，持续不断消耗内能，使压力、温度降低，地幔物质外溢而减少，导致上地幔收缩，于是裂谷走向封闭。正如，松辽—捷雅地堑大约在45Ma，裂谷达到高峰，随后走向收缩。这个时期为裂谷发育成熟阶段，可称拉张、裂陷、收缩阶段（图1-7b）。

2.其他裂谷的形成及演化

这里所说的其他裂谷，包括前面提到的伊通—依兰裂谷、敦化—密山裂谷和三江—阿穆尔地堑。它们的形成机制与演化过程，不完全受板块俯冲所控制，而主要受西侧裂谷的拉张与收缩（西侧为松辽—捷雅地堑，东侧为日本海盆）所制约。因此，有必要概略叙述日本海盆的形成过程。

图1-7　盆地形成模式图

日本海盆成因众说纷纭，但趋向一致的认识，是分裂成因说。即在弧后扩张作用下，由大陆边缘解体而成。它裂开时间约距今45Ma，而裂开高峰距今25Ma，约在10Ma开始收缩，趋向稳定。到第四纪进一步收缩，并引起两岸火山对峙喷发。无疑，日本海盆收缩必然给两岸带来强大引张力。

东北大陆裂谷系，是以松辽—捷雅地堑为主体，向大陆边缘逐渐展开的。裂谷的形成与演化时间依次向后推移。松辽—捷雅地堑约距今85Ma裂开，40～45Ma裂开达到高峰，25Ma开始收缩；伊通—依兰裂谷晚白垩世有活动，距今14～13Ma，达到高峰，随后转向收缩；敦化—密山裂谷距今45Ma开始活动，距今11～7Ma达到高峰。到第四纪仍有活动。由此可见，松辽—捷雅地堑裂开时，伊通—-依兰裂谷开始活动，松辽—捷雅裂谷达到裂开高峰时，依兰—伊通裂谷开始裂开。此时，敦化—密山裂谷开始活动，当伊通—依兰裂谷达到裂开高峰，敦化—密山裂谷开始裂开。伊通—依兰裂谷活动减弱了，敦化—密山裂谷裂开达到高峰。然而，三江—阿穆山地堑例外，它开始活动时间几乎与松辽—捷雅地堑相同，但裂开时间较晚，大约与敦化—密山裂谷同时裂开。这是由于日本海盆强裂扩张（距今45～25Ma），使三江—阿穆尔地堑受到挤压所致。日本海盆强烈收缩（距今约10Ma）使三江—阿穆尔地堑裂开。

以上事实表明：东北大陆裂谷系的松辽—捷雅地堑和日本海盆为主体裂谷，其形成机制和演化过程与板块俯冲密切相关。而处在它们之间裂谷（伊通—依兰）（敦化—密山和三江—阿穆尔地堑）的形成机制与演化，不完全受板块运动所控制，更主要的是受两侧裂谷作用所制约。