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2024年10月，一项由吉林大学周建波教授团队和澳大利亚莫纳什大学以及科廷大学联合开展的研究，通过对中国吉林省东部开山屯地区沉积岩的详细分析，揭示了该地区的地质演化历史，为古太平洋板块初始的西向俯冲时间提供了精确约束，也为欧亚大陆东北部从古亚洲洋向古太平洋构造体系的转换提供了新的证据。研究成果发表在国际知名地学期刊《GSA Bulletin》上。
中生代以来，古太平洋的西向俯冲主导了欧亚大陆东北部的构造演化历史（图1）。其俯冲启动时限，是国际地学研究的关键科学问题。然而，却一直未能得到统一的认识。吉林-延吉缝合带位于中国东北佳木斯-地块以及华北板块的汇聚边缘，代表二者的最终碰撞，被认为是研究古亚洲洋到古太平洋构造域转换过程，以及古太平洋俯冲起始的关键地质载体（图1, 图2A）。![]()
图1 欧亚大陆东部构造单元划分该项研究对吉林-延吉缝合带东段开山屯地区的9个沉积岩样品（图2A, 2B）进行了系统的锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素和微量元素分析，成功重建了该地区晚古生代至早中生代的构造演化历史。
图2 (A)吉林-延吉缝合带地质简图；(B)开山屯地区地质图
数据分析结果显示，开山屯增生杂岩中的沉积岩样品形成于255-244 Ma的火山弧环境。研究团队通过详细的野外调查和前人研究，发现该地区岩石展现典型的"基质-块体"结构，证实了开山屯增生杂岩并非传统意义上的地层序列，而是吉林-延吉缝合带中的增生杂岩。锆石Lu-Hf同位素分析结果显示，沉积物来源包括新生地壳和古老地壳，但以新生地壳为主。大量晚二叠世至中三叠世的锆石具有非常高（> +10）的εHf(t)，表明在此期间，吉林地区东部经历了强烈的地壳增生过程。
结合吉林-延吉地区广泛发育的晚二叠世到中三叠世岛弧岩浆岩，该项研究认为，华北板块北缘东段在此期间存在洋壳俯冲作用，根据区域构造分析，认为是吉林-黑龙江洋的西南向俯冲主导了该时期内的构造演化历史。该项研究还对吉林-延吉缝合带的构造属性进行了深入讨论。长期以来，学界对该缝合带是索伦缝合带的东延（代表古亚洲洋的最终闭合）还是吉-黑高压带南段（代表古太平洋的初始俯冲）存在争议。基于新的证据，研究团队认为吉林-延吉缝合带就位与230-220
Ma期间，属于吉-黑高压带的南段，其形成与古太平洋板块的初始俯冲密切相关。这一结论为理解中国东北地区的构造格局提供了新的视角。基于这些新数据和分析，研究团队提出了一个两阶段的构造演化模型。第一阶段发生在晚二叠世至中三叠世（260-230 Ma），期间吉林-黑龙江洋向华北板块西南向俯冲，控制了区域构造演化（图3A）。这一过程导致了吉林-延吉地区一系列俯冲相关的岩浆和沉积岩的形成。第二阶段始于晚三叠世（约235 Ma），古太平洋板块向欧亚大陆东北部的初始俯冲，这一重要事件不仅加速了吉林-黑龙江洋的闭合，还导致了吉林-延吉缝合带的最终形成（230-220
Ma）（图3B）。研究团队通过综合分析区域内被认为与古太平洋初始俯冲相关的地质证据，包括那丹哈达地体的晚三叠世辉长岩和变质玄武岩，以及韩国东南部的晚三叠世侵入岩，成功约束了这一关键构造事件的时间。![]()
图3 佳木斯-兴凯地块与华北板块汇聚边缘晚二叠世-晚三叠世构造演化模式图该项研究首次系统地研究了开山屯增生杂岩的形成时代和构造背景，不仅厘清了开山屯增生杂岩的形成过程，也为约束古太平洋板块初始俯冲的时间和过程，以及欧亚大陆东部地区古亚洲洋向古太平洋构造体系的转换提供了新的证据。这不仅有助于我们更好地理解欧亚大陆东部复杂的构造演化历史，也为进一步探索该地区的矿产资源潜力提供了理论基础。
论文的第一作者为吉林大学博士研究生王红燕，吉林大学周建波教授和澳大利亚科廷大学Simon A. Wilde 教授为论文共同通讯作者，吉林大学李功宇博士为论文共同作者。该成果得到了国家自然科学基金(42230303, 42430305 和42488201)的联合资助。论文链接：Hong-Yan Wang (王红燕),
Jian-Bo Zhou* (周建波), Simon A. Wilde*, Gong-Yu Li (李功宇).
2024. The onset of Paleo-Paciffc subduction: Key evidence from the Kaishantun
Accretionary Complex, northeastern Eurasia. Geological
Society of America Bulletin. https://doi.org/10.1130/B37848.1.
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