东北地区中—新生代盆地演化和分区明显受不同活动期次的断裂构造所控制。由于佳-蒙地块在早三叠世与华北板块的碰撞和中侏罗世与西伯利亚板块的碰撞主要发生在松辽盆地及其以西地区,因此,在早三叠世—中侏罗世该区就已经出现了沉积分区,形成的早中生代构造层在东、西部有明显有别。西部以早—中侏罗世陆相含煤沉积为特征,而东部发育晚三叠世—中侏罗世海相-海陆交互相沉积。然后,盆地演化进入了一个新的阶段。
(一)中—晚侏罗世盆地演化
中侏罗世末—晚侏罗世初期,锡霍特-阿林地体的增生使该区东部的嘉荫-牡丹江蓝片岩带抬升剥露,成为控制该区西部和东部沉积分区的主要断裂。该断裂将东北地区分为西部隆升剥蚀区,普遍缺失上三叠统,而东部处于近海大陆边缘沉积区,以发育上侏罗统海相沉积为标志。
(二)白垩纪盆地演化
由于大洋板块向北北西的斜向俯冲,导致嘉荫-牡丹江断裂带以西地区发生强烈的伸展事件。断陷和火山活动首先从西部蒙古东戈壁至大兴安岭地壳隆升区开始,并随着大洋板块向正北的转移逐渐向西部松辽地区迁移。这一演化过程中,嘉荫-牡丹江断裂始终是盆地分区的重要界线,造成东部和西部盆地充填相的明显不同。西部盆地以火山岩和陆源碎屑沉积为主,而东部盆地以煤系地层,特别是发育海相和海陆交互相沉积明显不同于西部。东部的这一特点显然继承了晚侏罗世的古地理特征,晚侏罗世区域性的沉积间断主要发生在牡丹江断裂以西地区也充分证明了这一点。根据西部和中部盆地群的充填特征,早白垩世嫩江-开鲁断裂对盆地沉积环境具有一定的控制作用,以包括大杨树盆地和开鲁盆地在内的以西盆地中的下白垩统都发育有油页岩为特征。到晚白垩世,虽然嫩江-开鲁断裂东西两侧的松辽盆地和大杨树盆地都发育有嫩江期油页岩,但总体上它从早白垩世开始始终控制着西部与中部盆地群的演化。根据野外地质证据和年代学证据,嫩江-开鲁断裂的主活动时间发生在123~113Ma之间,此时正是松辽盆地由断陷转为坳陷的时间。
裂变径迹分析结果表明(图2-49),125Ma之前是大兴安岭快速隆升,松辽盆地快速沉降时期。之后,二者均进入相对稳定的升降阶段,但松辽盆地的在早白垩世早期(100Ma之前)的沉降幅度明显大于大兴安岭的沉降。这一特点与火山活动峰期在大兴安岭为125Ma,在松辽盆地为105Ma的特点一致。说明火山断陷作用由西向东迁移。而嫩江-开鲁断裂的活动时间正位于两次峰期火山活动之间,也是地质上松辽盆地从断陷转为坳陷的时间,因此,嫩江-开鲁断裂成为西部盆地群和中部盆地群的重要分界线。
图2-49 大兴安岭与松辽盆地隆升与沉降关系
值得注意的是,在大兴安岭整体隆升、松辽盆地整体沉降的过程中,嘉荫-牡丹江断裂带以东地区正经历着强烈的构造挤压逆冲事件,早白垩世发育有海相沉积的盆地遭受强烈的破坏改造。由南东向北西逆冲的构造将基底变质岩系逆冲到中生代煤系地层之上(图2-50),所形成的上白垩统猴石沟组砾岩成分复杂,不仅含有大量的变质岩和花岗岩砾石,而且含有来自下白垩统的煤矸石砾石(图2-51)。区域分布上,逆冲断裂和猴石沟组砾岩向西没有越过嘉荫-牡丹江断裂。这充分说明东部盆地群发育的构造背景从晚侏罗世开始就完全不同于西部。在这一过程中,嘉荫-牡丹江断裂始终起着重要的控制作用。
图2-50 鸡西盆地基底变质岩向西北逆冲到穆棱组煤系地层之上
图2-51 猴石沟砾岩特征(砾石成分复杂)
(三)古近纪盆地演化
佳-伊断裂是东北地区古近纪以来的重要盆地分区断裂,它不但控制了中部盆地群和东部盆地群古近系的充填特点,而且以东部盆地群始新统—渐新统发育油页岩为特征。鉴于俄罗斯中阿穆尔地区古近纪断陷十分发育,而相邻的我国境内主要沿着早期断裂线状发育的特点,结合区域构造背景分析,造成这种差别的原因主要与基底性质有关。新生代断陷发育区在我国境内基底以佳木斯地块为主体,而相邻的俄罗斯地区基底以中生代增生杂岩为主。从这一意义分析,我国东三江盆地应注意古近纪断陷的研究。