Discussion on the characteristics of the Jurassic-Cretaceous boundary correlation in the Songliao Basin and adjacent areas

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.7.3

Abstract

Abstract:

The Songliao Basin and adjacent areas, one of the largest Cretaceous sedimentary landmass, is an excellent candidate for recovering a complete terrestrial sedimentary record from the top of the Upper Jurassic to the Cretaceous. However, the Jurassic-Cretaneous (J/K) boundary bearing areas and beds in the region have not been confirmed because of discontinuous outcrops and deep burial depth. It is important to note that the terrestrial J/K boundary division and correlation is a complex issue with no quick solutions. A set of framework characteristics of inter-region correlation need to be devised. In this report, we discuss the framework characteristics of the J/K boundary correlation in the Songliao Basin and adjacent area and summarize the basis of tectonic setting, magmatic events and biotic macroevolution from the Late Jurassic to the Early Cretaceous. The region west and south of the Songliao Basin has a post-collision extensional setting related to the closure of the Mongol-Okhotsk Ocean in the Jurassic, and an extensional setting in the Cretaceous caused by continental crustal thickening and delamination related to N-S thrust. The Songliao Basin was in a post-collision orogeny setting related to the closure of the Mongol-Okhotsk Ocean in the Jurassic, and in an extensional setting in the Cretaceous caused by plate reorganization involving the active northern and eastern continental margins. The region east of the Songliao Basin was in a strike-slip setting from the Late Jurassic to the Early Cretaceous. The Yanliao and Jehol Biotas are two big fossil groups representing the Jurassic and the Cretaceous, respectively. The Jurassic palynological assemblage is dominated by gymnosperm pollens with high abundance of Classopollis, while the Cretaceous one is dominated by bisaccate pollens of conifers with low Classopollis abundance. The Tuchengzi Formation in northern Hebei and western Liaoning, the Donganzhen Formation in Raohe, and the Dongrong Formation in Suibin are the most probable J/K boundary bearing beds. The J/K boundary may also present in the Daxing’anling Manketouebo Formation, Changjiaweizi Fault Depression and the area between the Changjiaweizi Fault Depression and Daxing’anling.

Key words: Jurassic/Cretaceous boundary, tectonic setting, biotic macroevolution, Songliao Basin and adjacent areas

CLC Number:

QU Xuejiao, GAO Youfeng, LIN Zhicheng, WANG Pujun, WU Kangjun. Discussion on the characteristics of the Jurassic-Cretaceous boundary correlation in the Songliao Basin and adjacent areas[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(4): 299-315.

Figures/Tables 4

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世	松辽盆地以西地区		松辽盆地以南地区(冀北—辽西)		松辽盆地		松辽盆地以东地区
世	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件
早白垩世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合后,自北向南推覆事件导致陆壳加厚,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	海拉尔盆地:铜钵庙组火山碎屑岩;大兴安岭北部:吉祥峰组A型流纹岩特征的流纹岩-英安岩(约142 Ma);大兴安岭中段:玛尼吐组粗面英安岩、粗面岩(148~139 Ma);大兴安岭南部:白音高老组钠闪石流纹岩(141 Ma)	蒙古-鄂霍茨克洋闭合后,自北向南推覆事件导致陆壳加厚,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	高钾钙碱性火山岩系列。义县组以基性火山熔岩为主,含酸性和偏碱性火山熔岩和角砾岩;张家口组为流纹岩、流纹质火山碎屑岩、粗面岩和粗安岩	北部鄂霍茨克洋俯冲/缝合和东部太平洋板块俯冲/走滑,双侧活动陆缘影响下的区域性伸展-裂陷环境	火石岭组沉积-火山序列,火山岩包括安山岩、玄武岩、粗面岩、流纹岩等	新生陆缘断裂系统,继承了晚侏罗世的走滑构造属性	岩浆事件缺乏
晚侏罗世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	晚期:偏碱性的酸性火山碎屑岩和熔岩,以满克头鄂博组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	多具有埃达克质岩石的地球化学属性,以髫髻山组和蓝旗组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞陆壳加厚,持续造山	中酸性岩浆作用,包括闪长岩(155 Ma)、凝灰岩(151 Ma)、变质流纹岩(149 Ma)、安山玄武岩(144 Ma)等	新生陆缘断裂系统,古太平洋板块对欧亚大陆俯冲间歇期,可能为走滑的构造属性	岩浆事件缺乏,仅张广才岭见有长英质岩脉(147 Ma)和石英二长岩(161 Ma)
晚侏罗世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	早期:玄武岩、粗安岩等,为亚碱性-碱性过渡类型,以塔木兰沟组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	多具有埃达克质岩石的地球化学属性,以髫髻山组和蓝旗组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞陆壳加厚,持续造山		新生陆缘断裂系统,古太平洋板块对欧亚大陆俯冲间歇期,可能为走滑的构造属性	岩浆事件缺乏,仅张广才岭见有长英质岩脉(147 Ma)和石英二长岩(161 Ma)

世	松辽盆地以西地区		松辽盆地以南地区(冀北—辽西)		松辽盆地		松辽盆地以东地区
世	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件	构造背景	岩浆事件
早白垩世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合后,自北向南推覆事件导致陆壳加厚,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	海拉尔盆地:铜钵庙组火山碎屑岩;大兴安岭北部:吉祥峰组A型流纹岩特征的流纹岩-英安岩(约142 Ma);大兴安岭中段:玛尼吐组粗面英安岩、粗面岩(148~139 Ma);大兴安岭南部:白音高老组钠闪石流纹岩(141 Ma)	蒙古-鄂霍茨克洋闭合后,自北向南推覆事件导致陆壳加厚,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	高钾钙碱性火山岩系列。义县组以基性火山熔岩为主,含酸性和偏碱性火山熔岩和角砾岩;张家口组为流纹岩、流纹质火山碎屑岩、粗面岩和粗安岩	北部鄂霍茨克洋俯冲/缝合和东部太平洋板块俯冲/走滑,双侧活动陆缘影响下的区域性伸展-裂陷环境	火石岭组沉积-火山序列,火山岩包括安山岩、玄武岩、粗面岩、流纹岩等	新生陆缘断裂系统,继承了晚侏罗世的走滑构造属性	岩浆事件缺乏
晚侏罗世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	晚期:偏碱性的酸性火山碎屑岩和熔岩,以满克头鄂博组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	多具有埃达克质岩石的地球化学属性,以髫髻山组和蓝旗组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞陆壳加厚,持续造山	中酸性岩浆作用,包括闪长岩(155 Ma)、凝灰岩(151 Ma)、变质流纹岩(149 Ma)、安山玄武岩(144 Ma)等	新生陆缘断裂系统,古太平洋板块对欧亚大陆俯冲间歇期,可能为走滑的构造属性	岩浆事件缺乏,仅张广才岭见有长英质岩脉(147 Ma)和石英二长岩(161 Ma)
晚侏罗世	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	早期:玄武岩、粗安岩等,为亚碱性-碱性过渡类型,以塔木兰沟组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞,加厚陆壳坍塌或拆沉伸展背景	多具有埃达克质岩石的地球化学属性,以髫髻山组和蓝旗组为代表	蒙古-鄂霍茨克洋闭合,块体碰撞陆壳加厚,持续造山		新生陆缘断裂系统,古太平洋板块对欧亚大陆俯冲间歇期,可能为走滑的构造属性	岩浆事件缺乏,仅张广才岭见有长英质岩脉(147 Ma)和石英二长岩(161 Ma)

世	生物演化阶段	典型生物组合	代表性孢粉组合及特征
世	生物演化阶段	典型生物组合	时代	地区及组段	组合及特征
早白垩世	热河生物群	狼鳍鱼-三尾拟浮游-东方叶肢介,以及共生的北票鲟、鸟类和昆虫	K₁中期	冀北—辽西地区大北沟组下段	“拟云衫粉(Piceites)-罗汉松粉(Podocarpidites)-希指蕨孢(Schizaeoisporites)”组合以裸子植物花粉占优势、蕨类植物孢子含量较低为特征
早白垩世	热河生物群	狼鳍鱼-三尾拟浮游-东方叶肢介,以及共生的北票鲟、鸟类和昆虫	K₁早期	大兴安岭东南部满克头鄂博组、冀北—辽西地区土城子组上部	以松柏类两气囊花粉占绝对优势、Classopollis低含量为特征。满克头鄂博组为“凹边瘤面孢(Concavissimisporites)-拟云衫粉(Piceites)”组合,土城子组上部为“无突肋纹孢(Cicatricosisporites)-瘤面海金沙孢(Lygodioisporites)-蛟河粉(Jiaohepollis)”组合
晚侏罗世	燕辽生物群	晚期玲珑塔生物群:柴达木叶肢介-额尔古纳蚌-古鳕	J₃—K₁初期	冀北—辽西地区土城子组中—下部	“克拉梭粉(Classopollis)”组合以裸子植物花粉占绝对优势为特征
		晚期玲珑塔生物群:柴达木叶肢介-额尔古纳蚌-古鳕	J₂末期—J₃早期	辽东小东沟组和大兴安岭东南部傅家洼子组及相当地层	“四字粉(Quadraeculina)-克拉梭粉(Classopollis)”组合裸子植物花粉占绝对优势(大于95%),蕨类植物孢子十分贫乏(小于5%)
		早期道虎沟生物群:中华燕辽划蝽-滦平真叶肢介-西伯利亚费尔干蚌-天义初螈	J₂—J₃早期	冀北—辽西地区髫髻山组	“桫椤孢(Cyathidites)-苏铁粉(Cycadopites)-克拉梭粉(Classopollis)”组合以蕨类植物孢子和裸子植物花粉的共同繁荣为特征
		早期道虎沟生物群:中华燕辽划蝽-滦平真叶肢介-西伯利亚费尔干蚌-天义初螈	J₂	松辽盆地大庆群碎屑岩段	“单远极沟粉(Monosulcites)-桫椤孢(Cyathidites)”组合祼子植物花粉占优势(79.95%),蕨类植物孢子含量低(20.65%),不含被子植物花粉

世	生物演化阶段	典型生物组合	代表性孢粉组合及特征
世	生物演化阶段	典型生物组合	时代	地区及组段	组合及特征
早白垩世	热河生物群	狼鳍鱼-三尾拟浮游-东方叶肢介,以及共生的北票鲟、鸟类和昆虫	K₁中期	冀北—辽西地区大北沟组下段	“拟云衫粉(Piceites)-罗汉松粉(Podocarpidites)-希指蕨孢(Schizaeoisporites)”组合以裸子植物花粉占优势、蕨类植物孢子含量较低为特征
早白垩世	热河生物群	狼鳍鱼-三尾拟浮游-东方叶肢介,以及共生的北票鲟、鸟类和昆虫	K₁早期	大兴安岭东南部满克头鄂博组、冀北—辽西地区土城子组上部	以松柏类两气囊花粉占绝对优势、Classopollis低含量为特征。满克头鄂博组为“凹边瘤面孢(Concavissimisporites)-拟云衫粉(Piceites)”组合,土城子组上部为“无突肋纹孢(Cicatricosisporites)-瘤面海金沙孢(Lygodioisporites)-蛟河粉(Jiaohepollis)”组合
晚侏罗世	燕辽生物群	晚期玲珑塔生物群:柴达木叶肢介-额尔古纳蚌-古鳕	J₃—K₁初期	冀北—辽西地区土城子组中—下部	“克拉梭粉(Classopollis)”组合以裸子植物花粉占绝对优势为特征
		晚期玲珑塔生物群:柴达木叶肢介-额尔古纳蚌-古鳕	J₂末期—J₃早期	辽东小东沟组和大兴安岭东南部傅家洼子组及相当地层	“四字粉(Quadraeculina)-克拉梭粉(Classopollis)”组合裸子植物花粉占绝对优势(大于95%),蕨类植物孢子十分贫乏(小于5%)
		早期道虎沟生物群:中华燕辽划蝽-滦平真叶肢介-西伯利亚费尔干蚌-天义初螈	J₂—J₃早期	冀北—辽西地区髫髻山组	“桫椤孢(Cyathidites)-苏铁粉(Cycadopites)-克拉梭粉(Classopollis)”组合以蕨类植物孢子和裸子植物花粉的共同繁荣为特征
		早期道虎沟生物群:中华燕辽划蝽-滦平真叶肢介-西伯利亚费尔干蚌-天义初螈	J₂	松辽盆地大庆群碎屑岩段	“单远极沟粉(Monosulcites)-桫椤孢(Cyathidites)”组合祼子植物花粉占优势(79.95%),蕨类植物孢子含量低(20.65%),不含被子植物花粉