造山带中的变质基性岩代表了保存在大陆上的古大洋岩石圈碎片,是研究古大洋板块的直接岩石学载体和划分板块边界的岩石学证据,同时能够提供岩浆深部过程和成矿机制等方面的信息,因此是研究地球动力学不可缺少的一环,在当今地球科学研究中占有重要的地位。变质基性岩(包括蓝片岩、斜长角闪岩和绿片岩)作为黑龙江杂岩的重要组成部分,是记录佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块间牡丹江洋演化历史的关键地质证据。目前,关于黑龙江杂岩变质基性岩相关研究主要集中于蓝片岩与斜长角闪岩的年代学和地球化学方面,针对绿片岩开展的研究工作相对较少,相比而言,绿片岩经历低级变质作用,能够更好地反演黑龙江杂岩原岩形成机制与演化过程,同时为研究古太平洋早期俯冲演化历史和探讨古亚洲洋与古太平洋叠加转换机制提供宝贵信息。 本文通过对黑龙江依兰地区绿片岩进行年代学、全岩地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素组成分析研究,将研究区绿片岩原岩划分为早二叠世拉斑系列(275±1 Ma和273±1 Ma)、中二叠世碱性系列(261±1 Ma)以及早侏罗世碱性系列(179±1 Ma)。其中,研究区早二叠世拉斑系列样品表现出显著Nb、Ta亏损特征,具有较低的全岩(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值(0.703896~0.704252)以及正ε_Nd(t)值(+7.66~+8.65)和正ε_Hf(t)值(+0.92~+11.51),表明研究区早二叠世拉斑系列绿片岩原岩的形成与受俯冲流体交代的亏损地幔楔的部分熔融有关,可能与牡丹江洋的初始俯冲作用相联系。研究区中二叠世碱性系列绿片岩样品表现出高铌(Nb=17.3~19.0 ppm)、高钛(Ti O₂=1.40~1.64wt.%)以及高磷(P₂O₅=0.60~0.68 wt.%)的地球化学特征,同时富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素和重稀土元素,具有较高的全岩(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值(0.709434~0.709949)、负ε_Nd(t)值(-4.73~-4.72)以及变化较大的ε_Hf(t)值(-10.11~+4.86),暗示研究区中二叠世碱性系列绿片岩原岩可能为富铌玄武岩。综合全岩地球化学以及同位素组成特征,本文认为研究区中二叠世碱性系列绿片岩原岩的形成与俯冲板片释放熔体交代的地幔楔的部分熔融有关,代表牡丹江洋持续俯冲作用的产物。此外,研究区早侏罗世碱性系列绿片岩样品具有OIB属性的地球化学特征,其全岩(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.705161~0.705926,具有正ε_Nd(t)值(+6.16~+6.19)和正ε_Hf(t)值(+3.44~+9.32)。结合研究区早侏罗世碱性系列绿片岩全岩地球化学以及同位素组成特征,本文认为研究区早侏罗世碱性系列绿片岩原岩的形成与牡丹江洋板片断离过程中软流圈上涌密切相关,是保存牡丹江洋盆闭合早期阶段的重要地质证据。 综上,黑龙江杂岩的形成与演化过程与佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块间牡丹江洋俯冲历史密切相关,其中关于牡丹江洋的初始俯冲作用最早可以追溯至早二叠世,伴随持续俯冲作用的进行,在早侏罗世牡丹江洋板片发生断离,暗示牡丹江洋盆闭合的早期阶段。