大興安嶺中段央格力雅山火山噴發(fā)盆地火山活動旋回和構(gòu)造特征*

張順新 黃新華 劉 偉 肖 亮 姜 魁 梁永科

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊(duì)）

央格力雅山火山噴發(fā)盆地位于大興安嶺中段央格力雅山地區(qū)，為該地區(qū)主要的噴發(fā)盆地，盆地平面上呈北東向長橢圓狀，長約36 km，寬大于17 km，面積大于600 km2，由6個錐火山、2個破火山、1個火山穹窿、1個裂隙式火山組成。前人研究主要集中于侵入巖，但對該盆地的火山活動及構(gòu)造等方面研究程度較低。本研究通過對央格力雅山火山噴發(fā)盆地火山巖巖石學(xué)特征、火山巖相特征、火山活動旋回、火山構(gòu)造及火山活動演化等方面進(jìn)行研究，為進(jìn)一步認(rèn)識央格力雅山火山噴發(fā)盆地中生代以來火山活動和構(gòu)造演化提供依據(jù)和線索。

1 央格力雅山火山噴發(fā)盆地特征

1.1 基底

央格力雅山火山噴發(fā)盆地基底由古生界上志留統(tǒng)臥都河組、晚石炭世侵入巖和中二疊世侵入巖組成，其中臥都河組巖性主要為中細(xì)粒變質(zhì)長石巖屑砂巖、中細(xì)粒變質(zhì)巖屑石英砂巖，中細(xì)粒變質(zhì)長石石英砂巖、變質(zhì)粉砂巖、板巖夾少量礫巖等；晚石炭世侵入巖主要為晚石炭世正長花崗巖；中二疊世侵入巖主要為閃長巖、花崗閃長巖、正長花崗巖。

1.2 盆地蓋層

央格力雅山火山噴發(fā)盆地蓋層主要由中生界上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組以及新生界上更新統(tǒng)大黑溝組［1］，早白堊世侵入巖組成（圖1）。滿克頭鄂博組多分布于各火山噴發(fā)巖帶的邊部，呈條帶狀斷續(xù)出露，瑪尼吐組分布于火山噴發(fā)盆地中心，是晚侏羅世火山活動的主體，白音高老組呈斑點(diǎn)狀分布于火山機(jī)構(gòu)周圍。

（1）滿克頭鄂博組主要分布于盆地邊部。巖性以灰白色酸性凝灰熔巖、流紋巖以及灰白～灰紫色的酸性玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r為主，間夾中酸性晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r。

（2）瑪尼吐組主要分布于盆地中部、西部。巖性以灰紫、灰色安山巖、英安巖及安山質(zhì)、英安質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r為主，夾粗面質(zhì)碎屑熔巖、碎屑巖等。

（3）白音高老組主要分布于盆地西部。巖性為流紋巖、流紋質(zhì)集塊巖、流紋質(zhì)角礫巖、（含）角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)等。

（4）大黑溝組主要分布于盆地中東部，沿伊斯畢拉罕及霍日高魯河谷分布。巖性為氣孔狀橄欖玄武巖、氣孔杏仁狀橄欖玄武巖。

（5）早白堊世侵入巖主要分布于盆地東部及西部邊緣。巖性為二長花崗巖、正長花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖。

2 火山巖巖石學(xué)特征

盆地內(nèi)火山巖發(fā)育，主要有熔巖、火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖、次火山巖等，產(chǎn)于滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組、大黑溝組。滿克頭鄂博組主要為流紋質(zhì)火山碎屑巖、中酸性熔巖及次火山巖；瑪尼吐組主要為中性熔巖、英安質(zhì)—安山質(zhì)火山碎屑巖、中性次火山巖；白音高老組主要為酸性熔巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖、酸性次火山巖；大黑溝組主要為基性熔巖。

2.1 熔巖類

（1）玄武巖。主要分布于大黑溝組，為橄欖玄武巖類，巖石具間粒結(jié)構(gòu)，氣孔狀構(gòu)造。巖石普遍遭受綠泥石化、碳酸鹽化等，蝕變較強(qiáng)。主要礦物成分為斜長石、輝石、橄欖石等，副礦物主要有磁鐵礦等，次生礦物有綠泥石、鎂鋁榴石等。

（2）安山巖。主要分布于瑪尼吐組，主要有灰色～灰綠色安山巖、角閃安山巖、輝石安山巖、黑云母角閃安山巖等。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長石、角閃石、黑云母，副礦物為磁鐵礦等，次生礦物有綠泥石、綠簾石等。

（3）粗面巖。主要分布于瑪尼吐組，是劃分滿克頭鄂博組及白音高老組的重要標(biāo)志層。巖石以斑狀結(jié)構(gòu)、粗面結(jié)構(gòu)為主，塊狀構(gòu)造，以常見粗大的正長石、透長石斑晶為特征。主要礦物成分為正長石、透長石、斜長石、黑云母等，副礦物為鈦鐵礦，次生礦物有沸石類等。

（4）英安巖。主要分布于瑪尼吐組，呈淺灰色、灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)霏細(xì)微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶為斜長石，以中長石為主，一般0.1～3 mm，半自形—自形板狀，基質(zhì)由霏細(xì)狀長英礦物、微晶狀長石、顯微鱗片狀黑云母等組成，次生礦物有絹云母化、綠泥石化等。

（5）流紋巖。主要分布于滿克頭鄂博組及白音高老組，巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造。主要礦物成分為透長石、石英。副礦物為鋯石等，次生礦物有絹云母、黏土礦物（高嶺石）等。

2.2 火山碎屑巖類

2.2.1 正?；鹕剿樾紟r類

滿克頭鄂博組火山碎屑巖主要有流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r、含角礫多屑凝灰?guī)r、雙屑凝灰?guī)r、單屑凝灰?guī)r、夾英安質(zhì)火山碎屑巖。顏色一般較淺，呈灰—灰白、灰黃、灰綠色，巖石以角礫凝灰和晶屑玻屑凝灰結(jié)構(gòu)為主，主要由晶屑（中長石、黑云母、輝石等）、巖屑（安山巖、英安巖）以及玻屑、漿屑、火山灰物質(zhì)組成。

瑪尼吐組火山碎屑巖主要有英安質(zhì)含角礫凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r，其次為粗面質(zhì)含角礫巖屑晶屑玻屑凝灰?guī)r。顏色相對較深，呈灰色、灰綠—灰黃綠色、紫灰色，巖石以角礫結(jié)構(gòu)、凝灰結(jié)構(gòu)和晶屑巖屑凝灰結(jié)構(gòu)為主，主要由晶屑（斜長石、黑云母、石英等）、巖屑（英安巖、安山巖、凝灰?guī)r等）以及玻屑、火山角礫、火山灰物質(zhì)等組成。

白音高老組火山碎屑巖主要有流紋質(zhì)含角礫巖屑凝灰?guī)r，流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r，流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r，流紋質(zhì)凝灰?guī)r。顏色呈灰黃、灰綠、灰紫、綠灰色等，巖石以含角礫巖屑凝灰結(jié)構(gòu)、（含角礫）晶屑玻屑凝灰結(jié)構(gòu)為主，主要由晶屑（斜長石、鉀長石、黑云母等）、巖屑（流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖、安山巖等）以及玻屑、火山角礫、火山灰物質(zhì)等組成。

2.2.2 熔結(jié)火山碎屑巖類

主要分布滿克頭鄂博組、瑪尼吐組及白音高老組，以酸性凝灰?guī)r為主，是區(qū)內(nèi)常見的巖石類型。巖石以玻晶凝灰結(jié)構(gòu)為主，由玻屑、晶屑及火山灰物質(zhì)組成。

2.3 火山碎屑沉積巖類

盆地內(nèi)晚侏羅世各組均有分布，以白音高老組最發(fā)育，巖性為沉凝灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖及凝灰質(zhì)砂礫巖等，顏色呈灰綠色、灰—灰黑色、灰黃色，巖石以細(xì)沉凝灰結(jié)構(gòu)、粉砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、凝灰質(zhì)砂礫狀結(jié)構(gòu)為主，紋層狀構(gòu)造或塊狀構(gòu)造，由黏土礦物、巖屑、玻屑等組成。

2.4 次火山巖類

盆地內(nèi)晚侏羅世各旋回均發(fā)育有次火山巖，其巖性有閃長玢巖、安山玢巖、英安斑巖、流紋斑巖、花崗斑巖、二長斑巖、石英二長斑巖、正長斑巖等，多沿火口、次火口侵入。

3 火山巖巖相特征

央格力雅山火山噴發(fā)盆地火山作用產(chǎn)物的巖相類型主要有噴溢相、爆發(fā)空落相、火山碎屑流相、火山噴發(fā)—沉積相、火山通道相、侵出相、次火山巖相（表1）。

（1）噴溢相。巖石類型有玄武巖、安山巖、粗安巖、粗面巖、流紋巖、英安巖及碎屑熔巖等。該相巖石較發(fā)育，其中大黑溝組主要以溢流相玄武巖為主；滿克頭鄂博組以流紋巖、流紋質(zhì)碎屑熔巖為主；瑪尼吐組以安山巖、粗安巖、英安巖及其碎屑熔巖為主。

（2）爆發(fā)空落相。該相巖石在晚侏羅世各組火山巖中均有分布，一般圍繞火山噴發(fā)中心，呈環(huán)狀或環(huán)帶狀分布。橫向上由火山噴發(fā)中心到邊緣碎屑粒度呈由粗到細(xì)、堆積厚度呈由厚變薄趨勢。巖性主要為流紋質(zhì)、英安質(zhì)、安山質(zhì)、粗面質(zhì)含角礫凝灰?guī)r及凝灰?guī)r等。

（3）火山碎屑流相。該相巖石在滿克頭鄂博組和瑪尼吐組中均有分布，白音高老組中相對少見。

（4）火山噴發(fā)—沉積相。該相巖石在晚侏羅世各組均有分布，巖性為沉凝灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖及凝灰質(zhì)砂礫巖等。

（5）火山通道相。該相巖石在晚侏羅世各組均有分布，呈巖頸狀或巖筒狀，巖性主要為粗火山碎屑巖、英安巖、粗安巖、流紋巖、安山巖等。

（6）侵出相。該相巖石在瑪尼吐組最為發(fā)育，主要分布于火山口的外圍或火山斷裂的交匯部位，呈巖針、巖鐘、巖墻產(chǎn)出，形成于火山活動旋回晚期。巖石類型以安山巖、粗安巖為主，火山碎屑熔巖等次之。

（7）次火山巖相。該相巖石多分布于火山機(jī)構(gòu)的中心地帶，平面上常呈圓形或不規(guī)則狀。滿克頭鄂博旋回主要為次流紋巖，瑪尼吐旋回主要為次安山巖及次英安巖，白音高老旋回有次流紋巖、次流紋斑巖、次花崗斑巖等。

4 火山活動旋回及特征

盆地內(nèi)中生代火山活動可分為晚侏羅世滿克頭鄂博旋回、瑪尼吐旋回和白音高老旋回，新生代火山活動劃分為大黑溝期火山噴發(fā)旋回，總計(jì)4個旋回。各火山旋回的形成方式及對應(yīng)的火山—沉積地層見表2。

（1）滿克頭鄂博旋回。以中酸性巖漿噴溢、爆發(fā)交替活動為其特征，其產(chǎn)物以流紋質(zhì)及少量英安質(zhì)凝灰熔巖、玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r為主。

（2）瑪尼吐旋回。以中心式中酸性、中堿性巖漿噴溢、爆發(fā)交替為其特征，其噴出產(chǎn)物主要為安山巖、英安巖、粗安巖及其火山碎屑巖、火山碎屑熔巖等。

（3）白音高老旋回。以大規(guī)模中心式酸性巖漿噴發(fā)—噴溢交替活動為其特征，其產(chǎn)物以流紋巖、酸性晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、中酸性晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、酸性晶屑凝灰?guī)r為主。

（4）大黑溝期旋回。以中心式基性巖漿溢流、爆發(fā)為其特征，溢流相主要為?；蠙煨鋷r，自下而上由致密狀—少氣孔狀—多氣孔狀的演化趨勢，顏色由黑色、灰黑、灰紫色變化。爆發(fā)相自下而上為火山渣、火山渣夾浮巖塊、浮巖塊夾火山渣、浮巖塊、火山彈的變化趨勢，局部在浮巖層中夾浮巖火山彈。

5 火山構(gòu)造特征

依據(jù)火山作用方式、噴發(fā)旋回、巖性巖相空間展布特點(diǎn)等［2］，共圈定出晚侏羅世火山機(jī)構(gòu)9個、上更新世火山機(jī)構(gòu)1個（圖2）。

975高地破火山位于盆地西側(cè)，南側(cè)為984高地錐火山疊加，東側(cè)為央格力雅山錐火山疊加，故形態(tài)不完整。該破火山形成于滿克頭鄂博旋回，巖石以灰白色酸性凝灰熔巖、流紋巖以及灰白～灰紫色的酸性玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r為主，中間夾中酸性晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r或安山巖。

央格力雅山錐火山。位于盆地東北側(cè)，火山口中心位于央格力雅山，其北東—東側(cè)被前中生代火山基底圍限，南西側(cè)為984高地錐火山，南側(cè)、北東側(cè)被區(qū)域性斷裂切割，平面上總體形態(tài)為一北東向展布的長橢圓形。該錐火山形成于瑪尼吐旋回及白音高老旋回。

（1）瑪尼吐旋回。第一階段巖漿沿基底北東向區(qū)域斷裂上侵，中性巖漿強(qiáng)烈爆發(fā)，堆積了一套安山質(zhì)、粗面質(zhì)火山碎屑巖及熔巖，主體分布在火山機(jī)構(gòu)西側(cè)邊緣；第二階段中—酸性巖漿強(qiáng)烈爆發(fā)，此階段形成的英安質(zhì)火山碎屑巖構(gòu)成該錐火山的主體，圍繞火山活動中心環(huán)形分布。

（2）白音高老旋回。該錐火山經(jīng)瑪尼吐旋回初具規(guī)模后，進(jìn)入第三階段流紋質(zhì)巖漿小規(guī)模噴溢活動，形成一套流紋質(zhì)火山碎屑巖及熔巖，經(jīng)后期地殼抬升、剝蝕等地質(zhì)作用，呈冒狀體形態(tài)整合于瑪尼吐組之上。

984高地錐火山位于盆地的南側(cè)，高山地貌，平面上橢圓形，長軸北西向，面積約110 km2。該錐火山形成于瑪尼吐旋回。其東側(cè)邊緣出露滿克頭鄂博組流紋質(zhì)火山巖，南側(cè)邊緣被阿木珠蘇河斷裂切割，北東端為央格力雅山錐火山疊置，但總體形態(tài)完整。

該錐火山巖石組合以中酸性火山碎屑巖、粗面質(zhì)角礫巖，安山巖為主。根據(jù)巖性特征可分為火山頸相、溢流相、爆發(fā)相、碎屑流相4個巖相，其中火山頸相主體分布在錐火山頂部，巖性為淺粉色粗面斑巖角礫巖、灰綠色次閃長玢巖；溢流相分布于錐火山中心周圍，巖性為灰褐色角閃安山巖、灰綠色輝石安山巖；爆發(fā)相分布于錐火山中部，巖性為灰白色粗面質(zhì)火山角礫巖、紫紅色安山玢巖角礫巖；碎屑流相分布于錐火山外圍，巖性為灰褐色安山質(zhì)角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r、灰白色英安質(zhì)角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r。

846高地錐火山位于盆地南側(cè)，984高地錐火山南東側(cè)，其形成于984高地錐外環(huán)斷裂與南東側(cè)放射狀斷裂的交匯部位，平面上呈圓形，直徑約2.5 km，面積約5 km2。形成于瑪尼吐旋回，構(gòu)成火山錐的主體巖石類型為英安質(zhì)火山碎屑巖。

817高地錐火山位于盆地東北側(cè)，火山口中心位于817高地。由瑪尼吐旋回形成，構(gòu)成火山錐的主體巖石類型為中性—中酸性火山巖及其碎屑巖。其巖石組合為安山巖、安山質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。

818高地錐火山位于盆地東側(cè)，火山口中心位于818高地。由瑪尼吐旋回形成，構(gòu)成火山錐的主體巖石類型為中性—中酸性火山巖及其碎屑巖。其巖石組合為粗安巖、粗安質(zhì)角礫晶屑凝灰熔巖及英安質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r等。

766高地錐火山位于盆地東側(cè)，火山口中心位于766高地。由瑪尼吐旋回形成，構(gòu)成火山錐的主體巖石類型為中性—中酸性火山巖及其碎屑巖。其巖石組合為粗安巖、英安巖及英安質(zhì)火山碎屑熔巖等。

822高地火山穹窿位于盆地東南側(cè)，火山口中心位于扎文河南測822高地，呈橢圓狀，發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂構(gòu)造。由滿克頭鄂博旋回形成，以溢流相為主，為多次溢流的熔巖與相對短期的爆發(fā)碎屑巖所構(gòu)成。其巖石組合為流紋質(zhì)角礫凝灰熔巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等。

985高地破火山位于盆地東側(cè)外緣，火山口中心位于985高地，形成于滿克頭鄂博旋回?，F(xiàn)出露于火山中心位置的主要為流紋質(zhì)晶屑巖屑角礫凝灰熔巖，英安質(zhì)晶屑巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r分布于西南側(cè)邊緣地帶，表明該火山后期遭受了比較嚴(yán)重的剝蝕破壞。

伊斯畢拉罕火山位于盆地東側(cè)外緣，火山口中心位于伊斯畢拉罕溝谷地帶，形成于上更新世大黑溝旋回，以噴溢相基性熔巖為主，主要分布溝谷地帶，巖石類型主要為氣孔狀、杏仁狀橄欖玄武巖。

6 火山活動演化特征

中生代以來，央格力雅山地區(qū)進(jìn)入濱太平洋活動階段［3-5］，受太平洋板塊向歐亞板塊產(chǎn)生北西向擠壓俯沖影響，形成北東向張扭性斷裂構(gòu)造，為晚侏羅世大規(guī)模的火山巖漿噴溢活動提供充分的構(gòu)造空間，先后有滿克頭鄂博旋回酸性火山巖漿、瑪尼吐旋回中性、中酸性火山巖漿及白音高老旋回酸性火山巖漿沿此構(gòu)造空間上涌噴溢，形成巨厚的大興安嶺地區(qū)火山巖堆積。在更新世，先期脆性斷裂繼承性活動，形成沿現(xiàn)代河谷分布的斷裂構(gòu)造，致使地殼產(chǎn)生差異性升降，在伊斯畢拉罕一帶有更新統(tǒng)大黑溝組玄武巖噴溢。

7 結(jié)論

（1）央格力雅山火山噴發(fā)盆地中生代火山活動方式為中心式，新生代火山活動為裂隙式。根據(jù)火山活動時間的階段性和構(gòu)造—巖漿演化的方向性，中生代火山活動劃分為3個噴發(fā)旋回，即晚侏羅世滿克頭鄂博旋回、瑪尼吐旋回和白音高老旋回；新生代火山活動劃分為大黑溝期火山噴發(fā)旋回?；鹕阶饔卯a(chǎn)物的巖相劃分為噴溢相、爆發(fā)空落相、火山碎屑流相、噴發(fā)沉積相、火山通道相、侵出相、次火山相。

（2）中生代以來太平洋板塊繼續(xù)北西向俯沖過程中所形成的擠壓環(huán)境和巖漿活動主導(dǎo)了該時期火山活動的構(gòu)造演化。