北疆盆地:古火山机构

准噶尔盆地及邻区火山机构分布

准噶尔地区晚古生代火山机构经历长期风化、剥蚀,其中埋西藏火山机构又被后期沉积所覆盖,均难以保存火山机构地貌特征。一般而言,野外古火山机构多通过寻找火山口、火山通道等标志进行识别。

火山口及火山通道有以下识别标志:①通过火山机构残留地貌识别,如正地貌,放射状、环状断裂或水系等;②通过火山岩相的变化趋势来识别,通常距离火山口或火山通道由近及远依次分布火山通道相(常见柱状节理),近火山口相(常见闪长岩、辉绿岩),爆发相(常见凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩),溢流相(常见玄武岩、安山岩)以及火山沉积相(常见沉凝灰岩、沉角砾岩);③通过特征矿物(如硫磺)和特征岩性识别,最常用的特征岩性为隐爆角砾岩(Cas and Wright,1987;顾连兴等,2000,2001;吴昌志等,2003;谭佳奕等,2010),常位于火山机构下部火山口附近,在火山岩相上归结为火山通道相(王璞珺等,2008)。

北疆地区共发现、识别出火山机构145处,其中周缘火山机构32处,准噶尔及三塘湖盆内火山机构113处。

北疆火山与石炭系—下二叠统火山岩分布图

火山岩分布据吴晓智等,2009;火山分布据新疆通志—地质矿产志1997,2002;新疆维吾尔自治区1:200万岩浆岩图;新疆维吾尔自治区1:150万地质图;杨忆和沈远超,1992;邢秀娟等,2004;张超等,2005;朱志新等,2005;雷天柱等,2008;李军等,2008;周路等,2008;王绪龙等,2010;曹积新,2010;李射平,2011

在准噶尔盆地周缘共报道火山机构32处,主要集中于博罗科努山、博格达山、托里金矿带、哈巴河以及卡拉麦里山,此外吐哈盆地南部还有一些火山机构呈“V”型分布。

纸房地区

野外识别出一处典型火山机构(中心坐标:44°11’2.33'N,92°17’5.52”E),为串珠状相连的两个火山口(长轴走向80°)。整体已倾斜,但仍保持正地貌。火山中心位置由流纹岩组成,风化强烈、呈绿色,被黑色火山角砾岩环绕;两个火山口长轴方向直径和约150m,最大宽度约20m,距离火山口中心由远及近依次分布凝灰岩—流纹岩、英安岩—火山角砾岩(斑岩)—流纹岩。

东准噶尔木垒县纸房石炭纪火山机构卫星遥感图(上)与全景照片(下)

东准噶尔木垒县纸房石炭纪火山机构,火山角砾岩(左侧黑色)环绕流纹岩(绿色)

纸房火山机构直径约1.5km,岩性以流纹岩、流纹质火山碎屑岩为主。平面上看,向火山口方向岩相发生变化,依次为:火山沉积相(凝灰岩、熔结凝灰岩)、溢流相(流纹岩)、爆发相(火山角砾岩)、火山通道相(气孔流纹岩、珍珠岩)。火山口中心长约200m,宽约40m,整体为负地形,推测为后期塌陷形成,主要为流纹岩。火山沉积相凝灰岩镜下层状构造明显,基质为隐晶质,未见斑晶;爆发相火山角砾岩基质为隐晶质,含少量石英斑晶,角砾直径0.5~8mm,基质为玄武—安山质隐晶质,部分角砾可见长石斑晶;火山口可见气孔流纹岩和珍珠岩,气孔流纹岩肉眼可见气孔构造,部分气孔被石英充填,基质为隐晶质,未见斑晶,珍珠岩镜下具有珍珠结构,可见轻微流动构造,基质为隐晶质,未见斑晶。

东准噶尔木垒县纸房石炭纪火山机构岩性分布、镜下照片与岩相模式图

镜下照片,A-凝灰岩层状构造;B-火山角砾岩;C-安山岩;D-珍珠岩珍珠结构;E,F-气孔流纹岩气孔构造,F为正交光

木垒县大石头地区

大石头火山机构位于准噶尔盆地木垒县大石头乡北5km处,野外发现一处破火山口和一处火山通道。

东准噶尔木垒县大石头石炭纪层状火山野外照片(a)、卫星遥感图(b)与模式图(g),c-f为典型火山岩照片:c-火山集块岩,d-火山角砾岩,e-安山岩,f-辉绿岩

柯克巴斯套火山为大石头地区分布的另一处典型火山机构,与大石头火山机构属同一套地层。火山机构由中酸性的流纹岩、流纹质火山碎屑岩组成,直径约1.5km。在火山机构的中心位置,呈岩筒状分布的潜火山岩相霏细斑岩有效地指示了火山通道的存在(谭佳奕等,2010)。

东准噶尔木垒县柯克巴斯套石炭纪平面图及剖面图

(谭佳奕等,2010)

1-第四系砂砾岩;2-火山弹;3-流纹岩;4-火山碎屑岩;5a-霏细斑岩;5b-安山玢岩;6-断层(有箭头为环状断层);7-剖面位置

东黑山

东黑山火山群位于将军庙以东40km处,外围以一组环状断裂为界,地表形态近圆形,面积约25km2。火山群由巴塔玛依内山组火山岩组成,岩性主要为不同喷发期次的中基性熔岩和中酸性火山碎屑岩。火山以裂隙式爆发为主,地表没有明显的正火山地貌留存。原始喷发中心位于火山群中部区域,可识别出NE向线状排列的火山机构。

东准噶尔将军庙地区东黑山石炭纪火山机构

(据1︰20万地质图老君庙幅,1980)

1-侏罗系砂砾岩;2-二叠系砂岩、砾岩;3-上石炭统砂岩、泥岩;4-巴塔玛依内山组;5-陷落湖湘泥岩;6-中酸性熔结角砾岩、集块岩;7-中基性角砾熔岩;8-岩脉;9a-不整合界线;9b-岩性界线;10-断层;11-主火山口;12-侧火山口

东准噶尔将军庙地区东黑山石炭纪基性火山熔岩

东准噶尔将军庙地区东黑山石炭纪裂隙式火山机构野外照片

查干诺尔达板

分布于西天山华力西褶皱带中的查干诺尔—乌拉斯台及卡克扎一带。为晚古生代两个破火山口,面积分别为6 km2和1 km2,每个破火山口内均分布有数个火山通道,火山机构均呈环带分布。破火山口岩层具内倾产状,中心平缓、向外变陡;四周有放射性裂隙,其中充填辉长、辉绿岩岩脉及岩墙。火山通道(火山颈)为火山集块岩,呈圆形或椭圆形,与围岩呈侵入接触关系,产状陡立,被辉绿玢岩、闪长岩等充填;近通道相为中酸性角砾凝灰岩、火山角砾岩、晶屑岩屑凝灰岩及凝灰质安山岩。

阿齐山

阿奇山早石炭世古火山群位于鄯善县的阿奇山—谢客先布拉克—红山一带,发育破火山口、火山穹窿、火山通道、火山颈、爆发岩钟等古火山机构类型。以破火山口最为发育。古火山群整体向南凸出,其南端为东阿奇山古火山口,西北翼为西阿奇山古火山口和谢克先布拉克古火山口,东北翼为红山、乱石山古火山口(金庆民,1979;朱时达,1978)。各破火山口面积约0.18~4.5km2周边高、中心低,内部火山岩层内倾,发育环带状、放射状断裂;岩性以酸性、中酸性,形成于海相中心式爆发(培雷式),发育火山口相、近火山口相、通道相、近通道相、次火山岩相等火山岩相。

红山古火山口位于阿奇山东北方向的1224高点北约1km,地貌上为一近圆形红色山体,为爆发岩钟,出露面积约4.51 km2,周围地势较低,相对高差约25~30m,整体保存相对完好。

乱石山古火山口位于东阿奇山东北方向约17km的1272高点一带,形成一个较为突出的近于圆弧形的黑山头,高差约20~30m,为一个保存得不太完整的爆发岩管(火山角砾岩充填火山颈)。

东阿奇山、西阿奇山和谢克先布拉克古火山口,爆发强度较红山、乱石山更为猛烈,呈“裂隙—中心”式爆发,地貌上较周围明显升高,应该是剥蚀于地表的残留火山颈。一般划分为火山通道相、近火山通道相和次火山岩相。

鄯善县阿奇山地质略图

(朱时达,1978)

1-第四系;2-底格尔组:凝灰质砂岩、砾岩、英安岩、安山岩;3-雅满苏组第三亚组:安山岩、安山质凝灰岩、凝灰质砂岩、灰岩、钙质砂岩;4-雅满苏组第二亚组:中酸性熔岩、凝灰岩、集块岩、角砾岩、灰岩;5-酸性次火山岩;6-中性次火山岩;7-花岗岩及花岗闪长岩;8-黑云母花岗岩;9-次火山岩脉;10-古火山口;11-灰岩;12-酸性、中性熔岩;13-未分熔岩;14-中酸性集块岩及火山角砾岩;15-地质界限;16-不整合界限;17-断裂;18-岩层产状

黑尖山

位于鄯善县阿奇克—库都克大断裂带北侧约4km,由石炭纪浅海相中—酸性火山岩及部分基性火山熔岩、沉积岩组成。火山岩中酸性为主,具有从玄武安山质或安山质向英安质或流纹质周期性反复演化的规律(金庆民,1979)。火山活动包括中心式爆发和裂隙式爆发两类,破火山口、火山通道沿裂隙成带状分布,部分保留火山穹窿,岩层呈环状分布,向外倾斜,顶部倾角平缓,向外变陡。

鄯善县黑尖山火山穹窿构造地质略图

(金庆民,1979)

1-第四系;2-古近系—新近系;3-中石炭统底格尔组火山碎屑岩、安山岩;4-下石炭统雅满苏组安山岩、火山碎屑岩夹灰岩透镜体;5-华力西晚期辉绿岩;6-华力西中期辉绿岩;7-华力西晚期流纹斑岩、石英斑岩;8-华力西晚期辉绿岩;9-华力西中期钾质花岗岩;10-华力西中期黑云母花岗岩、角山花岗岩;11-深大断裂;12-断层;13-火山穹窿;14-火山通道

雅满苏

位于雅满苏铁矿区及其以北地区,面积约100km2,由一些早石炭世裂隙型及中心型火山通道组成,通道内多充填有火山角砾岩或华力西晚期辉绿岩、辉绿玢岩等潜火山岩体。

康古尔塔格

康古尔塔格地区火山机构较多,经剥蚀夷平后,原貌殆尽,仅残留一些古火山颈特征。古火山颈位于下石炭统雅满苏组中,呈不规则的圆柱状,直径20m左右,被花岗岩、闪长岩和辉绿岩等充填(新疆维吾尔自治区地方志编纂委会,2002)。其中9号古火山颈位于残留的火山口内,火山口范围1.89×1.05km2,形成四周高中间低的盆地地貌。古火山为中心式爆发,爆发相和溢流相的多次重复叠置。

巴里坤县老爷庙、额仁山

火山机构位于巴里坤县三塘湖以北老爷山、额仁山一带,可识别出破火山口、锥状火山、层状火山等类型,以破火山口最发育。破火山口多塌陷成大型凹地,原生产状发生倒转,主要由爆发相火山碎屑岩组成,发育熔结凝灰岩,规模一般较大,直径几km至十几km。此外,锥状火山也很发育,直径数km,由陆相爆发相火山碎屑岩组成,熔结凝灰岩发育;层状火山最少,由爆发相和喷溢相火山碎屑组成,熔结凝灰岩较发育。

奇台县金山沟

由晚石炭世巴塔玛依内山组火山岩构成,发育残留的锥状火山、古火山口(受到强烈的剥蚀,保留的多是根部相),有放射状及环状裂隙(断裂及脉岩)分布。岩性为辉绿岩与粗玄岩,玄武岩闪长(斑)岩与安山岩过渡花岗斑岩与流纹斑岩,流纹岩。

其他疑似地区—华力西中期大草滩南54km处次火山岩

包括有两个岩体,霏细斑岩,围岩为梧桐窝子组(C2),其中一个呈海星状,近东西向延伸。由于火山机构形成后,长期暴露地表,遭受风化剥蚀和构造变动会不同程度的破坏成为残留火山机构。通过对前文各处火山机构特征进行归纳,将准噶尔盆地露头区发现的火山机构概括为破火山口、火山穹窿,火山颈(火山通道),层状火山等多种(残余)火山机构类型。

准噶尔盆地周缘四种火山机构类型

上左—火山穹窿,上右—破火山口,下左—火山颈,下右—层状火山

准噶尔周缘破火山口分布数量较多,可细分为塌陷破火山口和爆发破火山口两类,常见特征包括:①地貌上多为圆形或椭圆形且中心下凹,同时平面上常具有对应形状的磁异常;②面积1~5 km2;③破火山口内出露的火山岩及火山碎屑岩呈环形分布,岩层整体产状平缓并向中心倾斜,向外产状逐渐变陡;④常有1个或多个被充填的火山通道;⑤在破火山口内的火山碎屑岩常发育强烈的带状围岩蚀变。

准噶尔周缘火山穹窿以黑尖山特征最为突出:①岩层呈环状分布,向外倾斜;②顶部倾角平缓,一般为10°~20°,向边部逐渐变陡;③在穹窿顶部中央一般存在1个到几个火山通道,但多被充填,通道直径约1km左右;④在通道周围断续存在环状分布的火山角砾岩。此外,阿奇山地区的红山爆发岩钟也是一种火山穹窿构造。

准噶尔周缘古火山机构大多经历严重的风化剥蚀,很多都只保留了火山通道与火山颈,因此火山通道与火山颈是本区内最为常见的古火山机构,其特征如下:①多位于破火山口中心或火山穹窿顶部;②形态上多为圆形、椭圆形或近圆形;③直径一般200~500m,但几十m与近km的也有发现;④通道周围环形、放射状裂隙分布;⑤通道四周常有蚀变带;⑥岩体柱状节理发育,某些可见斑状构造和流动构造;⑦岩体与围岩接触带陡立。

THE END