李霓;龚丽文;赵勇伟;樊祺诚;王佳龙;张传杰
【摘 要】相环在内蒙古自治区锡林郭勒盟与赤峰交界处、这里湖的西北部有一第四纪火山,数目达上百座,多数为中心式或裂隙-中心式喷发,形成相对高度在50 ～ 130m之间的火山锥,它们被称为“达里诺尔火山”,也是世界上海拔较高的火山之一.因锥体形成后受风化、流水侵蚀等外力作用,多数火山锥已受剥蚀,但相对较新的火山还保留着完整的火山机构,包括火山渣锥、火山口、降落和溅落堆积物、塌陷坑、熔岩流、喷气锥等.达里诺尔火山锥体多由火山碎屑物组成,熔岩则流动迭加在早期形成的多级熔岩台地之上,分布总面积约3100km2,与其它火山岩共同组成了广阔的内蒙古高原.火山区整体呈四周低、中间阶梯状隆起的台地地形,按高程可分为四个阶梯,高度分别为1280m、1360m、1440m和1500m.熔岩台地的展布和火山锥的分布均呈东西走向的条带状,火山的整体分布主要受东西向天山-阴山基底断裂和北东向大兴安岭-太行山断裂的双重影响,与大地构造关系密切.本火山锥体虽然大小不一、形态各异,但按锥体形态可将火山锥分为截顶单锥形、复合型、盾形和残余型等四类,其剥蚀程度有明显差异,暗示了火山喷发活动时代的先后关系.锥形及复合型火山位于火山中部,而盾形火 山多沿台地边部分布,残余形火山则分布广泛,表明台地边部火山形成时间较早,晚期火山活动集中于台地中部,而更早期造台地的溢流式拉斑玄武岩喷发规模更大,形成本区基底.达里诺尔火山岩的岩性主要为碧玄岩和碱性玄武岩,少量为粗面玄武岩,虽然SiO2变化范围较大,但全碱含量变化幅度相对较小,均属钾质系列的碱性火山岩范畴.火山岩斑晶数量少,在镜下为斑状结构,基质多为隐晶质,少量微晶质,明显不同于火山岩之下早期熔岩台地火山岩的基质显晶质结构.火山岩的微量元素呈LREE富集、HREE亏损的右倾型,显示了岩浆低度部分熔融的特征,并且本区与邻区火山岩可能有共同或相似的岩浆源.在岩性相近的基础上,结合火山锥体剥蚀和保留程度显示的火山活动相对时序,暗示本区岩浆成分从碱性玄武质和粗面玄武质逐渐演化为碧玄质,岩浆可能来自软流圈,且来源逐渐变深. 【期刊名称】《岩石学报》
【年(卷),期】海员培训2017(033)001
【总页数】11页(P137-147)
【关键词】达里诺尔火山;火山地貌;火山锥体形态;岩石地化特征;火山活动相对时序
【作 者】p63战斗机李霓;龚丽文;赵勇伟;樊祺诚;王佳龙;张传杰
【作者单位】中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京100029;中国地震局活动构造与火山实验室,北京100029;重庆市地震局,重庆401147;中国地震局活动构造与火山实验室,北京100029;中国地震局活动构造与火山实验室,北京100029;中国地震局活动构造与火山实验室,北京100029;中国地震局活动构造与火山实验室,北京100029
【正文语种】雷傲论坛中 文
【中图分类】P317;P588.145
我国东北新生代时期火山活动强烈，内蒙古自治区东部的大兴安岭两侧分布着众多新生代乃至第四纪火山(岩)，沿大兴安岭-太行山重力梯度带以西自北向南，依次分布有诺敏河-奎勒河火山、哈拉哈-绰尔河火山、五岔沟火山岩、阿巴嘎-达里诺尔火山和乌兰哈达火山(图1)，南北断续延伸约1000km，这里是我国新生代火山数目最集中分布的地方，累计地表火山近400座，火山岩分布总面积约36000km2，不仅是我国重要的第四纪火山区，也曾是我国板内火山作用最强的地区之一。内蒙东部壮观的北北东向第四纪火山喷
2012广东中考数学发带曾引起不少研究者的关注(林儒耕, 1979; 杨建军, 1988; 罗修泉和陈启桐, 1990; 乌云其木格, 1995; 刘妍等, 2005; 张臣等, 2006; 白志达等, 2008; 刘俊杰等, 2008; 赵勇伟等, 2008; 赵勇伟和樊祺诚, 2010; 陈生生等, 2011; 白志达等, 2012; 陈生生, 2012; 杨若昕等, 2012; Fan et al., 2014; Zhao et al., 2014; 龚丽文, 2015)，白志达等(2012)更认为内蒙东部每一火山内几乎都有全新世火山发育，表明这一地区仍潜在着火山喷发的危险性。
在内蒙古锡林郭勒盟与赤峰交界地带、达里湖的西北部地区密集分布着一第四纪火山，数目达上百座，被称为“达里诺尔火山”，一直以来研究程度较低。火山所在的大地构造位置处于兴安地块与松辽地块的交界处，位于东西向天山-阴山深断裂、北东向大兴安岭-太行山断裂及北西向阿巴嘎-赤峰断裂交汇的复合部位，近东西走向的西拉木伦断裂则从研究区的南缘穿过，南部即浑善达克沙地。本区早期的火山活动是以研究区西北部贝力克地区为代表的大规模玄武岩溢流，形成较大范围的熔岩台地，受侵蚀后形成了大量“平顶山”，构成了本区火山岩的基底。由于受新构造运动的影响，地壳发生差异性抬升，自锡林水库向西从高到低依次形成了四级熔岩台地，其高程分别为1034～1057m、1070～1120m、1150～1200m和1280m以上，且台地高程越高则火山岩年龄越老(陈生生等, 2011; 陈生生, 2012)，而达里诺尔火山就发育在这些熔岩台地之上，火山锥体海拔均高于1200
m。贝力克西北部还有阿巴嘎火山(图1)，以前曾笼统地把北西向展布的阿巴嘎、贝力克和达里诺尔三地的火山统称为“达里诺尔(阿巴嘎旗)火山”(刘嘉麒, 1999)，再与西北部蒙古人民共和国达里干加新生代玄武岩相连，成为内蒙地区乃至亚洲中东部面积最大的火山区之一(Wiechert et al., 1997; Kononova et al., 2002)。而其中贝力克火山岩与达里诺尔和阿巴嘎火山岩具有明显不同，本文根据火山地质和岩石地化特征的差异，把这三处火山分开，研究重点集中于达里诺尔火山。
对本区所做的火山地貌调查发现，达里诺尔火山熔岩溢流叠加在早期形成的熔岩台地之上，与早期多级造台地玄武岩一起形成了波状起伏的火山区地貌，整体呈周边低、中间高的阶梯台地状展布，中部火山密集的地区向上隆起呈脊状，该地区最高点达1699m，最低点为890m，高差不足千米，大部分火山锥体的相对高度仅在50～130m之间。对研究区北东东和北北西两个方向所做的A-B、C-D两条剖面线的DEM高程分析表明，达里诺尔火山区在1280m、1360m、1440m和1500m高程处都比较平缓，呈明显的阶梯地形，按高程可分为以上四个熔岩台地阶梯(龚丽文, 2015)。台地中部分布着大量的新期火山锥，形成熔岩脊，锥体整体上呈近东西向排布，部分火山锥体呈串珠状分布，熔岩台地整体呈东西向伸展、南北斜向压缩的“火炬”型(图2)，熔岩分布总面积约3100km2。火山的聚集成和串珠
状分布反映了断裂构造对本区火山活动和分布的影响。
达里诺尔火山的火山活动深受本区断裂构造的控制，多数为中心式或裂隙-中心式喷发(白志达等, 2012)，火山喷发类型多为斯通博利式，在地表形成圆锥状或截顶圆锥状火山锥，大部分为单成因火山，火山锥体多由火山喷发碎屑物组成，可见熔岩、火山碎屑喷发物叠加在早期锥体之上。相对较新的火山如鸽子山、大敖包等火山还保留着较为完整的火山机构，包括火山渣锥、火山口、熔岩溢出口、降落和溅落堆积物、塌陷坑、熔岩流、喷气锥等(图3)。因锥体形成后受风化、流水侵蚀等外力作用，多数火山锥已受剥蚀，锥体形态逐渐变得浑圆，顶部火口垣也变得更加宽缓平坦。
本区火山岩中可见到岩浆快速上升时挟带的地幔橄榄岩包体或橄榄石捕虏晶，有的肉眼即可观察到橄榄石捕虏晶已伊丁石化，暗示受到过后期强烈的热液蚀变作用；本区火山岩的另一特点是含有丰富的辉石巨晶，在多座火山中均有发现，大小约1～7cm，泽黝黑，晶面平整，晶体外缘与火山岩接触处多发育褐的角闪石等铁质矿物反应边(图3f)。
对本区火山岩的全岩主量元素化学分析结果表明(表1)，SiO2跨度范围较大(41%～49%)，但全碱(Na2O+K2O)含量变化幅度相对较小，在4.18%～6.13%之间变化，其岩性以碧玄岩
为主，碱性橄榄玄武岩次之，少量为粗面玄武岩，均属碱性火山岩的范畴(图4a)。TiO2的含量均>2.5%，最高可达4%左右，具碱性玄武岩常见的高TiO2特征。大兴安岭-太行山重力梯度带以西的几个邻区火山岩也多集中在碧玄岩、碱性玄武岩和粗面玄武岩这三种岩性上，只是SiO2变化幅度均小于本区；而紧邻本区的贝力克火山岩却是以亚碱性的拉斑玄武岩和玄武安山岩为主，少量为碱性火山岩，成分与其它火山区均为碱性火山岩有较大差异，暗示了贝力克火山岩的成因和起源较为复杂。
达里诺尔火山岩主量元素中SiO2与TiO2、MgO、FeOT、K2O均呈负相关，而与Al2O3呈较好的正相关性(图略)。本区火山岩的全碱含量与北部哈拉哈-绰尔河火山岩最为接近，基本相同，而诺敏河、乌兰哈达火山岩的碱质含量最高，贝力克火山岩为拉斑玄武岩，总体全碱含量最低(图4a)。此外，K2O-Na2O图上显示诺敏河火山岩全为钾质系列火山岩，乌兰哈达火山岩基本为钠质系列火山岩，而本区火山岩、哈拉哈河-绰尔河及贝力克火山岩则均有横跨钾质和钠质两个系列的现象(图4b)，呈现出过渡的性质。
本区火山岩微量元素分析数据见表2，对其与邻区火山岩所做的蛛网图分析表明，大兴安岭-太行山重力梯度带以西这些火山岩无论是原始地幔标准化图还是球粒陨石标准化稀土配
分模式均相似，均呈LREE富集、HREE亏损的曲线右倾型(图5)，只是LREE含量的变化范围明显大于HREE，都显示了岩浆低度部分熔融的特征，也暗示了它们可能有共同或相似的岩浆源。值得一提的是，在这些火山岩中诺敏河火山岩的∑REE和(La/Yb)N值均为五区最高值，部分熔融程度最低，本区火山岩则居于中间位置，而贝力克火山岩数据几乎为五区最低值，不仅稀土元素总量低，其轻重稀土元素分异也最弱，显示部分熔融程度相对最高。
网络谣言本区火山岩微量元素中大离子亲石元素Ba、Nb、Ta略微正异常，强不相容元素Rb和高场强元素U、Th略显示负异常，几乎无Eu异常(仅1个数据为Eu正异常)，整个曲线型式类似于OIB的分布型式。从本区火山岩Nb、Ta正异常，其Nb/U值(39.5～44.2)也位于OIB范围内，说明岩浆可能来源于软流圈。
本区火山岩颜较深，新鲜面青灰、灰黑至深黑，斑状结构。斑晶总体含量少， 以橄榄石(5%～10%)和单斜辉石(2%～5%)为主，含少量斜长石。基质多为隐晶质，少量微晶质，微晶有单斜辉石、 橄榄石、 长石、磁铁矿等。橄榄石斑晶和捕虏晶蚀变现象极其普遍，常见熔蚀边，呈港湾状，部分或整体发生伊丁石化。辉石柱状，常呈聚斑晶的形式出现。火山岩多含大小不一的气孔，含量约10%～20%。
达里诺尔火山岩薄片的镜下特征(图6a, b)与本区火山岩之下的贝力克等早期熔岩台地火山岩(图6c, d)明显不同，前者斑晶少，主要是伊丁石化橄榄石和辉石，基质为隐晶质；而后者主要表现在斑晶明显分为大小两，暗示形成于两个世代，其中斜长石应为演化晚期结晶而成，基质已大量结晶为微晶质，微晶矿物多数清晰可辨，以细长针状和板状斜长石为主，镜下薄片观察为显晶质结构。
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