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内蒙古诺敏河火山区

1. 构造背景

诺敏河-奎勒河火山区地处大兴安岭北段,位于呼伦贝尔市东部鄂伦春自治旗境内。中生代该地区在大兴安岭隆起的背景下,发育有强烈的岩浆活动,以中酸性的岩浆侵位和喷发为主。在新生代中国东部大陆整体处于拉张构造环境,日本海弧后盆地和中国东部裂谷系拉张的背景下,大兴安岭山体发生强烈隆升,并伴生有频繁的玄武质岩浆喷发活动。该地区地层主要为侏罗纪、白垩纪火山岩系,其次为新生代地层。侵入岩主要为燕山早期二长花岗岩;火山岩分布广泛,以中生代酸性火山岩分布最广,新生代火山岩主要为碱性玄武岩。

诺敏河-奎勒河火山区火山产物以熔岩流为主,呈片状分布,根据野外调查确认火山25座,熔岩流分布面积约600km2


诺敏河火山地质图(引自赵勇伟等,2013

2. 喷发时代

早更新世玄武岩:主要分布于北区的诺敏河果楞奇附近,以及奎勒河宜里,火山产物主要是熔岩流,具有以下特点:熔岩流找不到明显的火山源头;熔岩流构成河流的二级阶地,表面已经被厚层的河流冲积物覆盖,多被开垦为农田;熔岩流不但被大的河流分割,也被更多的小型河流深度侵蚀切割为小的块体;玄武岩风化较严重,具球状风化特点。

中更新世火山产物在北区的诺敏河、奎勒河流域均有大量分布,占据着第四纪以来火山生成物的主体。

晚更新世火山产物:主要分布在毕拉河河谷附近厚层熔岩流的中-低层位,推测分布面积约150 km2。这一时期产物具有以下特点:火山锥风化程度相对较弱,火口较深、内壁较陡,锥体顶部仍保存较完整的溅落锥;熔岩流风化程度较弱,其上只有薄层土壤覆盖;熔岩流侵占河道,未被河流侵蚀切割。

全新世火山:北区毕拉河上游的马鞍山、达来滨湖通以及达来毕诺熔岩流属于全新世火山产物,推测毕拉河下游河谷上部层位熔岩流也属全新世产物,覆盖面积约100-150km2

根据火山活动期次可以恢复研究区火山活动历史如下:早更新世时期诺敏河和奎勒河流域最先开始第四纪火山活动,这一时期火山活动强度不大,熔岩产出量不高,熔岩流分布在少数河谷中。中更新世时,大兴安岭地区火山活动趋强,无论是火山数量还是熔岩产量都占第四纪以来火山产物总量的1/2以上,火山产物既有火山锥又有熔岩流,这一时期的熔岩流分布范围广泛,产物遍布大的河流流域,构成了整个火山区的雏形。晚更新世时期火山活动趋弱,火山产物占总量比例最低,火山活动范围缩小,只局限于小范围区域。进入全新世,在继承晚更新世火山活动区域的基础上,火山活动又进入另一个高峰期,爆破式喷发造就多座较大的火山碎屑锥,熔岩流分布广泛。

3. 喷发类型

区内火山按照火山作用方式不同,可分为爆破式和溢流式两种火山喷发方式。爆破式喷发产物按照爆破强度和方式分为低强度岩浆爆发形成的粗粒火山碎屑堆积、高强度岩浆爆发形成的细粒火山碎屑堆积。溢流式喷发形成的火山产物主要是熔岩流,其中包括渣状熔岩,结壳熔岩,块状熔岩等,其中还发育有大量独特的熔岩构造。溢流式喷发产物主要是熔岩流,研究区内熔岩类型多样,结壳熔岩和渣状熔岩分布面积较广,另外在个别地方还发育块状熔岩。熔岩在流动及冷却过程中形成喷气锥、熔岩冢、熔岩挤入构造、柱状节理等地质现象。

爆破式火山喷发有两种喷发类型:斯通博利型喷发、强斯通博利型喷发,产生不同类型的碎屑堆积物。溢流式喷发产物组成盾形火山和熔岩流。

斯通博利型

以低强度岩浆爆发形成的碎屑为主要特征,喷发形成的火山锥一般都是复式碎屑锥,溅落锥叠置于降落锥之上。碎屑集中在火口附近分布,构成火山碎屑锥。其中的降落锥主要由火山渣、火山弹、熔岩饼组成,有时还有薄层熔岩流分布其中。火山碎屑粒度较粗,以1~5cm为主。碎屑锥顶部的溅落锥由弱爆破下的火山弹、熔岩饼及少量熔岩等在高温下重新焊结在一起,形成熔结集块岩和碎屑熔岩。火山锥的整体结构反映出火山由初期低强度的爆破式喷发向后期溢流式喷发过渡的过程。

强斯通博利型

这种喷发以高强度岩浆爆发为主要特征,形成的细粒火山碎屑,这种碎屑气孔构造非常发育,粒级较小,一般2-10mm的火山砾及2mm以下的火山灰,与斯通博利式型喷发碎屑相比,粒径小得多。火山碎屑总体上呈松散堆积状态,组成火山碎屑锥和空降火山碎屑席,这种喷发形成比斯能博利型火山更大的锥体,降落锥表层火山砾呈面状平行于锥体斜坡面分布,火山周围分布有面积较广的与火山锥同期形成的火山碎屑席。根据火山产物推测火山喷发时火口之上形成了持续时间较长的高度较高的喷发柱,火山碎屑随之上升到高空,最后降落在火山锥及周围广大范围内,形成火山碎屑锥和空降火山碎屑席。

地球代学特征

诺敏河-奎勒河玄武岩属于钾质系列碱性玄武岩,主要类型为碱玄岩和碧玄岩。∑REE223.6-345.8g/g,大部分样品(La/Yb)N介于21.6-41.9之间,散布范围较宽。δEu0.84-0.96,呈弱的负异常。玄武岩不相容元素原始地幔配分曲线呈现特征性的BaSr高正异常,NbTaSrSmLa微弱正异常,ThUZrHf微弱负异常。曲线的坡度相对较陡,显示出强不相容元素与弱不相容元素间较高程度的分异。MgOCrCoNi都显示出相同的线性正相关。MgO与(La/YbN值表示出弱的正相关。不相容元素如RbBaThULaSrNdPbNb都呈良好的线性相关关系,REE配分曲线及不相容元素原始地幔配分曲线介于汉诺坝玄武岩与五大连池玄武岩。

4. 喷发灾害

综合地质及地化证据表明,研究区内软流圈及岩石圈是岩浆的主要来源,目前该地区地幔和地壳结构有利于岩浆的生成与喷发,因此未来研究区有可能再次发生火山喷发。通过对研究区火山产物分析,推测未来主要火山灾害由火山喷发空降碎屑物、熔岩流、火山喷发气体造成。

参考文献:

赵勇伟,2010. 大兴安岭第四纪火山地质与地球化学研究. 博士论文

赵勇伟, 樊祺诚, 白志达, 隋建立, 2013. 大兴安岭诺敏河-奎勒河地区第四纪火山活动研究. 中国科学:地球科学, 1464-1473.