白志達(dá) 張進(jìn)奎 史志偉 李天元.

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083.

內(nèi)蒙古東部新生代火山活動(dòng)強(qiáng)度大，期次多，自始新世到全新世幾乎都有火山噴發(fā)。尤其是第四紀(jì)以來的火山活動(dòng)明顯受北東向構(gòu)造控制，北起諾敏河火山群，經(jīng)阿爾山柴河火山群、錫林浩特阿巴嘎火山群、烏蘭哈達(dá)火山群，南抵大同火山群并進(jìn)入汾渭地塹，構(gòu)成長(zhǎng)約1500km的北東向第四紀(jì)火山噴發(fā)帶(圖1)。該帶平行并緊鄰大興安嶺-太行山重力梯度帶展布(白志達(dá)等, 2012)。這條第四紀(jì)火山噴發(fā)帶(黃鎮(zhèn)國(guó)等, 1993)的噴發(fā)過程、形成機(jī)制對(duì)闡明大興安嶺-太行山重力梯度帶的形成以及中國(guó)東部第四紀(jì)地質(zhì)演化過程尤為重要(徐義剛和樊祺誠(chéng), 2015)。雖然近幾年對(duì)該帶第四紀(jì)火山的時(shí)空分布、火山類型、噴發(fā)過程以及環(huán)境等進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究(趙勇偉等, 2008; 白志達(dá)等, 2005, 2008, 2012; 王錫嬌等, 2012; 張進(jìn)奎等, 2019)，取得了一些進(jìn)展，但總體研究程度仍相對(duì)薄弱，究竟包含多少座第四紀(jì)火山或者有多少座廣義的活火山仍然是一個(gè)迷。隨著近年來調(diào)查研究的深入，不時(shí)有新的發(fā)現(xiàn)。尤其是有些上覆在新近紀(jì)玄武巖之上的第四紀(jì)火山巖，以往多被籠統(tǒng)的歸為新近紀(jì)火山巖。本文主要對(duì)該帶西南段集寧北部廣義的新近紀(jì)漢諾壩玄武巖中新識(shí)別出的第四紀(jì)輝騰錫勒火山群進(jìn)行簡(jiǎn)述，為研究?jī)?nèi)蒙古東部第四紀(jì)火山噴發(fā)帶乃至中國(guó)東部地殼深部結(jié)構(gòu)、新構(gòu)造活動(dòng)、環(huán)境及火山災(zāi)害預(yù)警研究提供新的資料。廣義的新近紀(jì)漢諾壩玄武巖(羅修泉和陳啟桐, 1990)，西起集寧，向北東延伸經(jīng)張北、圍場(chǎng)到赤峰一帶，分布面積約20000km2以上，構(gòu)成蒙古高原的南緣。漢諾壩玄武巖在集寧地區(qū)稱“集寧玄武巖”(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)，下部以堿性玄武巖與拉斑玄武巖交替堆積為特征，上部主體為拉斑玄武巖。輝騰錫勒火山群因上覆在廣義的漢諾壩玄武巖臺(tái)地之上，以往將其歸為新近紀(jì)漢諾壩玄武巖。尚未載入中國(guó)第四紀(jì)火山群名錄(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991; 劉嘉麒, 1999; 劉若新, 2000; 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局, 2004)。筆者2011年考察黃花溝地質(zhì)公園時(shí)發(fā)現(xiàn)該處火山，并初步確定屬第四紀(jì)火山(白志達(dá)等, 2011(1)白志達(dá), 譚琳, 譚慶偉. 2011. 內(nèi)蒙古察哈爾右翼中旗黃花溝地質(zhì)公園綜合考察報(bào)告)。2017、2018年進(jìn)行了較系統(tǒng)的調(diào)查，張進(jìn)奎(2019)完成了碩士學(xué)位論文。2019年對(duì)其火山噴發(fā)噴發(fā)序列，噴發(fā)方式、火山結(jié)構(gòu)類型、火山噴發(fā)物成因相序及不同火山之間的相互關(guān)系等又進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。

1 火山群基本特征

輝騰錫勒火山群位于蒙古高原南緣與陰山山脈北麓過渡區(qū)。處于內(nèi)蒙古中部烏蘭察布市卓資縣、察哈爾右翼中旗和后旗交界處的輝騰錫勒高山草原區(qū)?；鹕綐?gòu)造上屬大同-阿爾山-諾敏河第四紀(jì)火山噴發(fā)帶南段(圖1)。火山群坐落在太古宙變質(zhì)巖系、二疊紀(jì)花崗巖和新近紀(jì)漢諾壩玄武巖之上。平面上呈低洼的菱形臺(tái)地，四周為較高的山地，總面積約260km2(圖2)，為玄武質(zhì)火山。該火山群火山類型和數(shù)量較多，有一定規(guī)模，自成體系，其附近無(wú)較大地名，但以輝騰錫勒梁著名，故命名為“輝騰錫勒”火山群。

圖1 中國(guó)東北部晚第四紀(jì)火山群分布示意圖1-含全新世火山的第四紀(jì)火山群；2-晚第四紀(jì)火山群；3-輝騰錫勒火山群；4-主要區(qū)域斷裂(據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局, 2004)；5-地殼40km等深線；6-汾渭地塹；7-海洋、河流和湖泊；8-國(guó)界Fig.1 Distribution of Late Quaternary volcanoes in Northeast China1-Quaternary volcanic group with Holocene volcanoes; 2-Late Quaternary volcanic group; 3-Huitengxile volcanic group; 4-major regional faults (after Geological Survey Bureau of China, 2004); 5-40km depth contour of the crust; 6-Fenwei graben; 7-oceans, rivers and lakes; 8-national boundaries

該火山群中發(fā)育近百座第四紀(jì)火山(圖2)。大多數(shù)火山地貌形態(tài)保存基本完整?；鹕疆a(chǎn)物主要為一套堿性橄欖玄武巖，次為濺落堆積的熔結(jié)角礫(集塊)巖、降落堆積火山渣和基浪堆積的火山碎屑物。堿性玄武巖覆蓋在晚更新世坡積物和黃土之上?；鹕交顒?dòng)的時(shí)代為第四紀(jì)?；鹕交顒?dòng)的階段性明顯，早期為裂隙-中心式噴發(fā)，火山噴發(fā)物主要分布在東部，巖相類型為溢流相熔巖流和濺落堆積相(長(zhǎng)垣狀濺落堤)；中期主要形成“地池式”和瑪珥式火山，火山數(shù)量最多，呈北東向和北西向串珠狀分布?；鹕蕉逊e物遍布全區(qū)，火山形貌保存較完整，火口呈特征的圓形或橢圓形，大部分積水成湖，當(dāng)?shù)亓?xí)稱“九十九眼泉”或“海子”。晚期火山活動(dòng)范圍明顯縮小，僅局限在玻璃腦包和明珠腦包等地，以熔漿的溢流為主，形成結(jié)構(gòu)完整的玄武質(zhì)盾片狀火山(Browneetal., 2017)。

圖2 輝騰錫勒第四紀(jì)火山群地質(zhì)略圖1-全新世沖積物；2-晚更新世第三期含巨晶玄武巖；3-晚更新世第二期堿性玄武巖；4-晚更新世第一期堿性玄武巖；5-漢諾壩拉斑玄武巖；6-集寧群變質(zhì)巖系；7-二疊紀(jì)花崗巖；8-濺(降)落火山錐；9-“地池”式火山口；10-瑪珥式火山；11-性質(zhì)不明海子；12-殘留火山濺落堆；13-塌陷坑；14-濺落堤；15-熔巖流流向Fig.2 Geological sketch map of Quaternary volcanic cluster in Huitengxile1-Holocene alluvium; 2-the third stage megacryst basalt of the Late Pleistocene; 3-the second stage alkali basalt of the Late Pleistocene; 4-the first stage alkali basalt of the Late Pleistocene; 5-Hannuoba tholeiite; 6-metamorphic rock series of Jining group; 7-Permian granite; 8-Spatter (Falling) cone; 9-“Dichi-type” crater; 10-Maar volcano; 11-“Haizi” of unknown nature; 12-residual spatter pile; 13-collapse pit; 14-spatter rampart; 15-the flow direction of lava flow

2 火山噴發(fā)時(shí)代與期次

火山噴發(fā)具體時(shí)代的確定，同位素測(cè)年是最直接的方法，但對(duì)晚更新世以來噴發(fā)的火山巖精確的測(cè)年樣品常難獲得，火山巖本身采用不同測(cè)年方法都有一定局限性。本文主要依據(jù)火山地質(zhì)特征確定相對(duì)噴發(fā)時(shí)代，然后據(jù)火山形貌特征、結(jié)構(gòu)組成以及火山錐體的風(fēng)化降解程度等劃分火山噴發(fā)期次。地層的疊置關(guān)系是確定地質(zhì)體相對(duì)時(shí)代的直接證據(jù)。在輝騰錫勒旗槍海子西南側(cè)公路旁發(fā)現(xiàn)堿性橄欖玄武巖直接覆蓋在黃土層之上(圖3)。黃土與玄武巖接觸處發(fā)育厚約1～3cm的磚紅色烘烤層。該黃土層呈黃褐色，發(fā)育垂直節(jié)理，含有Myospalax fontanieri等動(dòng)植物化石。古土壤熱釋光測(cè)年和14C測(cè)年結(jié)果分別為8×104～3.5×104a和2.3×104±1500a(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)，屬上更新統(tǒng)馬蘭組。輝騰錫勒玄武巖覆蓋在馬蘭組黃土之上，表明火山形貌相對(duì)完好的這套火山巖屬第四紀(jì)火山活動(dòng)產(chǎn)物，且主體應(yīng)為晚更新世。輝騰錫勒火山群的火山巖與漢諾壩玄武巖還有較多差異。漢諾壩期雖是中國(guó)東部新生代火山活動(dòng)的高潮期，但由于噴發(fā)時(shí)代相對(duì)較早，遭受風(fēng)化剝蝕也強(qiáng)，其火山口及火山錐都被剝蝕的蕩然無(wú)存，也很少能找到近火口相的濺落或降落堆積火山碎屑巖。以往研究表明漢諾壩玄武巖之上分布的火山錐或火山口，基本都是第四紀(jì)火山(白志達(dá)等, 2012)。輝騰錫勒火山地貌形態(tài)保存尚好，應(yīng)屬第四紀(jì)火山。就第四紀(jì)火山而言，火山的形貌特征也能反映火山噴發(fā)的相對(duì)序次。在風(fēng)化剝蝕作用下，形成時(shí)代不同的火山，其錐體形態(tài)常會(huì)發(fā)生不同程度的變化。一般來說，噴發(fā)時(shí)代越新，火山錐降解程度越低，火山機(jī)構(gòu)保存越完整(魏海泉等, 1999; 趙勇偉等, 2008; 白志達(dá)等, 2012; Singh and Bartlett, 2018)。如錐體表面隨時(shí)間的推移多出現(xiàn)深度不同的沖蝕溝、錐體高度逐漸變低、坡度變緩，甚至錐體消失(張進(jìn)奎等, 2019)。在內(nèi)蒙古中東部第四紀(jì)火山中，火山錐體降解程度與火山噴發(fā)時(shí)代具有明顯的線性關(guān)系。形成于晚更新世以前的火山，其錐體均遭受較強(qiáng)的剝蝕，許多僅殘留錐體根部的濺落或降落堆積物，地貌標(biāo)志已不明顯?；鹕藉F體形態(tài)較清晰的火山基本都是晚更新世以來形成的(趙勇偉等, 2008; 白志達(dá)等, 2012)。輝騰錫勒火山的地貌特征明顯，火山結(jié)構(gòu)完整，表明其噴發(fā)時(shí)代應(yīng)為晚更新世。玄武巖杏仁體的發(fā)育與否也是間接判別噴發(fā)時(shí)代的巖石學(xué)標(biāo)志之一。以往研究發(fā)現(xiàn)晚更新世晚期和全新世玄武巖幾乎不發(fā)育杏仁體，而時(shí)代較老的玄武巖則杏仁體發(fā)育(白志達(dá)等, 2008)，這可能是火山噴發(fā)期與噴發(fā)期后熱液活動(dòng)存在一定時(shí)差所為，許多火山熱液礦床的成礦期總是滯后成巖期一段時(shí)間也是這種時(shí)差存在的一種佐證。輝騰錫勒地區(qū)新近紀(jì)漢諾壩期主要為一套拉斑玄武巖，玄武巖杏仁狀構(gòu)造發(fā)育。輝騰錫勒第四紀(jì)火山巖主要是堿性橄欖玄武巖，巖石含二輝橄欖巖包體和輝石、歪長(zhǎng)石巨晶，氣孔發(fā)育，但很少見杏仁體。

圖3 公路邊玄武巖與晚更新世黃土接觸關(guān)系Fig.3 The contact relation between basalt and Late Pleistocene loess near the highway

根據(jù)火山及噴發(fā)產(chǎn)物之間的覆蓋關(guān)系，進(jìn)一步可大致分為早、中、晚三個(gè)噴發(fā)時(shí)期。早期：主要為裂隙式和裂隙-中心式噴發(fā)，主要表現(xiàn)為濺落堤和殘留的濺落錐根部堆積，盾片狀火山上已形成深切的放射狀溝谷，以東南隅的三蓋腦包火山為代表(圖2)，該火山上已發(fā)育特征的放射狀沖溝，噴火口周圍僅殘留少量濺落堆積。中期是火山活動(dòng)的主要時(shí)期，火山噴發(fā)方式為中心式，形成眾多的“地池式”和瑪珥式火山，火山產(chǎn)物覆蓋在早期玄武巖之上(圖2)。晚期火山噴發(fā)方式以巖漿溢流為主，形成典型的盾片狀火山，以玻璃腦包火山為代表?；鹕揭?guī)模較大，濺落錐與火口保存尚好，盾片狀火山上基本不發(fā)育沖蝕槽。噴溢的玄武巖覆蓋在早、中期玄武巖之上。個(gè)別注入“地池”和瑪珥式火口(圖2)。

上述地層的疊置關(guān)系、火山形貌特征、風(fēng)化剝蝕程度以及巖石特征等表明，輝騰錫勒屬第四紀(jì)火山群，與新近紀(jì)噴發(fā)的漢諾壩玄武巖截然不同。

3 火山類型

火山類型反映了火山噴發(fā)的物理?xiàng)l件。不同劃分標(biāo)準(zhǔn)，可劃分出不同的類型(Williams and McBirney, 1979)。輝騰錫勒第四紀(jì)火山群火山數(shù)量較多，噴發(fā)旋回性明顯。火山噴發(fā)方式以溢流為主，次為巖漿弱爆發(fā)和射汽-巖漿爆發(fā)。依據(jù)噴發(fā)方式、火山形態(tài)和火山的結(jié)構(gòu)組成特征，該火山群的火山可分為裂隙式和中心式。裂隙式火山以濺落堤的發(fā)育為標(biāo)志。中心式火山包括盾片狀火山、“地池式”火山和瑪珥式火山。關(guān)于“地池式”火山，是在阿爾山火山群內(nèi)相對(duì)于“天池”火山而提出的(白志達(dá)等, 2005)。所謂“地池式”火山，火口周圍發(fā)育近火口相的濺落堆積，這標(biāo)志著火口的存在，其上又被熔巖覆蓋，但錐體不明顯，火口清晰，火口總體低于當(dāng)?shù)氐仄矫?，又多積水成湖，故稱“地池”式火山。火山活動(dòng)規(guī)模小，其噴發(fā)方式和規(guī)模不同于夏威夷式火山，也有別于斯通博利式火山。地池式火山開始活動(dòng)多表現(xiàn)為弱的爆發(fā)，形成少量濺落堆積，在尚未構(gòu)成明顯錐體時(shí)，活動(dòng)方式轉(zhuǎn)為熔漿的溢流，熔漿從火口向周圍漫溢，覆蓋在濺落堆積物上，隨著巖漿涌出趨緩，直至停息，在火口之上形成低緩的熔巖穹丘(或稱熔巖帳篷)，最后隨火山通道內(nèi)巖漿的冷卻收縮，使火口中巖漿被抽空，造成熔巖“帳篷”塌陷，形成形態(tài)相對(duì)規(guī)則的“地池”式火口。故本文將這種規(guī)模小，又不同于其它類型的火山仍稱“地池”式火山。這是一客觀的火山地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)其成因機(jī)制還有待深入研究。本文仍是拋磚引玉，希望更多火山學(xué)者去研究其噴發(fā)機(jī)制。

圖4 變電站濺落和降落堆積物剖面(上部)Fig.4 The section of sputtering and falling deposits near the electric substation

3.1 裂隙式火山

分布在火山群東部，裂隙通道表現(xiàn)為北東向帶狀展布的濺落堤。出露長(zhǎng)約4.2km，北東端被晚期玻璃腦包盾片狀火山玄武巖覆蓋。寬約60～150m，相對(duì)高度約20m(圖2)。濺落堤主要由濺落堆積的磚紅色熔結(jié)集塊巖和熔結(jié)角礫巖組成(圖4)，脊部堆積厚度大，向兩側(cè)逐漸減薄。上部堆積物中可見夾有薄層降落堆積的火山渣和火山灰(圖4)，反映爆發(fā)強(qiáng)度具有階段性變化。濺落堤堆積物脊部產(chǎn)狀近水平，兩側(cè)向外緩傾，總體呈拱形。熔結(jié)集塊巖的熔結(jié)程度(曹園園等, 2013)變化大，強(qiáng)熔結(jié)集塊巖具有流動(dòng)痕跡，多見包卷大量火山渣，反映塑性巖漿團(tuán)塊、熔巖餅和火山彈堆積在斜坡后，在重力作用下發(fā)生過二次流動(dòng)搬運(yùn)。濺落堤以外為溢流相堿性橄欖玄武巖，由多個(gè)巖流單元構(gòu)成，熔巖覆蓋在基底巖石之上。

3.2 中心式火山

輝騰錫勒火山群中心式噴發(fā)最為發(fā)育，火山數(shù)量多，規(guī)模不一，形態(tài)各異(圖2)。主要包括較大的盾片狀火山、低緩的“地池式”火山和瑪珥式火山，以地池式火山最為發(fā)育。

盾片狀火山 主要為晚期噴發(fā)的產(chǎn)物，均為單成因火山(魏海泉等, 1999)，包括玻璃腦包、明珠腦包和羊圈腦包火山，以玻璃腦包最具代表性(圖2)?；鹕叫螒B(tài)完整，總體呈橢圓形熔巖盾片，短軸直徑約1720m，長(zhǎng)軸直徑為5667m，熔巖盾片坡角為6°～15°，相對(duì)高度為265m。火口位于山頂，形態(tài)近圓形，直徑約260m。火口深度為14m，呈淺碗狀，噴火口直徑約為100m。原有積水，形成“火口天池”，現(xiàn)積水的痕跡仍然清晰，最低處也見少量殘留水體，具當(dāng)?shù)厝朔Q，由于近年來風(fēng)電的建設(shè)和局部氣候的變化，較多的“海子”趨于干涸，這個(gè)“天池”也基本干涸?；鹂谥車鸀楹笃趪娙綖R落堆積的磚紅色熔結(jié)集塊巖，構(gòu)成濺落錐(Némethetal., 2003)。盾片體由含二輝橄欖巖包體和輝石巨晶的堿性玄武巖組成，熔巖流類型主體為結(jié)殼熔巖(Andersonetal., 1999)。該火山的玄武巖覆蓋在周圍的濺落堤和瑪珥式火山之上(圖2)。

“地池”式火山 該類火山最為發(fā)育(圖2)，其特點(diǎn)是火山錐地貌上不明顯，火口低于當(dāng)?shù)氐仄矫妫瑸樨?fù)地形，火口直徑一般為100～350m，小者僅幾十米?；鹂谏疃纫话?5～25m，多數(shù)火口底平緩，形態(tài)上酷似瑪珥式火山，通常也積水成湖，故常被誤認(rèn)為是瑪珥式火山。有些呈漏斗狀火口，內(nèi)緣坡度陡至30°～55°，深度可達(dá)60m。鑒別火山類型最直接、最可靠的標(biāo)志是噴發(fā)物的類型，瑪珥式火山是射汽-巖漿爆發(fā)的產(chǎn)物，低緩的火山錐由基浪堆積物構(gòu)成，堆積物主要是由基底巖石碎屑和巖漿碎屑組成的火山砂，以異常發(fā)育的平行層理、低角度交錯(cuò)層理以及層理下陷等構(gòu)造為特征(Cas and Wright, 1987; White and Ross, 2011; Lorenz, 2007; 徐德兵等, 2005)。本區(qū)地池式火山雖然形態(tài)上與瑪珥式火山相似。但不發(fā)育射汽-巖漿爆發(fā)的基浪堆積物，而堆積物是巖漿弱爆發(fā)的濺落堆積熔結(jié)集塊巖和少量降落堆積的粗火山渣，火山碎屑物之上覆蓋的是熔巖流，故不屬瑪珥式火山，可稱“地池”式火山。如大浪刷海子北東“地池式”火山，低緩錐體下部主要為濺落、降落的火山渣，上部為熔巖流(圖5)。又如外事度假村東南邊“地池式”火山(圖6)?；鹂诮鼒A形，直徑約180m，深約40m，由采石場(chǎng)施工揭露的低緩錐體剖面顯示，下部為玄武巖。中部主要為降落、濺落堆積的火山碎屑物，其中濺落堆積的集塊級(jí)熔巖餅、熔巖團(tuán)塊和塑變的火山彈含量很高。頂部又被熔巖流覆蓋。熔巖流范圍也很小，長(zhǎng)度多不超過2km，從整個(gè)火山的噴發(fā)規(guī)模來看，與斯通博利式和夏威夷式噴發(fā)都有明顯區(qū)別?；鹕絿姲l(fā)以溢流為主，火山碎屑堆積很少，噴發(fā)物的體積很小，火山活動(dòng)的階段性或韻律性不明顯，活動(dòng)的時(shí)限很短，現(xiàn)存的火口可能是原火口之上的熔巖穹丘塌陷的結(jié)果。

圖5 大浪刷海子北東“地池式”火山剖面圖1-變質(zhì)巖基底；2-火山渣；3-熔巖流；4-沉積沙泥Fig.5 The section of “Dichi-type” volcano in Dalangshua Haizi1-metamorphic basement; 2-volcanic cinder; 3-lava flow; 4-sand and mud deposits

圖6 外事度假村“地池式”火山剖面圖1-堿性玄武巖；2-火山碎屑物；3-水體Fig.6 The section of “Dichi-type” volcano in foreign affairs resort1-alkali basalt; 2-pyroclastics; 3-water

瑪珥式火山 瑪珥式火山是由射汽或射汽-巖漿爆炸作用所產(chǎn)生的基浪堆積物構(gòu)成的火山類型，火口積水成湖后，又稱瑪珥湖(劉嘉麒, 1999; 儲(chǔ)國(guó)強(qiáng)和劉嘉麒, 2018; 白志達(dá)等, 2006)。內(nèi)蒙古中東部的瑪珥式火山較多(王錫嬌等, 2012; 張進(jìn)奎等, 2019)。反映射汽-巖漿爆發(fā)是內(nèi)蒙東部第四紀(jì)火山噴發(fā)帶的主要活動(dòng)方式之一。輝騰錫勒火山群眾多海子，形態(tài)雖像瑪珥式火山，但多數(shù)為地池式火山。代表性瑪珥式火山有大浪刷海子、大賈家海子和西堿海子等(圖2)。如西堿海子火山，位于火山群南側(cè)，低矮的火山錐體半徑約800m，相對(duì)高度約10m。錐體頂部被玄武巖覆蓋。火口呈橢圓形，長(zhǎng)、短軸直徑分別為750m和580m，深約30m?；鹂趦?nèi)壁可見基浪堆積物的局部剖面，主要為褐黃色火山砂，火山砂成分為基底變質(zhì)巖碎屑和玄武質(zhì)巖漿碎屑，玄武質(zhì)火山渣的含量變化較大，剖分層可達(dá)60%～70%，可見涌浪堆積的平行層理和斜層理(圖7)。大浪刷海子是該火山群內(nèi)最大的瑪珥湖，火口直徑約1200m，湖水也基本干涸，僅殘留少量水體，露出的火口底部異常平坦，其東南側(cè)見零星出露的基浪堆積物。

圖7 西堿海子瑪珥火口內(nèi)緣基浪堆積Fig.7 Base-surge deposits at the inner rim of the Maar crater of Xijian “Haizi”

4 火山噴發(fā)過程

輝騰錫勒火山群火山類型較多，火山活動(dòng)大體可分為三個(gè)噴發(fā)階段。第一階段早期主要沿北東向基底斷裂噴溢，形成裂隙式火山。晚期隨著活動(dòng)強(qiáng)度的減低以及巖漿供給的減少，由線形噴溢收縮為點(diǎn)式噴發(fā)，形成三蓋腦包盾片狀火山。第二階段是火山群活動(dòng)的鼎盛時(shí)期，火山產(chǎn)物遍布火山群，在北東和北西向斷裂的控制下，形成眾多的地池式火山和瑪珥式火山?；鹕交顒?dòng)首先是巖漿的溢流和弱爆發(fā)，有些火山是先弱爆發(fā)后溢流，而另一些火山則是表現(xiàn)先溢流后弱爆發(fā)。形成地池式火山后火山活動(dòng)有短暫的停息。隨后火山再次活動(dòng)時(shí)在部分地池火口下由于水與巖漿相互作用發(fā)生射汽-巖漿爆發(fā)，形成基浪堆積的瑪珥式火山。隨著水的耗盡和巖漿溢出率的提高，射汽-巖漿爆發(fā)作用被抑制，火山活動(dòng)又轉(zhuǎn)變?yōu)閹r漿的噴溢，玄武巖覆蓋在基浪堆積物之上。第三階段火山活動(dòng)明顯減弱，僅有幾個(gè)中心式噴發(fā)，形成如玻璃腦包的盾片狀火山?；鹕交顒?dòng)首先是熔漿的溢流，當(dāng)巖漿供給不足以及噴發(fā)后期巖漿中揮發(fā)分不斷聚集時(shí)，火山活動(dòng)轉(zhuǎn)為弱爆發(fā)的濺落式堆積，形成小規(guī)模的濺落火山錐。最后由于滯留在火山通道中的巖漿冷卻固結(jié)，堵塞火山通道，使火山活動(dòng)結(jié)束。

由上所述，輝騰錫勒火山群火山活動(dòng)經(jīng)歷了早期的裂隙式和裂隙-中心式噴發(fā)、中期的中心式巖漿噴溢和射汽-巖漿爆發(fā)到晚期的巖漿溢流及弱爆發(fā)的演化過程。反映了火山巖漿的聚集上升、停息以及巖漿與水相互作用的變化過程。

5 討論

圖8 輝騰梁海子航拍圖Fig.8 Aerial view of Huitengliang “Haizi”

輝騰錫勒火山群是從漢諾壩玄武巖臺(tái)地之上解體出的第四紀(jì)火山群。屬大同-阿爾山-諾敏河第四紀(jì)火山噴發(fā)帶。該噴發(fā)帶內(nèi)不同火山群都具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，且絕大多數(shù)存在全新世火山，亦即存在廣義的活火山。依據(jù)地質(zhì)和火山形貌特征，初步確定輝騰錫勒火山群的噴發(fā)時(shí)代為第四紀(jì)，且主體為晚更新世，但缺乏同位素年齡的約束，具體活動(dòng)時(shí)限及噴發(fā)周期性不清。是否存在更新的火山還有待進(jìn)一步研究。如晚期的玻璃腦包火山，火山地貌完好，剝蝕降解程度低，盾片狀錐體上不發(fā)育侵蝕溝槽。據(jù)當(dāng)?shù)啬撩窠榻B，每年冬季當(dāng)火山四周都積聚厚厚冰雪時(shí)，其火口處不會(huì)積雪結(jié)冰，還會(huì)有熱氣不斷冒出，表明該火山可能仍有一定活動(dòng)性。這是值得關(guān)注的信息，對(duì)了解新構(gòu)造活動(dòng)、環(huán)境及災(zāi)害預(yù)警有重要的意義。另外，在集寧、張北、圍場(chǎng)、赤峰一帶分布面積約兩萬(wàn)多平方千米的廣義新近紀(jì)漢諾壩玄武巖臺(tái)地上，高精度火山噴發(fā)序列的建立還有待完善，區(qū)域上是否還有第四紀(jì)玄武巖甚至全新世火山是火山地質(zhì)學(xué)家和地球物理學(xué)家值得關(guān)注的重要課題之一。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)輝騰錫勒火山群內(nèi)的海子(小湖泊)至少有140多個(gè)。形態(tài)大多數(shù)近圓形，在空中俯視尤為清晰(圖8)。初步調(diào)查確定有些是火口湖，有些是塌陷坑，但多數(shù)成因不明，可能還有其它成因(如冰蝕湖等)，對(duì)其深入研究的意義不言而喻。由于研究程度所限，本文對(duì)多數(shù)海子的成因注明不清(圖2)。望有興趣的地質(zhì)學(xué)家進(jìn)行深入探究，為新構(gòu)造活動(dòng)、環(huán)境與災(zāi)害的預(yù)警研究提供更多基礎(chǔ)性資料。

6 結(jié)論

由上所述，可獲得如下結(jié)論：

(1)輝騰錫勒火山群是在新近紀(jì)漢諾壩玄武巖臺(tái)地中新解體確定的第四紀(jì)火山群。地質(zhì)特征和火山形貌特征表明，其主要噴發(fā)期為晚更新世，可進(jìn)一步分為早、中、晚三個(gè)噴發(fā)階段。這為研究蒙古高原南部和中國(guó)東部地殼深部結(jié)構(gòu)及其活動(dòng)性提供了又一個(gè)天然窗口。

(2)火山噴發(fā)物主要為堿性橄欖玄武巖，次為濺落、降落堆積的火山碎屑物(巖)和基浪堆積的火山砂?；鹕筋愋桶严妒胶椭行氖健Ｔ缙跒榱严妒胶土严?中心式噴溢；中期形成中心式“地池”式和瑪珥式火山，這些火口大部分積水成湖，當(dāng)?shù)亓?xí)稱“海子”或“九十九眼泉”，是重要的旅游資源；晚期形成規(guī)模較大的盾片狀火山。

(3)早期火山作用為沿裂隙的巖漿噴溢；中期為中心式巖漿噴溢和射汽-巖漿爆發(fā)；晚期為中心式巖漿噴溢；火山作用方式的變化反映了火山活動(dòng)經(jīng)歷了巖漿聚集上升、噴溢爆發(fā)、噴發(fā)間歇以及巖漿與水相互作用的復(fù)雜過程。