相山火山盆地西北部打鼓頂期火山機構研究

陳瀚之，姜勇彪，周萬蓬，曾 濤，蔣振頻

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相山火山盆地西北部打鼓頂期火山機構研究

陳瀚之，姜勇彪，周萬蓬，曾 濤，蔣振頻

燕山運動中期相山盆地火山活動頻繁，按巖漿活動序次可分為打鼓頂期和鵝湖嶺期兩個旋回。早期旋回形成的打鼓頂組火山巖主要出露于盆地的西北緣，由于受晚期巖漿活動破壞和火山巖的覆蓋，打鼓頂期的火山活動特征、火山機構分布至今沒有統(tǒng)一的認識。筆者在遙感解譯的基礎上，通過野外地質調查，對打鼓頂組熔巖的分布與產(chǎn)狀以及火山碎屑巖與角礫的分布進行統(tǒng)計，并結合已有的鉆孔資料分析，推測打鼓頂期古火山口、火山通道等火山機構的分布，進而分析其噴發(fā)模式，初步判定其屬于普林尼裂隙式噴發(fā)。

相山火山盆地；打鼓頂期；火山機構；流紋英安巖；火山角礫

相山火山盆地是我國重要的鈾多金屬礦產(chǎn)地之一，其鈾多金屬礦床主要賦存于火山巖、次火山巖及盆地邊緣基底變質巖系中。前人的研究表明，相山火山盆地存在兩個旋回的火山活動，早期(打鼓頂期)噴發(fā)形成流紋英安巖；晚期(鵝湖嶺期)為中心式噴發(fā)，形成一套酸性的碎斑熔巖。每個旋回的特點總體上是由沉積到爆發(fā)再到噴溢式侵出[1]。自上世紀中葉發(fā)現(xiàn)鈾礦以來，相山火山盆地經(jīng)歷了近60年的研究，前人在成礦熱液，成礦物質來源、成礦模式、火山侵入雜巖的年代學、構造對礦化的影響，以及成礦作用機制等方面做了深入細致的研究[2-9]，對盆地內的火山機構也曾開展過專題研究。目前，對鵝湖嶺期火山機構(主火山口等)的研究有了較為統(tǒng)一的認識。由于遭受晚期火山活動的破壞、覆蓋及次火山巖的侵入，對打鼓頂期古火山機構、火山活動類型等的認識有較大分歧。本文通過野外實測以及鉆孔數(shù)據(jù)分析，根據(jù)火山熔巖和火山碎屑巖巖性、產(chǎn)狀及地形、地貌等特征推測火山機構，并結合遙感圖像解譯對打鼓頂期火山通道進行驗證，期望進一步加深對打鼓頂期火山機構的認識。

1 區(qū)域地質概況

相山火山盆地位于紹興-江山-萍鄉(xiāng)縫合帶南側，區(qū)域上受北東向德興-遂川深斷裂與北北東向宜黃-安遠深斷裂的交匯控制。區(qū)內構造運動和巖漿活動頻繁，經(jīng)歷了格林威爾期(晉寧期)、加里東期、海西-印支期造山作用，至燕山中期古太平洋板塊向歐亞大陸板塊強烈俯沖，在東亞大陸產(chǎn)生了廣泛的巖漿活動[10]，NEE向的贛杭構造火山巖帶就是在這種背景下形成的。相山火山盆地處于該火山巖帶的西南端。晚白堊世-古近紀發(fā)生的地殼伸展(減薄)活動，強烈的構造-巖漿-成礦作用，其地球動力學背景可能是地幔物質上涌的地幔柱活動[11]。

前人研究表明，相山火山活動具有明顯的旋回性和多階段性特征[12-14]。早白堊世，受古太平洋板塊俯沖相關的活動大陸邊緣構造-巖漿作用影響,德興-遂川斷裂中段右旋走滑拉分，在北東東向潭港-相山復式背斜核部復活了基底斷裂構造，形成呈近東西向展布的打鼓頂期流紋英安巖噴出帶[15]，緊隨其后的鵝湖嶺期中心式巖漿噴發(fā)，形成酸性火山熔巖(碎斑熔巖)，后期發(fā)生中心式火山塌陷，形成了火山盆地周緣一系列的環(huán)狀斷裂及火山巖內的離張斷裂。晚階段的次火山巖漿沿斷裂上侵，形成中酸性巖墻和基性脈巖[15]，由此構成了一個大的火山噴發(fā)旋回。

2 打鼓頂期火山巖分布及其特征

2.1 火山熔巖(流紋英安巖)

相山火山盆地打鼓頂組流紋英安巖為紫紅色，呈斑狀結構、流紋構造，斑晶含量約為15%～25%，主要由長石和少量石英、黑云母組成，有較明顯的紋理，并含有極少量的漿屑。

恢復打鼓頂組的火山通道位置，對研究火山機構形成機理及演化過程有重要的參考作用。由于鵝湖嶺期火山活動及后期構造的破壞，打鼓頂期的火山活動形跡被晚期碎斑熔巖所掩蓋。本次研究在收集分析已有鉆孔資料的基礎上，以流紋英安巖為對象，對打鼓頂組火山機構進行解析。根據(jù)收集到的鉆孔資料，整理出打鼓頂組流紋英安巖的底界標高和厚度等數(shù)據(jù)，在Surfer軟件平臺上制作流紋英安巖底板等高線圖(圖1)和等厚圖(圖2)。通過分析底板等高線圖和等厚圖來研究打鼓頂期火山噴發(fā)前的古地貌、熔巖流動方向等信息，并依此推測火山口位置，恢復打鼓頂組火山機構。

由于熔巖流動受重力影響，流紋英安巖的底板等高線圖(圖1)大致可以反映出打鼓頂期火山活動前研究區(qū)域內的基本地貌。依照等值線分布可以看出，研究區(qū)域內總體呈西北高、東南低的趨勢。其中，東南部靠近相山盆地內側的等高線顯示流紋英安巖底部深度較大，且等高線分布密度較低，表明該區(qū)域早期地勢較為平坦；游坊-鄒家山-石洞一線等高線分布密集，顯示古地勢陡峻，與北東向鄒石斷裂的位置相當，揭示鄒石斷裂形成時間早于火山活動期。鉆孔顯示區(qū)域內打鼓頂組流紋英安巖底部最深處為-1044.422m，也在該條帶上。

打鼓頂組流紋英安巖等厚圖(圖2)顯示，厚度等值線在湖溪-書塘-鄒家山之間區(qū)域較為密集，且厚度大，最厚825m處也出現(xiàn)在該區(qū)域。與底板等高線相同，游坊-鄒家山-湖溪-石洞一線東南側流紋英安巖等厚線分布較稀疏，厚度也迅速變薄。由此推斷，打鼓頂期流紋英安巖火山口主要存在于相山火山盆地西北部的湖溪-書塘-鄒家山一帶。

由流紋英安巖的等厚線圖與底板等高線圖可知，巖層最厚處與最深處所在位置基本重合。根據(jù)古地勢及流紋英安巖的厚度可以確定，在鄒家山-河源背一帶存在流紋英安巖的增厚帶(有人稱之為熔巖瀑布)，這預示著該區(qū)域有裂隙式火山口存在。

在相山西北部，打鼓頂組熔巖流整體分布及活動趨勢大致是：自西北向東南方向厚度遞減，在重力作用下，熔巖流從高向低流動，在游坊-鄒家山-湖溪-石洞一線遇到古地形低凹處發(fā)生滯留增厚。在東南側比較平坦的大片地區(qū)發(fā)生熔巖流的“漫流”[16]，形成大面積的熔巖分布。因此可以推斷，打鼓頂期的火山口主要存在于相山盆地西北部。

此外，流紋英安巖分布也存在異常：(1)在研究區(qū)西部石宜坑、河源背一帶，底板等高線顯示古地勢比南側略高，等厚線顯示流紋英安巖巖層厚度并未依照熔巖流動趨勢在地勢較高處繞行、變薄，而是在該區(qū)域有小范圍的加厚；(2)船坑與書塘兩地之間古地勢較平緩，但往東南側流紋英安巖巖層明顯加厚；(3)書塘向南等高線密集排布，證明古地勢迅速抬高，同樣在該區(qū)域流紋英安巖巖層厚度有明顯增厚；(4)區(qū)域北部，游坊西側的古地勢較高，向東南側流紋英安巖巖層厚度有增厚趨勢。區(qū)域內熔巖分布異常，揭示這些地區(qū)可能有隱伏的火山通道或火山口。根據(jù)圖中異常點分布位置，推測打鼓頂期的火山口可能呈裂隙式分布。

圖1 打鼓頂組流紋英安巖底板等高線圖Fig.1 Contour map of rhyodacite floor of Daguding formation

圖2 打鼓頂組流紋英安巖等厚圖Fig.2 Isopach contour of rhyodacite of Daguding formation

2.2 火山碎屑巖

鉆孔數(shù)據(jù)資料分析表明，打鼓頂組火山碎屑巖(火山集塊巖、火山角礫巖和熔結凝灰?guī)r、凝灰?guī)r)位于流紋英安巖的下部，但分布范圍較后者更大。本次野外調查主要集中在如意亭河溝、如意亭采石場、鄒家山露天采石場、石宜坑、璜田等地方。

2.2.1 火山集塊巖

火山集塊巖碎屑塊體大小不一，分選較差，被巖漿物質膠結，多分布于火山口附近或充填于火山口中，因此對指示火山通道有著較重要的作用[17]。

在如意亭河溝及石宜坑均發(fā)現(xiàn)火山集塊巖出露，預示其離火山通道較近，附近可能有火山口。如意亭地區(qū)的火山集塊巖原巖為流紋英安巖，流紋構造明顯，集塊一般為棱角或半棱角狀，表明火山集塊在破碎時成脆性狀態(tài)。火山集塊與膠結物巖性一致，周邊存在明顯烘烤邊，表明如意亭火山集塊與流紋英安巖為同源同期火山作用產(chǎn)物。

2.2.2 火山角礫巖

火山角礫巖中的角礫(捕擄體)是指示熔巖流動的重要證據(jù)之一，主要分布于火山頸，落入巖漿中的捕擄體常伴隨著巖漿流動，造成捕擄體沿著某一特定方向排列，即其長軸方向代表巖漿的流動方向。本次野外調查集中于盆地西北部，共布置29個測量點，測量數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)觀測點的空間分布情況，分成4個區(qū)域進行統(tǒng)計分析，制作角礫的傾向玫瑰圖(圖3)。點B6受后期人為活動影響產(chǎn)狀難以確定，為保證測試數(shù)據(jù)的準確性，放棄了對該點的統(tǒng)計。

表1 相山西北部火山角礫傾向統(tǒng)計表

圖3 打鼓頂組火山角礫傾向玫瑰圖Fig.3 The rose diagram of volcanic breccia of Daguding formation

統(tǒng)計數(shù)據(jù)和角礫傾向玫瑰圖顯示，以石宜坑為中心的角礫向四周呈放射狀分布(圖3a)，表明石宜坑附近可能存在火山通道；以堆頭-濟河口為界，南側角礫向南傾伏，北側角礫向北傾伏(圖3b)，表明巖漿沿堆頭-濟河口一帶溢出，呈裂隙式噴發(fā)；以如意亭為中心的角礫向四周呈放射狀產(chǎn)出(圖3c)，預示如意亭附近可能存在火山口，其南側個別測點角礫產(chǎn)狀與整體趨勢不一致，可能是受后期鵝湖嶺組碎斑熔巖影響；游坊地區(qū)由于火山碎屑巖出露較少，測點只有2個(圖3d)，僅作參考，推斷游坊北部可能有火山通道存在。

3 打鼓頂期火山機構的遙感解譯

筆者采用ALOS衛(wèi)星AVNIR-2 數(shù)據(jù)，運用ERDAS IMAGINE 軟件，通過影像數(shù)據(jù)校正、濾波、影像裁剪等預處理后進行數(shù)據(jù)解譯，結果見圖4。影像特征多表現(xiàn)為環(huán)形或弧形分布的山脊、溝谷、近圓形的山體或山澗盆地，或呈放射狀、向心狀、環(huán)狀水系等。

相山火山盆地環(huán)狀構造主要分布于火山巖區(qū)，打鼓頂組熔巖呈環(huán)帶狀分布于相山火山盆地西北側，該地區(qū)解譯出的如意亭、堆頭、濟河口及石宜坑4個環(huán)形構造，空間上呈近東西向展布。結合鉆孔數(shù)據(jù)，推測打鼓頂期火山活動可能受深部復活的隱伏大斷裂控制，呈裂隙式噴發(fā)。濟河口-如意亭一線流紋英安巖出露寬度較大，石宜坑附近也有大面積出露，指示該地區(qū)可能存在火山通道。

圖4 相山火山盆地西北部環(huán)形構造遙感解譯圖[3]Fig.4 Remote sensing interpretation map of the ring structure in northwestern Xiangshan

4 討論

基于以上分析，相山盆地打鼓頂期火山活動具有裂隙式噴發(fā)的特點。受重力影響，打鼓頂期流紋英安質巖漿由火山口溢出并主要從西北向東南側流動，受前期地形影響在鄒家山-石宜坑附近形成“熔巖瀑布”。結合石宜坑、游坊流紋英安巖展布的異常情況，認為相山盆地西北側存在裂隙式火山口。此外，書塘-船坑及書塘南側的熔巖分布異常，顯示其可能受次火山口或后期巖漿活動的影響。

在遙感解譯圖中的如意亭、石宜坑“環(huán)形構造”位置，野外均發(fā)現(xiàn)火山集塊巖；其余的環(huán)狀構造及環(huán)狀構造間也見有火山角礫巖分布。結合打鼓頂組火山角礫的傾向玫瑰圖，認為如意亭、石宜坑和堆頭附近可能存在火山口。打鼓頂期火山集塊所在位置也可以作為該處存在火山通道的佐證。

環(huán)形構造多呈近EW向展布的特點說明，相山火山盆地打鼓頂期火山機構主要為西北側的裂隙式串珠狀火山口，其深部可能存在與此相對應的隱伏大斷裂，火山口存在于如意亭、堆頭、濟河口、石宜坑等環(huán)形構造內，相當于深大斷裂帶上的火山噴發(fā)中心。此外，在書塘-船坑及書塘北側之間也可能有次火山口存在。

根據(jù)野外地質調查及室內分析可知，流紋英安巖與火山碎屑巖(火山集塊巖、火山角礫巖和熔結凝灰?guī)r、凝灰?guī)r)相伴產(chǎn)出，并具有明顯的流動紋理，且分布范圍較后者小，火山集塊具有明顯的烘烤邊。這些特征指示打鼓頂組火山噴發(fā)以溢流相的酸性巖漿(流紋英安質巖漿)為主，巖漿黏度較大，并伴有酸性凝灰?guī)r(空落凝灰?guī)r)和酸性熔結凝灰?guī)r(灰流凝灰?guī)r)，無錐狀構造。因此，判定其屬于普林尼裂隙式火山噴發(fā)。

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(，Continuedonpage501)(，Continuedfrompage496)

(東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013)

A Study on the Volcanic Edifice of Daguding Age in Northwestern Xiangshan Volcanic Basin

CHEN Han-zhi, JIANG Yong-biao ,ZHOU Wan-peng, ZENG Tao, JIANG Zhen-ping

(CollegeofEarthSciences,EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013,China)

There occurred frequent volcano activiation in the middle of Yanshaninan in Xiangshan.The volcano action can be divided into two cycles: Daguding and Ehuling. The Early cycle formed Daguding formation mainly crop out in the northwestern margin of the basin.The feature of this volcano active and distribution of volcanic edifice of Daguding cycle does not come to an unified understanding due to damage of later magma activation coverage of Ehuling formation.Based on the interpretation of remote sensing and analysis of existing drilling data, the distribution of ancient crater and volcanic channels of the volcanic edifice of Daguding cycle and the eruption pattern of volcanic were proposed in the paper by surveying the lava distribution and the occurrence of Daguding formation and performing statistics on the dips of brecciate in the volcanic clastic rocks. The volcano activiation in Daguding cycle was preliminary believed to be fractural erupation of Plinian model.

Xiangshan volcanic basin; cycle of Daguding; volcanic edifice; rhyodacite; volcanic breccia

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.002

2014-10-30 [改回日期]2015-05-28

陳瀚之(1988—)，男，在讀碩士研究生，專業(yè)研究方向：構造地質學。E-mail：512297479@qq.com

1000-0658(2015)05-0491-07

P542+.35

A