遼西北部八家子火山噴發(fā)盆地火山巖特征及含礦性探討

趙希濤 佟國元 李元利

摘 要：遼西北部八家子火山噴發(fā)盆地基底之上是一套近源就地快速堆積的以基底巖石成分為主的粗碎屑巖，其上是火山噴發(fā)的酸性熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑-沉積巖。火山作用以北西向中心式噴發(fā)為主要特征。巖石地球化學(xué)研究表明本區(qū)的火山巖形成于陸內(nèi)拉張的活動(dòng)帶環(huán)境。

關(guān)鍵詞：遼西北部 八家子火山噴發(fā)盆地 近源就地快速堆積 酸性熔巖 中心式噴發(fā) 陸內(nèi)拉張

中圖分類號(hào)：P558 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-0-02

遼西北部八家子火山噴發(fā)盆地分布于阜新市阜新蒙古族自治縣八家子鄉(xiāng)克丑-烏蘭木頭山一帶。出露面積約38.58 km2。八家子火山噴發(fā)盆地基底之上是一套近源就地快速堆積的以基底巖石成分為主的粗碎屑巖，其上是火山噴發(fā)的酸性熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑-沉積巖。火山作用以北西向中心式噴發(fā)為主要特征。

1 火山巖巖石特征

1.1 巖石類型及特征

八家子火山噴發(fā)盆地內(nèi)火山巖巖石類型較多，可劃分為熔巖類、火山碎屑巖類、火山碎屑-沉積巖類及次火山巖四種巖類。

1.2 副礦物特征

⑴副礦物含量及組合類型。該區(qū)火山巖副礦物種類較少（表1），各巖石類型普遍含有黃鐵礦、鋯石、磷灰石、金紅石、方鉛礦等。副礦物組合類型流紋巖為鋯石-磷灰石型；閃長玢巖為鋯石型；流紋質(zhì)火山角礫熔結(jié)凝灰?guī)r較復(fù)雜，有鋯石型、鋯石-磷灰石型和鋯石-榍石-磷灰石型，且在重砂中發(fā)現(xiàn)金1粒，反映該類巖石中金元素含量較高，對(duì)八家子火山噴發(fā)盆地尋找金礦有一定的指導(dǎo)意義。⑵ 鋯石特征。八家子火山噴發(fā)盆地各類巖石中鋯石顏色以淺黃色或無色為主，個(gè)別為淺紫色、紫色。多數(shù)為金剛光澤，少量為玻璃光澤。除個(gè)別外，均為透明-半透明，有的晶體表面較光滑，有的具小凹坑和裂紋，個(gè)別具鐵染呈紅色，基本無暗色礦物包體，鋯石特征見表2。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 巖石化學(xué)特征

八家子火山巖盆地火山巖巖石化學(xué)成分含量及有關(guān)參數(shù)值列入表3。流紋巖巖石化學(xué)成分平均值與黎彤值（1962）和遼西同類巖石平均值相比（表1）具高硅、鋁、鎂、鈉，低鐵、鈣、鉀的特點(diǎn)；閃長玢巖與遼寧閃長玢巖平均值相比，具高硅、鈉、鉀、鈣，低鐵、鋁、鎂的特點(diǎn)；流紋質(zhì)火山角礫熔結(jié)凝灰?guī)rSiO2含量在64.90%～74.54%之間，平均69.19%，變化范圍較大；Al2O3含量在13.55%～16.20%，平均15.15%；Na2O+K2O含量在7.50%～8.99%之間，平均8.32%。上述總體反映本區(qū)義縣組火山巖具高硅、低鐵的特點(diǎn)。

3 火山巖形成環(huán)境及源區(qū)

3.1 火山巖巖漿及成因分析

根據(jù)（La/Yb）N-YbN圖解，八家子火山噴發(fā)盆地火山巖的投影點(diǎn)絕大部分投在大陸殼源區(qū)，部分落在角閃巖趨勢線上或附近，表明火山巖物質(zhì)來源于地殼。巖石化學(xué)成分反映八家子火山噴發(fā)盆地火山巖為一套中性-酸性的火山巖組合；巖石微量元素含量多數(shù)與陸殼豐度接近；稀土總量反映為貧稀土巖石，具輕稀土富集，分餾較強(qiáng)；重稀土虧損，分餾較弱的特點(diǎn)。δEu異常不明顯，各巖石均大于0.70，反映八家子火山噴發(fā)盆地火山巖成因與板塊構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。Eu/Sm值在0.25～0.32之間變化，Sm/Nd值在0.14～0.19之間變化，反映八家子火山噴發(fā)盆地火山巖巖漿與地殼有關(guān)。La/Sm—La關(guān)系圖解中，各巖石投影點(diǎn)大部分投在部分熔融區(qū)內(nèi)，少數(shù)落于部分熔融與分離結(jié)晶趨勢界線上或附近，表明八家子火山噴發(fā)盆地義縣組火山巖成巖作用以部分熔融為主。根據(jù)康迪計(jì)算巖漿來源深度公式C=18.2×（K2O）+0.45=1092×（K2O/SiO2）+0.45（K2O、SiO2均為氧化物重量百分比），通過計(jì)算，八家子火山噴發(fā)盆地火山巖安山巖巖漿來源深度為44.37～54.15 km；流紋巖為48.34～68.15 km；閃長玢巖為49.21～53.63 km。綜上所述，八家子火山噴發(fā)盆地義縣組火山巖巖漿來源于地殼，巖漿源深度在44.37～68.15 km，并經(jīng)部分熔融作用形成。

3.2 火山巖形成構(gòu)造環(huán)境

在里特曼-戈蒂里圖解中，各巖石投影點(diǎn)均投在造山帶區(qū)（B區(qū)）內(nèi)，在判別火山巖構(gòu)造環(huán)境的Rb-（Y+Nb）圖解及Rb-Y圖解中的投影點(diǎn)絕大部分投在火山弧區(qū)內(nèi)（VA區(qū)），少數(shù)投在板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境區(qū)內(nèi)（WP區(qū)內(nèi)）。上述構(gòu)造環(huán)境判別圖解表明八家子火山噴發(fā)盆地火山巖形成于構(gòu)造活動(dòng)帶環(huán)境。

4 火山噴發(fā)作用

4.1 火山巖相的劃分及特征

根據(jù)測區(qū)火山噴發(fā)類型、火山物質(zhì)搬運(yùn)方式、定位環(huán)境和狀態(tài)，劃分出爆發(fā)相（E）、噴發(fā)相（EFF）、火山通道相（VNF）、次火山巖相（SIF）和火山碎屑-沉積相（BSF）。

4.2 火山噴發(fā)韻律

八家子盆地克丑-烏蘭木頭山一帶義縣組火山巖火山噴發(fā)也劃分兩個(gè)階段。第一階段為盆緣沉積，形成大量的陸源碎屑沉積物黃褐色片麻巖質(zhì)巨礫巖、泥質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖；第二階段以強(qiáng)烈的火山爆發(fā)開始→火山活動(dòng)間歇沉積→較寧靜的酸性熔巖噴發(fā)。劃分二個(gè)噴發(fā)韻律，Ⅰ表現(xiàn)為強(qiáng)烈的火山爆發(fā)，形成了大量的酸性火山碎屑巖，巖性有灰紫色流紋質(zhì)火山角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r；Ⅱ?yàn)榛鹕交顒?dòng)間歇期沉積→較寧靜的酸性熔巖噴發(fā)，火山活動(dòng)間歇期形成了大量的火山碎屑沉積巖，巖性有灰綠色復(fù)成分礫巖、黃綠色長石巖屑雜砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，稍后，酸性火山熔巖噴發(fā)，形成流紋巖。綜上所述，八家子盆地為一套中酸性-酸性火山碎屑巖、熔巖。

5 火山構(gòu)造

5.1 區(qū)域火山構(gòu)造

八家子火山噴發(fā)盆地區(qū)域火山構(gòu)造是指Ⅳ級(jí)火山構(gòu)造單元-火山噴發(fā)盆地。

位于阜蒙縣八家子鄉(xiāng)，呈不規(guī)則狀展布，出露面積約38.58 km2。角度不整合覆于太古代片麻巖及中元古代輝長巖之上?；鹕交顒?dòng)產(chǎn)物由火山碎屑巖、熔巖、沉積巖組成，以火山碎屑巖為主。其下部為盆緣沉積的凝灰質(zhì)砂巖、復(fù)成分礫巖、片麻巖質(zhì)礫巖；上部為流紋質(zhì)火山角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖夾火山碎屑巖沉積層。

5.2 火山機(jī)體構(gòu)造

火山機(jī)體構(gòu)造為前述劃分的Ⅴ級(jí)火山構(gòu)造。八家子火山噴發(fā)盆地發(fā)現(xiàn)大小火山口2處，出露于馬家溝破火山口。該機(jī)構(gòu)位于阜蒙縣八家子鄉(xiāng)馬家溝一帶，屬于八家子盆地的一部分，地表為不規(guī)則狀，面積約32.54 km2。與基底太古代片麻巖及中元古代輝長巖呈角度不整合接觸。⑴地質(zhì)特征。該機(jī)構(gòu)火山噴發(fā)產(chǎn)物下部主要為爆發(fā)相的流紋質(zhì)火山角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r夾少量的火山碎屑沉積巖—凝灰質(zhì)砂巖、復(fù)成分礫巖；上部為噴發(fā)相的流紋巖。由2個(gè)火山口組成，火山口內(nèi)被火山通道相流紋巖充填，平面上均呈不規(guī)則橢圓狀。巖層產(chǎn)狀內(nèi)傾，呈漏斗狀，傾角為10～60 °，且由內(nèi)→外具變緩趨勢?；鹕交顒?dòng)后期，由于火山口塌陷，在火山口附近放射狀斷裂及流紋斑巖脈均較發(fā)育?；鹕酵ǖ老嗟孛采蠟檩^陡俊的山峰，放射狀水系發(fā)育。⑵火山巖相特征。該機(jī)構(gòu)發(fā)育有爆發(fā)相、噴發(fā)相、火山通道相、火山碎屑-沉積相。爆發(fā)相由流紋質(zhì)火山角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r組成，分布在火山機(jī)構(gòu)外帶，空間上呈環(huán)狀圍繞火山通道分布。噴發(fā)相由流紋巖組成，其內(nèi)辮狀構(gòu)造發(fā)育?；鹕酵ǖ老嘤苫鹕交顒?dòng)晚期沿火山通道上侵至地表的流紋巖組成?；鹕剿樾?沉積相由火山活動(dòng)間歇期沉積的凝灰質(zhì)砂巖、復(fù)成分礫巖組成，呈薄層夾于爆發(fā)相之間，反映了火山活動(dòng)由強(qiáng)→弱（或間斷）的變化特征。綜上所述，該機(jī)構(gòu)火山活動(dòng)具有如下特點(diǎn)：①火山活動(dòng)具多期多次噴發(fā)，噴發(fā)韻律明顯。②為一套酸性巖的火山噴發(fā)，火山噴發(fā)活動(dòng)由強(qiáng)→弱。③火山活動(dòng)早期以爆發(fā)為主，晚期以噴發(fā)為主。④巖漿演化不明顯，均為酸性火山巖。⑤火山口附近放射狀斷裂及晚期流紋斑巖脈均較發(fā)育。⑥具多口中心式噴發(fā)的特點(diǎn)。

5.3 古火山活動(dòng)史的恢復(fù)

該火山機(jī)構(gòu)火山活動(dòng)可劃分出五個(gè)發(fā)展演化階段。第一階段：火山活動(dòng)巖漿上拱、強(qiáng)烈爆發(fā)。地下巖漿在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的作用下，沿著地殼構(gòu)造薄弱帶向上運(yùn)移，產(chǎn)生上拱，穿透上地殼，發(fā)生強(qiáng)烈的火山爆發(fā)，大量處于塑性狀態(tài)的火山碎屑呈似層狀堆積于火山通道周圍。第二階段：火山活動(dòng)間歇沉積。在強(qiáng)烈的火山爆發(fā)后，火山活動(dòng)轉(zhuǎn)入間歇期，形成凝灰質(zhì)砂巖、復(fù)成分礫巖等沉積夾層。第三階段：酸性巖漿侵出。火山活動(dòng)間歇后，地下酸性流紋質(zhì)巖漿沿火山通道上侵運(yùn)移，以噴發(fā)的方式流出地表，呈熔巖被蓋于早期爆發(fā)形成的火山碎屑巖之上，同時(shí)并占據(jù)火山通道，形成火山頸。第四階段：火山口塌陷、巖脈侵入?；鹕絿姲l(fā)作用結(jié)束后，由于地下巖漿房空虛，火山口附近發(fā)生大規(guī)模塌陷，在火山口周邊形成環(huán)狀或放射狀斷裂，同時(shí)，火山活動(dòng)殘余巖漿沿裂隙上侵，形成半環(huán)狀巖脈。第五階段：構(gòu)造破壞、風(fēng)化剝蝕。破火山口形成之后，火山產(chǎn)物經(jīng)過不斷的風(fēng)化剝蝕及構(gòu)造破壞，形成了現(xiàn)今的地質(zhì)地貌特征。

6 含礦性探討

測區(qū)與火山巖相關(guān)的礦產(chǎn)有金、銅、鉛鋅、銀、鈷等，含礦巖石為蝕變流紋質(zhì)含角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。礦化帶受北東向和北西向構(gòu)造帶控制。在義縣組爆發(fā)相流紋質(zhì)含角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r及噴發(fā)相流紋巖中發(fā)育北東向及北西向脆性斷裂構(gòu)造，特別是二者的交會(huì)部位是區(qū)內(nèi)火山巖地區(qū)成礦的有利部位。在西六家子一帶，見一條北西向構(gòu)造帶，寬3～5 m，延長1.2 km，帶內(nèi)巖石破碎，蝕變見有硅化、綠簾石化、綠泥石化；礦化見有銅礦化（孔雀石）、鉛鋅礦化、褐鐵礦化。銅礦化主要見銅的氧化物孔雀石，呈皮殼狀、腎狀分布在蝕變流紋質(zhì)含角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r中。取樣分析，Au最高品位0.26×10-9，Ag最高品位237.00×10-6，Cu最高品位3.49×10-6，Pb最高品位17.13×10-6，Zn最高品位1.60×10-6，Co最高品位0.01×10-6。

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