內(nèi)蒙古扎蘭屯柴河火山地質(zhì)遺跡特征及其對比分析

王麗麗, 田明中

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

內(nèi)蒙古扎蘭屯柴河火山地質(zhì)遺跡特征及其對比分析

王麗麗, 田明中*

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

內(nèi)蒙古扎蘭屯市柴河火山群, 位于大興安嶺中段西南部, 是我國東北火山區(qū)的重要組成部分, 對于研究我國東部構(gòu)造帶新生代以來的活動具有重要的科學(xué)價值。該區(qū)火山受地質(zhì)構(gòu)造影響, 呈北東向帶狀分布,火山結(jié)構(gòu)完整, 火山地質(zhì)遺跡類型豐富, 保存完好, 火山噴發(fā)方式多樣。本文在地質(zhì)遺跡資源調(diào)查研究的基礎(chǔ)上, 將該區(qū)火山旅游資源分為6個大類14個亞類共39處典型景觀資源, 依此對區(qū)內(nèi)主要火山地質(zhì)遺跡類型及其特征進(jìn)行了歸納與總結(jié), 并與內(nèi)蒙古東部的典型火山進(jìn)行了地質(zhì)遺跡資源的對比分析, 突出了其資源優(yōu)勢。

火山地質(zhì)遺跡; 分類; 特征; 對比分析; 柴河火山群; 內(nèi)蒙古

內(nèi)蒙古扎蘭屯市柴河火山群位于大興安嶺山脈中段西南部, 屬中低山地貌, 以中山地貌為主。處于東經(jīng)120°28′51″至123°17′30″, 北緯47°5′40″至48°36′34″之間(圖1), 背倚大興安嶺, 面眺松嫩平原。屬寒溫帶大陸性氣候, 年均溫–3.1℃, 降水量年均460 mm, 地表水資源豐富, 河流分屬于黑龍江水系和嫩江水系, 主要河流為哈拉哈河、綽爾河、柴河、德勒河及眾多支流。該區(qū)植被覆蓋率為95%, 森林覆蓋率為64%, 屬環(huán)北半球寒溫帶針葉林(王寶等, 2006)。

該研究區(qū)地層主要為侏羅紀(jì)火山巖系(李文國, 1996), 其次為新生代地層。侏羅紀(jì)地層中僅出露零星分布的下統(tǒng)和范圍較廣的上統(tǒng), 且下統(tǒng)主要為山間斷陷盆地沉積, 上統(tǒng)主要為中酸性火山巖系。巖漿巖包括侵入巖和火山巖, 均為中、新生代產(chǎn)物。其中火山巖分布范圍廣, 以中生代晚侏羅世火山巖分布面積最大, 主要為一套中、酸性火山熔巖和火山碎屑巖, 新生代火山巖主要是一套堿性玄武巖,分布于綽爾河河谷及綽爾河西岸支流河谷之中, 受到北西向與北東向斷裂構(gòu)造的控制。

圖1 柴河火山群位置圖(據(jù)劉祥, 1999)Fig. 1 Location of the Chaihe volcanoes (after LIU, 1999)

柴河火山群位于大興安嶺南麓, 地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)歷史演變復(fù)雜, 位于天山—興安褶皺帶東段和新華夏系構(gòu)造體系大興安嶺巨型隆起地帶的復(fù)合部位(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991), 二級構(gòu)造單元屬大興安嶺中華力西褶皺帶, 中生代屬瀕太平洋構(gòu)造域、大陸邊緣活動帶, 大陸板塊活動邊緣帶的內(nèi)部(朱桂田, 2006), 中生代和新生代的構(gòu)造運動奠定了本區(qū)一系列呈北東向展布的火山巖帶以及以北東和北西向斷裂為主體的構(gòu)造格局; 新生代主要表現(xiàn)為基底斷裂的繼承性活動, 并控制了新生代火山的分布, 形成呈北東向條帶狀展布的火山群(白志達(dá)等, 2010)。柴河火山群火山活動跨越整個新生代, 在更新世和全新世達(dá)到鼎盛時期。該火山群明顯受到基底斷裂的控制, 火山口多位于不同方向的斷裂交叉處。這些是本區(qū)地質(zhì)遺跡景觀形成的基礎(chǔ)條件。

1 火山地質(zhì)遺跡的類型

火山地質(zhì)遺跡之所以有別于其他地質(zhì)遺跡資源,一是因為“火山噴發(fā)”這一動態(tài)景象是其他地質(zhì)景觀所不具有的; 二是因為區(qū)內(nèi)火山地質(zhì)遺跡的普遍存在, 是其他各種景觀形成的基礎(chǔ)。因此無論在資源分類、規(guī)劃與開發(fā)等各方面都應(yīng)該體現(xiàn)出該類地質(zhì)遺跡的特色。結(jié)合陶奎元等(1999)、趙汀等(2009)、許濤等(2011)、國土資源部(國土資源部地質(zhì)環(huán)境司, 2008)關(guān)于火山地質(zhì)遺跡分類方法的優(yōu)缺點, 依據(jù)資源的重要性程度和對游客吸引力的強度, 以既要涉及到火山知識, 又不過于專業(yè)化為原則, 本文主要依據(jù)火山地質(zhì)遺跡的性質(zhì)和成因, 對該區(qū)火山地質(zhì)遺跡進(jìn)行了分類, 見表1。

在上述分類方法的基礎(chǔ)上, 將該火山區(qū)地質(zhì)遺跡劃分為6個大類14個亞類共39處典型景觀資源(表2), 其中的類是火山地質(zhì)遺跡資源的總體分類,亞類是對各類火山地質(zhì)遺跡資源的詳細(xì)劃分。

2 火山地質(zhì)遺跡的分布及特征

表1 火山地質(zhì)遺跡資源分類表Table 1 Classification of volcanic geological heritage resources

柴河火山群噴發(fā)時代新, 主要為第四紀(jì), 只有個別是繼承性火山?；鹕交顒泳哂卸嗥谛? 根據(jù)火山遺留的地貌特點、火山產(chǎn)物的風(fēng)化程度以及地層疊置關(guān)系, 可分為中更新世、晚更新世和全新世三期, 不同時期的火山地貌剝蝕程度差異比較明顯,上新世火山地貌遭受剝蝕最強烈, 火山錐體殘缺不全。更新世火山地貌保存比較完好, 部分火山口內(nèi)后期積水成湖, 形成火口湖, 成為風(fēng)景優(yōu)美的旅游觀光景點, 如由火山渣錐、火山濺落錐、火山降落錐構(gòu)筑的火山天池以及由裂隙式噴發(fā)形成的分布于綽爾河兩岸的柱狀節(jié)理等(白志達(dá)等, 2005)。柴河地區(qū)部分第四紀(jì)火山主要參數(shù)(趙勇偉等, 2008)見表3。

2.1 火山巖剖面

射汽-巖漿剖面: 本區(qū)主要分布在同心天池火口的西南和東南緣, 主要特征是平行層理及交錯層理尤為發(fā)育(圖版I-1), 是內(nèi)蒙古地區(qū)迄今為止發(fā)現(xiàn)的瑪珥式火山中唯一保存最為完好的地區(qū)。

降落與濺落錐堆積剖面: 火山噴發(fā)早期的降落堆積物與后期的濺落堆積物熔結(jié)在一起, 形成了降落錐與濺落錐的堆積剖面。同心天池東北的三個寄生火山錐、駝峰嶺天池、月亮天池、黑瞎洞、1221高地火山、1132高地火山錐、1072高地火山錐、敖尼爾河火山錐中均有此類堆積剖面。這些堆積剖面反映了火山爆發(fā)能力及其變化, 由此可以推斷出火山的噴發(fā)方式及其強度。

2.2 火山錐地貌

火山錐: 該區(qū)火山錐多為復(fù)式錐, 由早期的降落錐(圖版I-2)和晚期的濺落錐疊置構(gòu)成, 其中德勒河北邊串珠狀火山(4座)、駝峰嶺天池火山錐保存較好, 是研究火山歷史的良好資源, 具有很高的科研科普價值(表4)。

火山口: 該火山群火山噴發(fā)后留下了形狀不同的火山口(表5), 火山口周邊景色宜人, 大大小小的火山口星羅棋布, 散布在原始森林中, 是旅游探險的絕佳勝地(圖版I-3)。

表2 柴河火山地質(zhì)遺跡分類表Table 2 Classification of Chaihe volcanic geological relics

表3 柴河部分第四紀(jì)火山主要參數(shù)(據(jù)趙勇偉等, 2008)Table 3 Part of the Quaternary volcanic main parameters of Chaihe volcanic region (after ZHAO et al., 2008)

破火山口: 晚侏羅世同心天池火山發(fā)生強烈的布里尼式噴發(fā), 大量火山碎屑物噴出后, 火口塌陷,形成破火口, 破火口周圍環(huán)狀、放射狀斷裂發(fā)育, 斷裂的幾何中心為破火口(圖版I-4)。

2.3 火山熔巖地貌

熔巖臺地: 火山爆發(fā)時, 由大規(guī)模的熔巖溢流覆蓋堆積形成, 玄武巖是最重要的組成成分。主要包括柴河鎮(zhèn)光榮村綽爾河西岸熔巖臺地、九峰山南側(cè)熔巖臺地、德勒河熔巖臺地。

熔巖峽谷: 主要包括大、小峽谷。大峽谷位于柴河鎮(zhèn)西南約70 km處的森林中, 由駝峰嶺天池火山的玄武質(zhì)熔巖流遇水爆炸后期塌陷而成, 由南向北蜿蜒展布, 長約6 km, 寬30～150 m, 深25～100 m,大峽谷由原始森林環(huán)抱, 峽谷內(nèi)水流湍急, 草深林密, 是少有的典型地下森林, 這種由玄武巖構(gòu)成的大峽谷實屬罕見, 具有重要的科學(xué)和旅游探險價值。小峽谷位于德勒河中下游, 峽谷由德勒河北山裂隙-中心式火山的熔巖流遇水爆炸而成, 由西向東延展, 長約5.5 km, 寬30～80 m, 深20～50 m, 峽谷中流水湍急, 峽谷兩壁近于直立, 是重要的游覽探險及避暑勝地。

柱狀節(jié)理: 玄武巖構(gòu)成了綽爾河河谷的一級階地, 河谷兩側(cè)熔巖流厚度大, 最突出的特征是發(fā)育柱狀節(jié)理, 是綽爾河河谷玄武巖中典型的地質(zhì)遺跡景觀。綽爾河河谷柱狀節(jié)理群又分為垂直、束狀和水平柱狀節(jié)理(圖版I-5), 不同方向的柱狀節(jié)理反映了熔巖流冷卻定位所屬的環(huán)境。綽爾河河谷玄武巖中柱狀節(jié)理類型多樣, 規(guī)模宏大, 十分壯觀, 這在國內(nèi)也是罕見的。

熔巖流: 塊狀熔巖石塘林位于半月山北側(cè), 是半月山熔巖流的最后一期形成的, 塊狀熔巖流分布面積約50000 m2, 塊狀玄武巖的巖塊直徑約1～2 m(圖版I-6)。

2.4 中生代古火山地貌

火山頸: 該景觀位于柴青林場西約5 km處, 為中生代火山頸, 由潛流紋巖組成, 以發(fā)育大型柱狀節(jié)理為特征, 柱狀節(jié)理規(guī)則堆砌, 高約100余m, 直徑約300 m, 十分壯觀。是確定古火山噴發(fā)中心和研究破火山晚期火山作用特點的重要巖相類型, 具有重要的科學(xué)意義和觀賞價值。

潛流紋巖峰林地貌: 九峰山中生代潛流紋巖地貌景觀位于柴河西南約50 km處, 由晚侏羅世白音高老期破火口內(nèi)潛流紋巖構(gòu)成(圖版I-7), 面積約0.5 km2。在九峰山腳下潛英安巖中, 由人工筑路鑿開和北北西向剪節(jié)理劈切形成一線天地貌。這些由潛流紋巖形成的奇特秀美的火山地貌景觀, 在大興安嶺乃至中國東部大陸邊緣中生代火山巖帶中具代表性。

2.5 火山湖泊景觀

表4 火山錐分類表Table 4 Cone types

表5 火山口類型劃分表Table 5 Crater types

表6 火口湖分類表Table 6 Crater lake types

火口湖: 本區(qū)火口湖數(shù)量之多是內(nèi)蒙古地區(qū)之最, 僅柴河地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的火口湖就有15個, 其中海拔千米以上的有7個(扎蘭屯市史志編篡委員會, 1993)。本區(qū)主要火口湖見表6, 天池景觀形態(tài)各具特色, 大都是火山噴發(fā)后火山口后期積水形成的火口湖, 點綴在該區(qū)的火山群之中。布特哈天池與同心天池是低平瑪珥湖, 其中同心天池火山為一繼承性火山, 由中生代強烈的布里尼式噴發(fā)和中更新世的瑪珥式噴發(fā)加上后期的改造作用, 積水而成。駝峰嶺天池毗鄰阿爾山市, 海拔1228 m, 西南低洼處為其出水口, 無入水口, 以季節(jié)性降水補給, 湖中可能有泉水。月亮天池狀如明月(圖版I-8), 海拔1696 m, 天池最顯著的特點是它沒有出入口, 水量常年保持平穩(wěn), 不受季節(jié)影響(李金花, 2007), 是鑲嵌在大興安嶺最高峰上的一顆明珠。

2.6 泉水景觀

溫泉景觀: 同心天池火口東南側(cè)沿火口塌陷斷裂發(fā)育多處泉水, 泉水春秋季溫度明顯高于湖面水溫而冬季不凍, 為低溫溫泉, 是地?zé)豳Y源的天然露頭, 泉水因含較高的硫化氫而有強烈刺鼻的硫磺味,推斷泉水循環(huán)應(yīng)該是受深部巖漿活動的影響。

扎蘭屯柴河火山是地球演化的天然遺存, 記錄了地質(zhì)歷史演變過程中大量的自然變遷信息, 火山地質(zhì)遺跡類型豐富, 形態(tài)多樣。從年代學(xué)角度, 將柴河地區(qū)火山中的主要火山地質(zhì)遺跡分類, 見表7。

柴河火山群地質(zhì)遺跡具有以下特點:

1)柴河地區(qū)火山包括中生代古火山和第四紀(jì)火山, 噴發(fā)時代新, 主要為第四紀(jì)。

2)火山巖巖石類型主要為玄武巖、潛流紋巖、安山巖, 其中以玄武巖居多。

3)火山活動具有多期性, 可分為中更新世、晚更新世和全新世三期。

4)火山噴發(fā)類型齊全。區(qū)內(nèi)火山噴發(fā)方式有裂隙式、瑪珥式、斯通博利式、布里尼式。

5)火山噴發(fā)完整?；鹕交顒油砥诰D(zhuǎn)化為溢流式火山作用, 且?guī)r漿溢出的熔巖流類型由早到晚從結(jié)殼熔巖、渣狀熔巖, 最后演化為塊狀熔巖流。

6)火山地貌類型多樣。如基浪剖面、降落錐、濺落錐、火山錐、火口湖、熔巖流、柱狀節(jié)理群、石塘林、溫泉等。

3 與內(nèi)蒙東部火山區(qū)地質(zhì)遺跡資源的對比分析

表7 柴河地區(qū)主要火山地質(zhì)遺跡Table 7 Main volcanic geological relics of Chaihe volcanic region

表8 內(nèi)蒙東部典型火山地質(zhì)遺跡對比表Table 8 Comparative analysis of volcanic geological relics in eastern Inner Mongolia

在內(nèi)蒙古東部的火山群中, 扎蘭屯柴河火山群火山地質(zhì)遺跡在形成時期、噴發(fā)方式、類型、分布面積4個方面特點突出(表8)。

扎蘭屯柴河火山群火山包括古火山和第四紀(jì)火山地貌, 可分為中生代、中更新世、晚更新世、全新世四期; 火山地貌景觀包括: 射汽-巖漿剖面、降落錐堆積剖面、濺落錐堆積剖面、火山錐、火山口、破火山口、熔巖臺地、熔巖峽谷、柱狀節(jié)理、熔巖流、中生代火山頸、中生代潛流紋巖地貌、火口湖、溫泉景觀; 分布面積廣, 達(dá)1200 km2。其中繼承性火山形成的破火口與射汽-巖漿剖面, 柱狀節(jié)理群、頗具規(guī)模的火口湖最為典型。

阿爾山火山群火山形成于晚更新世、全新世(趙勇偉, 2007), 火山地貌景觀包括: 射汽-巖漿剖面、降落錐堆積剖面、濺落錐堆積剖面、火山錐、火山口、熔巖流、火山碎屑席、熔巖噴氣錐、熔巖穹丘、熔巖塌陷、火口湖、堰塞湖、中低溫對流型的溫泉景觀、冷泉景觀(韓湘君等, 2001); 分布面積約800 km2。

鄂倫春火山群火山可分為晚更新世、全新世兩期(徐德斌等, 2009), 火山地貌有降落錐堆積剖面、濺落錐堆積剖面、火山灰剖面、火山口、熔巖流、熔巖臺地、熔巖隧道、火山碎屑席、火口湖、堰塞湖、暗河; 分布面積約820 km2。

烏蘭哈達(dá)火山群火山可分為晚更新世、全新世兩期(張楠, 2008), 是蒙古高原南緣現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的唯一的第四紀(jì)火山群(劉磊, 2007), 火山地貌有火山渣錐剖面、降落錐堆積剖面、濺落錐堆積剖面、熔巖噴氣錐、熔巖流、熔巖塌陷、熔巖隧道、火口湖、堰塞湖、火山巖、摩崖石刻; 分布面積約280 km2。

由此可見, 扎蘭屯柴河火山群既有古火山地貌,又有第四紀(jì)火山, 火山地貌類型多樣, 分布面積廣,在內(nèi)蒙東部火山區(qū)中具有代表性和典型性, 火山地質(zhì)遺跡資源優(yōu)勢突出。

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圖版說明

圖版I Plate I

1-同心天池射汽巖漿剖面;

2-半月山降落錐;

3-駝峰嶺漏斗狀火山口;

4-同心天池破火山口;

5-柱狀節(jié)理群;

6-塊狀熔巖流;

7-潛流紋巖峰林地貌;

8-高位火口湖: 月亮天池

1-Tongxin Tianchi phreato magnatic jecta section;

2-Banyueshan falling cone;

3-Tuofengling Funnel crater;

4-Tongxin Tianchi caldera;

5-columnar jointed base;

6-block lava flow;

7-undercurrent liparite peak-forest landform;

8-high crater lake: Yueliang Tianchi Lake

Characteristics and Comparative Analysis of the Chaihe Volcanic Relics in Zalantun, Inner Mongolia

WANG Li-li, TIAN Ming-zhong*
School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

Located in southeast Da Hinggan Mountains, Chaihe volcano in Zalantun of Inner Mongolia constitutes an important component part of the volcanic eruption area in Northeast China, and has important scientific value in the study of the activities of the Cenozoic tectonic belt in eastern China. The volcanic area is affected by geological structure and distributed in NE-striking zonation, and has complete volcanic structure and various types of volcanic geological relics, with many types of volcanic eruption. Based on the investigation and study of geological heritage resources, the authors have divided the volcano tourism resources of the area into six categories and 14 subcategories comprising a total of 39 typical landscape resources. According to this classification, this paper summarizes the main types and characteristics of the volcanic geological relics, and compares the geological heritage resources with typical volcanoes in the eastern part of Inner Mongolia, highlighting its advantages in resources.

volcanic relics; classification; characteristics; comparative study; Chaihe volcanoes; Inner Mongolia

圖版I Plate I

P317.2; P317.3

A

10.3975/cagsb.2013.06.12

本文由中國地質(zhì)大學(xué)(北京)基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目(編號: 2011YYL016)資助。

2012-11-06; 改回日期: 2013-02-21。責(zé)任編輯: 張改俠。

王麗麗, 女, 1986年生。博士研究生。主要從事第四紀(jì)地質(zhì)及旅游地學(xué)研究。E-mail: wll1127@163.com。

*通訊作者: 田明中, 男, 1951年生。教授。主要從事第四紀(jì)地質(zhì)和生態(tài)及旅游地學(xué)研究。電話: 010-82322365。E-mail: Tianmz@cugb.edu.cn。