浙東長嶼破火山的典型識別特征

賀振宇, 顏麗麗, 褚平利, 張 進

(1.北京科技大學土木與資源工程學院,北京 100083;2.中國地震局地質(zhì)研究所,北京 100029;3.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016;4.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所,北京 100037)

圖1 中國東南部地區(qū)晚中生代花崗巖、火山巖及大型火山區(qū)分布圖[4-5]Fig. 1 Simplified geological map of SE China showing the distribution of the Late Mesozoic granitic and volcanic rocks and the large volcanic fields[4-5]

中國東南沿海地區(qū)火山巖及火山構(gòu)造在一些區(qū)域呈現(xiàn)出集中分布的顯著特點,形成了多個大型火山區(qū)(帶),如:浙江括蒼山、南雁蕩山;福建寧德、戴云山、安溪;廣東潮州[12-13]等。中國東南沿海硅質(zhì)火山巖的形成蘊含了重要的科學問題和區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)問題:① 大規(guī)模的流紋質(zhì)巖漿是如何形成的?是先存地殼的部分熔融,還是幔源玄武質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異起主導作用?② 流紋質(zhì)火山巖與共生的淺成侵入體以及深成花崗巖有無成因聯(lián)系?是否代表了穿地殼巖漿系統(tǒng)的不同組成部分?③ 大量破火山的形成機制是什么?其對大陸地殼物質(zhì)循環(huán)有何作用?④ 是否存在超級火山噴發(fā)?巨量火山噴發(fā)對中國東南沿海白堊紀古氣候、古環(huán)境以及生命演化的影響如何?其中,普遍分布的破火山是中國東南沿海地區(qū)白堊紀火山活動的典型地質(zhì)特征,揭示破火山的結(jié)構(gòu)、形成過程和機制對于研究穿地殼巖漿系統(tǒng)、火山巖-侵入巖成因聯(lián)系以及找礦勘查具有重要意義。本文簡要綜述了破火山的構(gòu)造特征與形成過程,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合浙東溫嶺長嶼破火山典型實例,具體闡述破火山的地質(zhì)識別特征,這對進一步理解東南沿海巨型硅質(zhì)火山作用及活動規(guī)律具有重要意義,對火山地質(zhì)調(diào)查工作也具有重要的指導意義。

1 破火山的形成與演化

1.1 破火山結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征

破火山是火山塌陷形成的邊部陡峭而底部平緩的近圓形洼地,在地貌上為負地形,直徑可從<1 km至上百km,深度可以從幾十m到幾km[14]。典型的破火山如日本阿蘇破火山(Aso)、美國新墨西哥州瓦勒斯(Valles)破火山、印度尼西亞克拉卡托破火山(Krakatau)等[15]。由此可見,破火山在定義上根本區(qū)別于火山噴發(fā)物質(zhì)在巖漿通道口附近堆積形成的火山口(crater)。因此,我們建議“caldera”這一術(shù)語應翻譯成破火山或者塌陷火山(例如文獻[5]),而不是容易造成誤解的“破火山口”。破火山在結(jié)構(gòu)上一般包括陡崖狀的邊部、邊界環(huán)狀斷裂帶、破火山內(nèi)填充物、侵入體和破火山基底等(圖2)[14,17-19]。此外,恢復破火山的結(jié)構(gòu)構(gòu)造還應關(guān)注破火山外部巖石的特點,包括火山地層的厚度、產(chǎn)狀和巖相等相對破火山內(nèi)部的變化、較老的圍巖及其與破火山內(nèi)巖石的接觸關(guān)系等(圖2)。

圖2 復活破火山的簡化結(jié)構(gòu)模型[16]Fig. 2 Simplified model of a resurgent caldera [16]

破火山形成以后,補給巖漿會導致殘留巖漿和堆晶體活化上侵形成侵入體,一些淺成侵入體在深部可能逐漸過渡為深成巖基[17-18]。經(jīng)歷一定程度的剝蝕可以同時出露中央侵入體和破火山內(nèi)火山巖,兩者并列共生,具有密切的成因聯(lián)系,記錄了復雜的火山巖漿系統(tǒng)演化歷史,也是識別古老剝蝕破火山的重要特征[16,19-21]。中國東南沿海大量發(fā)育同時代、同空間、同源的火山巖與侵入巖,構(gòu)成在全球具有典型性的巨型火山-侵入雜巖帶(圖1)[4-5,13,22]。此外,經(jīng)歷了剝蝕的破火山,其巖石分布一般大致呈圓形,且圍巖相對較老,火山巖與圍巖直接并列接觸并有截然的界限,是古老破火山的重要識別特征[16,23]。破火山的圍巖可以是早期噴發(fā)的火山巖,也可以是較老的其他巖石,例如浙江芙蓉山破火山以環(huán)狀斷裂帶為界與古生代強烈變質(zhì)的陳蔡巖群并置,兩者現(xiàn)今出露在近同一水平位置[24]。

1.2 破火山塌陷類型

破火山的形成通常伴隨著爆炸式的火山碎屑流噴發(fā),一般認為與火山活動大量巖漿噴出導致深部巖漿房空虛(負壓)以及巖漿房頂板塌陷有關(guān)[17-19],塌陷與噴發(fā)的因果關(guān)系以及環(huán)狀斷裂與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系是長期爭議的問題[25-27]。火山巖漿房的持續(xù)生長導致壓力增加(過壓),產(chǎn)生內(nèi)傾或垂直的環(huán)狀斷裂,進而造成破火山的初始塌陷,并導致大量巖漿噴發(fā)[26]。但是,這不排除一些破火山是淺部巖漿房壓力迅速降低形成的,這種情況形成外傾的環(huán)狀斷裂。此外,巖漿房的形狀和深度、巖漿成分和區(qū)域構(gòu)造背景也是制約破火山形成及其噴發(fā)和塌陷方式的重要因素[14,26,28-29]。學者們[14, 18-19]總結(jié)出了4種主要的破火山塌陷方式,即凹陷式(Downsag)、活塞式(Piston)、碎片式(Piecemeal)和天窗式(Trapdoor),來描述不同的破火山形成機制(圖3)。也有學者[28]提出這些不同的塌陷方式反映了破火山漸進的塌陷過程,天窗式塌陷則是由于外部因素導致了不對稱的塌陷形狀。

(1)凹陷式破火山。表現(xiàn)為寬闊的洼地,缺少環(huán)狀斷裂形成的破火山壁,地形上由邊緣向塌陷中心緩慢傾斜(圖3(a)、圖3(b)),一般發(fā)生在環(huán)狀斷裂沒有形成或者沒有穿透地表的火山[18]。這種破火山很少出現(xiàn)大型的硅質(zhì)火山碎屑流噴發(fā),而與玄武質(zhì)熔巖流噴發(fā)有關(guān),例如夏威夷基拉韋厄(Kilauea)火山。

(2)活塞式破火山。通常以環(huán)狀斷裂為邊界(圖3(c)、圖3(d)),淺部地殼巖漿房內(nèi)大部分巖漿噴發(fā)之后,巖漿房頂板沿環(huán)狀斷裂以整個巖塊方式塌陷到巖漿房。同時,破火山底板可能發(fā)育不同尺度的斷裂。這種類型的破火山形成過程中的噴發(fā)產(chǎn)物在破火山內(nèi)呈平面產(chǎn)出,且厚度變化不大,很多大型破火山都是活塞式破火山[18]。

1.1 一般資料 選擇2006年1月至2015年12月在上海交通大學附屬上海第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌科病房反復住院的535例2型糖尿病患者，均符合2010年美國糖尿病協(xié)會的診斷標準。其中，男性312例、女性223例，年齡24～85歲，平均年齡(60.12±10.27)歲。535例患者第1次入院時均無NAFLD。排除標準：合并糖尿病酮癥、高血糖高滲綜合征等糖尿病急性并發(fā)癥，甲狀腺功能亢進、甲狀腺功能減退，急性肝炎、肝硬化，晚期惡性腫瘤及妊娠。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準，患者知情同意并簽署知情同意書。

(3)碎片式破火山。表現(xiàn)為破火山底板呈多個獨立的塊體在垂向上差異移動,內(nèi)部斷裂特別發(fā)育(圖3(e)、圖3(f))[18]。英格蘭西北部奧陶紀斯卡費爾(Scafell)破火山是典型的碎片式塌陷破火山。這種破火山的形成與地下多個巖漿房的噴發(fā)有關(guān),或者在火山噴發(fā)前,破火山底板已經(jīng)被斷裂破碎成多個塊體[28]。由于具有多個塌陷中心,破火山形成時的噴發(fā)產(chǎn)物厚度變化較大。

(4)天窗式破火山。具有不對稱塌陷的特點,發(fā)育不完整的環(huán)狀斷裂(圖3(g)、圖3(h))。天窗式破火山的形成可能與巖漿房不對稱或者受先存斷裂的影響有關(guān)[18]。此外,在環(huán)狀斷裂發(fā)育完整的情況下,當破火山底板塊體不對稱下沉時,也會產(chǎn)生類似“天窗”的塌陷構(gòu)造[28]。典型的如美國科羅拉多州的錫爾弗頓(Silverton)破火山。

(a)、(c)、(e)、(g)縱剖面;(b)、(d)、(f)、(h)橫剖面;虛線表示破火山底板塌陷進入巖漿房的深度圖3 破火山塌陷類型模型圖[14,18]Fig. 3 Models showing different caldera collapse types[14,18]

1.3 破火山的火山活動旋回

破火山從初始噴發(fā)到破火山的形成直至火山活動結(jié)束,經(jīng)歷了多階段的火山噴發(fā)。這些不同階段的火山活動是揭示破火山形成與演化的關(guān)鍵,大體可以分為塌陷前噴發(fā)、破火山形成噴發(fā)、破火山形成后噴發(fā)和破火山復活等多個階段,且這些不同階段可以反復作用,形成復雜的復式破火山(圖4)[16-17,23,30]。

圖4 破火山形成過程模式圖[17]Fig. 4 Schematic representation of the caldera cycle[17]

1.3.1 塌陷前的火山噴發(fā)(Pre-caldera eruption)

一般是小規(guī)模噴發(fā),巖漿成分可以從玄武質(zhì)至流紋質(zhì),以偏中性巖漿為主,但一般不同于破火山形成的大規(guī)模噴發(fā)的巖漿成分。該階段為淺部巖漿房的累積生長過程,由深淺多個巖漿房組成的破火山巖漿系統(tǒng)逐步形成,巖漿房的體積不斷增加,巖漿分異程度也逐漸增加。噴發(fā)產(chǎn)物在破火山內(nèi)部和外部均有分布,但由于塌陷作用和后期火山物質(zhì)的填充,塌陷前的火山噴發(fā)產(chǎn)物在破火山內(nèi)部一般較難出露。

1.3.2 破火山形成噴發(fā)(Caldera-forming eruption)

一般為大規(guī)模的火山噴發(fā),噴發(fā)通道可能位于中心,也可能沿環(huán)狀斷裂分布,噴發(fā)產(chǎn)物具有較廣的分布范圍,并且在破火山內(nèi)部和外部均有分布?；鹕剿樾剂鲿谄苹鹕絻?nèi)形成幾千米厚的堆積物,厚度顯著大于破火山外凝灰?guī)r的厚度[23]。破火山的形成及噴發(fā)具有階段性,伴隨著多階段的破火山塌陷,一些火山可能反復經(jīng)歷多次的噴發(fā)、塌陷過程,形成嵌套式或重疊式的復式破火山(caldera complex)。地球上大部分破火山都是這種復式破火山。美國中部圣胡安中央(Central San Juan)復式破火山在28.3～26.5 Ma經(jīng)歷了9次大型噴發(fā)和多次塌陷,魚峽谷(Fish Canyon)凝灰?guī)r噴發(fā)形成了最大的破火山——拉加里塔(La Garita)破火山[31]。黃石公園地區(qū)在2.0～0.6 Ma經(jīng)歷了3次主要噴發(fā),形成了3個重疊的破火山[32-33](圖5顯示了第三次噴發(fā)形成的破火山范圍)。美國新墨西哥州瓦勒斯(Valles)破火山的形成經(jīng)歷了2次主要噴發(fā),在1.61 Ma和1.22 Ma分別形成了班德利爾(Bandelier)凝灰?guī)r的下部和上部[34-35]。日本阿蘇破火山在266～86 ka經(jīng)歷了4次噴發(fā)和塌陷[14],而美國長谷(Long Valley)破火山僅經(jīng)歷1次噴發(fā),形成了Bishop凝灰?guī)r[36]。

圖5 黃石破火山形成后流紋巖流分布圖[32-33]Fig. 5 Map of post-caldera rhyolite lava flows from Yellowstone caldera[32-33]

1.3.3 破火山形成后噴發(fā)(Post-caldera eruption)

破火山形成后的噴發(fā)產(chǎn)物和破火山湖沉積作用會填充破火山(圖2,圖4)。美國黃石破火山在噴發(fā)熔巖溪(Lava Creek)凝灰?guī)r(約639 ka)以后又經(jīng)歷了30多次的流紋巖流噴發(fā),流紋巖總體積達600 km3,填充了黃石破火山內(nèi)部大部分區(qū)域。受破火山形成以后的區(qū)域斷裂控制,火山口呈帶狀分布(圖5)[32-33]。浙東雁蕩山第一階段流紋英安質(zhì)巖漿噴發(fā)形成了破火山,之后的多期火山活動在破火山內(nèi)充填了厚度達數(shù)百米的流紋巖和流紋質(zhì)火山碎屑巖[4],形成了獨特的雁蕩山地貌景觀(圖6)。此外,受巖漿補給作用的影響,該階段巖漿偏原始且噴發(fā)產(chǎn)物相對復雜,可能包含了多種類型的包體。浙東雁蕩山和小雄破火山形成后噴發(fā)的凝灰?guī)r中均發(fā)育典型的與巖漿補給作用有關(guān)的富晶體包體和暗色微粒包體[37-38]。

圖6 破火山內(nèi)充填的流紋巖和凝灰?guī)r形成的雁蕩山地貌(照片由葉金濤提供)Fig. 6 The Yandangshan landform formed by caldera-fill rhyolites and tuffs (Photo by YE Jintao)

1.3.4 破火山復活(Caldera resurgence)

破火山塌陷以后,破火山底板在補給巖漿的作用下會發(fā)生復活和抬升[39]。破火山復活并不是立即發(fā)生在破火山塌陷之后,通常要經(jīng)歷較長的時間間隔。伴隨著破火山的復活及抬升,有時在破火山內(nèi)部形成分散的小規(guī)?；鹕絿姲l(fā);巖漿也可以“擠出”形成穹隆或侵入破火山內(nèi)的巖層形成淺成侵入體(圖4)。美國新墨西哥州瓦勒斯(Valles)破火山在塌陷以后的5萬年內(nèi)發(fā)生了底板的復活抬升,以及破火山內(nèi)流紋巖穹隆的形成和凝灰?guī)r噴發(fā)(持續(xù)到0.52 Ma)。但經(jīng)歷了長時間的休眠之后,瓦勒斯(Valles)破火山在5～6萬年前又發(fā)生了流紋巖噴發(fā)[34-35,40]。破火山復活過程也會造成破火山內(nèi)火山巖或地層的斷裂、褶皺等發(fā)生變形[39],這一過程還會促進地表水的滲入和循環(huán)以及巖漿-熱液成礦系統(tǒng)的發(fā)育[41-42]。GALETTO F 等[43]提出破火山巖漿房中殘留巖漿的冷卻結(jié)晶會造成黏度增加,形成一個厚的具流變性質(zhì)的過渡層,阻止補給巖漿以巖脈的形式上升,從而在巖漿房累積,并導致破火山底板的隆起和復活,而不是大規(guī)模的噴發(fā)。這一巖漿累積過程也可能成為新的破火山演化旋回的開始[30,44-45]。

綜上所述,揭示破火山演化的關(guān)鍵是識別不同的火山噴發(fā)旋回(破火山塌陷前、破火山形成、破火山塌陷后)、塌陷方式和過程、噴發(fā)產(chǎn)物在破火山內(nèi)部和外部分布的差異、有無后期復活隆起和巖漿侵入、圍巖和基底的時代和組成等[14,23]。對于破火山調(diào)查和研究來說,以往普遍采用的“火山構(gòu)造-火山巖相-火山巖性”的陸相火山巖區(qū)工作方法仍存在一定的局限和不足[46]。圍繞火山機構(gòu)的識別,以“巖性-巖相”作為基本填圖單位,雖然可以反映火山活動的基本特點和噴發(fā)歷史,但是缺少對破火山的形成及演化過程的精細調(diào)查和研究,以及對破火山形成過程不同階段及不同構(gòu)造的識別[46]。因此,我們認為更重要的是在識別破火山構(gòu)造的基礎(chǔ)上,從破火山形成和火山活動旋回的角度,精細厘定破火山塌陷前、破火山形成、破火山塌陷后、破火山復活等多階段的巖漿噴發(fā)和侵入活動產(chǎn)物。此外,破火山基底及圍巖的識別和區(qū)分也是破火山調(diào)查和研究的重要內(nèi)容,這可能也是中國東南沿海破火山研究的難點,因為大部分破火山的圍巖或基底往往是早期或稍早期火山活動的產(chǎn)物,兩者在巖性、巖相和地球化學特征上都具有較大的相似性[10]。

2 長嶼破火山的典型識別特征

長嶼破火山位于浙東溫嶺市東北部,屬于浙東雁蕩山大型火山噴發(fā)區(qū)的一部分。相鄰地區(qū)的破火山構(gòu)造還有雁蕩山、和家坪、鎮(zhèn)安、方山、楚門等。溫嶺市新河鎮(zhèn)長嶼硐天一帶的凝灰?guī)r具有長期的地下采石歷史,遺存了28個大型地下采空硐室群[47],成為雁蕩山世界地質(zhì)公園的主要園區(qū)之一。長嶼破火山地處沿海丘陵平原區(qū),山峰平地拔起,海拔100～300 m,火山巖呈直徑約12 km的圓形分布,周圍為第四系沙土和黏土(圖7)。

圖7 浙東長嶼破火山地質(zhì)簡圖(修改自溫嶺縣幅1∶5萬地質(zhì)圖①)Fig. 7 Simplified geological map of the Changyu caldera, eastern Zhejiang (after 1∶50 000 geological map of Wenling County①)

據(jù)1∶5萬溫嶺縣幅區(qū)域地質(zhì)資料①,長嶼火山主要經(jīng)歷了3個火山噴發(fā)階段,相應形成的3個階段火山巖在垂向上依次疊置(圖7)。雖然3個階段火山巖均以凝灰?guī)r為主,但是由于巖性和巖石組合等差異,在地貌上具有一定區(qū)別。第一階段火山巖大多數(shù)形成陡崖地貌,但一些地區(qū)夾有沉凝灰?guī)r,較易風化,呈渾圓狀山體(圖8(a)、圖8(b))。第二階段火山巖巖層較厚,以陡崖地貌為主(圖8(c))。第三階段火山巖位于山峰頂部,熔結(jié)程度高,致密堅硬(圖8(d))。長嶼火山巖不同階段凝灰?guī)r的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,長嶼火山活動時代為97～96 Ma[48],稍晚于臨近的雁蕩山破火山的火山活動時代[4]。長嶼火山的巖石組成、分布、與圍巖關(guān)系等顯示了塌陷破火山的典型地質(zhì)特征。

(a).破火山湖沉積巖被熔結(jié)凝灰?guī)r覆蓋;(b).破火山湖的濁流沉積;(c).第二階段火山巖的陡崖狀地貌;(d).第三階段火山巖位于山峰的頂部;(e).第一階段凝灰?guī)r顯示熔結(jié)條帶和角礫;(f).圍巖九里坪組富晶體凝灰?guī)r;(g.)晉岙一帶流紋斑巖的球泡構(gòu)造;(h).石夫人一帶火山集塊巖圖8 長嶼破火山野外地質(zhì)特征Fig. 8 Field photographs of the Changyu caldera

2.1 破火山基底和塌陷構(gòu)造

在破火山南部的石橋頭鎮(zhèn)—湖漫水庫一帶,第一階段流紋質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r與較老的九里坪組富晶體凝灰?guī)r在空間上并列,接觸帶發(fā)育一系列高角度正斷層(圖9)。斷層面上發(fā)育清晰的傾向擦痕(圖9(a)),可見早期的正斷層被晚期的基性巖脈切穿(圖9(b)),基性巖脈的時代未知,但綜合區(qū)域已有資料,其時代最可能為晚白堊世,這表明這些正斷層可能形成于破火山形成過程中,因而最可能是破火山塌陷相關(guān)的斷層。此外,兩者巖性差別明顯,前者以含有較多角礫、發(fā)育強熔結(jié)條帶為特點(圖8(e)),后者晶屑含量高且粗大(2～4 mm),以鉀長石、斜長石和石英為主(圖8(f)),兩者表現(xiàn)出明顯不同的地貌特征,前者陡崖發(fā)育，后者呈渾圓狀山體。因此,推測兩者之間以環(huán)狀斷裂為界,構(gòu)成破火山的邊界(圖10),而九里坪組火山巖可能構(gòu)成長嶼破火山的圍巖和基底。

(a).斷層面及其擦痕,斷面指示正斷層;(b).正斷層被后期基性巖脈切穿圖9 與長嶼破火山邊緣塌陷相關(guān)的正斷層Fig. 9 Normal faults related to collapse along the margin of Changyu caldera

圖10 長嶼破火山南部推測發(fā)環(huán)狀斷裂邊界Fig. 10 Speculated ring bounding fault along southern margin of the Changyu caldera

2.2 破火山形成和填充

長嶼3個階段火山巖均具有典型的火山碎屑流相巖相學特征,發(fā)育強烈的條紋斑狀結(jié)構(gòu),巖性為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r,但具有不同的晶體及巖屑含量以及熔結(jié)程度等巖性變化。3個階段火山巖垂向上依次疊置,主要分布在破火山內(nèi)部,總厚度約570 m。在破火山外部的下保山、上芝岙、屏下村等地區(qū)分布第一階段火山巖,但未見到第二階段和第三階段對應的火山巖(圖7)。因此,我們認為第一階段火山活動導致了塌陷破火山的形成,火山巖在破火山內(nèi)外均有分布。而第二階段和第三階段為破火山形成后噴發(fā),進一步填充了破火山,噴發(fā)產(chǎn)物分布在破火山內(nèi)部且疊置在第一階段火山巖之上。尤其第二階段火山巖以巨厚的凝灰?guī)r為特征(圖8(c)、圖8(d)),據(jù)地下開采揭露,單層厚度可達近100 m[47]。

2.3 破火山內(nèi)的沉積作用

第一階段流紋質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r中夾凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖和沉凝灰?guī)r等沉積巖,表明存在破火山內(nèi)的沉積作用。在鳳凰山露頭觀察到典型的正粒序遞變層理,單層厚幾十厘米,并被后期熔結(jié)凝灰?guī)r覆蓋(圖8(a)、圖8(b)),反映了破火山內(nèi)的湖相濁流沉積,破火山湖盆邊緣坡度較陡,火山碎屑物質(zhì)在重力作用驅(qū)動下以紊流方式被快速搬運至湖底深水區(qū)。

2.4 破火山內(nèi)可能的巖漿通道

在花芯水庫、晉岙、石巖頭、白峰山等地(圖7),發(fā)育了具球泡構(gòu)造的流紋斑巖穹隆,代表了破火山內(nèi)部的多個火山巖漿通道(圖8(g))。在石夫人一帶發(fā)育火山崩落相堆積的火山集塊巖,出露面積約6 km2,集塊大小主要為15～50 cm,少部分>1m,以流紋巖為主(圖8(h)),可能與巖漿通道垮塌有關(guān),指示了火山口附近位置。崇國寺一帶發(fā)育流紋斑巖巖脈,可能為巖漿沿破火山內(nèi)的斷裂侵入形成。但是,這些火山巖漿通道與具體的火山噴發(fā)階段的聯(lián)系還需要進一步調(diào)查和研究。

2.5 后期斷裂

長嶼破火山除了經(jīng)歷一定程度的風化剝蝕外,還普遍經(jīng)歷了后期的變形改造。本次調(diào)查與研究揭示了長嶼地區(qū)發(fā)育兩組火山活動之后的斷層系統(tǒng),一組是NW-SE向逆沖斷層系統(tǒng)(圖11(a)、圖11(b)),另一組是NE-SW向正斷層系統(tǒng)(圖11(c)、圖11(d))。其中,NE-SW向正斷層系統(tǒng)顯著控制了山脈、山谷和水系的走向,并控制了新生代的沉積(圖7),是新生代構(gòu)造,切割了早期破火山構(gòu)造。值得注意的是,這套NE-SW向正斷層及網(wǎng)脈狀的次級破裂系統(tǒng)在地下巖石開采場地中也很發(fā)育,隨著巖石開采的進一步伸展,富含鐵質(zhì)和鈣質(zhì)的地下水沿破裂系統(tǒng)蝕變巖石在眾多地下采石硐內(nèi)形成了類似巨幅抽象畫的地質(zhì)景觀(圖11(c)、圖11(d))。

(a)、(b).NW-SE向逆沖斷層及其擦痕,斷層面不對稱凹槽指示下盤下降;(c)、(d).NE-SW向正斷層及其網(wǎng)脈狀的次級破裂系統(tǒng)圖11 長嶼破火山后期斷裂特征Fig. 11 Later faults in the Changyu caldera

3 總結(jié)與認識

(1)破火山的形成與爆炸式火山碎屑流噴發(fā)伴隨的巖漿房頂板塌陷有關(guān)。破火山形成的火山噴發(fā)具有旋回性,伴隨著多旋回的破火山塌陷,形成嵌套式或部分重疊的復式破火山。破火山形成后可能被后續(xù)的噴發(fā)產(chǎn)物填充,還可能經(jīng)歷復活抬升,導致殘留巖漿侵入火山巖形成淺成侵入體,經(jīng)剝蝕出露火山-侵入雜巖。

(2)浙東長嶼破火山的巖石組成、空間分布、與圍巖關(guān)系等顯示了塌陷破火山的典型地質(zhì)特征。第一階段火山活動導致了塌陷破火山的形成,第二階段和第三階段為破火山形成后噴發(fā),進一步填充了破火山。破火山南部第一階段流紋質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r與較老的九里坪組富晶體火山巖在空間上并列,并以正斷層帶為界,構(gòu)成破火山的邊界。

(3)破火山調(diào)查與研究的關(guān)鍵是在識別破火山構(gòu)造的基礎(chǔ)上,從破火山形成和火山活動旋回的角度,厘定破火山塌陷前、破火山形成、破火山塌陷后、破火山復活等多階段的巖漿噴發(fā)和侵入活動產(chǎn)物。破火山的圍巖、基底以及塌陷方式也是重要的調(diào)查和研究內(nèi)容。

致謝：溫嶺市方山—長嶼硐天旅游開發(fā)服務中心在野外考察及研究工作中給予了支持和幫助,在此表示感謝!

注釋

① 馮長根,董堯鴻,鮑高德,等.溫嶺縣幅H-51-123-D 1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖[R]. 杭州: 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)廳, 浙江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊, 1995.