辽西北部八家子火山喷发盆地火山岩特征及含矿性探讨

赵希涛 佟国元 李元利

摘 要：辽西北部八家子火山喷发盆地基底之上是一套近源就地快速堆积的以基底岩石成分为主的粗碎屑岩，其上是火山喷发的酸性熔岩、火山碎屑岩及火山碎屑-沉积岩。火山作用以北西向中心式喷发为主要特征。岩石地球化学研究表明本区的火山岩形成于陆内拉张的活动带环境。

关键词：辽西北部 八家子火山喷发盆地 近源就地快速堆积 酸性熔岩 中心式喷发 陆内拉张

中图分类号：P558 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-02

辽西北部八家子火山喷发盆地分布于阜新市阜新蒙古族自治县八家子乡克丑-乌兰木头山一带。出露面积约38.58 km2。八家子火山喷发盆地基底之上是一套近源就地快速堆积的以基底岩石成分为主的粗碎屑岩，其上是火山喷发的酸性熔岩、火山碎屑岩及火山碎屑-沉积岩。火山作用以北西向中心式喷发为主要特征。

1 火山岩岩石特征

1.1 岩石类型及特征

八家子火山喷发盆地内火山岩岩石类型较多，可划分为熔岩类、火山碎屑岩类、火山碎屑-沉积岩类及次火山岩四种岩类。

1.2 副矿物特征

⑴副矿物含量及组合类型。该区火山岩副矿物种类较少（表1），各岩石类型普遍含有黄铁矿、锆石、磷灰石、金红石、方铅矿等。副矿物组合类型流纹岩为锆石-磷灰石型；闪长玢岩为锆石型；流纹质火山角砾熔结凝灰岩较复杂，有锆石型、锆石-磷灰石型和锆石-榍石-磷灰石型，且在重砂中发现金1粒，反映该类岩石中金元素含量较高，对八家子火山喷发盆地寻找金矿有一定的指导意义。⑵ 锆石特征。八家子火山喷发盆地各类岩石中锆石颜色以浅黄色或无色为主，个别为浅紫色、紫色。多数为金刚光泽，少量为玻璃光泽。除个别外，均为透明-半透明，有的晶体表面较光滑，有的具小凹坑和裂纹，个别具铁染呈红色，基本无暗色矿物包体，锆石特征见表2。

2 岩石地球化学特征

2.1 岩石化学特征

八家子火山岩盆地火山岩岩石化学成分含量及有关参数值列入表3。流纹岩岩石化学成分平均值与黎彤值（1962）和辽西同类岩石平均值相比（表1）具高硅、铝、镁、钠，低铁、钙、钾的特点；闪长玢岩与辽宁闪长玢岩平均值相比，具高硅、钠、钾、钙，低铁、铝、镁的特点；流纹质火山角砾熔结凝灰岩SiO2含量在64.90%～74.54%之间，平均69.19%，变化范围较大；Al2O3含量在13.55%～16.20%，平均15.15%；Na2O+K2O含量在7.50%～8.99%之间，平均8.32%。上述总体反映本区义县组火山岩具高硅、低铁的特点。

3 火山岩形成环境及源区

3.1 火山岩岩浆及成因分析

根据（La/Yb）N-YbN图解，八家子火山喷发盆地火山岩的投影点绝大部分投在大陆壳源区，部分落在角闪岩趋势线上或附近，表明火山岩物质来源于地壳。岩石化学成分反映八家子火山喷发盆地火山岩为一套中性-酸性的火山岩组合；岩石微量元素含量多数与陆壳丰度接近；稀土总量反映为贫稀土岩石，具轻稀土富集，分馏较强；重稀土亏损，分馏较弱的特点。δEu异常不明显，各岩石均大于0.70，反映八家子火山喷发盆地火山岩成因与板块构造活动有关。Eu/Sm值在0.25～0.32之间变化，Sm/Nd值在0.14～0.19之间变化，反映八家子火山喷发盆地火山岩岩浆与地壳有关。La/Sm—La关系图解中，各岩石投影点大部分投在部分熔融区内，少数落于部分熔融与分离结晶趋势界线上或附近，表明八家子火山喷发盆地义县组火山岩成岩作用以部分熔融为主。根据康迪计算岩浆来源深度公式C=18.2×（K2O）+0.45=1092×（K2O/SiO2）+0.45（K2O、SiO2均为氧化物重量百分比），通过计算，八家子火山喷发盆地火山岩安山岩岩浆来源深度为44.37～54.15 km；流纹岩为48.34～68.15 km；闪长玢岩为49.21～53.63 km。综上所述，八家子火山喷发盆地义县组火山岩岩浆来源于地壳，岩浆源深度在44.37～68.15 km，并经部分熔融作用形成。

3.2 火山岩形成构造环境

在里特曼-戈蒂里图解中，各岩石投影点均投在造山带区（B区）内，在判别火山岩构造环境的Rb-（Y+Nb）图解及Rb-Y图解中的投影点绝大部分投在火山弧区内（VA区），少数投在板内构造环境区内（WP区内）。上述构造环境判别图解表明八家子火山喷发盆地火山岩形成于构造活动带环境。

4 火山喷发作用

4.1 火山岩相的划分及特征

根据测区火山喷发类型、火山物质搬运方式、定位环境和状态，划分出爆发相（E）、喷发相（EFF）、火山通道相（VNF）、次火山岩相（SIF）和火山碎屑-沉积相（BSF）。

4.2 火山喷发韵律

八家子盆地克丑-乌兰木头山一带义县组火山岩火山喷发也划分两个阶段。第一阶段为盆缘沉积，形成大量的陆源碎屑沉积物黄褐色片麻岩质巨砾岩、泥质页岩、粉砂质页岩；第二阶段以强烈的火山爆发开始→火山活动间歇沉积→较宁静的酸性熔岩喷发。划分二个喷发韵律，Ⅰ表现为强烈的火山爆发，形成了大量的酸性火山碎屑岩，岩性有灰紫色流纹质火山角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质火山角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩；Ⅱ为火山活动间歇期沉积→较宁静的酸性熔岩喷发，火山活动间歇期形成了大量的火山碎屑沉积岩，岩性有灰绿色复成分砾岩、黄绿色长石岩屑杂砂岩、粉砂质泥岩，稍后，酸性火山熔岩喷发，形成流纹岩。综上所述，八家子盆地为一套中酸性-酸性火山碎屑岩、熔岩。

5 火山构造

5.1 区域火山构造

八家子火山喷发盆地区域火山构造是指Ⅳ级火山构造单元-火山喷发盆地。

位于阜蒙县八家子乡，呈不规则状展布，出露面积约38.58 km2。角度不整合覆于太古代片麻岩及中元古代辉长岩之上。火山活动产物由火山碎屑岩、熔岩、沉积岩组成，以火山碎屑岩为主。其下部为盆缘沉积的凝灰质砂岩、复成分砾岩、片麻岩质砾岩；上部为流纹质火山角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质火山角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩、流纹岩夹火山碎屑岩沉积层。

5.2 火山机体构造

火山机体构造为前述划分的Ⅴ级火山构造。八家子火山喷发盆地发现大小火山口2处，出露于马家沟破火山口。该机构位于阜蒙县八家子乡马家沟一带，属于八家子盆地的一部分，地表为不规则状，面积约32.54 km2。与基底太古代片麻岩及中元古代辉长岩呈角度不整合接触。⑴地质特征。该机构火山喷发产物下部主要为爆发相的流纹质火山角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质火山角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩夹少量的火山碎屑沉积岩—凝灰质砂岩、复成分砾岩；上部为喷发相的流纹岩。由2个火山口组成，火山口内被火山通道相流纹岩充填，平面上均呈不规则椭圆状。岩层产状内倾，呈漏斗状，倾角为10～60 °，且由内→外具变缓趋势。火山活动后期，由于火山口塌陷，在火山口附近放射状断裂及流纹斑岩脉均较发育。火山通道相地貌上为较陡俊的山峰，放射状水系发育。⑵火山岩相特征。该机构发育有爆发相、喷发相、火山通道相、火山碎屑-沉积相。爆发相由流纹质火山角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质火山角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩组成，分布在火山机构外带，空间上呈环状围绕火山通道分布。喷发相由流纹岩组成，其内辫状构造发育。火山通道相由火山活动晚期沿火山通道上侵至地表的流纹岩组成。火山碎屑-沉积相由火山活动间歇期沉积的凝灰质砂岩、复成分砾岩组成，呈薄层夹于爆发相之间，反映了火山活动由强→弱（或间断）的变化特征。综上所述，该机构火山活动具有如下特点：①火山活动具多期多次喷发，喷发韵律明显。②为一套酸性岩的火山喷发，火山喷发活动由强→弱。③火山活动早期以爆发为主，晚期以喷发为主。④岩浆演化不明显，均为酸性火山岩。⑤火山口附近放射状断裂及晚期流纹斑岩脉均较发育。⑥具多口中心式喷发的特点。

5.3 古火山活动史的恢复

该火山机构火山活动可划分出五个发展演化阶段。第一阶段：火山活动岩浆上拱、强烈爆发。地下岩浆在区域构造应力的作用下，沿着地壳构造薄弱带向上运移，产生上拱，穿透上地壳，发生强烈的火山爆发，大量处于塑性状态的火山碎屑呈似层状堆积于火山通道周围。第二阶段：火山活动间歇沉积。在强烈的火山爆发后，火山活动转入间歇期，形成凝灰质砂岩、复成分砾岩等沉积夹层。第三阶段：酸性岩浆侵出。火山活动间歇后，地下酸性流纹质岩浆沿火山通道上侵运移，以喷发的方式流出地表，呈熔岩被盖于早期爆发形成的火山碎屑岩之上，同时并占据火山通道，形成火山颈。第四阶段：火山口塌陷、岩脉侵入。火山喷发作用结束后，由于地下岩浆房空虚，火山口附近发生大规模塌陷，在火山口周边形成环状或放射状断裂，同时，火山活动残余岩浆沿裂隙上侵，形成半环状岩脉。第五阶段：构造破坏、风化剥蚀。破火山口形成之后，火山产物经过不断的风化剥蚀及构造破坏，形成了现今的地质地貌特征。

6 含矿性探讨

测区与火山岩相关的矿产有金、铜、铅锌、银、钴等，含矿岩石为蚀变流纹质含角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩。矿化带受北东向和北西向构造带控制。在义县组爆发相流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质火山角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩及喷发相流纹岩中发育北东向及北西向脆性断裂构造，特别是二者的交会部位是区内火山岩地区成矿的有利部位。在西六家子一带，见一条北西向构造带，宽3～5 m，延长1.2 km，带内岩石破碎，蚀变见有硅化、绿帘石化、绿泥石化；矿化见有铜矿化（孔雀石）、铅锌矿化、褐铁矿化。铜矿化主要见铜的氧化物孔雀石，呈皮壳状、肾状分布在蚀变流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩中。取样分析，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。

参考文献

[1] 辽宁省地质矿产局.辽宁西部中生代火山岩地质与矿产研究报告[R].内部出版，1985.

[2] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[3] 李昌年.火成岩微量元素岩石学[M].北京：中国地质大学出

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[4] 长春地质学院区域地质调查所.旧庙镇幅、沙宝台幅、哈尔套镇幅1：5万区域地质调查报告[R].内部出版，1996.