华北东部海兴一带第四纪火山岩岩石学及地球化学特征

于红梅 赵 波 魏费翔 许建东 王庆民

1)中国地震局地质研究所， 活动构造与火山重点实验室， 北京 100029 2)山东省地震局， 济南 250014

华北东部海兴一带第四纪火山岩岩石学及地球化学特征

于红梅1)赵 波1)魏费翔1)许建东1)王庆民2)

1)中国地震局地质研究所， 活动构造与火山重点实验室， 北京 100029 2)山东省地震局， 济南 250014

华北东部海兴一带出露2座第四纪火山， 即小山火山和大山火山， 并在边庄附近隐伏了火山岩。野外考察和室内分析显示： 小山火山为玛珥式火山， 喷发方式为射汽岩浆喷发， 影响范围仅限于火口附近， 喷发物为火山渣、 晶屑和火山灰； 大山火山早期为爆破式喷发， 后有岩浆侵入， 喷发强度和规模均不大， 产生了火山渣、 火山集块岩和致密熔岩颈。边庄隐伏火山岩为气孔状和致密火山岩及火山角砾岩， 喷发方式以弱爆破式喷发和熔岩流溢为主， 喷发时代为早更新世。小山火山渣和边庄隐伏火山岩成分为玄武质， 而大山火山岩SiO2含量低， 属于霞石岩。氧化物含量不显示线性关系， 说明它们之间不存在岩浆演化关系。3处火山岩均富集轻稀土， 边庄隐伏火山岩富大离子亲石元素， 无高场强元素Zr、 Hf、 Ti亏损， 大山和小山样品强烈富集Th、 U、 Nb和Ta， 明显负K和Ti。3处火山岩具有不同的岩石学和地球化学特征， 具有相对独立的火山结构， 虽均可能来自软流圈， 但明显经历了不同的岩浆活动过程。

火山地质 岩石学 地球化学 小山火山 大山火山 边庄隐伏火山岩

0 引言

新生代以来， 太平洋板块的NWW向运动使亚洲大陆受到强烈的挤压， 并在大陆东部形成新的NNW向马里亚纳俯冲带。华北地区处在与俯冲带正交的NEE-SWW向的强烈挤压下， 因而形成1组NNE向的右旋扭动(剪压性)构造和与之共轭的NW向左旋扭动(剪张性)构造， 导致大规模的火山喷发， 构成NW向的火山喷发带(河北省地质矿产局， 1989)。

图1 海兴地理位置和该区第四纪火山岩分布图Fig. 1 Geographic position and distribution of Quaternary volcanic rocks in Haixing area.

位于该喷发带内的华北东部海兴地区出露2座第四纪火山， 分别为小山火山和大山火山(图1)。小山火山位于河北省沧州市海兴县城东北约3km处， 是火山堆积物构成的隆丘(邵世雄等， 1983)。前人对于小山火山的研究主要集中在喷发年代上。曾针对凝灰质沉积物进行了古地磁测定， 认为恰好位于拉斯钱普事件期， 即距今20～30ka(河北省地质矿产局， 1989)。田文法等(1991)根据上下地层14C测年数据推断小山火山最后1次活动发生于全新世初期， 距今1万a左右。尹功明等(2013)对碎屑样品进行ESR测年， 得到小山火山最后1次活动在晚更新世晚期， 平均年龄 (41.4±8.6)ka。大山火山距离小山火山约20km， 位于山东省与河北省交界的无棣县境内。高知云等(1994)研究认为， 大山火山岩内的幔源包体来源深度为50km， 其寄主玄武岩为石榴石二辉橄榄岩部分熔融的产物， 形成深度在75km以下。陈孝德等(1997)曾对幔源包体的流变学特征进行过分析。罗丹等(2009)讨论了大山火山岩的成因及其源区特征。陈道公等(1985)以及王慧芬等(1988)测得大山火山熔岩的K-Ar年龄分别为0.55～0.86Ma和0.33～0.86Ma。金隆裕(1985)得到的大山火山K-Ar年龄约为73万a。

在本次对小山火山和大山火山的野外考察中采集了火山样品，进行了详细的岩相学和地球化学分析。另外， 钻孔探测发现在小山东南16km的边庄附近隐伏了厚度不等的火山岩， 也一并进行了分析研究； 并讨论了3处火山的地质学、 岩石学及地球化学特征。

1 地质特征及采样情况

小山火山山顶高程35.11m， 高出地表约30m(图2)， 由火山堆积物组成， 主要为岩屑凝灰岩、 沉凝灰岩、 凝灰质砂层与黏土层、 橄榄玄武岩等(邵世雄等， 1983)。地表出露的火山堆积物包括: 1)小山村至山后村呈弧形分布的火山堆积体构成的隆丘， 亦即通常所指的小山火山堆积， 为小山火山的东、 北火口沿； 隆丘在小山至山后村较高， 高程为35.1～12.7m； 2)在小山村西边的周良志村西北亦有同期火山堆积物， 为小山火山西火口沿， 呈缓丘状， 地面高程为5～7.2m， 与周围地面高差0.5～2.0m， 又称馍馍山。馍馍山与小山围成马蹄形。马蹄形的中心地带地面高程明显低于四周， 仅为3.8～4.5m， 地表为湖相亚砂土(冯金良， 1997)。

图2 小山火山及样品采集位置Fig. 2 Xiaoshan volcano and sampling location.a 小山火山影像图， 虚线为小山火山锥的大致分布范围， 三角符号为野外观测和样品采集点， 图像来源于Google Earth； b 小山东火口内沿剖面； c 小山北火口内沿剖面； d 小山西火口内沿剖面

在火口东、 北和西内沿均见到较好的火山堆积物剖面(图2b)。小山东火口内沿剖面整体厚度约3.8m， 地层向E倾； 顶部为60cm厚的残坡积物； 中下部为火山碎屑涌流堆积地层， 整体颜色为灰色， 弱固结， 未见围岩碎屑， 主要为黑色火山渣碎屑、 晶屑和灰黄色火山灰， 发育交错层理、 斜层理， 粒度分选好， 火山灰基质支撑， 未见火山弹。在小山的北侧内火口沿的地层倾向N40°E， 近水平， 倾角只有3°(图2c)。馍馍山为小山火山西侧火口沿， 地层倾向W(图2d)。在几处火口沿采集火山碎屑样品6件。

大山火山海拔73m， 锥体发育较好， 顶部直径约300m。上部为爆破式喷发物， 由3～4m厚的土黄色、 红褐色火山碎屑堆积物组成， 碎屑成分主要以火山渣为主， 含有火山弹和熔岩饼。整个地层风化较强， 粒度分选差， 无粒序层理。其下为厚约6m强熔结的灰黑色溅落堆积物， 塑性流动明显， 碎屑成分以熔岩饼和火山弹为主。下部致密熔岩构成大山火山颈， 呈侵入状， 气孔发育较少， 未见底。大山火山后期开采频繁， 火山地层破坏程度高。在大山火山上部火山渣和下部致密熔岩中分别采集了8件样品。

图3 大山火山堆积地层剖面Fig. 3 Stratigraphic section of Dashan volcano.

在边庄村北(38°08′32″N， 117°43′33″E)钻孔中发现火山岩， 埋藏深度在地表下30～60m处， 火山岩厚度不等， 约20～160m。岩性主要为气孔玄武岩、 致密玄武岩和火山角砾岩。地表为第四纪海陆交互相、 海相或陆相沉积物所覆盖， 地貌上属于滨海平原， 地形较平坦， 一般高程3～5m。在3个钻孔的不同深度采集了6件样品。对其中的4个样品进行了年代学K-Ar测试， 测试是在中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室完成的， 测试结果为(1.03±0.04)Ma、 (1.62±0.04)Ma、 (1.65±0.05)Ma和(2.02±0.05)Ma， 说明边庄火山喷发时代主要集中在第四纪早更新世。

2 岩石学特征

2.1 小山火山碎屑堆积物

小山火山喷发物由玄武质火山渣、 晶屑和火山灰组成， 其中火山渣、 火山灰和部分晶屑为岩浆成分， 部分晶屑来自围岩。火山渣含量为10%～30%(图4)， 呈灰黑色， 次棱角状， 分选较差， 最大者有2cm， 小者0.1mm， 分布不均匀。火山渣大多内部含有橄榄石、 辉石斑晶及不规则气孔。如图4c， d中间为1含有斜方辉石斑晶的火山渣碎屑， 图4e， f中间为1个含有橄榄石斑晶和不规则气孔的火山渣。晶屑含量约5%， 主要为橄榄石、 辉石、 长石、 石英等， 比火山渣碎屑小。橄榄石和辉石晶屑为岩浆成分， 长石和石英晶屑来自围岩。胶结物为土黄色火山灰。样品还含有5%左右的不规则气孔。

图4 小山火山样品及显微结构照片Fig. 4 Samples from Xiaoshan volcano and their photomicrographs.a 样品薄片照片， 内部黑色为火山渣碎屑， 白色为晶屑； b 样品中挑选的火山渣碎屑； c 中间1个不规则气孔与1个含有斜方辉石斑晶的火山渣碎屑， 单偏光； d 图c的正交偏光； e 中间1个橄榄石斑晶的火山渣碎屑， 单偏光； f 图e的正交偏光； S火山渣， Ol橄榄石， Opx斜方辉石， V气孔

2.2 大山熔岩

大山火山锥体下部为致密火山岩， 呈侵入状， 为火山颈相。致密火山岩呈块状构造， 为火山锥的主体岩相。岩石致密坚硬， 气孔不发育， 含量 <2% ， 暗绿色。岩石较新鲜， 风化极弱。显微镜下呈斑状结构(图5a， b)， 斑晶以橄榄石和磁铁矿为主， 含有少量的辉石。橄榄石呈他形， 含量约8%， 晶体较大， 大小主要集中在0.3～1mm。橄榄石斑晶周围具有暗色边， 部分伊丁石化， 边部和裂隙内呈红色， 有些已全部转化为磁铁矿。基质为玻璃质， 正交偏光下呈黑色。熔岩中还含幔源橄榄岩包体和橄榄石捕虏晶， 有时与橄榄石斑晶较难区分。

大山上部火山渣呈暗褐色， 气孔发育(图5c， d)， 含量约30%， 但气孔大小不一， 形状有圆形、 椭圆形和不规则状， 一般直径为0.5～1cm。斑晶主要为橄榄石、 辉石、 磁铁矿， 含量比块状熔岩低， 少于2%， 大小为0.8～1.6mm， 大部分已经伊丁石化， 呈现红褐色， 较大的橄榄石内部可见原来的颜色。基质为黑色玻璃质， 无微晶。

图5 大山火山熔岩样品显微结构照片Fig. 5 Photomicrographs of samples from Dashan volcano.a 块状熔岩， 黑色玻璃质， 内部含有橄榄石斑晶及捕虏晶， 伊丁石化， 正交偏光； b 块状熔岩， 伊丁石化橄榄石和磁铁矿， 单偏光； c 渣状熔岩， 橄榄石和辉石聚斑， 较多气孔， 正交偏光； d 渣状熔岩， 大量的气孔和伊丁石化橄榄石， 正交偏光；Ol 橄榄石， Py 辉石， V 气孔， Mag 磁铁矿

图6 边庄火山岩显微结构照片Fig. 6 Photomicrographs of samples from Bianzhuang.a 气孔玄武岩黑色基质中大量的斜长石微晶， 单偏光； b 橄榄石斑晶， 内部熔蚀， 正交偏光； c 粗粒橄榄玄武岩， 斜长石和橄榄石斑晶， 正交偏光； d 火山角砾岩， 次棱角状火山渣， 内部有一些火山灰、 晶屑和气孔， 单偏光

2.3 边庄隐伏熔岩

边庄隐伏的火山熔岩为气孔状玄武岩、 致密粗粒橄榄玄武岩及火山角砾岩(图6)。气孔状玄武岩呈黑色， 气孔含量5%～10%， 斑晶含量极低(<2%)， 主要为橄榄石， 内部熔蚀。基质为玻晶交织结构， 黑色火山玻璃中分布了少量针状斜长石微晶， 长轴长0.1～0.5mm。

粗粒橄榄玄武岩， 灰绿色， 有少量气孔， 含量 <2% ， 间粒结构， 自形斜长石中充填了橄榄石斑晶、 辉石和磁铁矿。橄榄石伊丁石化， 边部黑色、 褐色、 褐红色， 残留了150～500μm的核。辉石多成他形颗粒。斜长石多成长条状， 较自形， 长轴长300～1000μm。

火山角砾岩由火山角砾、 岩屑和填隙物组成， 火山角砾含量50%～60%， 磨圆较好， 次棱角—次圆状， 成分多为玄武质， 内部含有橄榄石和长石斑晶， 基质为黑色玻璃质。岩屑含量约20%， 其中含有大量的石英和碱性长石颗粒， 来自围岩。填隙物含量约10%～20%， 有橄榄石、 长石和石英晶屑及黏土矿物、 火山灰尘等。

3 地球化学特征

为了探讨海兴地区火山岩的岩石地球化学特征， 利用X荧光光谱分析仪对所采集的15件样品进行了全岩主元素成分测试， 利用X等离子体质谱仪对其中的10个样品进行了全岩微量元素成分测试， 分析是在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成的。其中， 对于小山火山， 挑选较大、 风化较弱的火山渣碎屑进行分析测试。

3.1 主量元素

测试结果(表1， 图7)显示， 海兴地区几处火山岩的成分不同， 其中小山火山渣烧失量较大， 在TAS图中投点在玄武岩和玄武质粗安岩中， 其SiO2含量为43.89～46.42%， Al2O3含量为9.97～10.21%， MgO含量为7.18%～11.09%， CaO含量为8.01～8.75%。边庄隐伏熔岩的成分与小山火山相近， 在TAS图中主要投点在玄武岩中， 其SiO2含量为43.73～49.11%， Al2O3含量为10.48～13.28%， MgO含量为8.09%～11.96%， CaO含量为8.7～10.09%。大山火山样品成分在TAS图中投点于副长石岩区及副长石岩和碱玄岩交界处， 在Cox等、 Bell等(1979)提出并由Mackenzie(1982)修改的SiO2-Na2O+K2O(AIK)图中投点于霞石岩区。其成分特征： SiO2含量为39.08%～40.55%， Al2O3含量为9.62%～11.42%， MgO含量为10.9%～14.83%， CaO含量为8.63%～11.15%。

表1 海兴地区火山岩及火山碎屑全岩主量成分

Table1 Contents of major elements in Haixing volcanic rocks and pyroclastics %

样品编号SiO2Al2O3TiO2Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OMnOP2O5H2O+H2O-LOI总和大山DS-1-140.3010.672.9010.753.889.8912.082.545.150.2221.040.290.140.74100.16DS-1-240.0010.452.8811.064.079.8912.082.284.920.2161.120.500.311.11100.09DS-2-140.169.602.4114.770.299.5913.930.615.150.2091.191.940.782.37100.28DS-3-139.829.622.9214.260.469.4014.070.864.350.1961.262.351.402.6699.87DS-3-239.089.682.6514.580.439.9913.930.534.790.2101.132.431.263.18100.18DS-139.849.722.7912.882.719.5013.442.234.720.2060.9770.170.210.6399.63DS-239.609.762.8115.130.749.6613.151.405.310.2041.230.380.120.6699.65DS-339.459.682.7915.720.129.8013.350.673.570.2041.2522.392.013.0299.621*40.5510.183.0114.600.3210.1510.901.085.690.0001.290.780.1497.772*40.3811.422.803.599.278.6315.742.104.950.2201.180.070.00100.283*39.7911.322.844.049.869.1414.831.604.950.2201.080.340.4099.67边庄B1-148.0512.872.3413.020.268.778.951.363.180.1550.5270.040.180.2599.75B1-245.1713.282.804.587.8310.018.091.384.640.1640.7240.460.241.0099.67B1-347.7712.362.184.817.079.168.911.342.920.1510.4611.721.002.6499.75B4-149.1112.802.265.247.028.708.751.423.240.1550.4910.200.350.5699.74B4-243.7310.482.164.788.3610.0911.961.193.200.1720.5211.150.883.0499.69B7-348.4913.032.317.864.679.058.181.433.150.1610.5060.830.360.9099.74小山XS-146.4210.211.76.763.268.017.182.082.880.1570.798.063.9910.599.96XS-243.899.972.246.566.308.7511.091.892.540.1831.0883.292.185.1699.64

注 *来自高知云等(1994)： 编号中的1为渣状熔岩， 2和3为块状熔岩。 分析者： 河北省区域地质矿产调查研究所实验室， 分析方法为X 荧光光谱， 相对误差<5%。

表2 海兴火山岩及火山碎屑微量元素含量表

Table2 Contents of trace elements in Haixing volcanic rocks and pyroclastics μg/g

样品号B1-1B1-2B1-3B4-1B4-2B7-3DS-1DS-2DS-3XS-2La27.2340.2924.6425.9730.327.2680.9178.565.9777.05Ce53.8581.1349.1952.2660.7553.89155.2147.9125.9150Pr6.8310.336.346.727.837.0218.9717.8214.7418.38Nd28.8941.7926.7928.7232.5730.0775.1171.4558.4771.14Sm6.878.786.596.917.227.3115.1814.4411.7414.22Eu2.122.532.092.082.022.194.294.143.33.76Gd6.137.536.536.185.946.3812.7912.110.0811.81Tb0.971.051.120.990.910.971.771.681.351.62Dy5.25.556.355.324.825.448.578.496.638.16Ho0.920.971.120.940.820.941.411.351.081.33Er2.182.342.82.31.982.363.212.952.423.04Tm0.320.320.390.330.270.340.420.390.310.41Yb1.791.832.161.911.591.962.2521.642.24Lu0.510.590.550.530.510.540.850.760.620.79Y21.5322.6926.8222.1419.1722.6532.3630.6525.1531.03∑REE165.34227.72163.48163.3176.69169.32413.28394.62329.41394.99∑LREE125.79184.85115.64122.66140.69127.74349.66334.25280.12334.55∑HREE18.0220.1821.0218.516.8318.9331.2729.7224.1429.41ΣCe/ΣY6.989.165.56.638.366.7511.1811.2511.6111.38δEu0.970.920.950.950.910.950.910.930.90.86LaN/SmN2.492.882.342.362.632.343.343.413.523.4GdN/YbN2.763.332.442.613.012.624.594.874.974.25Rb17.7920.8521.5116.8814.4916.2429.4329.9225.6840.34Ba398.29572.67402.57332.64441.38429.28386.19224.03313.87511.31Th3.554.982.933.243.913.4111.1611.1311.2111.85U0.721.460.890.861.200.883.582.442.442.80K45.1645.8244.4947.1539.5147.4874.0546.4922.2562.76Nb33.6357.4930.0826.8841.8628.63104.5112.9115.787.38La27.2340.2924.6425.9730.3027.2680.9178.5065.9777.05Sr601.0824.2511.2541.1737.6553.8949.111471186860.3P24.2133.2621.1822.5623.9423.2544.8956.5157.5249.99Hf5.036.314.685.104.585.529.769.549.279.06Zr193.4257.7181.8191.8173.3193.2403.2394.3383.4372.9Ti10.7912.9110.0510.429.9610.6512.8712.9612.8710.33Tb0.971.051.120.990.910.971.771.681.351.62Y21.5322.6926.8222.1419.1722.6532.3630.6525.1531.03Dy5.205.556.355.324.825.448.578.496.638.16Pb3.613.712.832.923.273.642.165.023.8711.36Cs0.190.450.370.150.440.090.720.630.632.45Ta2.394.212.231.383.152.407.228.188.646.41

分析者： 河北省区域地质矿产调查研究所实验室， 分析方法为X Series2等离子体质谱仪， 相对误差 <5%。

在各氧化物与MgO的关系图中(图8)可以看出， 各氧化物之间基本无线性关系， 说明它们之间不存在岩浆演化关系。大山火山岩的FeOT、 P2O5含量明显高于边庄熔岩的FeOT、 P2O5含量， 而Al2O3含量明显偏低， TiO2含量相近。

图7 海兴火山岩全岩成分TAS图(去除水和烧失量后归一化)(据Le Maitre et al.， 1989)Fig. 7 Total alkali-silica(TAS)diagram of Haixing volcanic rocks(after Le Maitre et al.， 1989).

图8 海兴火山岩全岩成分氧化物关系图Fig. 8 Diagrams of major oxides from Haixing volcanic rocks(FeOT=FeO+0.9×Fe2O3).图例同图7

图9 海兴火山岩稀土元素球粒陨石标准化图解(标准化值据Boynton， 1984)Fig. 9 Chondrite-normalized REE patterns of Haixing volcanic rocks(Normalization values are from Boynton， 1984).

3.2 稀土和微量元素

几处火山岩的微量元素在球粒陨石标准化图解(图9)上具有相似性变化趋势， 均有右倾特征， 指示其为轻稀土富集型。δEu为0.86～0.97， 斜长石分离结晶不明显。但边庄火山岩稀土总量∑REE(163～228μg /g)、 轻稀土总量∑LREE(115～185μg /g)和重稀土总量∑HREE(16～21μg/g)均明显低于小山火山渣和大山火山岩稀土总量∑REE(329～413μg/g)、 轻稀土总量∑LREE(280～350μg/g)和重稀土总量∑HREE(24～31μg/g)， 并且其ΣCe/ΣY比值(5.58～9.16)也明显低于小山火山渣和大山火山岩稀土ΣCe/ΣY比值(11.18～11.61)， 说明小山火山渣和大山火山岩浆轻、重稀土分馏更明显。

图10 海兴火山岩不相容元素原始地幔标准化图解(标准化值据Sun et al.， 1989)Fig. 10 Spider diagrams showing primitive mantle-normalized trace element abundances of Haixing volcanic rocks(Trace element abundances of the primitive mantle are from Sun et al.， 1989).

在不相容元素原始地幔标准化配分图(图10)上可以看到， 没有显示Nb和Ta负异常， 说明岩浆在分异过程中无明显的地壳组分加入。边庄隐伏火山岩富大离子亲石元素， 无高场强元素Nb、 Ta、 Zr、 Hf、 Ti亏损， 表现出与OIB相似的特征。而大山火山岩和小山火山渣样品分布在边庄火山岩上部， 尤其是Th、 U、 Nb和Ta含量明显高于边庄火山岩中的含量， 负K和Ti， 而边庄火山岩无此特征。

4 讨论

野外特征显示小山具有低平、 圆形的火山口， 喷发物为火山碎屑， 指示小山火山为典型的玛珥式火山(Maar)， 为射汽岩浆喷发产生。世界上已知的玛珥火山口直径一般为1～2km， 最大的玛珥式火山在美国阿拉斯加苏厄德半岛， 火口直径4～8km(Begétetal.， 1996)， 小山火山火口直径约2km， 所以小山火山应该是1个规模较大的玛珥式火山。但是， 这类火山的喷发影响范围有限， 仅限于火口附近。大山火山早期发生了爆炸式喷发， 产生了火山渣锥， 之后岩浆侵入到渣锥之下， 形成致密火山颈， 周围不见熔岩流。边庄附近的火山角砾说明亦有爆炸式喷发， 大面积的熔岩流说明喷发以溢流为主， 喷发时代为早更新世， 几个K-Ar年龄测试结果说明边庄火山喷发是多期次的。因此3个地区的火山机构、 喷发方式各不相同。

3个地区的稀土元素球粒陨石标准化曲线相似， 说明3处岩浆具有相似的来源。对成分制作了Ce/Pb与Ce关系图和Nb/U与Nb关系图， 并引用中国东部新生代玄武岩的成分数据(刘丛强等， 1995)， 可以看到它们均接近OIB(图11)， 说明它们可能来自软流圈。谷俐等(2000)通过对该区岩石化学特征分析也认为该区新生代玄武岩可能源自软流圈地幔。虽然具有相似的来源， 但是3处火山喷发物的成分亦具有差异： 小山火山渣主量元素测试结果显示烧失量很高， 但是以玄武质为主， 与大山火山霞石岩成分明显不同。虽然小山火山渣主量元素与边庄成分相近， 但是稀土元素总量和不相容元素明显与边庄火山岩不同。大山火山岩主量元素的SiO2含量低， FeOT和P2O5含量高， 富集大离子亲石元素Th、 U、 Nb和Ta， 明显负K和Ti， 这些均明显区别于边庄火山岩。以上的不同说明它们虽然具有相同的岩浆来源， 但经历了不同的岩浆活动过程。

5 结论

通过对海兴一带3处第四纪火山的野外考察和室内分析得到以下初步结论：

(1)小山火山为玛珥式火山， 喷发方式为射汽岩浆喷发， 影响范围仅限于火口附近。大山火山早期为爆破式喷发， 后有岩浆侵入， 喷发强度和规模均不大。边庄隐伏火山喷发方式以近火口的弱爆破式喷发和熔岩流溢流为主， 喷发时代为早更新世。

(2)小山火山喷发物由火山渣、 晶屑和火山灰组成。大山火山岩为火山渣、 火山集块岩和致密熔岩， 斑晶主要为橄榄石， 伊丁石化严重， 熔岩中还含有幔源橄榄石包体和橄榄石捕虏晶。边庄隐伏火山熔岩为气孔状玄武岩、 致密粗粒橄榄玄武岩及火山角砾岩， 斑晶包括橄榄石、 辉石、 磁铁矿和斜长石。

(3)主量元素分析显示， 小山火山渣和边庄隐伏火山岩主要为玄武质， 而大山火山岩SiO2含量低， 属于霞石岩。氧化物含量不显示线性关系， 它们之间不存在岩浆演化关系。

(4)稀土元素分析结果显示海兴3处火山岩均富集轻稀土， 具有相似的岩浆来源。边庄隐伏火山岩富大离子亲石元素， 无高场强元素Zr、 Hf和Ti亏损。大山和小山样品Th、 U、 Nb和Ta含量明显高， 负K和Ti。

(5)以上分析认为海兴3处火山岩具有不同的岩石学和地球化学特征， 具有相对独立的火山结构， 虽然均可能来自软流圈， 但经历了不同的岩浆活动过程。

致谢 感谢审稿专家对本文提出的宝贵意见和建议； 中国地震局地质研究所赵勇伟副研究员在地球化学成分分析方面给予了帮助， 在此表示衷心的感谢。

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PETROLOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF QUARTERNARY VOLCANIC ROCKS IN HAIXING AREA，EASTERN NORTH CHINA

YU Hong-mei1)ZHAO Bo1)WEI Fei-xiang1)XU Jian-dong1)WANG Qing-min2)

1)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)EarthquakeAdministrationofShandongProvince,Jinan250014，China

Field investigation and lab analysis on samples were carried out for Quaternary volcanoes， including Xiaoshan volcano， Dashan volcano and Bianzhuang hidden volcano， in Haixing area， east of North China. Results show that Xiaoshan volcano with the eruptive material of volcanic scoria， crystal fragments and volcanic ash is a maar volcano， the eruptive pattern is pheatomagmatic eruption， and the influence scope is near the crater. Dashan volcano exploded in the early stage， and then the magma intruded， forming the volcanic neck. The eruption strength and scale are limited， and the eruptive materials are scoria， volcanic agglomerate and dense lava neck. The volcanic rocks in Bianzhuang are porosity and dense volcanic rocks and volcanic breccia， reflecting the pattern of weak explosive eruption and lava flow， and the K-Ar age dating on volcanic rocks indicates that the eruption happened in early Pleistocene. Xiaoshan volcanic scoria and Bianzhuang hidden volcanic rocks are mainly basaltic， Dashan volcanic rocks with lower SiO2content are nephelinite in composition. Their oxide contents have no linear relationship， indicating that there is no magma evolution relationship between these magmas from the three places. Three volcanic rocks all have enrichment of light rare earth. The Bianzhuang volcanic rocks are rich in large ion lithophile elements， and have no high field strength elements Zr and Hf， Ti losses. The volcanic materials from Xiaoshan and Dashan are intensively rich in Th， U， Nb and Ta， and significantly poor in K and Ti. Although the magmas from these three places in Haixing area may all come from asthenosphere， the volcanic materials have different petrological and geochemical features， and relatively independent volcanic structures， therefore， they experienced different magma processes.

volcanic geology， petrology， geochemistry, Xiaoshan volcano， Dashan volcano， Bianzhuang hidden volcanic rocks

10.3969/j.issn.0253- 4967.2015.04.011

2014-11-03收稿， 2015-10-20改回。

中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1307)与地震行业科研专项(201208005)共同资助。

P317.3

A

0253-4967(2015)04-1070-14

于红梅， 女， 1981年生， 2011年在中国地震局地质研究所获构造地质专业博士学位， 副研究员， 主要从事显微结构、 火山岩石学、 火山灾害学等研究工作， 电话： 010-62009135， E-mail: yuhongmei188@163.com。