辽宁省西丰地区中新生代火山作用特征

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摘要：通过火山岩岩石学、火山岩相和火山喷发韵律分析，认为：辽宁省西丰地区中新生代火山活动较弱，火山作用方式以爆发和喷溢为主。相对而言，早白垩世德仁期与安民期火山作用较强，形成的喷发沉积物面积和厚度较大，其韵律特征也较为复杂。德仁期火山活动总体表现为喷溢―间歇的活动特点，喷发强度属由强―弱―强，岩浆演化具有由中性向中基性演化的特点；安民期火山作用自下而上可划分出4个喷发韵律，3种韵律类型，喷发强度属由强―弱―强，岩浆演化由酸性―中性―酸性；上新世船底山期火山作用方式比较单一，所形成的火山沉积物分布范围局限，岩性单一，均为玄武质熔岩，厚度较小，韵律特征不明显。

关键词：西丰；火山岩相；火山作用；喷发韵律

中图分类号： P511 文献标识码： A

辽宁省西丰地区火山岩，主要分布于西丰―安民一带北东向狭长断陷盆地内，出露面积约81km2（见图1）。辽宁省西丰地区所处大地构造位置：一级构造单元为柴达木-华北板块，二级构造单元为华北陆块，三级构造单元为华北北缘古生代坳陷带。在火山构造划分上属于环太平洋火山活动带之长白山火山喷发带。火山岩以燕山旋回为主，可划分为早白垩世德仁期和早白垩世安民期，共两个期次。喜马拉雅旋回火山岩分布较少，仅见新近纪上新世船底山期玄武岩。

1岩石学特征

本区火山岩岩石类型组合及特征见表1

表1 西丰地区火山岩岩石组合及特征表

1.1德仁期火山岩岩石学特征

德仁期火山作用方式主要为溢流，间夹爆发。其产物以中性火山熔岩为主夹火山碎屑岩，主要分布于测区南部百祥屯、茂林、西丰镇及五云等地。岩石类型有安山岩、安山质火山角砾岩、安山质凝灰岩等。

1.1.1熔岩类

（1）杏仁状安山岩

①组成：杏仁7%，斑晶6-25%， 基质68-87% 其中，岩石中气孔主要被硅质和绿泥石充填；斑晶和基质中主要矿物成分均为斜长石，基质中含微量不透矿物；岩石遭碳酸盐化作用。

②组构特征：岩石为绿灰色-灰色，杏仁状构造，斑状结构，基质为交织结构。斑晶中斜长石为半自形或自形板状斜长石，遭强烈绢云母化作用，个别遭碳酸盐化、绿泥石化和硅化作用，斜长石大部分具有麻点结构，斜长石粒径大小多数介于0.3-1.4mm之间。基质中斜长石呈长板条状微晶，有定向分布的趋势，斜长石一般粒径为0.03m±，基质中不透明矿物零星分布。

（2）杏仁状辉石安山岩

①组成：杏仁10%，斑晶3-20%， 70-87% 斑晶主要由斜长石和辉石组成；基质中主要矿物成分为斜长石，基质中含微量不透矿物；岩石遭碳酸盐化作用。

②组构特征：岩石为灰黑色，杏仁状构造，斑状结构，基质为交织结构。岩石中气孔主要被硅质和绿泥石充填。斑晶中斜长石为半自形-自形板状，大小多为0.3-0.6mm，成分为中长石，多数遭绢云母化作用，个别遭绿帘石化作用；辉石为柱粒状，粒径为0.2―0.6mm。基质中斜长石为板条状微晶，大小为0. 02mm±，多沿长轴定向分布，斜长石普遍遭绢云母化或钠黝帘石化作用；基质中辉石少量。

（3）火山角砾安山岩

①组成：火山角砾20% ，熔岩（安山岩）80% 。其中，火山角砾为安山岩岩屑。熔岩（安山岩）斑晶含量30%±，基质含量70%±。斑晶为斜长石；基质主要由斜长石组成，含微量不透明矿物。

②组构特征：暗灰色，块状构造，斑状结构，基质为交织结构。火山角砾呈次棱角状或棱角状，大小多在2-5mm之间。斑晶中斜长石为自形板状，粒径为0.5-2.3mm，遭强烈绢云母化或钠黝帘石化作用。基质中斜长石呈长板条状或细针状微晶，局部斜长石略显定向分布。岩石遭硅化和绿泥石化作用，局部遭绿帘石化作用。

1.1.2 正常火山碎屑岩类

（1）安山质火山角砾岩

①组成：火山角砾50%，凝灰50% 。其中，火山角砾为安山岩；凝灰主要由玻屑组成，含部分岩屑（安山岩）和晶屑（长石）。

②组构特征：暗灰色，斑杂构造，火山角砾结构。大小多数集中在2-35mm之间，个别较大者砾径可达50mm。凝灰中玻屑以＜0.05mm的火山尘为主；具屑呈棱角状；岩屑为为次棱角状或棱角状。

（2）安山质火山角砾岩屑凝灰岩

①组成：火山角砾10-25% ，凝灰75-90% 。其中，火山角砾成分为安山岩。凝灰中岩屑45%，玻屑35%，晶屑20% 。

②组构特征：暗灰色，斑杂构造，角砾凝灰结构。角砾为次棱状或棱角状，粒径大多数介于2~23 mm之间。凝灰中岩屑为次棱状或棱角状，粒径为0.1-2.0mm；玻屑为棱角状，不规则状，粒径多数＜0.1mm，分布于火山角砾和其它碎屑之间；晶屑为棱角状，粒径为0.1-1.0mm。

1.2安民期火山岩岩石学特征

安民期火山作用方式以溢流与爆发相间出现为特征，其产物为中性―酸性火山熔岩及同成分火山碎屑岩。岩石类型主要有安山岩、橄榄辉石安山岩、安山质火山角砾岩、安山质火山角砾凝灰岩、流纹质角砾晶屑凝灰岩。

1.2.1熔岩类

（1）安山岩

①组成：杏仁3%，斑晶5% ，基质92% 其中，杏仁是气孔被葡萄石和皂石充填；斑晶主要由斜长石和单斜辉石组成；基质矿物成分主要由斜长石和少量辉石组成，含微量不透明矿物。

②组构特征：暗灰色，杏仁状构造，斑状结构，基质为交织结构。斜长石斑晶大小多在0.5-1.5mm之间，为自形板状，普遍遭绢云母化作用。辉石为柱粒状，粒径为0.3-1.0mm；基质中斜长石为自形板条状，大部分略显定向分布，粒径为0.1-0.2mm，普遍遭绢云母化或钠黝帘石化作用；辉石为细小柱粒状，分布于斜长石缝隙之中，粒径为0.03mm左右。

（2）辉石玄武安山岩

①组成：杏仁3%，斑晶6% ，基质91% 其中，杏仁气是孔石被皂石充填；斑晶为单斜辉石；基质主要由斜长石组成，含少量辉石，含微量不透明矿物。

②组构特征：深灰色，杏仁状构造，斑状结构，基质为交织结构，局部间粒结构。斑晶单斜辉石，柱粒状或柱粒状集合体，少部分辉石遭暗化和绿泥石交代，具有铁质边缘，一般辉石斑晶粒度为0.25―0.60mm。基质中的斜长石为细长的微晶板条，斜长石粒径为0.05―0.18mm，呈束状定向分布，辉石为细小柱粒状，零星分布于斜长石缝隙中， 粒径介于0.03-0.10mm之间。

1．2．2正常火山碎屑岩类

（1）流纹质火山角砾玻屑凝灰岩

①组成：火山角砾14%，凝灰84% 其中，火山角砾成分有流纹岩和流纹质凝灰岩；凝灰中岩屑20%，晶屑20%，玻屑60%，岩屑为流纹岩和流纹质凝灰岩，晶屑为斜长石。

②组构特征：紫灰色，斑杂构造，火山角砾凝灰结构。角砾为次棱状或棱角状，粒径大多数介于2~7 mm之间。凝灰中岩屑为次棱状或棱角状，粒径为0.1-2.0mm；玻屑为棱角状，不规则状，主要为火山尘质点，部分遭脱波化略有偏光反映，粒径多数＜0.05mm，分布于火山角砾和其它碎屑之间；晶屑为棱角状，粒径为0.1-1.0mm。

（2）流纹质火山角砾玻屑凝灰岩

①组成：火山角砾10%，凝灰90% 其中，火山角砾成分为流纹岩；凝灰中岩屑20%，晶屑25%，玻屑55%，岩屑为流纹岩，晶屑为斜长石和少量石英。

②组构特征：紫灰色，斑杂构造，火山角砾凝灰结构。火山角砾多呈棱角状或不规则状，镜下砾径多数介于2.0-5.0mm之间；凝灰中岩屑为次圆状或次棱角状，粒径为0.1-2.0mm。晶屑为棱角状或不规则状，粒径为0.1-1.4mm；玻屑大部分为鸡骨状、鱼刺状、棒状或不规则状，少部分为粒径＜0.05mm的火山灰尘，大部分玻屑有沿长轴定向分布的趋势，鸡骨状玻屑粒径为0.05―0.30mm，部分玻屑遭脱玻化。岩石后期裂隙发育，被铁质和方解石脉充填。

（3）流纹质玻屑凝灰岩

①组成：晶屑5%、岩屑5%、玻屑90%。其中，晶屑成分主要为石英、斜长石、钾长石；岩屑成分为蚀变流纹岩；

②组构特征：灰白色，斑杂构造，火山凝灰结构。晶屑为尖角状或不规则状，粒径为0.05-0.5mm；岩屑为次圆状或次棱角状，大小多为0.1-1.8mm，有的岩屑呈塑性，有定向分布的趋势；玻屑：多数为粒径小于0.05mm的火山灰尘，大部分遭重结晶作用，形成微晶状长英质。

（4）熔结流纹质玻屑凝灰岩

①组成：晶屑6%、岩屑10%、玻屑84% 。其中，晶屑成分主要为石英、斜长石、钾长石；岩屑成分为凝灰岩。

②组构特征：灰白色，斑杂构造，熔结火山凝灰结构。晶屑为棱角状或尖角状，个别保留半自形，粒径多在0.05-1.0mm之间；岩屑为次圆状或不规则状，粒径为0.1-1.7mm；玻屑为弯勾状、尖角状、蠕虫状或条纹状。大部分具塑性，在刚性晶屑、岩屑周围形成假流纹构造，大部分玻屑遭脱玻化作用，形成小扁豆状呈条带状分布。

（5）安山质火山角砾玻屑凝灰岩

①组成：火山角砾25%，凝灰75% 其中，火山角砾成分主要为安山岩；凝灰中岩屑25%，晶屑20%，玻屑55%，岩屑为安山岩；晶屑为斜长石。

②组构特征：紫灰色，斑杂构造，火山角砾凝灰结构。火山角砾为次棱角状，砾径为多数介于2.0-5.0mm之间，成分主要为安山岩，遭强烈的绢云母化作用，其中的气孔主要被石英和绿泥石充填。凝灰中为次圆状或次棱角状，粒径为0.05―2.0mm；玻屑：多数为粒径＜0.05mm的火山尘，分布于火山角砾和岩屑之间，部分玻屑遭脱玻化，略带偏光反映，玻屑主要起胶结作用，有的玻屑遭绢云母化作用；晶屑呈尖角状，粒径为0.05―1.5mm.。

（6）安山质火山角砾岩

①组成：火山角砾55%，凝灰45% 其中：火山角砾为杏仁状蚀变安山岩；凝灰以玻屑为主，含部分晶屑和岩屑，晶屑成分为斜长石，岩屑为蚀变安山岩。

②组构特征：紫灰色，斑杂构造，火山角砾结构。安山岩火山角砾为不规则状，砾径为2.0-5.0mm，具杏仁状构造，受到蚀变蚀作用；凝灰中岩屑安山岩受到蚀变（碳酸盐化、绿帘石化），多数粒径介于0.1-2.0mm之间；玻屑：多数为粒径＜0.05mm的火山尘，分布于火山角砾和岩屑之间，部分玻屑遭脱玻化，略带偏光反映，玻屑主要起胶结作用，有的玻屑遭绢云母化作用；晶屑呈尖角状，粒径为0.05―1.7mm。

（三）船底山期火山岩岩石学特征

喜马拉雅旋回船底山期火山作用方式为溢流，其产物为灰黑色致密块状橄榄玄武岩、杏仁状安山质玄武岩。所形成的近圆形孤立山丘地貌特征很明显。

1、灰黑色橄榄玄武岩

①组成：斑晶5―6% ，基质94-95% 斑晶由橄榄石组成，含少量辉石；基质基质由斜长石、辉石、磁铁矿组成。

②组构特征：紫灰色，块状构造造，斑状结构，基质为粗玄结构。斑晶中橄榄石呈粒状，裂理发育，一般粒径0.4-0.8 mm。斑晶中辉石呈短柱状或粒状，一般粒径0.51.0mm。基质中斜长石为自形长板条状微晶，其长轴为0.1-0.3 mm，不规则状排布，辉石、磁铁矿呈粒状充填于柱状斜长石搭构的格架中，构成粗玄结构。

2、紫红色杏仁状安山质玄武岩

①组成：杏仁3%，斑晶5% ，基质92%。杏仁是气孔被葡萄石和皂石充填；斑晶以橄榄石为主，含少量辉石；基质由斜长石和量辉石、磁铁矿组成。

②组构特征：紫黑色，杏仁状构造，斑状结构，基质为基质为粗玄结构。斑晶中橄榄石粒状，一般粒径为0.2-0.4 mm；斑晶中辉石呈粒状或短柱状，一般粒径为0.1-0.3 mm。基质中斜长石为自形长板条状微晶，不规则状排布，辉石、磁铁矿呈粒状充填于柱状斜长石搭构的格架中，构成粗玄结构。

二、火山岩相

依据火山物质喷发类型、搬运方式、定位环境及产出状态。将区内火山岩相划分为爆发相、喷溢相及潜火山相三种岩相。

1、爆发相

区内该岩相火山岩发育，广泛分布于德仁组、安民组地层内，呈似层状及透镜状产出。按成分划分有流纹质、安山质，以流纹质为主；按组成物质的粒级分有火山角砾、凝灰级，以后二者为主，凝灰级包括岩屑、晶屑、玻屑；按碎屑物的堆积方式有空落堆积和碎屑流堆积。岩性主要为安山质火山角砾岩、安山质角砾凝灰岩、安山质凝灰岩及流纹质角砾凝灰岩等。

2、喷溢相

本区喷溢相出露广泛，分布于德仁组、安民组及船底山组内，不同阶段形成具有不同产出特征的喷溢相熔岩。德仁组主要以中性喷溢相为主，单个熔岩流厚度较小，十几米―几十米不等，形成岩石类型有安山岩、辉石安山岩，岩石具斑状结构，杏仁状构造；安民组早期为酸性岩浆喷溢，后期为中性岩浆，形成岩石类型有流纹岩、安山岩及辉石玄武安山岩。岩石具斑状结构，基质球粒―隐晶质结构。安山岩具气孔状、杏仁状构造；船底山组以中基性宁静溢流为主，范围较小，形成岩石类型有橄榄玄武岩、安山质玄武岩。

3、潜火山相

区内该岩相火山岩不发育，它们多呈脉状产出，与围岩整合或斜交，规模较小，多几十厘米―几米厚，走向延伸多在十几米―几十米之间。岩石类型仅见有闪长玢岩一种。

三、火山作用

本区火山作用方式以爆发和喷溢为主。相对来讲，早白垩世德仁期与安民期火山作用较强，形成的喷发沉积物面积和厚度较大，其韵律特征也较为复杂。上新世船底山期火山作用方式比较单一，所形成的火山沉积物分布范围局限，厚度较小，其韵律特征也相对简单。

1、德仁期火山喷发韵律

该期火山喷发韵律特征在测区南部德榆附近保存得较为完整，自下往上可划分出3个喷发韵律，一种韵律类型，即由单一的火山熔岩组成的韵律类型。总体表现为喷溢―间歇的活动特点，喷发强度属由强―弱―强，岩浆演化具有由中性向中基性演化的特点（见图2）。

2、安民期火山喷发韵律

安民期火山喷发沉积物在测区东北周家店附近出露最为完整，厚度达639m。自下而上可划分出4个喷发韵律，3种韵律类型（见图3）。即①由火山碎屑岩―熔岩构成，属由爆发―喷发溢流(―宁静溢流)堆积。②由熔岩单独构成，属由喷发溢流―宁静溢流。③由火山碎屑岩单独构成，属爆发空落堆积。喷发强度属由强―弱―强。岩浆演化由酸性―中性―酸性。

图2 德仁组火山喷发韵律及划分图

图3 安民组火山喷发韵律及划分图

3、船底山期火山喷发韵律

船底山期火山作用范围较小，分布面积不足1 km2，岩性由橄榄玄武岩、杏仁状安山质玄武岩组成，韵律特点不明显。

4、结论

综上所述，辽宁省西丰地区中新生代火山活动较弱，火山作用方式以爆发和喷溢为主。相对而言，早白垩世德仁期与安民期火山作用较强，形成的喷发沉积物面积和厚度较大，其韵律特征也较为复杂。德仁期火山活动总体表现为喷溢―间歇的活动特点，喷发强度属由强―弱―强，岩浆演化具有由中性向中基性演化的特点；安民期火山作用自下而上可划分出4个喷发韵律，3种韵律类型，喷发强度属由强―弱―强，岩浆演化由酸性―中性―酸性；上新世船底山期火山作用方式比较单一，所形成的火山沉积物分布范围局限，岩性单一，均为玄武质熔岩，厚度较小，韵律特征不明显。

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