遼西北部八家子火山噴發盆地火山巖特征及含礦性探討

趙希濤 佟國元 李元利

摘 要：遼西北部八家子火山噴發盆地基底之上是一套近源就地快速堆積的以基底巖石成分為主的粗碎屑巖，其上是火山噴發的酸性熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑-沉積巖。火山作用以北西向中心式噴發為主要特征。巖石地球化學研究表明本區的火山巖形成于陸內拉張的活動帶環境。

關鍵詞：遼西北部 八家子火山噴發盆地 近源就地快速堆積 酸性熔巖 中心式噴發 陸內拉張

中圖分類號：P558 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-0-02

遼西北部八家子火山噴發盆地分布于阜新市阜新蒙古族自治縣八家子鄉克丑-烏蘭木頭山一帶。出露面積約38.58 km2。八家子火山噴發盆地基底之上是一套近源就地快速堆積的以基底巖石成分為主的粗碎屑巖，其上是火山噴發的酸性熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑-沉積巖。火山作用以北西向中心式噴發為主要特征。

1 火山巖巖石特征

1.1 巖石類型及特征

八家子火山噴發盆地內火山巖巖石類型較多，可劃分為熔巖類、火山碎屑巖類、火山碎屑-沉積巖類及次火山巖四種巖類。

1.2 副礦物特征

⑴副礦物含量及組合類型。該區火山巖副礦物種類較少（表1），各巖石類型普遍含有黃鐵礦、鋯石、磷灰石、金紅石、方鉛礦等。副礦物組合類型流紋巖為鋯石-磷灰石型；閃長玢巖為鋯石型；流紋質火山角礫熔結凝灰巖較復雜，有鋯石型、鋯石-磷灰石型和鋯石-榍石-磷灰石型，且在重砂中發現金1粒，反映該類巖石中金元素含量較高，對八家子火山噴發盆地尋找金礦有一定的指導意義。⑵ 鋯石特征。八家子火山噴發盆地各類巖石中鋯石顏色以淺黃色或無色為主，個別為淺紫色、紫色。多數為金剛光澤，少量為玻璃光澤。除個別外，均為透明-半透明，有的晶體表面較光滑，有的具小凹坑和裂紋，個別具鐵染呈紅色，基本無暗色礦物包體，鋯石特征見表2。

2 巖石地球化學特征

2.1 巖石化學特征

八家子火山巖盆地火山巖巖石化學成分含量及有關參數值列入表3。流紋巖巖石化學成分平均值與黎彤值（1962）和遼西同類巖石平均值相比（表1）具高硅、鋁、鎂、鈉，低鐵、鈣、鉀的特點；閃長玢巖與遼寧閃長玢巖平均值相比，具高硅、鈉、鉀、鈣，低鐵、鋁、鎂的特點；流紋質火山角礫熔結凝灰巖SiO2含量在64.90%～74.54%之間，平均69.19%，變化范圍較大；Al2O3含量在13.55%～16.20%，平均15.15%；Na2O+K2O含量在7.50%～8.99%之間，平均8.32%。上述總體反映本區義縣組火山巖具高硅、低鐵的特點。

3 火山巖形成環境及源區

3.1 火山巖巖漿及成因分析

根據（La/Yb）N-YbN圖解，八家子火山噴發盆地火山巖的投影點絕大部分投在大陸殼源區，部分落在角閃巖趨勢線上或附近，表明火山巖物質來源于地殼。巖石化學成分反映八家子火山噴發盆地火山巖為一套中性-酸性的火山巖組合；巖石微量元素含量多數與陸殼豐度接近；稀土總量反映為貧稀土巖石，具輕稀土富集，分餾較強；重稀土虧損，分餾較弱的特點。δEu異常不明顯，各巖石均大于0.70，反映八家子火山噴發盆地火山巖成因與板塊構造活動有關。Eu/Sm值在0.25～0.32之間變化，Sm/Nd值在0.14～0.19之間變化，反映八家子火山噴發盆地火山巖巖漿與地殼有關。La/Sm—La關系圖解中，各巖石投影點大部分投在部分熔融區內，少數落于部分熔融與分離結晶趨勢界線上或附近，表明八家子火山噴發盆地義縣組火山巖成巖作用以部分熔融為主。根據康迪計算巖漿來源深度公式C=18.2×（K2O）+0.45=1092×（K2O/SiO2）+0.45（K2O、SiO2均為氧化物重量百分比），通過計算，八家子火山噴發盆地火山巖安山巖巖漿來源深度為44.37～54.15 km；流紋巖為48.34～68.15 km；閃長玢巖為49.21～53.63 km。綜上所述，八家子火山噴發盆地義縣組火山巖巖漿來源于地殼，巖漿源深度在44.37～68.15 km，并經部分熔融作用形成。

3.2 火山巖形成構造環境

在里特曼-戈蒂里圖解中，各巖石投影點均投在造山帶區（B區）內，在判別火山巖構造環境的Rb-（Y+Nb）圖解及Rb-Y圖解中的投影點絕大部分投在火山弧區內（VA區），少數投在板內構造環境區內（WP區內）。上述構造環境判別圖解表明八家子火山噴發盆地火山巖形成于構造活動帶環境。

4 火山噴發作用

4.1 火山巖相的劃分及特征

根據測區火山噴發類型、火山物質搬運方式、定位環境和狀態，劃分出爆發相（E）、噴發相（EFF）、火山通道相（VNF）、次火山巖相（SIF）和火山碎屑-沉積相（BSF）。

4.2 火山噴發韻律

八家子盆地克丑-烏蘭木頭山一帶義縣組火山巖火山噴發也劃分兩個階段。第一階段為盆緣沉積，形成大量的陸源碎屑沉積物黃褐色片麻巖質巨礫巖、泥質頁巖、粉砂質頁巖；第二階段以強烈的火山爆發開始→火山活動間歇沉積→較寧靜的酸性熔巖噴發。劃分二個噴發韻律，Ⅰ表現為強烈的火山爆發，形成了大量的酸性火山碎屑巖，巖性有灰紫色流紋質火山角礫玻屑熔結凝灰巖、流紋質火山角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖、流紋質凝灰巖；Ⅱ為火山活動間歇期沉積→較寧靜的酸性熔巖噴發，火山活動間歇期形成了大量的火山碎屑沉積巖，巖性有灰綠色復成分礫巖、黃綠色長石巖屑雜砂巖、粉砂質泥巖，稍后，酸性火山熔巖噴發，形成流紋巖。綜上所述，八家子盆地為一套中酸性-酸性火山碎屑巖、熔巖。

5 火山構造

5.1 區域火山構造

八家子火山噴發盆地區域火山構造是指Ⅳ級火山構造單元-火山噴發盆地。

位于阜蒙縣八家子鄉，呈不規則狀展布，出露面積約38.58 km2。角度不整合覆于太古代片麻巖及中元古代輝長巖之上。火山活動產物由火山碎屑巖、熔巖、沉積巖組成，以火山碎屑巖為主。其下部為盆緣沉積的凝灰質砂巖、復成分礫巖、片麻巖質礫巖；上部為流紋質火山角礫玻屑熔結凝灰巖、流紋質火山角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖、流紋質凝灰巖、流紋巖夾火山碎屑巖沉積層。

5.2 火山機體構造

火山機體構造為前述劃分的Ⅴ級火山構造。八家子火山噴發盆地發現大小火山口2處，出露于馬家溝破火山口。該機構位于阜蒙縣八家子鄉馬家溝一帶，屬于八家子盆地的一部分，地表為不規則狀，面積約32.54 km2。與基底太古代片麻巖及中元古代輝長巖呈角度不整合接觸。⑴地質特征。該機構火山噴發產物下部主要為爆發相的流紋質火山角礫玻屑熔結凝灰巖、流紋質火山角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖、流紋質凝灰巖夾少量的火山碎屑沉積巖—凝灰質砂巖、復成分礫巖；上部為噴發相的流紋巖。由2個火山口組成，火山口內被火山通道相流紋巖充填，平面上均呈不規則橢圓狀。巖層產狀內傾，呈漏斗狀，傾角為10～60 °，且由內→外具變緩趨勢。火山活動后期，由于火山口塌陷，在火山口附近放射狀斷裂及流紋斑巖脈均較發育。火山通道相地貌上為較陡俊的山峰，放射狀水系發育。⑵火山巖相特征。該機構發育有爆發相、噴發相、火山通道相、火山碎屑-沉積相。爆發相由流紋質火山角礫玻屑熔結凝灰巖、流紋質火山角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖、流紋質凝灰巖組成，分布在火山機構外帶，空間上呈環狀圍繞火山通道分布。噴發相由流紋巖組成，其內辮狀構造發育。火山通道相由火山活動晚期沿火山通道上侵至地表的流紋巖組成。火山碎屑-沉積相由火山活動間歇期沉積的凝灰質砂巖、復成分礫巖組成，呈薄層夾于爆發相之間，反映了火山活動由強→弱（或間斷）的變化特征。綜上所述，該機構火山活動具有如下特點：①火山活動具多期多次噴發，噴發韻律明顯。②為一套酸性巖的火山噴發，火山噴發活動由強→弱。③火山活動早期以爆發為主，晚期以噴發為主。④巖漿演化不明顯，均為酸性火山巖。⑤火山口附近放射狀斷裂及晚期流紋斑巖脈均較發育。⑥具多口中心式噴發的特點。

5.3 古火山活動史的恢復

該火山機構火山活動可劃分出五個發展演化階段。第一階段：火山活動巖漿上拱、強烈爆發。地下巖漿在區域構造應力的作用下，沿著地殼構造薄弱帶向上運移，產生上拱，穿透上地殼，發生強烈的火山爆發，大量處于塑性狀態的火山碎屑呈似層狀堆積于火山通道周圍。第二階段：火山活動間歇沉積。在強烈的火山爆發后，火山活動轉入間歇期，形成凝灰質砂巖、復成分礫巖等沉積夾層。第三階段：酸性巖漿侵出。火山活動間歇后，地下酸性流紋質巖漿沿火山通道上侵運移，以噴發的方式流出地表，呈熔巖被蓋于早期爆發形成的火山碎屑巖之上，同時并占據火山通道，形成火山頸。第四階段：火山口塌陷、巖脈侵入。火山噴發作用結束后，由于地下巖漿房空虛，火山口附近發生大規模塌陷，在火山口周邊形成環狀或放射狀斷裂，同時，火山活動殘余巖漿沿裂隙上侵，形成半環狀巖脈。第五階段：構造破壞、風化剝蝕。破火山口形成之后，火山產物經過不斷的風化剝蝕及構造破壞，形成了現今的地質地貌特征。

6 含礦性探討

測區與火山巖相關的礦產有金、銅、鉛鋅、銀、鈷等，含礦巖石為蝕變流紋質含角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖。礦化帶受北東向和北西向構造帶控制。在義縣組爆發相流紋質含角礫玻屑熔結凝灰巖、流紋質火山角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖及噴發相流紋巖中發育北東向及北西向脆性斷裂構造，特別是二者的交會部位是區內火山巖地區成礦的有利部位。在西六家子一帶，見一條北西向構造帶，寬3～5 m，延長1.2 km，帶內巖石破碎，蝕變見有硅化、綠簾石化、綠泥石化；礦化見有銅礦化（孔雀石）、鉛鋅礦化、褐鐵礦化。銅礦化主要見銅的氧化物孔雀石，呈皮殼狀、腎狀分布在蝕變流紋質含角礫玻屑熔結凝灰巖中。取樣分析，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。

參考文獻

[1] 遼寧省地質礦產局.遼寧西部中生代火山巖地質與礦產研究報告[R].內部出版，1985.

[2] 遼寧省地質礦產局.遼寧省區域地質志[M].北京：地質出版社，1989.

[3] 李昌年.火成巖微量元素巖石學[M].北京：中國地質大學出

版社，1992.

[4] 長春地質學院區域地質調查所.舊廟鎮幅、沙寶臺幅、哈爾套鎮幅1：5萬區域地質調查報告[R].內部出版，1996.