盧氏地區熊耳群古火山機構及噴發特征

趙小俊

熊耳群古火山巖廣泛分布于豫西、陜東、晉南地區，分布面積達6000余平方公里，噴發巖總厚度達9000余米。熊耳群時限擬定為14-18億年，與長城紀對比。盧氏地區熊耳群出露于北部地臺區，展布于范里杜家村以東、沙河將軍嶺及官道口秋涼河和朱陽岔一帶。區內熊耳群為一套陸相噴發巖，以面積性噴溢熔巖為主，并在沙河將軍嶺、官道口朱陽岔找到了中心式火山口，在許家凹、秋涼河見到陸內水體噴發帶。

一、 噴發巖相

包括火山噴發沉積相、噴發相、火山管道相及次火山相。

1、火山噴發沉積相。包括凝灰質砂巖、礫巖、層凝灰巖、層火山角礫巖等。多呈夾層產于熔巖層中。代表了火山噴發間歇期。2、噴發相。包括噴溢亞相和爆發亞相。噴溢亞相由安山巖、英安斑巖、流紋斑巖、粗安斑巖、粗面斑巖等巖類組成。呈大面積層狀分布。噴溢相巖石特征：1、中性熔巖類：由安山巖，安山玢巖、玄武安山巖組成，呈巖被式廣布。 2、酸性熔巖類：包括英安斑巖、流紋巖、流紋斑巖。出露面積較小。集中于沙河將軍嶺、官道口朱陽岔等地。 3、中—堿性巖類：包括粗安斑巖及粗面斑巖。區內不甚發育。3、 火山管道相。填充于古火山管道中的巖石。在沙河將軍嶺、官道口朱陽岔等地，發現了一批小型古火山管道。管道中填充火山角礫巖、集塊巖、熔角礫集塊巖、石泡流紋巖、流紋巖等。呈筒狀、床狀、墻狀，裂隙帶狀產出。4、 次火山巖。次火山巖主要為閃安巖。區內閃安巖體呈巖株、巖脈產出，集中分布于沙河將軍嶺至柳關一帶。閃安巖與圍巖呈侵入關系，界面清晰，產狀較陡。閃安巖體一般無杏仁氣孔構造。巖性與安山巖相似，但中心結構較粗。

二、古火山噴發區特征

（一）沙河將軍嶺古火山噴發區

1、將軍嶺裂隙噴發帶。 該帶產于將軍嶺南流紋斑巖中。東西向展布，呈向南突出的弧形，延伸長2公里，寬幾十米至150米。沿噴發帶，出露火山管道相熔角礫集塊巖墻，石泡流紋斑巖及次火山相閃安巖（圖4-1-1）。

熔角礫集塊巖墻，呈北東75°方向延伸，長550米，寬5—35米，東寬西窄，呈蛇形，與流紋斑巖呈侵入接觸。巖石為流紋質熔集塊角礫巖。集塊角礫大小懸殊，大者40厘米，小者0.3—1厘米。集塊含量20—30%，角礫占55—35%。成分多為流紋斑巖，偶為凝灰巖。角礫、集塊多呈渾圓—次棱角狀，形態復雜，有長條狀、球狀、方塊狀、橢球狀等。膠結物為流紋質熔巖物質。顯示流動構造。

在熔角礫集塊巖墻北側，出露次閃安巖株，東西向延伸，長190米，寬20—40米。產狀北陡（85—90°）南緩（45°），均傾向巖體，呈漏斗狀。巖體中心結構較粗，邊部變細。圍繞巖體，呈環狀出露凝灰巖及含角礫凝灰巖。近巖體為火山角礫巖及含角礫凝灰巖，遠離巖體，則為凝灰巖。環狀凝灰巖之外，為大面積流紋斑巖。上述巖相分帶明顯反映了一個古火山噴發中心，閃安巖體可能為火山管道根部產物。沿裂隙帶，斷續出露石泡流紋斑巖，寬幾米—10余米。產狀陡，順裂隙帶發育。巖石淺灰—灰色，由石泡和膠結物組成。石泡含量由20—70%不等，大小一般1—4厘米；大者8—10厘米。呈圓形、橢圓形、眼球狀等，風化后突出于巖石表面，十分醒目。石泡具同心環狀構造，內核由石英填充。中間層稍粗，成顯微鱗片花崗結構，邊緣層為變余隱晶結構，常有層狀微粒赤鐵礦分布，形成暗化外殼，寬1—2毫米。

膠結物為強絹云母化的酸性熔漿，具斑狀結構，斑晶為鉀長石、石英。石基由絹云母、石英、鉀長石組成。石泡流紋斑巖多充填于噴發裂隙及其外側。帶內石泡流紋斑巖具有極復雜流紋構造。產狀或近直立，或呈渦流。遠離裂隙帶流紋構造平緩且穩定。反映火口相及近火口相巖流急劇運移流動的特征。大量石泡的發育則是熾熱酸性熔漿中大量氣體外溢的產物。

2、 雷家村爆發巖筒。位于雷家村南400米河谷中。巖筒順溝呈北西向延伸，長200米，寬100米，邊界產狀外傾且平緩，呈鍥形插入流紋斑巖中。巖筒中充填灰色流紋質熔角礫集塊巖，集塊含量達40—60%。大小懸殊，多在10—20厘米間，少量達50—70厘米。角礫約占20—25%，礫徑2—5厘米。成棱角、次棱角狀。明顯具爆破崩碎特征。角礫及集塊成分為流紋斑巖、流紋巖及少量紫色凝灰巖。膠結物為流紋質熔巖物質，圍繞集塊及角礫產生流動構造，角礫略顯定向排列。

巖筒邊部及頂部，發育2—3米寬的環狀石泡流紋斑巖帶，并伴隨發育杏仁、氣孔構造。帶中石泡十分密集，含量達60%左右，大小多為0.5—2厘米，局部達10—25厘米，呈圓形、橢圓形、上大下小犁形等。明顯反映有熔漿揮發份在巖筒邊部及頂部富集。

3、 營口巖筒。位于營口南東750米沖溝中，呈北東向不規則橢圓形產出。長45米，寬20米，面積900平方米（圖4-1-2）。與圍巖粒狀粗碎斑酸性熔巖（斑流巖）呈明顯侵入接觸。巖筒邊界外傾，傾向45°—50°。

巖筒中充填灰綠色流紋質熔集塊角礫巖。集塊角礫混雜。含量約40%左右。集塊大小10—20厘米，角礫大小幾毫米到幾厘米。呈次棱角狀及渾圓狀，成分為流紋斑巖及灰黑色凝灰巖。膠結物為流紋質熔巖物質，霏細—顯微花崗結構。局部含大量凝灰質，由石英、鉀長石晶屑、流紋斑巖巖屑組成。

巖筒外接觸帶流紋斑巖產生了強絹云母化，蒙脫石化蝕變圈，寬15—50米，蝕變圈與巖筒平面形態吻合。

4、 盤家山巖筒。該巖筒出露于盤家山東約400米溝中，南北向展布，平面呈梨形，南北長140米，東西寬80米（圖4-1-3）。與變安山巖呈侵入關系。巖筒中充填為灰綠色粗面質熔結集塊巖，邊部集塊含量少，為含集塊熔巖；中部集塊含量多，達50—70%，為熔集塊巖。集塊成分為安山巖，大小多在10—50厘米間，大者達1米多。集塊具各種復雜形態，排列雜亂。露頭表面有集塊角礫脫落后殘留孔洞。

膠結物為鈉長石化粗面斑巖，具十分復雜的流動構造及渦流構造。顯示熔漿在火山管道中急劇運移流動的特征。

在巖筒邊部發育0.5—1米寬不規則氣孔杏仁帶。杏仁體大者達8—10厘米，其中填充物為石英、綠泥石、次生鉀長石。

巖筒中熔集塊巖普遍發育浸染狀黃鐵礦化、強青盤巖化。個別氣孔中填充有黃鐵礦及方鉛礦團塊。

綜上所述，長城紀熊耳期在沙河將軍嶺地區發育一個古火山噴發帶，以裂隙式噴發為主，伴隨產生一系列中心式噴發巖筒。這些火山管道相巖石，部分是伴隨大規模火山活動帶來的管道充填物，部分為火山口的內爆破產物。

（二）朱陽岔古火山噴發區。朱陽岔地區，石英二長巖體東西兩側分布熊耳群古火山巖，巖石由一套中性、酸性及堿性熔巖夾火山碎屑巖組成，巖石類型復雜，產狀向南緩傾。南部被高山河組石英砂巖所覆。顯示該區獨特巖石組合特征。

這套火山巖由噴溢熔巖及爆發火山碎屑巖組成。以大規模熔漿噴溢為主，伴有多次強烈火山爆發作用。噴發熔巖包括流紋斑巖、石泡流紋巖、粗安斑巖、大斑粗安斑巖、粗面巖、粗面斑巖。具有由中偏堿性（粗安巖及粗安斑巖）→酸性（流紋斑巖）→堿性（粗面巖及粗面斑巖）的巖漿演化規律。爆發火山碎屑巖包括凝灰熔巖、紫紅色凝灰巖、火山角礫巖、熔角礫巖及含火山彈集塊角礫巖。

巖石中角礫集塊成分為粗面斑巖、粗安斑巖、流紋斑巖等。膠結物為火山灰及熔漿。角礫、集塊多呈渾園狀，形態奇特。分選差，大小混雜，大者20一40厘米，小者僅幾毫米。部分角礫、集塊被膠結物熔蝕。有些含典型火山彈。火山彈多呈梨形、面包狀、牛屎狀、紡錘狀等（圖4-1-4）。彈體斷面普遍具醒目的環狀構造，有呈單環，有呈多環，環帶呈鐵褐色，系由氧化后的褐鐵礦組成。部分彈體中由長石斑晶、氣孔及杏仁形成同心環狀構造。這些環狀構造是熔漿被拋入空中，巖體旋轉，內部物質分異所致。

部分火山彈下部，有一個平坦底面。這是塑性熔漿團塊掉落地面形成的墜壓面。部分彈體底面具凹坑，有些礫石與凹坑對應鑲嵌。部分彈體互相協調擠壓。均反映火山彈在塑性狀態下的堆積特征。

上述特征表明，火山集塊角礫巖，屬近火山筒帶爆發作用原始堆積產物。雖經歷漫長地質歷史，仍保留有原始爆發作用的固有特征。通過對這些特征的解讀，能真切了解其形成環境，探討古火山噴發歷史。

（三）許家凹水下噴發帶。在許家凹南東一帶，發育一套十分奇特的安山質球狀熔巖，南北寬50—500米，東西長大于2公里。這套巖石具下列特征。

（1）這是一套暗綠色安山質球狀熔巖。巖石中包有大小不等的球狀體，大小多在20—100厘米間，形態多樣。有圓形、橢圓形、不規則渾圓狀等，形似軟蛋。球體中氣孔、杏仁構造發育。膠結物為安山巖，主要由鈉長石微晶無規律分布，其間由脫玻隱晶物質充填，構成脫玻間隱結構。氣孔杏仁構造發育，部分具層狀熔渣狀構造。巖石中還含部分集塊及角礫。這套巖石以含鈉長石較多為特征。但化學成分Na2O低于K2O，Na1O：K2O=0.58。（2）巖石中具復雜流動構造及渦流構造，多圍繞球狀體流動。流動構造與球體外部形態一致。（3）巖石普遍具強烈的綠簾石化及絹云母化。綠簾石多呈脈狀及團塊狀分布。（4）這套球狀熔巖都與含磁鐵礦晶體之層凝灰巖及石英砂巖、含礫石英砂巖相伴產出。這套巖石，可能屬陸間河湖水體中噴發的古火山管道及近管道相產物。由于水的參與，在球體間形成復雜流動構造，并伴有火山爆破產物—安山質熔角礫集塊巖。

（四）清涼河水下噴發帶

在官道口下清涼河村北約500米河床中，發育一套珍珠巖。呈球狀及不規則層狀（脈狀）產出。出露寬度約73米，東西向延伸。

（1）球狀珍珠巖：呈圓形、橢圓形球體分布于粗面巖中，球體大小：小者10—20厘米，大者50—60厘米。球體內部具環狀流動構造，形態奇特，球體中部多為球粒結構，而外部則為角礫狀珍珠巖包圍，具珍珠狀構造。（2）不規則層狀（脈狀）珍珠巖：一般寬20—30厘米，發育數層，呈分枝脈狀產出，延伸數米即尖滅。在層（脈）狀體內部為角礫狀珍珠巖，邊緣為球粒結構的粗面巖。沿層（脈）狀體邊部發育密集的流紋構造。

清涼河一帶的珍珠巖形成環境比較獨特，這種具有同心環狀流動構造，大大小小的球狀體陸相火山噴發條件是無法形成的。這種球狀珍珠巖的形成 ，環境可能屬水下火山噴發產物。但水體應是陸間河湖水體。

三、 巖石化學特征

1、區內熊耳群古火山熔巖巖石化學特征明顯分兩大類，即酸性巖及中性巖，均屬鈣堿性巖石。SiO2含量中性巖低于一般安山巖。部分SiO2含量僅50.44—51.06%，巖石可能屬玄武安山巖類。酸性巖SiO2含量高于一般流紋巖，部分SiO2含量高達76.32—78.12%，反映酸度甚高。

2、Fe2O3+FeO，安山巖的平均含量為10.91%，高于一般安山巖，酸性巖平均含量4.74%，亦高于一般流紋巖，顯示本區噴出熔巖的富鐵特征。

3、Al2O3及CaO，中性及酸性巖的平均含量均低于戴里值，K2O含量高于戴里值；Na2O含量低于戴里值，K2O高于Na2O，酸性巖更顯著，反映巖石富鉀特征。

4、中性巖大多屬正常類型巖石，其余均屬鋁過飽和巖石。

5、中性巖石燒失量顯著高于酸性巖，說明中性巖含量揮發分高。這與中性巖普遍發育氣孔、杏仁構造一致。

6、安山巖一個噴發單層頂部揮發分大量富集，出現特殊富揮發分巖石：斧石、綠簾石及電氣石巖。

綜上所述，熊耳群為一套陸相噴發古火山巖系。其巖石類型主要屬太平洋型鈣堿性巖石，少數屬地中海型鉀質堿性巖。以裂隙噴發為主，伴有中心式火山爆發作用。火山活動強度較弱，處于較為穩定的構造環境，主要為寧靜條件下的巖漿溢流為主。特別是安山質巖漿因粘度稀呈大面積巖被式廣布。僅局部發現陸相水下火山活動產物。