察右后旗烏蘭哈達火山群地質特征

摘要：烏蘭哈達火山是近年確定的第四紀火山群，火山景觀保存好，類型特殊，是我國重要的火山地質遺跡分布區。烏蘭哈達火山地質遺跡在火山學和火山地質學中有重要科學價值，其特征的大陸冰島式火山景觀在國內外罕見。

烏蘭哈達火山群位于內蒙古中部，行政區劃隸屬烏蘭察布市察哈爾右翼后旗。距烏蘭察布市區約56km，緊鄰旗政府駐地白音查干鎮。地理坐標：東經113°01′～113°32′，北緯41°26′～41°38′。火山遺跡涉及區面積約400km2，是蒙古高原南緣發現的唯一全新世有噴發的火山地區。

一、火山群特征

烏蘭哈達火山群第四紀火山產物分布面積約260km2，包括晚更新世和全新世兩期，巖性為堿性橄欖玄武巖和堿玄巖。火山群坐落在前寒武紀烏拉山巖群、海西期花崗閃長巖和漢諾壩玄武巖之上，火山群內有約30余座火山，均由火山錐和熔巖流組成，火山錐沿基底斷裂呈串珠狀展布，構成特征的裂隙或裂隙-中心式火山機構。晚更新世火山爆發強度弱，全新世火山爆發強度大，形成規模較大的渣錐。火山錐均分布在本區北西部，熔巖流受現代地形控制，自北西向南東流淌，尤其是全新世火山，形成規模宏大的熔巖流。熔巖流類型主為結殼熔巖，次為渣狀熔巖。烏蘭哈達火山區位于漢諾壩期玄武巖臺地北部，新近紀漢諾壩時期曾有過強烈活動。晚更新世晚期以來，隨著蒙古高原南緣構造活動加強，基底斷裂復活，導致玄武質巖漿沿北東向和北西向斷裂發生裂隙式噴發，形成一系列沿斷裂帶線狀排列的濺落錐、濺落堤和復合火山錐。

進入全新世，由于晚更新世末期火山活動一度停息，裂隙式通道大部分已被凝固的熔巖堵塞，故火山活動轉化為總體受斷裂控制的中心式噴發。在長約12km的斷裂上，北、中、南三座“煉丹爐”火山相繼噴發。濺落堆積后，由于揮發份急劇減少，巖漿溢出率快速提高，火山作用方式轉為溢流式；巖漿沿著碎屑錐體底部與基底接觸面處形成巖漿溢出口，溢出大量熔巖，形成多股熔巖流，組成熔巖臺地。熔巖流早期為結殼熔巖，晚期多轉變為渣狀熔巖。火口錐的出現，標志著“煉丹爐”火山活動基本結束。“煉丹爐”火山從早期的較強爆發降落堆積、中期濺落堆積，到晚期大量熔巖流的溢出，反映巖漿中揮發份逐漸減少，火山活動強度逐漸降低，屬于斯通博利型火山。

二、火山活動時代的確定

烏蘭哈達火山群是第四紀火山群，是晚更新世以來火山活動的產物，其主要依據有：

（1）火山地形地貌：烏蘭哈達第四紀火山地形地貌與漢諾壩期玄武巖截然不同，尤其是全新世火山，火山地貌保存完好，火山產物無論是松散的降落錐體，還是熔巖流幾乎均未受風化剝蝕作用影響。熔巖流分布嚴格受全新世地形控制，順溝流淌，并堰塞部分水系，在前緣或側緣形成一系列堰塞湖（圖1）。

（2）火山結構：烏蘭哈達火山群中火山錐保存尚好，結構完整，但明顯可分為兩期。早期火山錐規模小，已遭受一定剝蝕，但火口形態仍清晰可辨。晚期火山結構完整，火山錐、火山口、噴火口均完好，甚至火山噴發晚期形成的火口錐（火口內小的侵出穹丘）也完好無損，未遭受剝蝕。熔巖流單元的結構、流淌范圍清晰可辯，熔巖流表面構造、脹裂谷、塌陷谷及熔巖壕均保存完好，這是判斷新近火山噴發的直接證據。

（3）地層關系：烏蘭哈達火山群中黑腦包、火燒山和中煉丹爐火山的玄武巖，覆蓋在晚更新世黃色風成亞砂土之上，黑腦包火山渣覆蓋在晚更新世風成砂土上。北、中煉丹爐火山的玄武巖覆蓋在全新世河谷砂礫石和風成沙之上共同表明烏蘭哈達火山噴發時代不早于晚更新世，而煉丹爐火山噴發屬全新世無疑。

三、晚更新世火山

烏蘭哈達火山群中晚更新世火山的分布受NE和NW兩個方向基底斷裂的控制，為裂隙式噴發，噴發物為濺落熔結火山碎屑物，堆積構成濺落錐，錐體呈串珠狀展布。長約12km，分布著十幾座物質組成相似，規模不一的濺落錐或濺落堤。錐體低緩，高度一般為5m～15m，錐體直徑10m～100m，部分濺落堤長約100m～150m，寬僅十余米，局部發育侵出的玄武巖巖垅，濺落堆積是在開放的火口中，由于巖漿中局部揮發份的聚集，發生局部弱爆炸，形成塑性或半塑性的熔巖團塊，熔巖餅及火山彈等熔漿碎屑，這些熔漿碎屑不斷濺落在火口沿上，堆砌累積，并相互焊接，最后形成抗風化能力較強的高聳火山錐，呈北西向發育的火山分布于烏蘭哈達東南，共有東、中、西火燒山和大、小紅山五座火山錐，整體受烏蘭哈達——高勿素隱伏大斷裂控制。火山已遭受較強剝蝕，火口沿很低，但火口輪廓清晰。火山噴發總體規模小，具相似的物質組成，主要造錐過程是濺落堆積，多數火山活動末期溢出少量熔巖流，并裂解火山錐，形成特征的馬蹄形火山口。熔巖流動距離短，僅限于火口周圍，長度不足2km。該期火山以北西向火燒山、大、小紅山和北東向黑腦包——“北煉丹爐”火山鏈為代表。

（1）火燒山——紅山火山鏈

位于烏蘭哈達東南紅山村一帶，共有5座火山，從NW到SE依次是西火燒山、中火燒山、東火燒山、大紅山和小紅山，整體上沿北西向排列，火山錐為濺落錐，各火口濺落堆積物基本連為一體，主要由熔結集塊巖構成，錐體已遭受一定剝蝕，火口輪廓基本保留，每一火山活動后期均有少量熔巖流溢出，形成熔巖扇，熔巖流覆蓋在晚更新世黃土和沖洪積物之上，其噴發時代應為晚更新世晚期或全新世。

（2）黑腦包——北煉丹爐火山鏈

該火山鏈位于黑腦包與北煉丹爐之間，長約5000m，呈北東東向展布，由黑腦包和東阿力烏蘇北火山鏈組成。

東阿力烏蘇北火山鏈由15個濺落錐或濺落堤組成，濺落錐長軸與基底斷裂一致，不同火口噴出的濺落碎屑物相互疊置，構成線狀濺落堤，清晰的顯示出裂隙式火山的輪廓。濺落錐由紫紅色玄武巖渣塊、火山彈和玄武質熔結集塊巖組成，高10m～30m。

黑腦包火山鏈：黑腦包火山鏈位于烏蘭哈達西南6km處，總體呈北北東向展布，以黑腦包為中心向北東和南西延伸，由5個大小不一的濺落錐組成，錐體具有相似的結構特征，構成長約3km的濺落堆積物，

四、全新世火山

烏蘭哈達全新世火山包括3座“煉丹爐”火山和尖山西部小型濺落火山錐。

火山分布仍受NE向基底斷裂控制，總體呈北東向串珠狀展布；由堿玄質火山渣錐和熔巖流組成，規模較大，錐體及火口保存完好，熔巖流溢出率高，流動距離長，可達20km左右，展布面積約180km2，是烏蘭哈達第四紀火山群的主體。三座“煉丹爐火”山是全新世火山的典型代表，錐體形如煉爐，當地牧民習稱“煉丹爐”；火口渾圓深大，火口沿上為濺落堆積的磚紅色熔結集塊巖。從北東到南西依次稱“北煉丹爐”、“中煉丹爐”和“南煉丹爐”火山。

（1）“北煉丹爐”火山

“北煉丹爐”火山緊鄰烏蘭哈達鄉，火山由降落渣錐體和熔巖流兩部分組成。火山錐坐落于中太古界烏拉山巖群和華力西期花崗閃長巖之上。錐體及火口保存完好，形如鐘狀，平面上呈圓形，錐底直徑東西長約700m，南北約600m。火口沿西北側最高，海拔1571m，東北垣最低，錐體相對高度約80m。火口直徑約180m，深度約30m。錐體外坡度約28～30°，東北坡相對更陡。火口沿較窄，約3m～5m。火口內發育有火口錐，直徑約30m，相對高度約1.5m。穹丘上部發育具水平層理的沙土，反映火口曾一度積水。穹丘下部為濺落堆積的熔結碎屑巖和堿玄巖，這是火山活動末期巖漿沿通道上侵，最終堵塞火山通道的產物。

“北煉丹爐”火山活動首先是較強的爆發，形成降落渣錐，降落碎屑物主要由玄武質黑色火山渣組成，夾有火山彈和少量熔巖餅，火山彈大者長軸約1m，短軸近50cm。這套高度碎屑化的玄武質火山渣的形成，反映了火山噴發時巖漿中揮發份含量較高，爆發強烈，高度碎屑化的巖漿碎屑物被噴向高空，然后在重力作用下降落，而形成降落火山錐。隨后由于巖漿中揮發份的減少，噴發能量減弱，火山作用轉為巖漿噴泉式噴發，火山彈、熔巖餅和塑性巖漿團塊濺落在火口沿上，形成陡峻的濺落錐。最后為熔巖流溢出。

（2）“中煉丹爐”火山

“中煉丹爐”火山位于烏蘭哈達西南7.5km，火山由玄武質錐體和熔巖流組成，火山結構完整，火山產物的分布面積約100km2，火山錐坐落在華力西期花崗閃長巖之上，火山受NE向基底斷裂控制。熔巖流覆蓋在全新世河流、沼積物之上，火山錐體完整，火山地貌特征，清晰，這在衛星影像上尤為清楚。是烏蘭哈達火山群中保存最好的一座火山，是一座天然火山“博物館”。

“中煉丹爐”火山錐是一多期造錐噴發形成的復式錐，平面上呈近等軸狀，錐底直徑約780m～620m，面積約1km2。錐體底部海拔為1536m，錐體西側頂部海拔為1621m，錐體相對高度約85m。錐體下部主要為黑色剛性玄武質巖渣和巖塊，巖渣粒度較大，上部為紅褐色玄武巖巖渣，巖渣粒度一般小于5em；晚期濺落錐疊加在降落錐之上，錐體坡度較大，外沿坡度為21°～13°，主要由褐紅、紫紅色玄武質熔結集塊巖和少量熔巖組成。熔結集塊巖由火山彈、熔巖餅及塑性熔漿團塊構成，局部焊結強烈。火口內沿坡度14°～15°。錐體上火口呈“鍋狀”，火口沿西高東低，北高南低，寬度約3m～10m左右。噴火口最寬處直徑有100m，窄處有70m，火口深度約26m。

由于深部巖漿中揮發份的出溶，巖漿通道內壓力增大，首先發生較強的爆發，爆破噴出火山碎屑物，降落形成火山渣錐。隨后由于巖漿上升通道的打開，巖漿中揮發份體積的減小以及火口開放造成壓力的降低，而只能發生濺落堆積，形成玄武質熔結集塊巖或碎成熔巖，濺落堆積的出現標志著火山爆發已經進入晚期。中煉丹爐火山活動早期主要為爆破式作用，形成玄武質火山渣。

（3）“南煉丹爐”火山

“南煉丹爐”火山位于烏蘭哈達西南，和“中煉丹爐”火山相距不足1km，與“中煉丹爐”具有極其相似的火山組成，由錐體和熔巖流兩部分組成。

火山錐體為一復式錐，由早期的降落錐和晚期的濺落錐疊置構成。火口內保留有火山活動晚期熔巖上涌噴濺或侵出的小錐體，整個火山錐體平面上呈等軸狀，錐體直徑為600m～500m，面積約0.3km2，火口沿寬3m-8m，火口深度為29m～23m，噴火口直徑約80m～50m。錐體陡峻，其東北側火口沿最高，海拔高度約1584.8m，錐體底部海拔為1，520m，錐體高度約65m～45m。錐體外側坡度20°～29°，內側18°～29°。

熔巖流可分為二個巖流單元。熔巖流主要向西低洼處流淌，其分布范圍有限，熔巖流最長約3km。熔巖流類型主要為渣狀熔巖，由于粘度較大，半固結的熔巖表殼，受下部熔巖流動撕裂或推擠破裂，形成參差不齊的渣狀表殼，即渣狀熔巖。

（4）尖山西火山鏈

在尖山北西方向分布著八個小型火山錐，總體仍分布在北東向基底斷裂上。錐體直徑20m～150m，高度5m～30m不等。錐體形態多不規則，在尖山附近集中分布的錐體平面上呈近等軸狀或長垣狀。由暗灰色、褐紅色火山渣塊、熔巖餅及火山彈組成，火山彈形態多樣，有麻花狀，紡錘狀等。部分碎屑相互焊接，形成熔結集塊巖，構成濺落錐或濺落堤。其中東側第2錐體由熔結集塊巖和熔巖組成，熔巖在花崗閃長巖基底中呈北東向侵出巖垅出露，寬度約3m～5m，產狀近直立，地貌上突起，長約120m，構成特征的熔巖脊，熔巖脊是巖漿沿裂隙活動的直接證據。西側錐體火口呈馬蹄形或不規則形，并有熔巖流溢出。