南秦嶺北大巴山造山帶火山碎屑流堆積特征

翟建平 張星垣

摘 要：北大巴山造山帶南華系龍潭河組火山碎屑巖分布于城口至高觀一帶。它與一般正常火山碎屑巖如空降火山碎屑巖、沉凝灰巖等有很大區別，通過野外觀察及系統薄片鑒定，認為它具有典型的普里尼式三相火山碎屑流堆積模式特征，這對于進一步合理劃分地層具有重要意義及分析古火山口構造環境具有重要意義。

關鍵詞：火山碎屑流；冷卻單元；涌流相；灰云相

中圖分類號：P317 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0095-02

Abstract： Pyroclastic rocks of Nanhua series Longtanhe formation in Northern Daba Mountains orogenic belt are mainly distributed in the area of Chengkou and Gaoguan. It is a big difference from ordinary pyroclastic rock， such as the airborne pyroclastic rock and sedimentary tuff. By field observation and system chip identification， the authors think that Longtanhe formation has the accumulation mode of typical Plinian type eruption three-phase pyroclastic flow. This has a great significance for appropriately dividing strata and analyzing tectonic environment of the ancient crater.

Keywords： pyroclastic flow； cooling unit； flow phase； dust cloud phase

1 區域地質背景

北大巴山造山帶位于城巴斷裂及商丹斷裂之間，是南秦嶺造山帶南緣的活動地帶。主要由一套新元古代和早古生代火山碎屑巖及深水碳酸鹽沉積。區域地質資料表明，該區印支期上地殼蓋層均發生了輕微變質作用，使原巖變質成大理巖、板巖、千枚巖及變余砂礫巖為主，變質蓋層中常發育一套基性侵入巖。

區內出露最老地層為南華系龍潭河組，是一套中酸性火山碎屑巖系，厚數百米至兩千余米，大致呈北西向沿城巴斷層北緣分布，由西而東經過城口龍潭河、高觀、黃溪、東安等地，出露長>60公里。

2 實測剖面

龍潭河組在重慶市城口縣龍潭河出露比較全，故以龍潭河剖面為代表，其實測剖面柱狀圖見圖1。

3 火山碎屑流堆積特征

所謂火山碎屑流是指以普里尼式火山噴發的由氣體和火山碎屑物混合而成的一種高密度流體[1-2]。火山碎屑流堆積從下到上包括有涌流-火山碎屑流-火山灰云這三個堆積亞相，它們冷卻成巖后組成一個冷卻單元[3]。

火山碎屑流在環大平洋中、新生代火山巖中研究甚廣。自上個世紀中葉以來，國外學者就對火山碎屑流的堆積特征及其成因提出了許多觀點[4]。特別是1973年R.S.J.Sparks等提出了“標準熔結凝灰巖單元流層”模式，為研究火山碎屑流形成機制及堆積特征的研究提供了重要的理論基礎。

本區的火山碎屑流主要分布在新元古代南華紀龍潭河組中，通過分析龍潭河組龍潭河剖面地質特征，可將龍潭河組劃分為一個冷卻單元，如表1所示。

3.1 涌流亞相

涌流堆積形成于普里尼式噴發柱的邊緣，通常出現在熔結凝灰巖層的底部，即冷卻單元下部，常發育明顯的層理構造或低角度的交錯層理構造。本亞相厚度薄，成份較為復雜，除有火山碎屑巖外，還夾有陸源碎屑物。如龍潭河組龍 潭河剖面1-3層中的沉凝灰巖就屬該亞相典型巖石類型，這種沉凝灰巖由巖屑、玻屑、火山塵基質和泥質沉積物組成，具條帶狀構造。它們的出現往往標志著一個冷卻單元的開始。

3.2 火山碎屑流亞相

火山碎屑流亞相堆積為冷卻單元的主體單元流層，其代表巖石為熔結凝灰巖。在龍潭河組龍潭河剖面上，該單元流層自下而上層序為含火山角礫凝灰巖-弱熔結凝灰巖-強熔結凝灰巖-弱熔結凝灰巖。本文將以上單元流層層序劃分為弱熔結凝灰巖層和強熔結凝灰巖主體層（見表1），現分述如下。

（1）弱熔結凝灰巖層

龍潭河地區，龍潭河組以含火山角礫凝灰巖的始現作為冷卻單元流層弱熔結凝灰巖層的開始。本層主要由火山角礫凝灰巖、巖屑凝灰巖組成，間夾少量玻屑凝灰巖。本層碎屑顆粒較粗，部分達4mm以上。

（2）強熔結凝灰巖主體層

強熔結凝灰巖主體層中熔結凝灰巖呈綠灰色或青灰色，其碎屑具定向性，顯示出清楚的假流紋構造。碎屑成份由塑性巖屑、塑性玻屑、巖屑、晶屑及火山基質組成。

主體層的熔結凝灰巖碎屑成份以塑性巖屑和塑性玻屑為主。在龍潭河剖面上，塑性巖屑主要富集在主體層的中部，高達90%，主體層的下部和上部含量均有所減少，約為15%～30%。

3.3 火山灰云亞相

灰云堆積發生在普里尼式噴發的頂部，其堆積產物由大量熱氣所夾帶的細塵狀碎屑物質組成。灰云堆積物一般附于火山碎屑流亞相堆積之上，即位于冷卻單元上部，但其層位較不穩定。在龍潭河剖面上，本亞相巖性為黑灰色未熔結的晶屑巖屑凝灰巖、含火山塵玻屑凝灰巖等。其中玻屑、巖屑呈剛性狀態，碎屑粒度下粗上細；玻屑凝灰巖中玻屑為隱晶質形狀，且大多被絹云母、綠泥石及長英質取代，具有明顯的脫玻化結構。

4 結束語

北大巴山地區南華系龍潭河組是一套火山碎屑巖，巖性自下而上為條帶狀沉凝灰巖→含火山角礫凝灰巖→熔結凝灰巖→含火山塵晶屑玻屑凝灰巖。

綜合分析剖面資料及巖礦鑒定成果，初步認為該套火山碎屑巖屬陸上火山碎屑流成因模式，具有涌流-火山碎屑流-火山灰云三個亞相堆積特征，并構成一個冷卻單元，且涌流堆積總是位于冷卻單元的底部。在野外，火山碎屑流成因模式將有助于理清巖石層序及建立合理的巖石地層單位。

經研究表明，火山碎屑涌流亞相為一套能量較小且衰減較快的巖石堆積，火山碎屑流亞相底部含較多粗粒級的火山角礫巖及凝灰巖，重量較大，運移比較困難。因此本文認為龍潭河組火山碎屑流涌流層、火山角礫凝灰巖及熔結凝灰巖層依次堆積火山口的邊緣，而灰云堆積均超過以上分布范圍。

參考文獻：

[1]杜楊松.火山碎屑涌浪堆積的特征、鑒別標志及其地質意義[J].中國科學，1989，12：1294-1300.

[2]徐夕生，邱檢生，等.火成巖巖石學[M].北京：科學出版社，2010：276-277.

[3]謝家瑩.火山碎屑流與火山碎屑流堆積[J].火山地質與礦產，1994，15（3）：53-54.

[4]陳克榮，杜楊松，陳小明.論火山碎屑流和涌浪堆積的特征和成因模式——以浙東南沿海地區為例[J].巖石學報，1990：66-74.